Mreže{0}}dugolinijskih i metro mreže su optička transportna infrastruktura, ali su izgrađene za različite probleme. Brkanje ova dva dovodi do previše-inžinjeringa implementacije, nepotrebnih troškova ili mreža koje ne mogu ispuniti zahtjeve za kašnjenje. Ovaj članak pokriva kako se razlikuju po udaljenosti, kapacitetu, kašnjenju i tehnologiji - i koristi Google B4 mrežu kao konkretan primjer kako dva sloja rade zajedno u praksi.
Šta su dugolinijske i metro mreže?
Mreže{0}}optičkih vlakana na daljinusu infrastruktura okosnice izgrađena za prijenos podataka kroz gradove, zemlje i kontinente. Udaljenosti prijenosa se obično kreću od 1.000 do 2.500 km, a neke primjene prelaze 4.000 km. Ove mreže čine primarne arterije globalnog internet saobraćaja, povezujući mreže metroa jedna s drugom na ogromnim geografskim udaljenostima.
Metro mreže- koje se nazivaju i gradske mreže (MAN) - rade unutar grada ili urbane regije, obično na udaljenosti od 80 do 1.000 km. Oni povezuju urede, centre podataka, kampuse i tačke prisutnosti provajdera usluga (POP) unutar lokalnog područja.
To dvoje nisu alternative jedno drugom. Mreže{1}}na daljinu povezuju mreže metroa u različitim regijama. Metro mreže pružaju tu povezanost krajnjim korisnicima i preduzećima lokalno.
{0}}Razlike u mrežama za duge i metro mreže
Udaljenost i pokrivenost prijenosa
Mreže{0}}dugih relacija projektovane su za interkontinentalne i među{1}}gradske raspone, često preko 2.500 km. Metro mreže ostaju unutar gradskih i regionalnih granica, praktično ispod 200 km u većini implementacija. Raspon od 300–800 km je mjesto gdje su obje arhitekture tehnički održive - u toj zoni preklapanja, pravi izbor zavisi od obrazaca saobraćaja i zahtjeva za kašnjenjem, a ne samo udaljenosti.
Kapacitet mreže
Mreže{0}}na daljinu nose veći agregatni kapacitet, što omogućavaDWDM(Multipleksiranje guste valne dužine)- tehnologija koja prenosi desetine nezavisnih talasnih dužina istovremeno preko jednog para vlakana. Neki dugolinijski sistemi premašuju 80 talasnih dužina po vlaknu, dostižući više terabita u sekundi ukupne propusnosti.
Metro mreže koristeCWDM(Multipleksiranje grube valne dužine)ili manji{0}}DWDM. Kapacitet je manji, ali dovoljan za gradski{2}}promet. Ekonomija favorizuje jednostavnije, jeftinije-multipleksiranje na metro sloju.
Latencija
Metro mreže isporučuju niže kašnjenje - obično ispod 5ms kraja-do-kraja unutar grada - jer kraće udaljenosti znače manje kašnjenja širenja. Ovo čini metro infrastrukturu zadanim izborom za aplikacije-osjetljive na kašnjenje: finansijsku trgovinu, video-u realnom vremenu i distribuirane baze podataka.
Mreže{0}}na daljinu nose veće kašnjenje. Kašnjenje u širenju se akumulira sa rastojanjem, a pojačanje signala u srednjim čvorovima dodaje dodatne troškove.
Tehnologija i oprema
Filozofija dizajna koja stoji iza{0}}prevoza na duge relacije naglo se razlikuje od one u metropolitanskim mrežama. Gdje interkontinentalne i među-veze daju prioritet spektralnoj efikasnosti i dosežu - često se protežući preko 4.000 km kroz pojačane, koherentnetransportno vlaknoobuhvata - urbane-infrastrukture funkcionišu pod fundamentalno drugačijim skupom ograničenja. Pokrivajući desetine do stotine kilometara unutar i oko gradskih granica, metro mreže moraju uravnotežiti nisko kašnjenje, gust kapacitet porta i ekonomiku implementacije, često favorizirajući direktnu-detekciju ili kompaktne koherentne priključke u odnosu na rješenja visokih-, ali skuplja rješenja koja zahtijevaju prijenos na velike-dalje.
Konkretno: zahtijevaju-dugotrajne implementacijekoherentna optička tehnologijakao standard, sa DSP čipovima koji kompenzuju disperziju na hiljadama kilometara, iEDFApojačalaraspoređeni otprilike svakih 80 km kako bi se održala jačina signala. Implementacije metroa se prvenstveno oslanjaju nadirektna-detekcija (IM-DD)primopredajnici - jednostavniji, manje snage i znatno jeftiniji. Primjena pune-koherentne infrastrukture na duge relacije na implementaciju metroa je pretjerani inženjering koji rijetko ima finansijski smisla.
| Dugi put | Metro | |
|---|---|---|
| Pokrivenost | Zemlje / kontinenti | Grad / Područje metroa |
| Udaljenost | 1.000 – 2.500 km+ | 80 – 1.000 km |
| Kapacitet | Viši (veliki{0}}DWDM) | Donji (CWDM / mali DWDM) |
| Latencija | Više | Donji (<5ms typical) |
| Core Technology | Koherentan + EDFA | IM-DD / kompaktno koherentno |
| Najbolje za | Među-kičma regiona | Lokalne aplikacije{0}}osjetljive na kašnjenje |
Real-Primjena u svijetu: Google B4
Google B4 mreža- dokumentovano u javnom dokumentu u SIGCOMM-u 2012 - pokazuje koliko dugo-mreža relacije i metro mreže funkcionišu zajedno na skali i šta se dešava kada se svaki sloj optimizuje za svoju stvarnu svrhu.
Google je trebao održavati svoje globalne centre podataka sinhroniziranim na tri tipa saobraćaja: -replikacija podataka velikih razmjera, usluge koje se suočavaju sa korisnicima-i interni računalni poslovi. Svaki je imao različite zahtjeve za propusnost i kašnjenje. Postojeći WAN ostavljao je korištenje backbone linka na 30–40%, dok su usluge u stvarnom-vrijeme još uvijek imale poteškoća da ispune ciljeve kašnjenja.
Na interkontinentalnom sloju, Google je raspoređendugačke{0}}optične mrežesa DWDM koherentnim optičkim transportom koji prenosi višestruke talasne dužine od 100G po vlaknu preko prekookeanskih i transkontinentalnih ruta. Centralizirani SDN kontroler zamijenio je tradicionalni MPLS saobraćajni inženjering, dinamički promjenjujući promet na osnovu potražnje u stvarnom-vremenu u cijeloj mreži. Korištenje kičme je poraslo sa 30-40% na skoro 100% - ista fizička infrastruktura je prenosila znatno više saobraćaja bez dodavanja vlakana.
Na unutar-regionalnom sloju, isti-grad i obližnji data centri povezani preko infrastrukture metroa pomoću modula kratkog{1}}dometa i velike brzine-. Latencija između objekata je konstantno ispod 2 ms - što je težak zahtjev za Google Pretraživanje i oglase, gdje vrijeme odgovora direktno utiče na prihod.
B4 čini funkcionalnu podjelu konkretnom: dug-odredio je koliko podataka se može kretati između kontinenata; metro je odredio koliko brzo se ti podaci mogu servirati lokalno. Nijedan sloj nije mogao zamijeniti drugi.
Long{0}}prenosi podatke na velike udaljenosti uz veliki kapacitet, dok ih metro isporučuje lokalno s malim kašnjenjem. U većini proizvodnih okruženja, oba sloja koegzistiraju - sloj za duge relacije-sloj postavlja plafon na globalni kapacitet, metro sloj postavlja pod za lokalne performanse. 400G ZR+ priključni moduli sada proširuju optiku metro-klase na udaljenosti koje su ranije zahtijevale punu dugoliniju-postepeno preusmjeravanje između dva sistema. Ali osnovna arhitektonska logika - optimizacija za doseg ili optimizacija za kašnjenje - ostaje odlučujući faktor.
FAQ
P: Raspon od 300–800 km je zona preklapanja. Koji je najvažniji faktor pri odlučivanju koju arhitekturu koristiti?
O: Zahtjevi za kašnjenje. Ako bilo koja aplikacija u vašoj implementaciji zahtijeva povratno-vrijeme odgovora ispod 10ms - u realnom vremenu-baze podataka, obradu video zapisa uživo, sisteme trgovanja - metro arhitektura je pravi izbor bez obzira na udaljenost. Ako je radno opterećenje paketni prijenos podataka, sigurnosna kopija ili replikacija s tolerancijom kašnjenja iznad 20 ms,-oprema za velike udaljenosti je cjenovno-konkurentna unutar ovog raspona udaljenosti.
P: Google B4 je koristio SDN da poveća iskorištenost kičme na skoro 100%. Primjenjuje li se ovo na standardne dugotrajne-primjene u preduzećima?
O: Ne direktno. B4 radi u mjeri u kojoj Google kontrolira i optički sloj i izvore prometa u desetinama podatkovnih centara. Za većinu preduzeća koja iznajmljuju talasne dužine ili tamna vlakna od nosilaca, optimizacija SDN-a se dešava na strani nosioca. Ono što preduzeća mogu replicirati je logika klasifikacije saobraćaja - koja odvaja saobraćaj osjetljiv na kašnjenje-od masovnih prijenosa i različito ih tretira u istoj infrastrukturi.
P: Kompaktni koherentni priključni uređaji su opcija za primenu u metrou. Kada koherentnost ima više smisla od IM-DD u kontekstu metroa?
O: Kada udaljenost prijenosa prelazi 80 km, ili kada ciljni kapacitet po-valnoj dužini premašuje 100G. Ispod ovih pragova, IM-DD je jednostavniji i jeftiniji. Iznad njih, zahtjevi za integritetom signala čine koherentnijim praktičnijim izborom čak i u metro kontekstima -, posebno u gustim urbanim sredinama gdje ponovno-pojačavanje nije moguće zbog fizičkih ograničenja pristupa.
P: Ako 400G ZR+ sužava jaz između metroa i dugih-puteva, da li bi nova implementacija metroa trebala čekati da tehnologija sazri prije nego što usvoji IM-DD infrastrukturu?
O: 400G ZR+ je već komercijalno dostupan i raspoređen - nije standard u nastajanju. Trenutno, ZR+ moduli koštaju znatno više od IM-DD za ekvivalentan prijenos na kratke{6}}dalje. Za grinfild raspoređivanje ispod 80 km bez očekivane potrebe za skaliranjem preko tog praga, IM-DD ostaje ekonomski opravdan izbor danas.c
Preporučeno čitanje
Google B4 i poslije
Prozori za optički prijenos i vodič za propusni opseg vlakana
FDM, TDM i WDM
