Rețelele de-lungă distanță și metroul sunt ambele infrastructură de transport cu fibră optică, dar sunt construite pentru probleme diferite. Confuzia celor două duce la implementări supra-proiectate, costuri inutile sau rețele care nu pot îndeplini cerințele de latență. Acest articol abordează modul în care diferă în funcție de distanță, capacitate, latență și tehnologie - și folosește rețeaua B4 Google ca exemplu concret al modului în care cele două straturi funcționează împreună în practică.
Ce sunt rețelele de-lungă distanță și metrou?
Rețele de-fibră optică pe distanță lungăsunt o infrastructură centrală construită pentru a transporta date în orașe, țări și continente. Distanțele de transmisie variază în mod obișnuit între 1.000 și 2.500 km, cu unele implementări depășind 4.000 km. Aceste rețele formează arterele principale ale traficului global de internet, conectând rețelele de metrou între ele pe distanțe geografice vaste.
Rețele de metrou- numite și rețele metropolitane (MAN) - operează într-un oraș sau o regiune urbană, de obicei pe distanțe de 80 până la 1.000 km. Acestea conectează birouri, centre de date, campusuri și puncte de prezență ale furnizorilor de servicii (POP) într-o zonă locală.
Cele două nu sunt alternative una la alta. Rețelele-de lungă distanță conectează rețelele de metrou din diferite regiuni. Rețelele de metrou oferă acea conectivitate utilizatorilor finali și companiilor la nivel local.
Diferențele dintre rețelele de-lungă distanță și metrou
Distanța de transmisie și acoperire
Rețelele de-lungă distanță sunt proiectate pentru întinderi intercontinentale și inter-orașe, adesea peste 2.500 km. Rețelele de metrou rămân în limitele orașului și regional, practic sub 200 km în majoritatea implementărilor. Intervalul de 300–800 km este locul în care ambele arhitecturi sunt viabile din punct de vedere tehnic - în acea zonă de suprapunere, alegerea corectă depinde de tiparele de trafic și de cerințele de latență, nu doar de distanță.
Capacitatea rețelei
Rețelele-de lungă distanță au o capacitate agregată mai mare, activată deDWDM(Multiplexare cu diviziune densă a lungimii de undă)- o tehnologie care transmite zeci de lungimi de undă independente simultan pe o singură pereche de fibre. Unele sisteme-de distanță lungă depășesc 80 de lungimi de undă per fibră, atingând mai mulți terabiți pe secundă din debitul total.
Utilizarea rețelelor de metrouCWDM(Multiplexarea cu diviziune grosieră a lungimii de undă)sau DWDM{0}}la scară mai mică. Capacitatea este mai mică, dar suficientă pentru traficul-la scară urbană. Condițiile economice favorizează multiplexarea mai simplă și cu costuri mai mici-la nivelul metroului.
Latența
Rețelele de metrou oferă o latență mai mică -, de obicei, sub 5 ms de la capăt-la-într-un oraș -, deoarece distanțe mai scurte înseamnă mai puțină întârziere de propagare. Acest lucru face ca infrastructura metroului să fie alegerea implicită pentru aplicațiile-sensibile la latență: tranzacții financiare, videoclipuri-în timp real și baze de date distribuite.
Rețelele{0}}de lungă distanță au o latență mai mare. Întârzierea de propagare se acumulează odată cu distanța, iar amplificarea semnalului la nodurile intermediare adaugă încărcături suplimentare.
Tehnologie și echipamente
Filosofia de design din spatele transportului pe distanțe lungi-diverge brusc de cea a rețelelor metropolitane. Acolo unde legăturile intercontinentale și inter-orașe prioritizează eficiența spectrală și se extind pe - adesea peste 4.000 km prin amplificare, coerentăfibre de transportse întinde infrastructurile la scară - urbană-funcționează sub un set fundamental diferit de constrângeri. Acoperind zeci până la sute de kilometri în interiorul și în jurul granițelor orașului, rețelele de metrou trebuie să echilibreze latența scăzută, capacitatea portuară densă și economia de desfășurare, favorizând adesea detectarea directă-sau prizele compacte coerente față de soluțiile de-performanță înaltă, dar mai costisitoare cerute de transmisia-pe distanțe lungi.
Mai exact: implementările pe termen lung-necesitătehnologie optică coerentăca standard, cu cipuri DSP care compensează dispersia pe mii de kilometri șiEDFAamplificatoareimplementat aproximativ la fiecare 80 km pentru a menține puterea semnalului. Implementările de metrou se bazează în primul rând pedetecție-directă (IM-DD)transceiver-uri - mai simple, cu putere redusă și semnificativ mai ieftine. Aplicarea unei infrastructuri coerente complet-pentru o implementare de metrou este o suprainginerire care rareori are sens financiar.
| -Lungă cursă | Metroul | |
|---|---|---|
| Acoperire | Țări/Continente | Oraș/Zona de metrou |
| Distanţă | 1.000 – 2.500 km+ | 80 – 1.000 km |
| Capacitate | Mai mare (DWDM-la scară mare) | Inferioară (CWDM / DWDM mic) |
| Latența | Superior | Jos (<5ms typical) |
| Tehnologia de bază | Coerent + EDFA | IM-DD / compact coerent |
| Cel mai bun pentru | coloana vertebrală în-regiune | Aplicații locale,{0}}sensibile la latență |
Implementare-în lumea reală: Google B4
Rețeaua B4 Google- documentat într-un ziar public la SIGCOMM 2012 - arată cât de lungă-funcționează rețelele de transport și metrou împreună la scară și ce se întâmplă atunci când fiecare strat este optimizat pentru scopul său real.
Google trebuia să-și mențină centrele de date globale sincronizate pe trei tipuri de trafic: replicare a datelor la scară mare-, servicii pentru utilizatori- și lucrări interne de calcul. Fiecare avea cerințe diferite de lățime de bandă și latență. WAN-ul existent a lăsat utilizarea conexiunii backbone la 30–40%, în timp ce serviciile-în timp real încă se luptau să atingă obiectivele de latență.
La stratul intercontinental, a implementat Googlerețele de-fibră pe distanță lungăcu transport optic coerent DWDM care transportă mai multe lungimi de undă de 100G per fibră pe rute transoceanice și transcontinentale. Un controler SDN centralizat a înlocuit ingineria tradițională a traficului MPLS, schimbând dinamic traficul pe baza cererii în timp real-în întreaga rețea. Utilizarea backbone a crescut de la 30–40% la aproape 100% - aceeași infrastructură fizică a transportat mult mai mult trafic fără a adăuga fibră.
La nivelul intra-regional, același-oraș și centrele de date din apropiere conectate prin infrastructura de metrou folosind module de-rază scurtă,-de mare viteză. Latența dintre facilități este menținută în mod constant sub 2 ms - o cerință grea pentru Căutarea Google și Anunțuri, unde timpul de răspuns afectează direct veniturile.
B4 concretizează diviziunea funcțională:-distanța lungă a determinat câte date ar putea muta între continente; metroul a determinat cât de repede ar putea fi furnizate acele date la nivel local. Niciun strat nu l-ar putea înlocui pe celălalt.
Distanța lungă-mută datele pe distanțe mari la capacitate mare, în timp ce metroul le livrează local cu o latență scăzută. În majoritatea mediilor de producție, ambele straturi coexistă - stratul de lungă-distanță stabilește plafonul capacității globale, stratul de metrou stabilește nivelul de performanță locală. 400Modulele conectabile G ZR+ extind acum optica de clasa metro-la distanțe care anterior necesitau complet-sisteme de distanță lungă, îngustând treptat gap între cele două sisteme. Dar logica arhitecturală de bază - optimizarea pentru acoperire sau optimizarea pentru latență - rămâne factorul decisiv.
FAQ
Î: Intervalul de 300–800 km este zona de suprapunere. Care este cel mai important factor în a decide ce arhitectură să utilizați?
A: Cerințe de latență. Dacă vreo aplicație din implementarea dvs. necesită timpi de răspuns-dus-întors sub 10 ms - baze de date în timp real{-, procesare video live, sisteme de tranzacționare - arhitectura metroului este alegerea potrivită, indiferent de distanță. Dacă sarcina de lucru este transferul de date în serie, backup sau replicare cu toleranță de latență mai mare de 20 ms, echipamentele-pe distanțe lungi sunt competitive din punct de vedere-din acest interval de distanță.
Î: Google B4 a folosit SDN pentru a împinge utilizarea backbone la aproape 100%. Acest lucru se aplică implementărilor standard de întreprindere-pe distanță lungă?
R: Nu direct. B4 operează la o scară în care Google controlează atât stratul optic, cât și sursele de trafic în zeci de centre de date. Pentru majoritatea întreprinderilor care închiriază lungimi de undă sau fibre întunecate de la operatori, optimizarea SDN are loc pe partea operatorului. Ceea ce pot replica întreprinderile este logica de clasificare a traficului - care separă traficul sensibil la latență-de transferurile în bloc și le tratează diferit în aceeași infrastructură.
Î: Plug-urile compacte coerente sunt o opțiune pentru implementarea metroului. Când are mai mult sens coerent decât IM-DD într-un context metropolitan?
R: Când distanța de transmisie depășește 80 km sau când ținta de capacitate pe-lungime de undă depășește 100G. Sub aceste praguri, IM-DD este mai simplu și cu costuri mai mici. Mai presus de acestea, cerințele de integritate a semnalului fac coerentă alegerea mai practică chiar și în contexte metropolitane -, în special în implementările urbane dense, unde re-amplificarea nu este posibilă din cauza constrângerilor de acces fizic.
Î: Dacă 400G ZR+ reduce decalajul dintre metrou și -lungă distanță, ar trebui noile implementări de metrou să aștepte ca tehnologia să se maturizeze înainte de a adopta infrastructura IM-DD?
R: 400G ZR+ este deja disponibil comercial și implementat - nu este un standard în curs de dezvoltare. În prezent, modulele ZR+ costă mult mai mult decât IM-DD pentru transmisie echivalentă pe distanțe scurte-. Pentru implementările greenfield sub 80 km, fără necesitatea anticipată de a depăși acest prag, IM-DD rămâne alegerea solidă din punct de vedere economic în prezent.c
Lectură recomandată
Google B4 și După
Ghid pentru ferestre de transmisie prin fibră optică și lățime de bandă pentru fibră
FDM, TDM și WDM
