Оптимизация магистральных каналов связи между ЦОД в городских сетях: снижение задержек и максимизация пропускной способности

Это особенно актуально в современную эпоху стремительного роста технологий искусственного интеллекта (AI) и облачных сервисов, когда центры обработки данных (ЦОД) являются одной из наиболее динамично развивающихся инфраструктур в городских сетях. Нынешней задачей операторов сетей является не просто соединение ЦОД друг с другом, а обеспечение такого соединения быстро и эффективно. Это привело к возникновению понятия «метро» DCI являясь предпочтительным подходом для операторов сетей по преодолению ограничений, связанных с несоответствием между ёмкостью и спросом с одной стороны и физическими габаритами — с другой, в городских условиях.

Городской вызов: оптоволокно, расстояние и плотность

Метрополии сталкиваются со своими собственными физическими барьерами, которые зачастую упускаются из виду. Чем больше людей проживает в городе, тем выше его загруженность. Там, где существуют коридоры прокладки оптоволокна, они редки, а права на проход — чрезвычайно дороги, порой цена оказывается неприемлемо высокой. Эти факторы, в свою очередь, создают вполне осязаемые ограничения для оптической передачи. Такие ограничения также могут серьёзно затруднить достижение необходимого расстояния между центрами обработки данных ер (обычно размещаемыми для распределения трафика данных и повышения надёжности).

Проблема плотности проявляется, прежде всего, в насыщении волоконных маршрутов в городе. Операторы сетей имеют крайне ограниченные возможности для расширения пропускной способности из-за высокой нагрузки на существующую инфраструктуру. Во-вторых, в городских районах также наблюдается постоянный рост плотности центров обработки данных: центры вычислений на периферии и другие распределённые ЦОД для ИИ появляются повсеместно в городской инфраструктуре. Это уже выходит за пределы возможностей прежних методов межцентрового взаимодействия (DCI). Исследования подтверждают потребности будущих сетей — выделенных, жёстких сегментов сети с ультранизким временем задержки и управляемых автоматизацией, — которые позволят удовлетворить будущие требования к сетям.

Снижение задержки за счёт улучшенного проектирования сети

Город живёт миллисекундами — а в мире центров обработки данных зачастую микросекундами. Разница в микросекундах может определять победу или поражение при высокочастотных торгах, распределённом обучении искусственного интеллекта и других задачах. Стандартные наборы передатчиков/приёмников для транспондеров и прочих функций требуют дополнительных этапов обработки и увеличивают время передачи.

Здесь на сцену выходят подключаемые когерентные оптические модули, кардинально меняющие подход к управлению задержками. Устраняя отдельные стадии транспондеров, подключаемые оптические модули обеспечивают прямое взаимодействие между сетью центра обработки данных и IP-транспортом — убирая несколько этапов обработки при передаче и приёме пакетов. Современная обработка сигналов, компенсирующая искажения волоконно-оптических линий в реальном времени, дополнительно сокращает время передачи. Технология MTN (Metro Transport Network) позволяет достичь сверхнизких задержек благодаря строгому сетевому срезанию, предъявляемому требованиями городских сетей.

Повышение ёмкости существующих магистральных волокон в городских сетях

Поскольку в городских сетях оптоволокно дефицитно и дорогостоящее, крайне важно максимально эффективно использовать уже существующие волоконно-оптические линии. Ключ к этому — когерентная оптика. DCI новые методы модуляции, такие как 16-QAM, позволяют передавать значительно больше данных на каждой волне в текущих городских магистральных сетях по сравнению с предыдущими технологиями благодаря использованию когерентной оптики.

Именно это обеспечивает высокую спектральную эффективность оптической волоконной системы, позволяя пропускать через одну пару оптических волокон огромные объёмы трафика — до нескольких терабит в секунду.

Например, существует несколько модульных интегрированных решений OTN/DCI, способных в рамках всего двух аппаратных юнитов обрабатывать скорость передачи данных до 12,8 терабита в секунду; чем выше плотность подключений, тем меньше занимаемая площадь — что особенно ценно в уже застроенных или сложных для развертывания зонах. Такие решения чрезвычайно полезны в городских сетях, где трафик постоянно растёт: они позволяют масштабироваться путём добавления новых компонентов, а не реализации более затратных и трудоёмких проектов по прокладке новых волокон.

Мониторинг и управление производительностью городских DCI-сетей

Передача по волоконно-оптическим линиям в городских сетях сталкивается с многочисленными аномалиями, способными нарушить работу сервиса: динамические температурные колебания, случайные физические повреждения кабеля, изменяющиеся паттерны сетевого трафика. Эффективное управление сетью с качественной визуализацией позволяет решить все эти задачи. Некоторые современные коэрентные OTN-устройства для магистральных сетей и межцентровых соединений (DCI) уже включают с Функцию OTDR, которая оповещает операторов о неисправностях и помогает точно локализовать проблемы как на первом уровне (физическом/волоконно-оптическом), так и на третьем уровне (IP/данные).

Кроме того, одна станция, способная осуществлять мониторинг всей городской сети, позволит операторам выявлять неполадки сразу же после их возникновения и управлять ёмкостью сети в режиме реального времени.

Поддержка различных протоколов, таких как SNMP и NETCONF, упростит выполнение этих сетевых функций и ускорит процессы управления.

Практические стратегии долгосрочной оптимизации городских сетей

Долгосрочные решения Metro DCI предполагают стратегию будущего роста, применение оптимальных методов обеспечения отказоустойчивости в городских сетях, архитектурную простоту, а также автоматизацию этих сетей.

План для  f будущая ёмкость: проектирование с возможностью лёгкого масштабирования свыше 400 Гбит/с и до 800 Гбит/с и выше за счёт начального развертывания когерентной оптики на 200 Гбит/с/400 Гбит/с.

Обеспечение отказоустойчивости: использование механизмов защиты на оптическом уровне, способных перенаправлять оптические каналы менее чем за 50 мс даже после самых катастрофических обрывов волокон. В городских районах часто происходят сбои оптической передачи из-за случайных физических повреждений кабелей; отказоустойчивость в метрополитенских сетях имеет первостепенное значение.

Упрощение сети: уменьшение количества уровней оборудования и упрощение архитектуры радикально снижают затраты и ускоряют внедрение новых сервисов.

Применение модели «плати по мере роста»: это позволяет постепенно расширять ёмкость городской сети по мере необходимости.

Нанимать а автоматизация: развертывание систем сетевой инфраструктуры на основе намерений для автоматизации подготовки ресурсов и динамической оптимизации трафиковых путей.

Заключение

Потребности города в высокопроизводительных магистральных сетях межцентрового взаимодействия (DCI) будут продолжать расти по мере расширения его сетевой инфраструктуры. Для удовлетворения требований к огромной ёмкости данных — с более высокой скоростью, надёжностью и при значительно меньших физических затратах — когерентная оптика, модульные сети и интеллектуальное управление являются обязательными компонентами городских DCI-сетей. Компания Sino-Telecom преодолела технологический барьер и находится в авангарде оптической трансмиссионной революции, которая соединит различные центры обработки данных и обеспечит внедрение новейших технологий.

Мы поставили клиентам по всему миру значительно более 100 000 единиц оборудования и применяем экспертные знания и понимание, накопленные за последние десятилетия в области передачи данных по оптическому волокну, при создании решений для современных городских DCI-сетей.

Sino-Telecom предоставляет полностью сконфигурированные платформы для оптимизации транспорта: когерентную OTN-платформу STN6800-D16 с картами транспондеров и мультиплексоров. Платформа доступна в конфигурациях 1U (6,4 Тбит/с) или 2U (12,8 Тбит/с), что делает её подходящей для сетей метрополитенов с максимальной плотностью, ёмкостью и надёжностью. В настоящее время у нас имеется 241 патент и 156 программных авторских прав; мы постоянно стремимся к совершенствованию решений для сетей. Пусть Sino-Telecom займётся вашими потребностями в Metro DCI. Наша команда готова помочь вам спроектировать и развернуть оптимальное решение Metro DCI. Свяжитесь с нами сегодня для бесплатной консультации и/или индивидуального проектного предложения.