И -мрежите за дълги разстояния, и метро мрежите са оптична транспортна инфраструктура, но са изградени за различни проблеми. Объркването на двете води до прекалено-проектирани внедрявания, ненужни разходи или мрежи, които не могат да отговорят на изискванията за забавяне. Тази статия описва как се различават по разстояние, капацитет, латентност и технология - и използва мрежата B4 на Google като конкретен пример за това как двата слоя работят заедно на практика.
Какво представляват-мрежите за дълги разстояния и метрото?
Оптични влакнести-мрежи на дълги разстоянияса опорна инфраструктура, изградена за пренос на данни в градове, държави и континенти. Разстоянията на предаване обикновено варират от 1000 до 2500 км, като някои разгръщания надхвърлят 4000 км. Тези мрежи образуват основните артерии на глобалния интернет трафик, свързвайки мрежите на метрото една с друга през огромни географски разстояния.
Метро мрежи- наричани още мрежи от градски район (MAN) - работят в рамките на град или градски регион, обикновено на разстояния от 80 до 1000 км. Те свързват офиси, центрове за данни, кампуси и точки на присъствие на доставчици на услуги (POPs) в рамките на местна област.
Двете не са алтернатива една на друга. Мрежите-за дълги разстояния свързват мрежите на метрото в различни региони. Метро мрежите предоставят тази свързаност на крайни потребители и фирми на местно ниво.
Разлики-мрежи за дълги разстояния и метро
Разстояние на предаване и покритие
Мрежите-за дълги разстояния са проектирани за междуконтинентални и между-градски участъци, често над 2500 км. Мрежите на метрото остават в рамките на градските и регионалните граници, на практика под 200 км в повечето разгръщания. Диапазонът от 300–800 км е мястото, където и двете архитектури са технически жизнеспособни - в тази зона на припокриване, правилният избор зависи от моделите на трафика и изискванията за латентност, а не само от разстоянието.
Капацитет на мрежата
Мрежите-на дълги разстояния носят по-висок общ капацитет, активиран отDWDM(Мултиплексиране по плътна дължина на вълната)- технология, която предава десетки независими дължини на вълните едновременно по една двойка влакна. Някои-системи за дълги разстояния надхвърлят 80 дължини на вълната на влакно, достигайки няколко терабита в секунда от общата пропускателна способност.
Метро мрежите използватCWDM(Грубо мултиплексиране по дължина на вълната)или по-малък{0}}мащаб DWDM. Капацитетът е по-малък, но достатъчен за-градски трафик. Икономиката е в полза на по-просто, по-ниско-разходно мултиплексиране на метро слоя.
Латентност
Метро мрежите осигуряват по-ниска латентност - обикновено под 5ms от край-до-край в рамките на град -, защото по-късите разстояния означават по-малко забавяне на разпространението. Това прави инфраструктурата на метрото изборът по подразбиране за-чувствителни към забавяне приложения: финансова търговия,-видео в реално време и разпределени бази данни.
Мрежите-за дълги разстояния имат по-голямо забавяне. Забавянето на разпространението се натрупва с разстоянието и усилването на сигнала в междинните възли добавя допълнителни разходи.
Технология и оборудване
Философията на дизайна зад-транспорта на дълги разстояния се различава рязко от тази на градските мрежи. Където междуконтиненталните и между-градските връзки дават приоритет на спектралната ефективност и достигат - често надхвърлящи 4000 км чрез усилена, кохерентнатранспортни влакнаобхваща - градски-инфраструктури от мащаб работят при фундаментално различен набор от ограничения. Покривайки десетки до стотици километри в рамките на и около градските граници, мрежите на метрото трябва да балансират ниска латентност, плътен портов капацитет и икономичност на внедряване, като често предпочитат директно-откриване или компактни кохерентни щепсели пред високо-производителните, но по-скъпи решения, изисквани от{-пренос на дълги разстояния.
По-конкретно: внедряванията на дълги{0}}разстояния изискваткохерентна оптична технологиякато стандарт, с DSP чипове, компенсиращи разсейването в хиляди километри, иEDFAусилвателиразгръща се приблизително на всеки 80 км, за да поддържа силата на сигнала. Внедряването на метрото разчита предимно надиректно-откриване (IM-DD)трансивъри - по-прости, с по-ниска мощност и значително по-евтини. Прилагането на пълна кохерентна инфраструктура за дълги{2}}разстояния към разгръщането на метрото е свръхинженерство, което рядко има финансов смисъл.
| Дълги-разстояния | Метро | |
|---|---|---|
| Покритие | Държави / Континенти | Град/район на метрото |
| Разстояние | 1000 – 2500 км+ | 80 – 1000 км |
| Капацитет | По-висок (широко{0}}мащабен DWDM) | Долен (CWDM / малък DWDM) |
| Латентност | По-високо | Долен (<5ms typical) |
| Основна технология | Кохерентен + EDFA | IM-DD / компактен кохерентен |
| Най-добро за | Между{0}}регионален гръбнак | Локални приложения,-чувствителни към забавяне |
Внедряване-в реален свят: Google B4
B4 мрежата на Google-, документиран в публичен документ на SIGCOMM 2012 - показва колко-мрежите за дълги разстояния и метрото функционират заедно в мащаб и какво се случва, когато всеки слой е оптимизиран за действителната си цел.
Google трябваше да поддържа своите глобални центрове за данни синхронизирани между три вида трафик: широко{0}}репликация на данни, потребителски-услуги и вътрешни изчислителни задачи. Всеки имаше различни изисквания за честотна лента и латентност. Съществуващата WAN оставяше използването на опорната връзка на 30–40%, докато-услугите в реално време все още се бореха да постигнат целите за забавяне.
В междуконтиненталния слой, внедри Googleоптични мрежи-на дълги разстоянияс DWDM кохерентен оптичен транспорт, пренасящ множество 100G дължини на вълната на влакно през трансокеански и трансконтинентални маршрути. Централизиран SDN контролер замени традиционното инженерство на MPLS трафик, като динамично пренасочва трафика въз основа на-потребление в реално време в цялата мрежа. Използването на гръбнака се повиши от 30–40% до почти 100% - същата физическа инфраструктура пренесе значително повече трафик без добавяне на влакна.
На вътрешно-регионалния слой, същия-град и близките центрове за данни, свързани чрез метро инфраструктура с помощта на модули с кратък-обхват и висока-скорост. Закъснението между съоръженията се поддържа постоянно под 2 ms - строго изискване за Google Търсене и реклами, където времето за реакция пряко влияе върху приходите.
B4 прави функционалното разделение конкретно: дългите-разстояния определят колко данни могат да се пренасят между континентите; metro определи колко бързо тези данни могат да се обслужват локално. Нито един слой не можеше да замести другия.
Дълги{0}}пренася данни на огромни разстояния с голям капацитет, докато метрото ги доставя локално с ниска латентност. В повечето производствени среди и двата слоя съществуват едновременно - слоят за дълги-разстояния определя тавана на глобалния капацитет, нивото на метрото определя дъното на местната производителност. 400G ZR+ модулите за включване сега разширяват оптиката от метро-клас до разстояния, които преди това изискваха пълни-системи за дълги разстояния, като постепенно намаляват разликата между двете. Но основната архитектурна логика - оптимизиране за обхват или оптимизиране за забавяне - остава решаващият фактор.
ЧЗВ
Въпрос: Обхватът от 300–800 км е зоната на припокриване. Кой е най-важният фактор при вземането на решение коя архитектура да използвате?
A: Изисквания за латентност. Ако някое приложение във вашето внедряване изисква-време за реакция на отиване и връщане под 10ms - бази данни-в реално време, обработка на видео на живо, системи за търговия - метро архитектурата е правилният избор независимо от разстоянието. Ако работното натоварване е пакетно прехвърляне на данни, архивиране или репликация с толеранс на латентност над 20 ms, оборудването за дълги-разстояния е ценово-конкурентно в рамките на този диапазон на разстояние.
Въпрос: Google B4 използва SDN, за да увеличи използването на опорната мрежа до близо 100%. Това важи ли за стандартни корпоративни внедрявания-на дълги разстояния?
О: Не директно. B4 работи в мащаб, в който Google контролира както оптичния слой, така и източниците на трафик в десетки центрове за данни. За повечето предприятия, наемащи дължини на вълните или тъмни влакна от оператори, SDN оптимизацията се случва от страна на оператора. Това, което предприятията могат да копират, е логиката за класифициране на трафика, - която отделя чувствителния към забавяне-трафик от груповите трансфери и ги третира по различен начин в една и съща инфраструктура.
Въпрос: Компактните кохерентни щепсели са опция за внедряване в метрото. Кога кохерентното има повече смисъл от IM-DD в контекста на метрото?
О: Когато разстоянието на предаване надвишава 80 км или когато целевият капацитет на-дължина на вълната надвишава 100G. Под тези прагове IM-DD е по-опростен и с по-ниска цена. Над тях изискванията за цялост на сигнала правят кохерентния по-практичен избор дори в градски контекст - особено в гъсто разположени градове, където повторното -усилване не е възможно поради физически ограничения на достъпа.
Въпрос: Ако 400G ZR+ намалява разликата между метрото и дългите-разстояния, трябва ли новите внедрявания на метрото да изчакат узряването на технологията, преди да приемат IM-DD инфраструктура?
О: 400G ZR+ вече се предлага в търговската мрежа и е внедрен - не е нововъзникващ стандарт. В момента ZR+ модулите струват значително повече от IM-DD за еквивалентно предаване на къси-разстояния. За внедрявания на зелено под 80 km без очаквана необходимост от надхвърляне на този праг, IM-DD остава икономически разумният избор днес.c
Препоръчителна литература
Google B4 и след това
Прозорци за оптично предаване и ръководство за честотна лента на влакна
FDM, TDM и WDM
