Diaľkové{0}}siete aj mestské siete sú dopravnou infraštruktúrou z optických vlákien, no sú postavené na iné problémy. Zámena týchto dvoch možností vedie k príliš-premysleným nasadeniam, zbytočným nákladom alebo sieťam, ktoré nedokážu splniť požiadavky na latenciu. Tento článok popisuje, ako sa líšia v rámci vzdialenosti, kapacity, latencie a technológie - a používa sieť B4 spoločnosti Google ako konkrétny príklad toho, ako tieto dve vrstvy spolupracujú v praxi.
Čo sú siete na dlhé{0}}dopravy a metropolitné siete?
Diaľkové-siete s optickými vláknamisú chrbticovou infraštruktúrou vybudovanou na prenos údajov medzi mestami, krajinami a kontinentmi. Prenosové vzdialenosti sa zvyčajne pohybujú od 1 000 do 2 500 km, pričom niektoré nasadenia presahujú 4 000 km. Tieto siete tvoria primárne tepny globálnej internetovej prevádzky, spájajúce siete metra medzi sebou na obrovské geografické vzdialenosti.
siete metra- tiež nazývané metropolitné siete (MAN) - fungujú v rámci mesta alebo mestskej oblasti, zvyčajne na vzdialenosti 80 až 1 000 km. Spájajú kancelárie, dátové centrá, kampusy a body prítomnosti poskytovateľa služieb (POP) v rámci miestnej oblasti.
Títo dvaja nie sú vzájomnými alternatívami. Diaľkové-siete spájajú metropolitné siete naprieč regiónmi. Metro siete poskytujú toto pripojenie koncovým používateľom a firmám lokálne.
Rozdiely v{0}}diaľkových a metroch
Prenosová vzdialenosť a pokrytie
Siete na dlhé{0}}trate sú navrhnuté pre medzikontinentálne a medzi{1}}mestské úseky, ktoré často presahujú 2 500 km. Siete metra zostávajú v rámci mestských a regionálnych hraníc, vo väčšine nasadení prakticky do 200 km. Dosah 300 – 800 km je miesto, kde sú obe architektúry technicky životaschopné - v tejto zóne prekrytia. Správna voľba závisí od vzorov premávky a požiadaviek na latenciu, nie len od vzdialenosti.
Kapacita siete
Siete na diaľku{0} majú vyššiu celkovú kapacitu, ktorú umožňujúDWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)- technológia, ktorá súčasne prenáša desiatky nezávislých vlnových dĺžok cez jeden pár vlákien. Niektoré-systémy s dlhou vzdialenosťou presahujú 80 vlnových dĺžok na vlákno a dosahujú niekoľko terabitov za sekundu celkovej priepustnosti.
Použitie sietí metraCWDM(Multiplexovanie s hrubou vlnovou dĺžkou)alebo v menšom-rozsahu DWDM. Kapacita je nižšia, ale dostatočná pre-mestskú premávku. Ekonomika uprednostňuje jednoduchšie,{4}}nižšie náklady na multiplexovanie na vrstve metra.
Latencia
Siete metropolitnej oblasti poskytujú nižšiu latenciu - zvyčajne menej ako 5 ms od konca po-v meste -, pretože kratšie vzdialenosti znamenajú menšie oneskorenie šírenia. Vďaka tomu je infraštruktúra metra predvolenou voľbou pre aplikácie citlivé na latenciu-: finančné obchodovanie,-video v reálnom čase a distribuované databázy.
Siete na veľké vzdialenosti- majú vyššiu latenciu. Oneskorenie šírenia sa kumuluje so vzdialenosťou a zosilnenie signálu v medziľahlých uzloch pridáva ďalšiu réžiu.
Technológia a vybavenie
Dizajnová filozofia diaľkovej{0}}dopravy sa výrazne líši od filozofie metropolitných sietí. Kde medzikontinentálne a medzi{2}}mestské spojenia uprednostňujú spektrálnu účinnosť a dosah - často presahuje 4 000 km prostredníctvom zosilnených, koherentnýchtransportné vláknopokrýva - mestské-infraštruktúry fungujú pod zásadne odlišným súborom obmedzení. Sieť metra pokrývajúca desiatky až stovky kilometrov v rámci hraníc mesta a okolo nich musí vyvážiť nízku latenciu, hustú kapacitu prístavov a ekonomiku nasadenia, pričom často uprednostňuje priamu-detekciu alebo kompaktné koherentné zásuvné moduly pred vysoko-výkonnými, ale nákladnejšími riešeniami, ktoré si vyžaduje prenos na veľké-diaľky.
Konkrétne: dlhodobé-nasadenia vyžadujúkoherentná optická technológiaako štandard s čipmi DSP, ktoré kompenzujú rozptyl na tisíce kilometrov aEDFAzosilňovačenasadené približne každých 80 km, aby sa zachovala intenzita signálu. Nasadenie metra sa spolieha predovšetkým napriama{0}}detekcia (IM-DD)transceivery - jednoduchšie, s nižším výkonom a výrazne lacnejšie. Použitie úplnej{2}}koherentnej infraštruktúry na dlhé vzdialenosti na nasadenie v metropole je prehnané inžinierstvo, ktoré len zriedka dáva finančný zmysel.
| Dlhý{0}}doťah | Metro | |
|---|---|---|
| Pokrytie | Krajiny/kontinenty | Mesto / oblasť metra |
| Vzdialenosť | 1 000 – 2 500 km+ | 80 – 1 000 km |
| Kapacita | Vyšší (veľký-rozsah DWDM) | Nižšie (CWDM / malé DWDM) |
| Latencia | Vyššie | Nižšie (<5ms typical) |
| Základná technológia | Koherentné + EDFA | IM-DD / kompaktný koherentný |
| Najlepšie pre | Chrbtica medzi-regiónmi | Miestne aplikácie citlivé na{0}}latenciu |
Skutočné{0}}svetové nasadenie: Google B4
Sieť B4 spoločnosti Google- zdokumentované vo verejnom dokumente na SIGCOMM 2012 - ukazuje, ako dlho-sieť diaľkových a metropolitných sietí fungujú spoločne vo veľkom rozsahu a čo sa stane, keď je každá vrstva optimalizovaná pre svoj skutočný účel.
Spoločnosť Google potrebovala zachovať synchronizáciu svojich globálnych dátových centier v rámci troch typov prevádzky: rozsiahle{0}}replikácia dát,{1}}používateľské{1}}služby a interné výpočtové úlohy. Každý z nich mal iné požiadavky na šírku pásma a latenciu. Existujúca sieť WAN ponechávala využitie chrbticového spojenia na úrovni 30 – 40 %, zatiaľ čo služby v reálnom čase-stále mali problém splniť ciele latencie.
Na medzikontinentálnej vrstve, Google nasadildiaľkové-vláknové sietes DWDM koherentným optickým transportom prenášajúcim viac vlnových dĺžok 100G na vlákno cez transoceánske a transkontinentálne trasy. Centralizovaný radič SDN nahradil tradičné dopravné inžinierstvo MPLS a dynamicky presúva prevádzku na základe dopytu v-reálnom čase v celej sieti. Využitie chrbticovej siete sa vyšplhalo z 30 – 40 % na takmer 100 % - rovnaká fyzická infraštruktúra prenášala podstatne viac prevádzky bez pridania optických vlákien.
Na intra{0}}regionálnej úrovni, rovnaké{0}}mesto a neďaleké dátové centrá prepojené cez infraštruktúru metra pomocou modulov s krátkym -dosahom-. Latencia medzi zariadeniami sa trvalo udržiavala pod 2 ms -, čo je tvrdá požiadavka pre Vyhľadávanie Google a reklamy, kde čas odozvy priamo ovplyvňuje výnosy.
B4 robí funkčné rozdelenie konkrétnym: dlhá{1}}ťažnosť určila, koľko údajov sa môže presúvať medzi kontinentmi; metro určilo, ako rýchlo môžu byť tieto údaje poskytované lokálne. Ani jedna vrstva nemohla nahradiť druhú.
Diaľkové{0}}dopravy presúvajú údaje na veľké vzdialenosti pri vysokej kapacite, zatiaľ čo metro ich dodáva lokálne s nízkou latenciou. Vo väčšine produkčných prostredí obe vrstvy koexistujú - -vrstva na dlhé{3}}dopravy nastavuje strop globálnej kapacity, vrstva metropolitná oblasť určuje základ pre miestny výkon. 400Zásuvné moduly G ZR+ teraz rozširujú optiku-triedy metra na vzdialenosti, ktoré si predtým vyžadovali úplné-systémy diaľkovej dopravy, čím sa postupne zmenšuje rozdiel medzi týmito dvoma. Rozhodujúcim faktorom však zostáva základná architektonická logika - optimalizovať dosah alebo optimalizovať latenciu -.
FAQ
Otázka: Rozsah 300–800 km je zóna prekrytia. Čo je najdôležitejším faktorom pri rozhodovaní o tom, ktorú architektúru použiť?
Odpoveď: Požiadavky na latenciu. Ak ktorákoľvek aplikácia vo vašom nasadení vyžaduje spiatočnú-dobu odozvy pod 10 ms, - databázy v reálnom čase-, živé spracovanie videa, obchodné systémy - architektúra metropoly je tou správnou voľbou bez ohľadu na vzdialenosť. Ak je pracovnou záťažou dávkový prenos údajov, zálohovanie alebo replikácia s toleranciou latencie nad 20 ms, zariadenie na dlhé{8}}dopravy je cenovo-konkurenčné v rámci tohto rozsahu vzdialenosti.
Otázka: Google B4 použil SDN na posunutie využitia chrbtice takmer na 100 %. Platí to pre štandardné podnikové-nasadenia na dlhé vzdialenosti?
A: Nie priamo. B4 funguje v rozsahu, v ktorom Google kontroluje optickú vrstvu aj zdroje prenosu v desiatkach dátových centier. Vo väčšine podnikov, ktoré si prenajímajú vlnové dĺžky alebo tmavé vlákna od operátorov, sa optimalizácia SDN deje na strane operátora. Podniky môžu replikovať logiku klasifikácie návštevnosti -, ktorá oddeľuje návštevnosť citlivú na latenciu- od hromadných prenosov a zaobchádza s nimi odlišne v rámci rovnakej infraštruktúry.
Otázka: Kompaktné koherentné zásuvné moduly sú možnosťou pre nasadenie v metre. Kedy dáva koherentný zmysel viac ako okamžité -DD v kontexte metropoly?
Odpoveď: Keď prenosová vzdialenosť presiahne 80 km alebo keď cieľová{1}}kapacita na vlnovú dĺžku prekročí 100 G. Pod týmito hraničnými hodnotami je IM-DD jednoduchšie a má nižšiu cenu. Požiadavky na integritu signálu nad nimi robia koherentnejšiu praktickejšiu voľbu aj v kontexte metropoly -, najmä v hustom mestskom nasadení, kde opätovné{7}}zosilnenie nie je možné z dôvodu fyzických obmedzení prístupu.
Otázka: Ak 400G ZR+ zmenšuje priepasť medzi metrom a-ďalekou vzdialenosťou, mali by nové nasadenia metropoly počkať, kým táto technológia dospeje, a až potom zavedú infraštruktúru IM-DD?
Odpoveď: 400G ZR+ je už komerčne dostupné a nasadené -, nie je to nový štandard. V súčasnosti stoja moduly ZR+ výrazne viac ako IM-DD na ekvivalentný prenos na krátke-vzdialenosti. Pre nasadenia na zelenej lúke do 80 km bez predpokladanej potreby presahovať túto hranicu zostáva IM-DD dnes ekonomicky rozumnou voľbou.c
Odporúčané čítanie
Google B4 a After
Okná prenosu optických vlákien a sprievodca šírkou pásma vlákien
FDM, TDM a WDM
