Omrežja-na dolge razdalje in podzemna omrežja sta prometna infrastruktura z optičnimi vlakni, vendar sta zgrajena za različne težave. Zamenjevanje obeh vodi do preveč-inženirskih uvajanj, nepotrebnih stroškov ali omrežij, ki ne morejo izpolniti zahtev glede zakasnitve. Ta članek obravnava, kako se razlikujejo glede na razdaljo, zmogljivost, zakasnitev in tehnologijo - ter uporablja Googlovo omrežje B4 kot konkreten primer, kako obe plasti delujeta skupaj v praksi.
Kaj so omrežja-za dolge razdalje in metro?
Omrežja z optičnimi vlakni-na dolge razdaljeso hrbtenična infrastruktura, zgrajena za prenos podatkov po mestih, državah in celinah. Razdalje prenosa se običajno gibljejo od 1000 do 2500 km, nekatere postavitve pa presegajo 4000 km. Ta omrežja tvorijo primarne arterije svetovnega internetnega prometa, ki med seboj povezujejo metro omrežja na velikih geografskih razdaljah.
Metro omrežja- imenovana tudi metropolitanska omrežja (MAN) - delujejo znotraj mesta ali urbane regije, običajno na razdaljah od 80 do 1000 km. Povezujejo pisarne, podatkovne centre, kampuse in točke prisotnosti ponudnika storitev (POP) znotraj lokalnega območja.
Oba nista alternativa drug drugemu. Omrežja-na dolge razdalje povezujejo omrežja podzemne železnice po regijah. Metro omrežja zagotavljajo to povezljivost končnim uporabnikom in podjetjem na lokalni ravni.
Razlike med-omrežji za dolge razdalje in podzemno železnico
Oddajna razdalja in pokritost
Omrežja za-dolge razdalje so zasnovana za medcelinske in-mestne razpone, pogosto nad 2500 km. Omrežja podzemne železnice ostanejo znotraj mestnih in regionalnih meja, v večini uvedb praktično pod 200 km. Območje 300–800 km je tisto, kjer sta obe arhitekturi tehnično izvedljivi - v tem območju prekrivanja, prava izbira je odvisna od prometnih vzorcev in zahtev glede zakasnitve, ne le od razdalje.
Omrežna zmogljivost
Omrežja za-dolge razdalje imajo večjo skupno zmogljivost, ki jo omogočaDWDM(Multipleksiranje z gosto valovno dolžino)- tehnologija, ki oddaja več deset neodvisnih valovnih dolžin hkrati po enem samem paru vlaken. Nekateri-sistemi za prenos na dolge razdalje presegajo 80 valovnih dolžin na vlakno in dosegajo več terabitov na sekundo celotne prepustnosti.
Metro omrežja uporabljajoCWDM(grobo valovno dolžinsko multipleksiranje)ali DWDM-manjšega obsega. Zmogljivost je manjša, vendar zadostna za-mestni promet. Ekonomika daje prednost enostavnejšemu,-cenejšemu multipleksiranju na metro ravni.
Zakasnitev
Podzemna omrežja zagotavljajo nižjo zakasnitev - običajno pod 5 ms od konca-do-konca znotraj mesta -, ker krajše razdalje pomenijo manjšo zamudo pri širjenju. Zaradi tega je podzemna infrastruktura privzeta izbira za-občutljive aplikacije: finančno trgovanje,-video v realnem času in porazdeljene baze podatkov.
Omrežja-na dolge razdalje imajo večjo zakasnitev. Zakasnitev pri širjenju se kopiči z razdaljo, ojačitev signala na vmesnih vozliščih pa dodatno poveča stroške.
Tehnologija in oprema
Filozofija načrtovanja prevoza na dolge-razdalje se močno razlikuje od filozofije velemestnih omrežij. Kjer medcelinske in med-mestne povezave dajejo prednost spektralni učinkovitosti in dosegajo -, ki se pogosto razteza čez 4000 km prek ojačanega, koherentnegatransportna vlaknaobsega - mestne-infrastrukture delujejo pod bistveno drugačnim nizom omejitev. Podzemna omrežja, ki pokrivajo desetine do stotine kilometrov znotraj mestnih meja in okoli njih, morajo uravnotežiti nizko zakasnitev, gosto zmogljivost pristanišč in ekonomičnost uvajanja, pri čemer imajo pogosto prednost neposredno-zaznavanje ali kompaktne koherentne vtičnice pred visoko-zmogljivimi, a dražjimi rešitvami, ki jih zahteva-prenos na dolge{5}}razdalje.
Natančneje: uvedbe-na dolge razdalje zahtevajokoherentna optična tehnologijastandardno s čipi DSP, ki kompenzirajo razpršenost na tisoče kilometrov, inEDFAojačevalcinamestijo približno vsakih 80 km, da ohranijo moč signala. Metro uvedbe temeljijo predvsem naneposredno-zaznavanje (IM-DD)oddajniki - enostavnejši, z manjšo močjo in bistveno cenejši. Uporaba popolne koherentne-infrastrukture za dolge razdalje pri uvedbi podzemne železnice je pretiran inženiring, ki je le redko finančno smiseln.
| Na dolge-razdalje | Metro | |
|---|---|---|
| Pokritost | Države / celine | Mesto / metro območje |
| Razdalja | 1.000 – 2.500 km+ | 80 – 1.000 km |
| Zmogljivost | Višji (veliki-DWDM) | Nižje (CWDM / majhen DWDM) |
| Zakasnitev | višje | Nižje (<5ms typical) |
| Osnovna tehnologija | Koherentno + EDFA | IM-DD / kompaktno koherentno |
| Najboljše za | Med-regijska hrbtenica | Lokalne aplikacije,-občutljive na zakasnitev |
Uvedba-v resničnem svetu: Google B4
Googlovo omrežje B4- dokumentirano v javnem dokumentu pri SIGCOMM 2012 - prikazuje, kako-omrežja za dolge razdalje in metro delujejo skupaj v velikem obsegu in kaj se zgodi, ko je vsaka plast optimizirana za svoj dejanski namen.
Google je moral ohraniti svoje globalne podatkovne centre sinhronizirane v treh vrstah prometa: podvajanje podatkov v velikem-obsegu, uporabnik-storitve in notranja računalniška opravila. Vsak je imel različne zahteve glede pasovne širine in zakasnitve. Obstoječa WAN je pustila izkoriščenost hrbtenične povezave pri 30–40 %, medtem ko so-storitve v realnem času še vedno težko dosegale cilje zakasnitve.
Na medcelinski plasti, je uporabil Googleoptična omrežja-na dolge razdaljes koherentnim optičnim transportom DWDM, ki prenaša več valovnih dolžin 100G na vlakno po čezoceanskih in transkontinentalnih poteh. Centraliziran krmilnik SDN je nadomestil tradicionalno prometno inženirstvo MPLS in dinamično preusmerjal promet na podlagi-povpraševanja v realnem času po celotnem omrežju. Izkoriščenost hrbtenice se je povzpela s 30–40 % na skoraj 100 % - ista fizična infrastruktura je brez dodajanja optičnih vlaken prenašala znatno več prometa.
Na znotraj-regionalni ravni, isto-mesto in bližnji podatkovni centri, povezani prek podzemne infrastrukture z uporabo kratkih{1}}dosegljivih in-hitrostnih modulov. Zakasnitev med zmogljivostmi je dosledno pod 2 ms - stroga zahteva za Google Iskanje in oglase, kjer odzivni čas neposredno vpliva na prihodek.
B4 konkretizira funkcionalno delitev: dolg-razdalja določa, koliko podatkov se lahko premika med celinami; Metro je določil, kako hitro je mogoče te podatke dostaviti lokalno. Nobena plast ni mogla nadomestiti druge.
Na dolge-razdalje prenaša podatke na velike razdalje z veliko zmogljivostjo, medtem ko jih podzemna železnica dostavlja lokalno z nizko zakasnitvijo. V večini produkcijskih okolij obe plasti obstajata sočasno - plast-na dolge razdalje določa zgornjo mejo globalne zmogljivosti, plast metro postavlja na dno lokalne zmogljivosti. 400Vtični moduli G ZR+ zdaj razširjajo optiko razreda metro-na razdalje, ki so prej zahtevale popolne-sisteme prevozov na dolge razdalje, in postopoma zmanjšujejo vrzel med obema. Toda osnovna arhitekturna logika - optimizacija za doseg ali optimizacija za zakasnitev - ostaja odločilni dejavnik.
pogosta vprašanja
V: Območje 300–800 km je območje prekrivanja. Kaj je najpomembnejši dejavnik pri odločanju, katero arhitekturo uporabiti?
O: Zahteve glede zakasnitve. Če katera koli aplikacija v vaši uvedbi zahteva povratne-odzivne čase pod 10 ms - realno-baze podatkov, obdelavo videa v živo, trgovalne sisteme - je metro arhitektura prava izbira ne glede na razdaljo. Če je delovna obremenitev paketni prenos podatkov, varnostno kopiranje ali replikacija s toleranco zakasnitve nad 20 ms, je oprema za dolge razdalje-cenovno-konkurenčna znotraj tega razpona razdalje.
V: Google B4 je uporabil SDN za dvig izkoriščenosti hrbtenice na skoraj 100 %. Ali to velja za standardne poslovne-uvedbe na dolge razdalje?
O: Ne neposredno. B4 deluje v obsegu, kjer Google nadzoruje tako optično plast kot vire prometa v desetinah podatkovnih centrov. Za večino podjetij, ki od operaterjev najemajo valovne dolžine ali temna vlakna, se optimizacija SDN zgodi na strani operaterja. Podjetja lahko posnemajo logiko klasifikacije prometa -, ki ločuje promet, občutljiv na zakasnitev-, od množičnih prenosov in jih različno obravnava v isti infrastrukturi.
V: Kompaktni koherentni priključki so možnost za uvedbe v metroju. Kdaj je koherentno bolj smiselno kot IM-DD v kontekstu metroja?
O: Ko razdalja prenosa preseže 80 km ali ko ciljna zmogljivost na-valovno dolžino preseže 100G. Pod temi pragovi je IM-DD preprostejši in cenejši. Nad njimi so zahteve glede integritete signala bolj praktična izbira tudi v metro kontekstih -, zlasti v gostih mestnih naseljih, kjer ponovna-ojačitev ni mogoča zaradi fizičnih omejitev dostopa.
V: Če 400G ZR+ zmanjšuje vrzel med metrojem in dolgimi-razdaljami, ali naj nove uvedbe metroja počakajo, da tehnologija dozori, preden sprejmejo infrastrukturo IM-DD?
O: 400G ZR+ je že komercialno na voljo in uveden - ni standard v nastajanju. Trenutno moduli ZR+ stanejo znatno več kot moduli IM-DD za enakovreden prenos na kratke-razdalje. Za nove uvedbe pod 80 km brez pričakovane potrebe po obsegu nad tem pragom ostaja IM-DD danes ekonomsko sprejemljiva izbira.c
