De senaste åren har meddelanden om utvecklingsprojekt kring nätverksprocessorer duggat tätt och inom fyra år räknar analysföretaget Dataquest med att marknaden för processorerna kommer att vara värd runt 100 miljarder kronor. Det är småpengar om man jämför med den traditionella processormarknaden, men det är en marknad som väntas växa med bland annat utbyggnaden av tredje generationens mobiltelefoni och fler tjänster över Internet.

Drivande bakom utvecklingen är krav på garanterad bandbredd för tjänster som röst och video över IP-protokollet och behovet av att övervaka servicenivån i näten samtidigt som tillverkarna av nätverksutrustning vill kunna utveckla sina produkter snabbare. Att de stora spelarna som IBM, Motorola, Lucent och Intel tror på tekniken visas inte minst av alla uppköp av nystartade företag med kunskaper på området. Motorola skaffade sig sitt kunnande genom att köpa företaget C-port.

- Vi skulle knappast ha köpt C-port för 422 miljoner dollar om vi inte trodde på marknaden, säger Bo-Göran Ericsson på Motorola i Sverige.

I dag finns flera tillverkare som levererar processorer som kan hantera dataströmmar upp till hastigheten OC-48 eller 2,5 Gbit/s men de flesta säljer bara utrustning för OC-12, 622 Mbit/s, eller lägre. Det finns ingen enhetlig definition för vad en nätverksprocessor ska klara av och olika tillverkare siktar in sina produkter på olika marknadsområden.

Processorns huvuduppgift är att undersöka inkommande datapaket, ta reda på vart de ska skickas och vilken prioritet de har. Och allt ska ske i samma hastighet som data anländer till processorn.

Fördelen med nätverksprocessorn framför specialframtagna asicar är att den kan anpassas för nya protokoll och nya tjänster utan att operatören behöver uppgradera hårdvaran, något som kan ta lång tid. Utvecklingstiden för en egen asic ligger på runt ett år och kan bli betydligt dyrare än en nätverksprocessor.

Dagens nätverksprocessorer arbetar främst med datapaketens huvud för att avgöra vilken typ av data paketen innehåller, tillverkarna flaggar redan för mer avancerade processorer som ska kunna gå in och titta direkt på den datamängd som skickas.

- Jag tror att nästa steg är nätverksprocessorer som tittar direkt på applikationsnivån. Men det är inte enkelt eftersom informationen då inte alltid finns på samma ställe när processorn ska hitta den, säger Altaf Hussain som är chef för tillämpningar av nätverkprocessorer hos Agere Systems, tidigare Lucent Microelectronics, i Europa.

Hans företag, Agira Systems, blev uppköpta av Lucent och deras nätverksprocessor går idag under namnet "Lucent Payload Fast Pattern Processor".

De har till skillnad från de flesta andra tillverkare valt att inte använda processorer som bygger på riscarkitektur. I stället valde Agira Systems att skapa egna instruktioner som är speciellt anpassade efter de uppgifter en nätverksprocessor ska användas till.

- Processorerna som använder risc har en allt för stor ballast av onödiga instruktioner för att de enkelt ska gå att skala upp för högre hastigheter, säger Fataf Hjossain.

De som valt att bygga processorer på riscarkitekturen har valt att inkludera flera kärnor. I Intels IXP 1200 är sex små risc-kärnor och en Strongarm-kärna integrerade på samma kisel. IBMs Power NP har en Power PC-kärna och 16 Picoprocessorer i samma krets.

Riscprocessorerna har fördelen att de är programmerbara i C, ett språk som många programmerare är vana vid. De processorer som har ett system med egenutvecklade instruktioner kräver egna programspråk.

- Vårt språk är ett enkelt högnivåspråk med få instruktioner. Att programmera processorer med multipla kärnor i C kan vara mycket svårt, säger Altaf Hussain.

Motorola vars nätverksprocessor C-5 bygger på 16 risckärnor tycker att fördelarna med ett välkänt programmeringsspråk överväger.

- Så mycket som möjligt ska gå att programmera i C. Det är vår grundtanke, säger Bo Karlsson som är applikationsingenjör på Motorola i Sverige.

Han tycker att det är viktigt med ett öppet system där många kan vara med och bidra med programvara för olika tillämpningar.

- Det kommer så många protokoll för Internet idag att det behövs en öppen struktur för att kunna hänga med, säger Bo Karlsson.

Utvecklingen går mot nätverksprocessorer som klarar av att arbeta med allt högre datahastigheter. Under året väntas processorer för hastigheter av 10 Gbit/s (OC-192) och flera tillverkare säger att de ska ta fram processorer som klarar OC-768 eller 40 Gbit/s. En av dessa är nystartade svenska Xelerated Packet Devices. De räknar med att ha kisel framme tidigt nästa år. De har likt Lucent valt att ta fram en egen arkitektur för sin processor.

- Traditionellt har det varit för mycket processortänk i de här produkterna, säger Joachim Roos som är utvecklingschef på företaget.

Xelerated Packet Devices har i stället valt att lägga mycket av funktionerna i hårdvara.

- Vi har mycket i hårdvara men kombinerar det med en hög programmerbarhet. Det är en ny arkitektur som inte liknar vanliga riscprocessorer, säger Joachim Roos.

Han tror att det sätt som de flesta andra nätverksprocessortillverkare kommer att använda för att skala upp för högre hastigheter är att dra ner på programmeringsmöjligheterna.

På Lucent hävdar Altaf Hussain att deras processor för 10 Gbit/s är lika flexibel som de för lägre hastigheter. Men samtidigt berättar han att rutiner för viss trafikhantering har lagts i hårdvara för att göra den nya processorn snabbare.

- Det var flexibilitet som kunderna inte efterfrågade. Vi trodde att de skulle vilja använda många olika algoritmer för att hantera trafik vid överbelastning men de nöjde sig med ett fåtal, säger han.

När det gäller uppskalning till ännu högre hastigheter tror han dock att det kommer att vara nödvändigt att ta bort viss programmerbarhet och flexibilitet.

- Men där siktar vi in oss på kärnan i nätet där den typen av flexibilitet inte är lika viktig.

Samma åsikt har Bo Karlsson.

- I en OC-192 processor är det möjligt att vi måste ha fler specialiserade element i hårdvara i vissa delar.

Det är också stora skillnader mellan tillverkarna i hur många funktioner de valt att lägga in i processorn. Lucent har inte några fysiska gränssnitt för till exempelvis Ethernet i sina processorer men det har både Motorola och IBM valt att lägga in.

Men allt är inte hårdvara.

- Du måste ha rätt mjukvara för att göra nätverksprocessorn framgångsrik, säger Christian Landry som är marknadschef för IBMs kommunikationsteknikgrupp.

Och just i mjukvaran tror IBM att tillverkare av servrar och routrar kommer att kunna differentiera sig gentemot varandra även när de i större grad använder komponenter direkt från hyllan i stället för egna asicar.

Den ökande tillgången på nätverksprocessorer gör, enligt många bedömare, att giganter inom växlar och routrar exempelvis Cisco Systems kan stöta på större konkurrens. Företaget säljer inga nätverksprocessorer men utnyttjar tekniken och använder även komponenter från nätverksprocessortillverkarna.

- Det är bra för konkurrensen att det finns flera som gör samma sak, säger Ulf Lorandsson på Cisco i Sverige.

Företaget har en egen nätverksprocessor kallad Toaster 2 som sitter i högprestandaroutrar.

Fem som håller ordning i nätet