Coraz szybciej – eksperymentalna sieć 40 Gb/s

Coraz szybciej – eksperymentalna sieć 40 Gb/s
Podczas wystawy towarzyszącej TERENA Networking Conference, odbywającej się
w dniach 6-9 czerwca w Poznaniu zostanie zaprezentowany test sieci zapewniającej
transmisję o prędkości 40 Gbit/s (40Gigabitów na sekundę) pomiędzy dwoma routerami
Cisco CRS-1. Przewiduje się, że wzrost ruchu internetowego w przyszłości wywoła znaczące
zapotrzebowanie operatorów na łącza o przepływnościach większych niż 10Gbit/s, a
przepływność 40Gbit/s stanie się powszechnie stosowanym standardem. Jedno łącze
40Gbit/s pozwala przenieść cały ruch generowany jednocześnie przez 625.000
użytkowników korzystających z dostępu do Internetu przez łącza o przepływności 64Kbit/s
albo 148 jednoczesnych transmisji programu telewizyjnego wysokiej rozdzielczości HDTV.
Demonstracja łącza 40Gbit/s została przygotowana wspólnie przez Poznańskie Centrum
Superkomputerowo-Sieciowe oraz firmę Cisco Systems, która jest obecnie jedynym na
świecie producentem routerów z interfejsami o przepływności 40Gbit/s. Dla potrzeb
demonstracji wykorzystano najmniejsze z dostępnych routerów posiadających takie
interfejsy, z których każdy może obsługiwać ruch o wielkości do 640Gbit/s. Routery te
należą do tej samej rodziny CRS-1 (Carrier Routing System), co największe dostępne
obecnie na rynku routery mogące obsługiwać ruch o wielkości 92Tbit/s (92 biliony bitów
na sekundę).
W testbedzie prezentowane są cztery aplikacje, które przesyłają swój ruch przez łącze
40Gbit/s. Należą one do trzech kategorii popularnych obecnie aplikacji posiadających duże
wymagania na pasmo transmisyjne. Są to usługi multimedialne reprezentowane przez
transmisję sygnału telewizyjnego wysokiej rozdzielczości HDTV ze Stanów Zjednoczonych
do centrum konferencyjnego, usługi obliczeń rozproszonych typu GRID reprezentowane
przez GRIDowy system udostępniania zasobów oraz geograficzne systemy informacyjne
reprezentowane przez aplikacje TerraGate i NASA World Wind.
Połączyć wschód z zachodem – „Porta Optica”
Pomimo trwającej wiele lat izolacji, Polska nauka była w stanie sprostać wyzwaniom XXI wieku
i w krótkim czasie dorównać a nawet wyprzedzić stanem rozwoju infrastruktury sieciowej inne,
lepiej rozwinięte kraje świata. Budowa optycznej sieci PIONIER jest ewenementem na skale
światowa, a ukoronowaniem tej inicjatywy jest pełne partnerstwo z największymi potęgami
informatycznymi świata. Osiągnięcie takiego stanu rzeczy rodzi jednak pewne zobowiązania.
Takim zobowiązaniem nauki polskiej w stosunku do naszych wschodnich sąsiadów jest inicjatywa
"Porta Optica - Rozproszony Portal Optyczny dla Europy Wschodniej".
Program ten, w ogromnym skrócie, polega na przełamywaniu barier we współpracy oraz niwelacji
cyfrowego wykluczenia poprzez stworzenie międzynarodowej optycznej infrastruktury sieciowej
pomiędzy krajami naszego regionu. Taka międzynarodowa infrastruktura pozwoli na wykorzystanie
dobrze rozwiniętych sieci naukowych regionu (takich jak PIONIER, CESNET, SANET,
NORDUNET) do zapewnienia taniego i bezpiecznego dostępu do zasobów światowych Internetu
dla krajów, w których z rożnych przyczyn, rozwój Internetu nie jest wystarczający.
Jednocześnie trans-graniczna infrastruktura optyczna zapewnia platformę do nowego rodzaju
współpracy jakim są e-Regiony. Porta Optica to nie tylko program, ale także konkretne działania w chwili obecnej z zasobów sieci PIONIER korzysta sieć BASNET (Bialoruska siec naukowobadawcza), dla której zapewniony jest dostęp do zasobów sieci PIONIER, GEANT oraz
światowego Internetu. Warto tutaj wspomnieć, iż uruchomienie pilotowego łącza do Białorusi,
zwiększyło 14-krotnie szybkość łącza międzynarodowego tej sieci, z 2Mbit/s do 34 Mbit/s.
O tym że cyfrowe wykluczenie na wschodzie Europy istnieje, świadczy fakt, że w sieć PIONIER
posiada łącze międzynarodowe do sieci CESNET, z pojemnością 1Gbit/s a sumaryczna pojemność
łączy do sieci GEANT i światowego Internetu wynosi ponad 15Gbit/s. To prawie 500 razy więcej
niż całe łącze sieci BASNET.
W obszarze zainteresowań Porta Optica znajdują się sieci naukowe następujących krajów: Polska,
Czechy, Słowacja, Węgry, Ukraina, Białoruś, Litwa, Łotwa, Estonia, Armenia, Azerbejdżan,
Kazachstan, Gruzja, Grecja, Turcja.
Transmisja sygnału telewizyjnego o wysokiej rozdzielczości
Na wystawie zaprezentowana zostanie również innowacyjna transmisja sygnału telewizyjnego
w sieci komputerowej – High Density Television - HDTV. Projekt ten jest realizowany przez
konsorcjum Research Channel, którego członkiem jest Poznańskie Centrum SuperkomputerowoSieciowe wraz z Uniwersytetem Waszyngtońskim. Sygnał transmitowany jest w wysokiej
rozdzielczości przez system zarządzania zasobami cyfrowymi DigitalWell z wykorzystaniem
zaawansowanych sieci Seattle, Wash do Poznania, z prędkością 270 Mb/s, co przy takiej transmisji
jest wyjątkowo szybkie.
W niedalekiej przyszłości przewiduje się wzrost zapotrzebowania na tego typu usługi. Przede
wszystkim ze względu na bardzo wysoką jakość jaką zapewnia tego typu streaming i ogromny
potencjał dla nauki. Jakość obrazu o wysokiej rozdzielczości jest nieporównanie lepsza od
tradycyjnego obrazu. Przy rosnącym zapotrzebowaniu na odbiorniki o większej przekątnej obrazu
rozwój tej technologii wydaje się tylko kwestią czasu.
Aby zapewnić transmisję o szybkośći 270 Mb/s Research Channel wykorzystuje podwójny
processor na platformie Intela, system operacyjny Windows XP oraz wysokiej rozdzielczości karty
przetwarzania video. Wykorzystano mechanizm kompresji kamery Sony HDCam, który
praktycznie nie różni się niczym od obrazu wysokiej rozdzielczości bez kompresji.
Warto tutaj dodać, że koncepcja wymyślona przez inżynierów Universytetu Waszyngtońskiego jest
pierwszą taką demonstracją w kraju Europy Środkowej i Wschodniej. Więcej informacji można
znaleźć na stronie: www.pionier.gov.pl
Telewizja interaktywna
Być może już niedługo każdy z nas będzie miał dostęp do bogatego archiwum programów
telewizyjnych i filmów Telewizji Polskiej. Będzie to możliwe dzięki bardzo interesującym
wynikom projektu interaktywnej telewizji realizowanego we współpracy z Telewizją Polska
S.A. W ramach projektu powstaje osadzona w sieci PIONIER platforma Interaktywnej
Telewizji. Zapewni ona dostęp użytkowników szerokopasmowego Internetu do wysokiej
jakości materiałów audio-wizualnych w tym transmisji "na żywo". W ramach projektu
opracowane zostały narzędzia i usługi dla zarządzania i efektywnego udostępniania treści
multimedialnej z uwzględnieniem ochrony praw autorskich.
Opracowywana platforma zapewni dostęp użytkowników łączy szerokopasmowych
z komputerów PC, urządzeń SetTopBox oraz urządzeń mobilnych do treści
multimedialnych oferując zaawansowane usługi takie jak transmisja programów "na żywo"
(również z przesunięciem czasowym), PVR – Personal Video Recorder (możliwość
nagrywania programów na podstawie ramówki kanału "na żywo", EPG - Electronic
Programme Guide) a także zapewniając szybki dostęp do zasobów archiwalnych w trybach
Video-On-Demand (na żądanie) oraz Near-Video-On-Demand (na zamówienie). System
zapewni także TVP S.A. możliwość realizowania transmisji wydarzeń dostępnych
publicznie dla wszystkich użytkowników Internetu.
W ramach prac pilotowych i przygotowania do zbudowania prototypu realizowane były
w tym roku transmisje wydarzeń takich jak: Wielka Orkiestra Świątecznej Pomocy,
Obchody 60 rocznicy wyzwolenia Auschwitz, Uroczystości pogrzebowych Jana Pawła II,
turnieju tenisowego J&S Cup, meczy koszykówki Era Basket Liga. Transmisja przebiegu
konferencji TERENA także realizowana jest przy wykorzystaniu opracowanego pilotowego
systemu. Transmisje te zgromadziły duże grono odbiorców w Polsce i na świecie.
W najbliższym czasie realizowana będzie transmisji z Festiwalu w Opolu.
Do końca tego roku, w ramach tworzonego prototypu, usługi telewizji Interaktywnej
zostaną udostępnione testowo pierwszym użytkownikom w Poznaniu, Krakowie,
Warszawie, Gdańsku i Łodzi. W wyniku projektu powstanie zupełnie nowy, oparty
o szerokopasmową sieć optyczną PIONIER, mechanizm udostępniania cyfrowych usług
multimedialnych.
W projekcie uczestniczą: Telewizja Polska S.A., ACK Cyfronet AGH, Poznańskie Centrum
Superkomputerowo-Sieciowe, ATM S.A., Politechnika Warszawska oraz Instytut
Łączności. Strona projektu: http://www.itvp.pl (http://projekt .itvp.pl)
Wirtualne badania
Zaawansowane obserwacje wykorzystujące bardzo drogie urządzenia mogą być również
realizowane przez Internet. Dzięki projektowi „Wirtualne Laboratorium” opracowanemu
w Poznańskim Centrum Superkomputerowo-Sieciowym również naukowcy znajdujący się
poza ośrodkiem badawczym (np. podczas wyjazdów służbowych) oraz uczeni z mniejszych
laboratoriów mogą korzystać z bardzo drogich urządzeń pomiarowych takich jak:
spektrometr NMR, radioteleskop, mikroskop elektronowy. Właśnie cena tego typu
przyrządów powoduje, że są one unikalne i można je spotkać tylko w największych
instytutach. Dzięki Laboratorium Wirtualnemu na ich zakup może złożyć się kilka
ośrodków a następnie wspólnie korzystać z ich możliwości.
Sama realizacja eksperymentu zazwyczaj nie wystarcza aby uzyskać oczekiwany rezultat.
Dane uzyskane podczas badania należy poddać obróbce z wykorzystaniem
specjalistycznego oprogramowania. Laboratorium Wirtualne pozwala na połączenie
urządzeń laboratoryjnych z serwerami obliczeniowymi i w ten sposób na stworzenie
pełnego scenariusza pomiarowego umożliwiającego przeprowadzenie całego badania
w optymalny pod względem czasu i wykorzystanych zasobów sposób.
Uzyskane w ten sposób dane mogą zostać umieszczone w Naukowej Bibliotece Cyfrowej
(NBC) w zorganizowany sposób. NBC oprócz przechowywania danych pomiarowych
umożliwia także ich przeszukiwanie, aktualizację, dodawanie referencji do innych tego
typu odkryć a przede wszystkim na współdzielenie wyników między badaczami.
Oprócz realizacji eksperymentu i jego obróbki nasz system umożliwia wspólną pracę kilku
naukowców z różnych miejsc na świecie nad tym samym problemem. Jest to możliwe
dzięki narzędziom do pracy grupowej takim jak: wideo-konferencje, grupy dyskusyjne,
chat.
Obecnie przygotowujemy się do udostępnienia w naszym systemie największego w Polsce
spektrometru NMR – Bruker Avance 600 MHz. W tym momencie można już korzystać ze
spektrometru Varian Unity 300 MHz a w niedalekiej przyszłości również z największego
polskiego radioteleskopu 32 metrowego z Piwnic pod Toruniem.
Więcej informacji można znaleźć na naszych stronach (http://vlab.psnc.pl)
„Podglądanie” Ziemi
Podczas planowanej na czerwiec konferencji TERENA, Poznańskie Centrum
Superkomputerowo-Sieciowe (PCSS) przy pomocy Partnerów: firmy Geosystems Polska
oraz TerrainTechnologies z Hiszpanii zaprezentuje pilotażowe rozwiązania z zakresu
wizualizacji danych przestrzennych.
Głównym celem prezentacji będzie zademonstrowanie korzyści płynących z połączenia
wysoko specjalistycznych aplikacji GIS z możliwościami technicznymi szybkich łączy
sieciowych zestawionych na dużych odległościach. W tym celu wykorzystana zostanie
pilotażowa instalacja przygotowana specjalnie na potrzeby konferencji TERENA,
wykorzystująca infrastrukturę sprzętową poznańskiego centrum obliczeniowego oraz sieci
PIONIER.
Na bazie tej instalacji zostanie zaprezentowane działanie dwóch aplikacji służących do
wizualizacji danych przestrzennych – NASA WorldWind oraz TerraExplorer firmy
TerrainTechnologies. World Wind to stworzony przez NASA program komputerowy, który
umożliwia wyświetlanie wysokiej jakości zdjęć satelitarnych oraz lotniczych na
trójwymiarowym modelu Ziemi, gdzie użytkownik może dowolnie zmieniać swoją
wysokość, położenie i kąt widzenia. Atutem WorldWind jest otwarta architektura oraz duży
walor edukacyjny: możliwe jest wyświetlanie granic administracyjnych, nazw
geograficznych oraz siatki współrzędnych. W ramach współpracy kilkaset gigabajtów
danych z NASA trafi także do PCSS.
TerraExplorer to oprogramowanie firmy TerrainTechnologies pozwalające użytkownikom
na autentyczny lot interaktywny - mogą swobodnie przemieszczać się w każdym wymiarze,
a do ułatwienia orientacji w terenie służy panel wyświetlający informacje o aktualnym
położeniu. Dodatkowo, panel nawigacyjny przedstawia najważniejsze obiekty na danym
obszarze: miasta, porty lotnicze, parki, obiekty sportowe i rekreacyjne czy szkoły.
Niewątpliwie atrakcją konferencji TERENA będzie zaprezentowanie podczas wystawy
praktycznych aspektów tych nowoczesnych rozwiązań, chociażby w planowaniu podróży:
pełna wizualizacja celu podróży pozwoli uniknąć błądzenia w poszukiwaniu hotelu,
a centrum informacyjne Parku Narodowego zawczasu dostarczy turystom interesujących
informacji o gatunkach roślin i zwierząt oraz innych atrakcjach, których nie można
przegapić, zaś naukowcom – bieżących danych do prowadzenia badań.
Aby pokaz spełnił swoją rolę, potrzebne będą dane geograficzne o rozdzielczości znacznie
większej niż te oferowane przez NASA.. Dane obrazowe dla rejonu Puszczy Białowieskiej
oraz ortofotomapę lotniczą i model budynków 3D dla miasta Poznania i Warszawy PCSS
otrzyma dzięki współpracy z czołową w tym zakresie firmą Geosystems Polska.
GRID - Powszechny System Usług Sieciowych
To polska nazwa tajemniczego terminu „grid”, wymyślonego w USA przez Karla
Kesselmana i Iana Fostera – partnerów Poznańskiego Centrum SuperkomputerowoSieciowego (PCSS). Warto tutaj przypomnieć, że to właśnie PCSS współtworzył w 2000
roku na spotkaniu w Poznaniu Europejskie Forum Gridowe (European Grid Forum), które
później było współzałożycielem Ogólnoświatowego Forum Gridowego (Global Grid
Forum). W chwili obecnej Powszechne Systemy Usług Sieciowych są jednym z najbardziej
popularnych tematów badawczych na świecie dostarczając wielu ciekawych rozwiązań.
Wszystko wskazuje na to, że popularność tych badań sprawi, że powstanie zupełnie nowy
rynek np. na usługi obliczeniowe na żądanie.
Dzięki swojemu zaangażowaniu w dyskusję nt. gridów Poznańskie Centrum
Superkomupterowo-Sieciowe i polskie środowisko naukowe aktywnie uczestniczy
w projektach realizowanych w ramach programów ramowych Unii Europejskiej. PCSS był
koordynatorem jednego z największych projektów gridowych w Europie GridLab,
uczestniczył w takich projektach jak: Crossgrid, Gridstart, ENACTS. W kolejnym
programie ramowym rozpoczęto współpracę w ramach takich projektów jak: EGEE,
InteliGrid, HPC-Europa, GridCoord, CoreGrid. Na szczeblu ogólnopolskim, w ramach
programu PIONIER, PCSS koordynował takie projekty jak: PROGRESS czy wspomniany
Vlab oraz aktywnie uczestniczył w projekcie Clusterix i SGIgrid.
Warto podkreślić, że wysoki poziom badań prowadzonych w Poznańskim Centrum
Superkomputerowo-Sieciowym został doceniony na świecie i PCSS został uczestnikiem
prestiżowego programu Globus Academic Affiliates Programme (Akademicki Program
Współpracy Globus) obok takich instytucji jak CERN w Szwajcarii, Albert Einstein
Institute w Niemczech czy Imperial College w Wielkiej Brytanii. PCSS jest również
zaangażowany w wiele bilateralnych kontaktów w zakresie gridów z największymi firmami
komercyjnymi z branży informatycznej.
Olbrzymie doświadczenie w badaniach naukowych oraz pierwsze doświadczenia z testami
narzędzi gridowych przez firmy komercyjne skłoniły PCSS do szerszego ich udostępnienia
na rynku. Kompleksową ofertę najnowszych rozwiązań z tego zakresu prezentuje Gridge
(www.gridge.org). Jest to zarówno oprogramowanie oraz usługi doradcze, które PCSS jest
gotów świadczyć zarówno małym i średnim firmom komercyjnym jak również jednostkom
akademickim oraz dużym przedsiębiorstwom produkcyjnym. Świetnym przykładem są
pierwsze sukcesy i popularność narzędzi, które powstały w ramach projektu GridLab, które
obecnie wykorzystywane są w 44 instytutach badawczych w Stanach Zjednoczonych,
Europie i Korei Południowej.