УРАН – GEANT2: перспективи співпраці

Нещодавно наша газета повідомляла про те, що 27 червня 2007 року в Лондоні було підписано угоду про підключення науково-освітньої мережі УРАН до пан’європейської науково-освітньої мережі GEANT2. Угоду підписали генеральний менеджер компанії DANTE, яка є компанією-оператором GEANT2, Ганс Доббелінг і голова ради Асоціації користувачів УРАН перший проректор нашого університету Ю.І.Якименко.

Головний редактор нашої газети В.В.Янковий узяв інтерв’ю у Ю.І.Якименка.

– Яку роль сьогодні відіграють науково-освітні мережі в Україні?

– Ознакою сьогодення є інтеграція освітян і науковців, які кооперуючись як між собою, так і з західними університетами і науковими установами, здійснюють підготовку фахівців і проводять спільні дослідження в ключових галузях фундаментальної та прикладної науки, що продукують великі потоки телеметричних даних і потребують гігабітних каналів передачі даних і суперкомп’ютерів або грід-структур для їх обробки. Це фізика високих енергій і радіаційна безпека, радіоастрономія і космічні дослідження, аеродинаміка і конструювання літальних апаратів, опір матеріалів і будівельна інженерія, геологія і розвідка корисних копалин, океанологія і передбачення погоди, біотехнології і телемедицина тощо.

З іншого боку, обмеженість ресурсів у інформаційній сфері призводить до вкрай небажаних для України економічних, політичних і соціальних наслідків, а саме:

– до значного обмеження наукового співробітництва з країнами Європи; витіснення вітчизняних наукових установ з пріоритетних галузей в дослідження другорядної тематики і, як наслідок, поступової втрати науково-технічного потенціалу країни. Зокрема, відсутність можливості впроваджувати і використовувати переваги таких нових технологій, як Grid призводить до знецінення вітчизняних розробок у галузі суперкомп’ютерів, що є прямою загрозою для національної безпеки;

– до перешкоди наданню рівних можливостей для реалізації наукового потенціалу вченим нашої країни. Це полишає сподівання на участь України в розбудові спільного європейського науково-дослідницького простору і ставить під сумнів її подальшу участь у процесах євроатлантичної інтеграції;

– до вимушеності для українських учених і фахівців виїжджати на роботу за кордон для доступу як до сучасних дослідницьких проектів, так і до світових інформаційних ресурсів, що призводить до “витоку мізків” із країни. Часто еміграція є для вченого єдиним засобом зберегти професійну кваліфікацію і реалізувати свої інтелектуальні можливості.

Причиною такого стану вітчизняної науки є явище, яке західні аналітики називають “великим цифровим розділенням” (“great digital divide”). Телекомунікаційні мережі, споживачами яких є наукові та науково-освітні установи України, базуються головним чином на дуже дорогих каналах передачі даних, які надаються місцевими операторами зв’язку і мають пропускні спроможності в кілобіти і мегабіти за секунду. Це не відповідає мульти-гігабітним швидкостям науково-освітніх мереж західних країн, які зазвичай базуються на власній волоконно-оптичній інфраструктурі або відносно недорогих високошвидкісних каналах, що надаються тамтешніми операторами (www.geant2.net). У цій ситуації дослідницькі групи із країн ЄС практично відрізані від потенційних партнерів у нашій державі просто через обмеження телекомунікаційних мереж.

Таким чином, питання державної політики розбудови науково-освітньої телекомунікаційної мережі в Україні не зводиться до надання науковим установам і навчальним закладам звичайного доступу до мережі Інтернет, що забезпечує обмін даними типу електронної пошти, WWW доступу або подібних технологій, як це відбувається сьогодні.

З іншого боку, незадовільний стан інформаційного забезпечення в освіті та науці протягом останніх років сприяв зростанню університетських та інститутських ініціатив щодо самостійного створення єдиної структури, призначенням якої стали б активний пошук інвестицій та розбудова сучасної національної науково-освітньої телекомунікаційної мережі. Це призвело до створення у 2006 році Асоціації користувачів Української науково-освітньої телекомунікаційної мережі “УРАН” (Ukrainian Research and Academic Network, URAN, www.uran.net.ua ), юридичної особи, що є добровільним недержавним неприбутковим некомерційним громадським об’єднанням, засновниками якого стали безпосередньо українські ВНЗ. Асоціація УРАН сьогодні об’єднує наукові, освітні та інші установи, підприємства й організації незалежно від форм власності, які у своїй діяльності використовують та сприяють розвитку мережевих інформаційних технологій для підвищення рівня освіти і науки.

– Яким чином Ви збираєтесь виправити ситуацію, що склалася в Україні в галузі науково-освітніх телекомунікацій?

– Цю негативну ситуацію може перебороти лише перехід до використання на міжміських ділянках інфраструктури, базованої на так званих “темних” оптоволоконних кабелях, тобто таких кабелях, в які подачу світла з сигналом здійснює сам користувач (Customer Empowered Fibre, CEF). Позитивний досвід розбудови та експлуатації науково-освітних мереж у країнах Центральної Європи (Польщі, Угорщині й особливо Чехії) доводить, що при отриманні національною науково-освітньою мережею доступу до темного оптоволокна вона може в рамках того ж бюджету негайно збільшити свою продуктивність більше ніж у 100 разів.

– Які переваги надає користувачам впровадження CEF-технології?

– Насамперед слід відзначити збільшення пропускної спроможності до десятків гігабіт за секунду, свободу в маневруванні при змінах мережевої топології; можливість ефективного менеджменту інформаційних потоків, ефективні економічні шляхи розподілу затрат на утримання мережі (WDM, TDM тощо), вільний вибір канального активного обладнання, можливість його перестановок, модернізації, проектування; можливість роботи з джерелами світла різних частот (технологія Dense wavelength division multiplexing, DWDM). Ця технологія дозволяє через одне волокно передавати сигнали на багатьох (від десятків до сотень) несучих частотах. Прогрес у виробництві обладнання типу DWDM дуже швидкий і його заміна або модернізація не потребують модернізації оптоволоконної інфраструктури, і, насамкінець, використання саме первинної інфраструктури, на відміну від оренди потоків передачі даних у комерційних операторів електрозв’язку, стимулює прогрес у науково-освітній мережі, дозволяє їй бути полігоном для апробації нових інформаційних та суперкомп’ютерних технологій, а не примушує її йти на крок позаду від уже комерціалізованих технічних рішень. Тим самим науково-освітня мережа сама підтримуватиме процес внесення інновацій по всій країні.

– Чи можете Ви навести конкретні приклади успішного виконання такої модернізації?

– Чеська науково-освітня мережа CESNET – ймовірно кращий приклад зі світових лідерів CEF-мереж. Це – результат 4-річної роботи, підтриманої університетами, АН і майже всіма власниками темного оптоволокна в Чехії.

Початок було покладено в 1999 році, коли CESNET взяла в оренду 323 км оптоволоконного кабеля між Прагою і Брно та організувала в ньому передачу даних на швидкості 2.5 Гбіт/с. У цей момент CESNET потрапила в ситуацію, коли вона експлуатувала два сорти гігабітних ліній: на орендованих темних оптоволоконних жилах з кінцевим каналоутворюючим обладнанням, яке контролюються персоналом CESNET, та на орендованих гігабітних потоках, що контролюються операторами електрозв’язку. З’ясувалося, що оренда темного оптоволокна і використання власного каналоутворюючого обладнання має значні як економічні, так і технічні переваги. Зокрема, така мережа пропонує не тільки більш продуктивний сервіс, але також і необхідну гнучкість у наданні сервісів за розкладом (з’єднання з унікальними дослідницькими інструментами, організація віддаленого середовища наукового співробітництва, проведення відеоконференцій тощо).

Починаючи з 2002 р. CESNET послідовно переводить свою мережу на CEF-інфраструктуру. На відміну від інших CEF-мереж по всьому світу, CESNET вирішила суттєво зменшити кількість точок регенерації сигналу вздовж лінії. Замість звичайних 80 км регенератори встановлюються через 150 200 і навіть до 300 км. Така техніка значно зменшує витрати на оперування, що дуже важливо в умовах браку технічного персоналу, обізнаного на оптичному обладнанні. Як наслідок – архітектура мережі адаптована так, щоб мінімізувати кількість регенераторів, тому що вузли комутації науково-освітньої мережі розміщені безпосередньо в університетах.

Сьогодні CESNET використовує 4800 км орендованого темного оптоволокна. Більшість з нього – у формі наддовгих сегментів без регенераторів (CESNET займає в цьому питанні лідируючу позицію у світі), причому гігабітні потоки реалізуються тільки на CEF-інфраструктурі: всі контракти на оренду гігабітних сервісів у операторів електрозв’язку припинені.

– З Чехією все зрозуміло, а як розвивалась ситуація в Україні?

– У 1997 р. з метою сприяння інтеграції України в міжнародний інформаційний простір, розробки проектів у сфері освіти і науки, координації робіт зі створення телекомунікаційної мережі закладів освіти і науки України Президія НАН України і Колегія Міністерства освіти України ухвалили рішення про створення асоціації користувачів Української науково-освітньої мережі з координуючим “Центром Європейської інтеграції” в м. Києві. У тому ж році було створено Асоціацію користувачів, яка об’єднує державні університети і наукові установи НАН України, є відкритою для нових членів і діє відповідно до Статуту, затвердженому міністром освіти України та президентом Національної академії наук України.

Проект УРАН було підтримано з боку наукового департаменту НАТО чотирма грантами НАТО на розвиток інфраструктури (Network Infrastructure Grants, NIG):

  • у 1997 р. – 150 тис. доларів на обладнання 5 регіональних центрів у Києві, Одесі, Дніпропетровську, Харкові, Львові;
  • у 2000 р. –100 тис. доларів на розвиток інфраструктури УРАН, розширення УРАН, створення центру в Донецьку, нарощування потужності центрального вузла;
  • у 2001 р. – 150 тис. доларів на створення регіональних центрів у Сімферополі та нових вузлів у Чернігові, Луганську (роутери Cisco, сервери Intel, HDSL модеми, оптичні сегменти в Києві, Одесі, Харкові, Севастополі);
  • у 2005-2007 рр. – 400 тис. євро –грант, призначений для розбудови оптико-волоконних мереж у великих містах України для підключення наукових і освітніх установ.

У 2001 р. проект УРАН було підтримано грантом компанії CISCO шляхом благодійної передачі обладнання фірми (роутери, комутатори) на загальну суму близько 250 тис. доларів.

Усі кошти відповідно до Статуту Асоціації направлено на розвиток інфраструктури і технічного оснащення центрального і регіональних вузлів УРАН, прокладення оптоволоконних ліній зв’язку і їх експлуатацію, а все обладнання і засоби телекомунікацій відповідно до завдань проектів встановлено і передано на баланс базовим організаціям УРАН, якими є державні ВНЗ – університети і наукові установи НАН України.

Результатом виконання всіх проектів у 1997-2007 роках стала побудова національної телекомунікаційної мережі з сегментами у 18 регіонах України.

– Який сучасний стан Української науково-освітньої мережі? Чи підтримується розбудова інфраструктури на державному рівні?

– Сьогодні мережа УРАН фізично об’єднує понад 100 науково-дослідних та освітніх закладів (130 точок підключення), в рамках чотирьох грантів НАТО збудовано міські волоконно-оптичні сегменти в 10 найбільших містах України (загалом близько 150 км). Протягом останніх років нарешті вдалося досягти певних зрушень у питанні державного фінансування будівництва мережі. Так, державна програма “Інформаційні та комунікаційні технології в освіті і науці на 2006-2010 роки” передбачає фінансування обсягом 5,2 млн гривень. Пріоритетними завданнями в рамках цієї програми є офіційне підключення та оплата експлуатаційних витрат каналу до мережі GEANT, а також створення гігабітної інфраструктури УРАН для підключення користувачів – навчальних закладів і наукових установ.

Державні інвестиції на етапі входження до GEANT дозволять побудувати самодостатню телекомунікаційну мережу, яка в подальшому зможе функціонувати за рахунок коштів користувачів – закладів освіти і наукових установ.

– Мені відомо, що в Україні існує ще одна науково-освітня мережа, що обслуговує установи Національної академії наук України. Які стосунки в Асоціації УРАН з цією мережею?

– Так, справді, Національна академія наук України будує власну мережу, що також базується на технології темного волокна. Сьогодні зроблено кроки щодо співпраці мереж, виконання спільних проектів, зокрема, зі створення національної Grid-інфраструктури, використання суперкомп’ютерних обчислень для майже всіх галузей науки. Асоціація УРАН бере на себе відповідальність за надання послуг GEANT2 для всіх закладів освіти і науки незалежно від їх відомчої підпорядкованості.

Здійснені кроки відповідають завданням Державної програми “Інформаційні та комунікаційні технології в освіті і науці” на 2006-2010 роки”, яка передбачає розбудову інфраструктури УРАН та її підключення до трансєвропейської наукової мережі GEANT2.

– Які нові можливості відкриваються для української наукової спільноти після підключення мережі УРАН до пан’європейської науково-освітньої мережі GEANT2 ?

– Це доступ до наукових і освітніх інформаційних ресурсів, зокрема, електронних бібліотек, баз даних і знань, інформаційних пошукових систем, до віддалених центрів суперкомп’ютерних обчислень і наукових даних, ресурсів дистанційного навчання тощо.

Слід зазначити, що високошвидкісне з’єднання мереж УРАН і GEANT2, на відміну від звичайного комерційного підключення до Інтернет, дозволить запровадити в мережі УРАН ряд нових мережевих сервісів, орієнтованих на передачу саме наукового і освітнього трафіку, що дозволить українській освіті та науці успішно вирішувати важливі для суспільства завдання, а саме:

  • створити середовище високошвидкісного обміну інформацією для розвитку технологій та досліджень, використання суперкомп’ютерів та Grid-технологій, забезпечити доступ до глобальних науково-технологічних баз даних та суперкомп’ютерних ресурсів;
  • кооперуватися з науковими колективами України і західними партнерами в проведенні спільних наукових досліджень у ключових галузях науки, техніки і технологій;
  • забезпечити високошвидкісний доступ науковців України для проведення фундаментальних досліджень на унікальних фізичних системах у галузі фізики високих енергій, астрономії, геофізики тощо.
  • забезпечити доступ до світових електронних бібліотек, баз даних, наукових та освітніх порталів, ресурсів системи дистанційного навчання тощо.

Крім цього, створення спільного з європейським єдиного науково-освітнього інформаційного середовища є основою для побудови міжнародної Grid-інфраструктури. Grid являє собою географічно розподілену інфраструктуру, яка об’єднує ресурси різних типів (процесори, довготривалу й оперативну пам’ять, сховища і бази даних, мережі), доступ до яких користувач може отримати з будь-якої точки, незалежно від місця їх розташування, при цьому здійснюється колективний режим доступу до ресурсів і до пов’язаних з ними послуг (сервісів) у рамках глобально розподілених віртуальних організацій, що складаються з підприємств і окремих фахівців, які спільно використовують загальні ресурси.

Спільний проект щодо цього здійснюється починаючи з 2004 року країнами-членами GEANT2 за підтримки Шостої Європейської рамкової програми, цього року Україну як асоційованого члена включено до проекту зі створення сегменту європейської Grid-інфраструктури (країн Балтійського регіону).

– Певне, Європейське співтовариство також зацікавлене в розширенні своїх мережевих інфраструктур на Схід. Чи відчуваєте Ви цю зацікавленість?

– Так, звичайно. Щойно закінчився річний проект Porta Optica Study, що фінансувався в рамках Шостої рамкової програми Євросоюзу. В ході проекту експертами з мереж CESNET та PIONIER було розроблено детальні плани та рекомендації щодо найефективнішої як з технічного, так і з економічного погляду, розбудови мережі УРАН та підключення її до мережі GEANT2 (рис.1). Ми запланували два великих етапи розбудови мережі. На першому етапі бажано з’єднати Львів, Київ, Одесу, Харків, Дніпропетровськ і Донецьк десятигігабітними DF-каналами та створити DF-з’єднання з Польщею та Словаччиною (рис. 2). За розрахунками фахівців з CESNET, для цього потрібно 4, 156 млн євро. Другий етап передбачає підключення наукових осередків з інших міст України (Тернопіль, Хмельницький, Луцьк, Рівне, Житомир, Чернігів, Івано-Франківськ, Чернівці, Миколаїв, Херсон, Луганськ та ін.) (рис. 3).

– Чи збирається Євросоюз взяти участь у фінансуванні реалізації цих планів?

– Скажу лише, що сьогодні існує можливість часткового фінансування в рамках Сьомої рамкової програми ЄС. Протягом минулого року було створено ініціативну групу Black Sea Initiative, що займається пошуками можливостей фінансування розбудови національних мереж країн басейну Чорного моря. Але вже відомо, що жорсткою умовою з боку ЄС є державна матеріальна підтримка.

Спілкувався В.Янковий