Dugo{0}}mreže i metro mreže su optička prometna infrastruktura, ali su izgrađene za različite probleme. Brkanje to dvoje dovodi do previše-projektiranih implementacija, nepotrebnih troškova ili mreža koje ne mogu zadovoljiti zahtjeve latencije. Ovaj članak pokriva kako se razlikuju po udaljenosti, kapacitetu, latenciji i tehnologiji - i koristi Googleovu B4 mrežu kao konkretan primjer kako dva sloja rade zajedno u praksi.
Što su dugolinijske-mreže i metro mreže?
Mreže-optičkih vlakana na duge udaljenostisu okosnica infrastrukture izgrađena za prijenos podataka kroz gradove, zemlje i kontinente. Udaljenosti prijenosa obično se kreću od 1.000 do 2.500 km, a neke implementacije prelaze 4.000 km. Ove mreže čine primarne arterije globalnog internetskog prometa, povezujući mreže metroa jednu s drugom preko golemih geografskih udaljenosti.
Metro mreže- koje se nazivaju i mreže gradskih područja (MAN) - rade unutar grada ili urbane regije, obično na udaljenostima od 80 do 1000 km. Oni povezuju urede, podatkovne centre, kampuse i točke prisutnosti davatelja usluga (POP) unutar lokalnog područja.
Njih dvoje nisu alternativa jedno drugome. Mreže za-duge relacije povezuju mreže metroa diljem regija. Metro mreže pružaju tu povezanost krajnjim korisnicima i tvrtkama na lokalnoj razini.
Razlike-mreže za duge relacije i metro mreže
Udaljenost prijenosa i pokrivenost
Mreže-za duge udaljenosti projektirane su za interkontinentalne i među-gradske raspone, često veće od 2500 km. Metro mreže ostaju unutar gradskih i regionalnih granica, praktički 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 ovisi o obrascima prometa i zahtjevima latencije, a ne samo o udaljenosti.
Kapacitet mreže
Mreže-na duge udaljenosti nose veći agregatni kapacitet, omogućen putemDWDM(multipleksiranje guste valne duljine)- tehnologija koja prenosi desetke neovisnih valnih duljina istovremeno preko jednog para vlakana. Neki dugo{2}}sustavi prelaze 80 valnih duljina po vlaknu, dostižući više terabita po sekundi ukupne propusnosti.
Metro mreže koristeCWDM(multipleksiranje grube valne duljine)ili manji{0}}DWDM. Kapacitet je manji, ali dovoljan za-gradski promet. Ekonomija daje prednost jednostavnijem,-skupljem multipleksiranju na metro sloju.
Latencija
Mreže metroa isporučuju nižu latenciju - obično ispod 5 ms od kraja-do-kraja unutar grada - jer kraće udaljenosti znače manje kašnjenje propagacije. To metro infrastrukturu čini zadanim izborom za aplikacije-osjetljive na kašnjenje: financijsko trgovanje,-video u stvarnom vremenu i distribuirane baze podataka.
Mreže-na duge udaljenosti nose veće kašnjenje. Kašnjenje propagacije akumulira se s udaljenošću, a pojačanje signala u srednjim čvorovima dodatno povećava opterećenje.
Tehnologija i oprema
Filozofija dizajna koja stoji iza dugo{0}}prijevoza oštro se razlikuje od filozofije gradskih mreža. Gdje interkontinentalne i među{2}}gradske veze daju prioritet spektralnoj učinkovitosti i dosežu - koji se često protežu preko 4000 km kroz pojačanu, koherentnutransportno vlaknoobuhvaća - urbanu-infrastrukturu na razini koja funkcionira pod bitno drugačijim skupom ograničenja. Pokrivajući desetke do stotine kilometara unutar i oko gradskih granica, metro mreže moraju uravnotežiti nisku latenciju, kapacitet guste luke i ekonomičnost postavljanja, često dajući prednost izravnoj-otkrivanju ili kompaktnim koherentnim utičnicama u odnosu na visoka-učinkovita, ali skuplja rješenja koja zahtijeva-prijenos na velike udaljenosti.
Konkretno: dugo{0}}uvođenje zahtijevakoherentna optička tehnologijakao standard, s DSP čipovima koji kompenziraju disperziju na tisuće kilometara, iEDFApojačalapostavlja se otprilike svakih 80 km kako bi se održala snaga signala. Metro implementacije prvenstveno se oslanjaju naizravno-otkrivanje (IM-DD)primopredajnici - jednostavniji, manje snage i znatno jeftiniji. Primjena pune dugolinijske-koherentne infrastrukture na implementaciju metroa je pretjerani inženjering koji rijetko ima financijski smisla.
| Duga-put | Metro | |
|---|---|---|
| Pokrivenost | Zemlje/Kontinenti | Grad/područje metroa |
| Udaljenost | 1.000 – 2.500 km+ | 80 – 1.000 km |
| Kapacitet | Viši (-veliki DWDM) | Donji (CWDM / mali DWDM) |
| Latencija | viši | Niži (<5ms typical) |
| Osnovna tehnologija | Koherentni + EDFA | IM-DD / kompaktno koherentno |
| Najbolje za | Među{0}}regionalna okosnica | Lokalne aplikacije-osjetljive na kašnjenje |
Implementacija-u stvarnom svijetu: Google B4
Googleova B4 mreža- dokumentirano u javnom dokumentu na SIGCOMM-u 2012 - pokazuje koliko-mreže dugih linija i metroa funkcioniraju zajedno na razini i što se događa kada se svaki sloj optimizira za svoju stvarnu svrhu.
Google je trebao održavati svoje globalne podatkovne centre sinkroniziranim u tri vrste prometa: replikacija-podataka velikih razmjera,-usluge okrenute korisniku i interni računalni poslovi. Svaki je imao različite zahtjeve za propusnost i kašnjenje. Postojeći WAN ostavljao je iskorištenost veze okosnice na 30–40%, dok su se-usluge u stvarnom vremenu i dalje borile s ispunjavanjem ciljeva latencije.
Na interkontinentalnom sloju, implementirao je Googleoptičke mreže-na duge udaljenostis DWDM koherentnim optičkim prijenosom koji prenosi više valnih duljina od 100G po vlaknu preko prekooceanskih i transkontinentalnih ruta. Centralizirani SDN kontroler zamijenio je tradicionalni MPLS prometni inženjering, dinamički prebacujući promet na temelju-stvarnog vremena potražnje kroz cijelu mrežu. Iskorištenost okosnice popela se s 30–40% na gotovo 100% - ista fizička infrastruktura nosila je znatno više prometa bez dodavanja vlakana.
Na unutar-regionalnom sloju, isti-gradski i obližnji podatkovni centri povezani putem metro infrastrukture pomoću modula kratkog-dometa i velike-brzine. Latencija između objekata koja se konstantno održava ispod 2 ms - strogi zahtjev za Google pretraživanje i oglase, gdje vrijeme odgovora izravno utječe na prihod.
B4 konkretizira funkcionalnu podjelu: dugo{1}}određeno koliko se podataka može kretati između kontinenata; metro je odredio koliko brzo se ti podaci mogu posluživati lokalno. Nijedan sloj nije mogao zamijeniti drugi.
Dugo{0}}premješta podatke na golemim udaljenostima uz veliki kapacitet, dok ih metro isporučuje lokalno s malom latencijom. U većini proizvodnih okruženja oba sloja koegzistiraju - dugo-sloj postavlja gornju granicu globalnog kapaciteta, metro sloj postavlja temelj lokalne izvedbe. 400G ZR+ priključni moduli sada proširuju optiku metro-klase na udaljenosti koje su prije zahtijevale pune dugolinijske-sustave, postupno smanjujući jaz između ta dva. Ali ključna arhitektonska logika - optimiziraj za doseg ili optimiziraj za kašnjenje - ostaje odlučujući faktor.
FAQ
P: Raspon od 300–800 km je zona preklapanja. Što je najvažniji čimbenik pri odlučivanju koju arhitekturu koristiti?
O: Zahtjevi za kašnjenjem. Ako bilo koja aplikacija u vašoj implementaciji zahtijeva povratno-vrijeme odziva ispod 10 ms - baze podataka-u stvarnom-vremenu, obradu videa uživo, trgovinske sustave - metro arhitektura je pravi izbor bez obzira na udaljenost. Ako je radno opterećenje skupni prijenos podataka, sigurnosno kopiranje ili replikacija s tolerancijom latencije iznad 20 ms, oprema za dug-prijevoz je troškovno-konkurentna unutar ovog raspona udaljenosti.
P: Google B4 upotrijebio je SDN za povećanje iskorištenosti okosnice na gotovo 100%. Odnosi li se to na standardne-poslovne dugolinijske implementacije?
O: Ne izravno. B4 djeluje na razini u kojoj Google kontrolira i optički sloj i izvore prometa u desecima podatkovnih centara. Za većinu poduzeća koja iznajmljuju valne duljine ili tamno svjetlo od nositelja, optimizacija SDN-a događa se na strani operatera. Ono što poduzeća mogu replicirati jest logika klasifikacije prometa - koja odvaja-promet osjetljiv na kašnjenje od skupnih prijenosa i tretira ih drugačije u istoj infrastrukturi.
P: Kompaktni koherentni priključni uređaji opcija su za postavljanje u metro. Kada koherentno ima više smisla od IM-DD u kontekstu metroa?
O: Kada udaljenost prijenosa premaši 80 km ili kada ciljni kapacitet po-valnoj duljini premaši 100G. Ispod tih pragova, IM-DD je jednostavniji i jeftiniji. Iznad njih, zahtjevi za cjelovitost signala čine koherentnost praktičnijim izborom čak i u metro kontekstima - posebno u gustim urbanim rasporedima gdje re-pojačanje nije moguće zbog fizičkih ograničenja pristupa.
P: Ako 400G ZR+ smanjuje jaz između metroa i dugih-putova, trebaju li nove implementacije metroa pričekati da tehnologija sazrije prije nego što usvoje IM-DD infrastrukturu?
O: 400G ZR+ već je komercijalno dostupan i implementiran - to nije standard u nastajanju. Trenutačno ZR+ moduli koštaju znatno više od IM-DD za ekvivalentan prijenos na kratke-udaljenosti. Za nove implementacije ispod 80 km bez očekivane potrebe za povećanjem iznad tog praga, IM-DD ostaje ekonomski prihvatljiv izbor danas.c
Preporučena literatura
Google B4 i kasnije
Windows optičkog prijenosa i vodič za propusnost vlakana
FDM, TDM i WDM
