شبکههای مسافت طولانی-و مترو هر دو زیرساخت حملونقل فیبر نوری هستند، اما برای مشکلات مختلفی ساخته شدهاند. اشتباه گرفتن این دو منجر به استقرار بیش از-مهندسی، هزینه های غیرضروری یا شبکه هایی می شود که نمی توانند الزامات تاخیر را برآورده کنند. این مقاله نحوه تفاوت آنها در فاصله، ظرفیت، تأخیر و فناوری - را پوشش میدهد و از شبکه B4 Google به عنوان مثالی ملموس از نحوه عملکرد این دو لایه با هم در عمل استفاده میکند.
شبکههای طولانی- و مترو چیست؟
شبکههای فیبر نوری طولانی-زیرساخت های ستون فقرات هستند که برای انتقال داده ها در شهرها، کشورها و قاره ها ساخته شده اند. فواصل انتقال معمولاً بین 1000 تا 2500 کیلومتر است و برخی از استقرارها بیش از 4000 کیلومتر است. این شبکه ها شریان های اصلی ترافیک اینترنت جهانی را تشکیل می دهند و شبکه های مترو را در فواصل جغرافیایی وسیع به یکدیگر متصل می کنند.
شبکه های مترو- همچنین شبکههای شهری (MAN) نامیده میشوند - در یک شهر یا منطقه شهری، معمولاً در فواصل 80 تا 1000 کیلومتری کار میکنند. آنها دفاتر، مراکز داده، پردیس ها، و نقاط حضور ارائه دهنده خدمات (POP) را در یک منطقه محلی به هم متصل می کنند.
این دو جایگزین یکدیگر نیستند. شبکههای طولانی-شبکههای مترو را در سراسر مناطق متصل میکند. شبکههای مترو این اتصال را به کاربران نهایی و مشاغل محلی ارائه میکنند.
تفاوتهای طولانی-شبکههای مترو و مسافت طولانی
فاصله انتقال و پوشش
شبکههای مسافت طولانی-برای گسترههای بین قارهای و بین{1}شهری، اغلب بیش از 2500 کیلومتر طراحی شدهاند. شبکههای مترو در محدوده شهری و منطقهای باقی میمانند، در اکثر موارد عملاً زیر 200 کیلومتر است. محدوده 300 تا 800 کیلومتر جایی است که هر دو معماری از نظر فنی در آن منطقه همپوشانی قابل دوام هستند -، انتخاب درست به الگوهای ترافیک و الزامات تاخیر بستگی دارد، نه فاصله به تنهایی.
ظرفیت شبکه
شبکههای مسافت طولانی- ظرفیت مجموع بالاتری دارند که توسطDWDM(چگالی تقسیم طول موج چندگانه)- فناوری ای که ده ها طول موج مستقل را به طور همزمان روی یک جفت فیبر منفرد منتقل می کند. برخی از سیستمهای مسافت طولانی از 80 طول موج در هر فیبر فراتر میروند و به چندین ترابیت در ثانیه از توان کل میرسند.
استفاده از شبکه های متروCWDM(ضرب مضاعف تقسیم طول موج درشت)یا مقیاس کوچکتر-DWDM. ظرفیت کمتر است، اما برای ترافیک{2}}در مقیاس شهر کافی است. اقتصاد به نفع مالتی پلکس کردن سادهتر-هزینه کمتر در لایه مترو است.
تأخیر
شبکههای مترو تأخیر کمتری را ارائه میکنند - معمولاً کمتر از 5 میلیثانیه پایان-تا-پایان در یک شهر - زیرا مسافتهای کوتاهتر به معنای تأخیر انتشار کمتر است. این امر زیرساخت مترو را به انتخاب پیشفرض برای برنامههای حساس به تأخیر- تبدیل میکند: تجارت مالی،-ویدئوی واقعی و پایگاههای داده توزیعشده.
شبکههای طولانی-تأخیر بیشتری دارند. تأخیر انتشار با فاصله جمع میشود و تقویت سیگنال در گرههای میانی سربار بیشتری را اضافه میکند.
فناوری و تجهیزات
فلسفه طراحی پشت حمل و نقل طولانی-به شدت با شبکه های شهری متفاوت است. جایی که پیوندهای بین قارهای و بین شهری-بازده طیفی را در اولویت قرار میدهند و از طریق تقویتشده و منسجم به - میرسند که غالباً بیش از 4000 کیلومتر است.فیبر حمل و نقلزیرساختهای مقیاس شهری - زیر مجموعهای از محدودیتهای اساساً متفاوت عمل میکنند. شبکههای مترو که دهها تا صدها کیلومتر را در داخل و اطراف مرزهای شهر پوشش میدهند، باید تأخیر کم، ظرفیت بندر متراکم، و اقتصاد استقرار را متعادل کنند، که اغلب از قابلیتهای{3}}تشخیص مستقیم یا منسجم فشرده نسبت به راهحلهای با کارایی بالا، اما پرهزینهتر که برای انتقال از راه دور درخواست میشود، استفاده میکنند.
به طور خاص:-استقرار طولانی مدت نیاز داردفناوری نوری منسجمبه عنوان استاندارد، با تراشه های DSP که پراکندگی در هزاران کیلومتر را جبران می کند، وEDFAتقویت کننده هاتقریباً هر 80 کیلومتر برای حفظ قدرت سیگنال مستقر می شود. استقرار مترو در درجه اول به آن متکی استتشخیص مستقیم-(IM-DD)فرستندهها - سادهتر، توان کمتر و بهطور قابلتوجهی ارزانتر هستند. بکارگیری زیرساختهای منسجم{2}}طولانی برای استقرار مترو مهندسی بیش از حد است که به ندرت منطقی به نظر مالی میرسد.
| طولانی-مسافت | مترو | |
|---|---|---|
| پوشش | کشورها / قاره ها | شهر / منطقه مترو |
| فاصله | 1000 – 2500 کیلومتر+ | 80 تا 1000 کیلومتر |
| ظرفیت | بالاتر (در مقیاس بزرگ-DWDM) | پایین (CWDM / DWDM کوچک) |
| تأخیر | بالاتر | پایین تر (<5ms typical) |
| فناوری هسته | منسجم + EDFA | IM-DD / منسجم فشرده |
| بهترین برای | متقاطع{0}}منطقه ستون فقرات | برنامههای محلی حساس به تأخیر- |
جهان{0}واقعی: Google B4
شبکه B4 گوگل- مستند شده در یک مقاله عمومی در SIGCOMM 2012 - نشان میدهد که شبکههای حمل و نقل و مترو چقدر با هم در مقیاس کار میکنند و وقتی هر لایه برای هدف واقعی خود بهینه میشود چه اتفاقی میافتد.
Google باید مراکز داده جهانی خود را در سه نوع ترافیک همگام نگه دارد:-تکثیر داده در مقیاس بزرگ، سرویسهای روبروی کاربر-و کارهای محاسباتی داخلی. هر کدام پهنای باند و نیازهای تاخیر متفاوتی داشتند. WAN موجود، استفاده از پیوند ستون فقرات را در 30 تا 40% رها میکرد، در حالی که-سرویسهای زمان واقعی هنوز برای رسیدن به اهداف تأخیر تلاش میکردند.
در لایه بین قاره ای، گوگل مستقر شدشبکههای فیبر{0}}طولانیبا حمل و نقل نوری منسجم DWDM که چندین طول موج 100G در هر فیبر را در مسیرهای بین اقیانوسی و بین قاره ای حمل می کند. یک کنترلکننده SDN متمرکز جایگزین مهندسی ترافیک MPLS سنتی شد و بهطور پویا ترافیک را بر اساس تقاضای زمان واقعی در کل شبکه تغییر میدهد. استفاده از ستون فقرات از 30 تا 40 درصد به نزدیک به 100 درصد افزایش یافته است.
در لایه درون-منطقه ای، همان-مراکز داده شهر و اطراف از طریق زیرساخت مترو با استفاده از ماژولهای کوتاه-دسترس-سرعت بالا متصل میشوند. تأخیر بین امکانات به طور مداوم کمتر از 2 میلیثانیه - یک نیاز سخت برای جستجوی Google و تبلیغات است، جایی که زمان پاسخ مستقیماً بر درآمد تأثیر میگذارد.
B4 تقسیم عملکردی را مشخص می کند: مسافت طولانی تعیین می کند که چه مقدار داده می تواند بین قاره ها جابجا شود. مترو تعیین کرد که این داده ها با چه سرعتی می توانند به صورت محلی ارائه شوند. هیچ یک از لایه ها نمی تواند جایگزین دیگری شود.
مسافت طولانی-دادهها را با ظرفیت بالا در فواصل وسیع جابهجا میکند، در حالی که مترو آنها را به صورت محلی با تأخیر کم تحویل میدهد. در اکثر محیطهای تولیدی، هر دو لایه همزیستی دارند - لایه طولانی- سقف ظرفیت جهانی را تعیین میکند، لایه مترو کف را بر روی عملکرد محلی تنظیم میکند{4}}مژولهای قابل اتصال G ZR+ اکنون در حال گسترش اپتیکهای کلاس مترو-به فواصلی هستند که قبلاً نیاز به تمام طولانی-سیستمهای حمل و نقل کامل داشتند، به تدریج بین سیستمهای حمل و نقل کامل-. اما منطق اصلی معماری - بهینه سازی برای دسترسی یا بهینه سازی برای تأخیر - عامل تعیین کننده باقی می ماند.
سوالات متداول
س: برد 300-800 کیلومتر منطقه همپوشانی است. مهمترین عامل در تصمیم گیری برای استفاده از کدام معماری چیست؟
A: الزامات تاخیر اگر هر برنامه کاربردی در استقرار شما به زمانهای پاسخ رفت و برگشت زیر 10 میلیثانیه - پایگاههای داده زمان واقعی، پردازش ویدیوی زنده، سیستمهای معاملاتی - نیاز دارد، بدون در نظر گرفتن فاصله، انتخاب مناسبی است. اگر حجم کار به صورت دستهای انتقال داده، پشتیبانگیری یا تکرار با تحمل تأخیر بیش از 20 میلیثانیه باشد،-تجهیزات مسافت طولانی در این محدوده فاصله دارای هزینه- رقابتی هستند.
س: Google B4 از SDN برای افزایش استفاده از ستون فقرات به نزدیک به 100٪ استفاده کرد. آیا این برای استقرارهای استاندارد سازمانی در مسافت طولانی-کاربرد دارد؟
پاسخ: نه مستقیم. B4 در مقیاسی عمل می کند که Google هم لایه نوری و هم منابع ترافیک را در ده ها مرکز داده کنترل می کند. برای اکثر شرکت هایی که طول موج یا فیبر تیره را از حامل ها اجاره می کنند، بهینه سازی SDN در سمت حامل اتفاق می افتد. چیزی که شرکتها میتوانند تکرار کنند، منطق طبقهبندی ترافیک است که - ترافیک حساس به تاخیر- را از انتقالهای انبوه جدا میکند و با آنها در زیرساختهای مشابه رفتار متفاوتی دارد.
س: پلاگین های منسجم فشرده گزینه ای برای استقرار مترو هستند. چه زمانی منسجم بیشتر از IM-در زمینه مترو معنا پیدا می کند؟
پاسخ: زمانی که فاصله انتقال بیش از 80 کیلومتر باشد یا زمانی که ظرفیت هر{1}}طول موج هدف از 100G بیشتر شود. زیر این آستانه، IM{4}}DD ساده تر و هزینه کمتری دارد. بالاتر از آنها، الزامات یکپارچگی سیگنال، انتخاب عملی تر را حتی در زمینه های مترو - منسجم می کند، به ویژه در استقرار شهری متراکم که در آن تقویت مجدد-به دلیل محدودیت های دسترسی فیزیکی امکان پذیر نیست.
س: اگر 400G ZR+ فاصله بین مترو و مسافت طولانی-را کاهش میدهد، آیا استقرار مترو جدید قبل از اتخاذ زیرساختهای IM{3}}DD باید منتظر بلوغ فناوری باشد؟
پاسخ: 400G ZR+ در حال حاضر به صورت تجاری در دسترس است و به کار گرفته شده است - این یک استاندارد نوظهور نیست. در حال حاضر، ماژولهای ZR+ برای انتقال مسافت کوتاه-به طور قابل توجهی بیشتر از IM-DD هزینه دارند. برای استقرار میدان سبز زیر 80 کیلومتر بدون نیاز پیش بینی شده به مقیاس فراتر از این آستانه، IM{9}}DD امروز از نظر اقتصادی انتخاب مناسبی است.c
خواندن توصیه می شود
گوگل B4 و بعد
راهنمای انتقال فیبر نوری ویندوز و پهنای باند فیبر
FDM، TDM و WDM
