При создании межцентровых сетевых соединений владельцы центров обработки данных в основном учитывают такие факторы, как большая пропускная способность, низкая задержка, высокая плотность, быстрое развертывание, простота эксплуатации и обслуживания, а также высокая надежность. В настоящее время основная технология OTN с большой пропускной способностью контролируется несколькими крупными производителями телекоммуникационного оборудования (чипы рассматриваются отдельно), такими как Huawei, ZTE и Aran. Их основными клиентами являются традиционные телекоммуникационные операторы, поэтому характеристики OTN в основном разрабатываются с учетом сервисных особенностей этих операторов. Из-за этого OTN все чаще используется в приложениях DCI-сетей в интернет-индустрии. Однако это порождает множество проблем.
Характеристики оборудования OTN включают в себя те же проблемы, что и у DCI: значительные накладные расходы, мощные возможности сети по управлению и мониторингу (OAM), возможности планирования и мультиплексирования с различной дискретизацией полосы пропускания, устойчивость к сбоям в линии связи на больших расстояниях и использование низковольтного постоянного тока. К особенностям можно отнести низкий коэффициент использования мощности оборудования.
1. Высокие коммерческие возможности требуют от персонала, занимающегося эксплуатацией и техническим обслуживанием, более высокого уровня профессионализма, большей опоры на техническую поддержку производителей и использования более замкнутой технологической среды.
2. Мощные возможности OAM, непоследовательные стандарты, более сложная и независимая взаимосвязь с межсетевыми соединениями, а также бесполезные функции также приводят к увеличению затрат на передачу и эксплуатацию сети DCI.
3. Различные возможности планирования на уровне гранул делают структуру кадра инкапсуляции сервиса более сложной и приводят к большему количеству вложенных байтов.
4. Устойчивость к сбоям в линиях связи на больших расстояниях делает алгоритм FEC сложным, потребляет больше накладных расходов и требует больше времени для обработки.
5. Режим питания оборудования OTN от источника постоянного тока 48 В отличается от стандартного режима работы 19-дюймовых шкафов на 220 В (или 240 В постоянного тока), используемых в большинстве центров обработки данных. Установка сложна и требует преобразования напряжения в компьютерном зале.
6. Традиционное оборудование OTN имеет громоздкий корпус, который не подходит для установки в стандартные шкафы, и низкую плотность размещения. Дальнейшее расширение сопряжено с трудностями и требует перемещения или перестройки шкафов.
В настоящее время наша сеть DCI в основном предназначена для обеспечения каналов передачи данных между центрами обработки данных. Основные характеристики бизнес-модели: единые требования к пропускной способности, большая пропускная способность, низкие требования к задержке для услуг между центрами обработки данных (особенно для многоцентровых IDC, услуг обработки больших данных) и высокие требования к стабильности сети; в то же время, из-за нехватки квалифицированных специалистов и технических кадров в интернет-индустрии, эксплуатация и обслуживание сетей DCI должны быть «простыми» — «простые» и «простые» — важные вещи говорят трижды (где же это не сеть?); стремительное развитие интернета требует сокращения циклов строительства и расширения (цикл расширения OTN у операторов обычно составляет от полугода до года, в то время как собственные потребности интернет-сети DCI составляют от 1 до 3 месяцев). Поэтому необходимо сокращать время во всех аспектах.
Таким образом, OTN предоставляет приемлемое решение для DCI, но ни в коем случае не является наиболее подходящим решением для DCI. Сейчас, когда сети DCI стремительно развиваются, возрастает потребность в подходящих решениях для решения проблем, начиная от стоимости и заканчивая строительством, эксплуатацией и техническим обслуживанием. Эти проблемы сводятся к шести основным требованиям к сети DCI (большая пропускная способность, низкая задержка, высокая плотность, быстрое развертывание, простота эксплуатации и обслуживания, а также высокая надежность):
1. Большая пропускная способность. В сетях передачи DCI нет такого большого количества типов гранул, как у операторов связи. Гранулы полосы пропускания в сетях передачи DCI проще: в настоящее время обычно используются 10G или 100G, в будущем — 200G/400G и т.д., поэтому нет необходимости в использовании больших полос пропускания на других уровнях гранулярности. Поскольку дальность действия сетей передачи DCI, как правило, не слишком велика, использование системы 400G на основе двухнесущей модуляции PM-16QAM 200G позволяет передавать данные без электрической ретрансляции на расстояние около 500 километров (PM-64QAM — около 200 километров), поэтому передача данных по магистральной сети DCI в городах не будет ограничена расстоянием.
2. Низкая задержка. В соответствии с требованиями бизнеса DCI, особенно при использовании облачных вычислений для объединения ресурсов и многопользовательских центров обработки данных, задержка рассчитывается на уровне микросекунд, поэтому время передачи данных должно быть как можно короче, стремясь превзойти скорость света. Необходимо исключить ненужную обработку данных и сократить пути передачи сигнала. Например, удаление функции SD-FEC, используемой в 100G OTN, позволяет сэкономить 200 микросекунд на одном прямом соединении, а удаление межуровневой инкапсуляции OTN — десятки микросекунд, при этом рационально используется топология «звезда» для ключевых сервисов, обеспечивающая кратчайший путь. Конечно, можно также использовать MPLS и QoS на уровне IP для обеспечения снижения задержки на уровне пересылки данных.
3. Высокая плотность, один U или 2U, позволяет достичь полосы пропускания до T, обеспечивает развязку оптического слоя DWDM и электрического сигнального слоя, повышает плотность интерфейсов устройства и уменьшает размер оптического модуля. Например, использование оптических модулей QSFP28 может значительно улучшить возможности доступа 100G для одного устройства, а использование модулей CFP2 на линейной стороне может повысить пропускную способность передачи всего устройства, позволяя достичь 1,6T, 3,2T в одном U. В настоящее время в мире появилось множество подобных продуктов, таких как ADVA, Coriant, Ciena и другие компании. Конечно, отечественная компания Huawei также выпустила аналогичные продукты 902. Однако на момент завершения этой статьи, похоже, тестирование доступа к сети Министерством промышленности и информационных технологий еще не завершено. Высокая плотность приводит к высокому энергопотреблению и тепловыделению. Следовательно, от первоначального метода рассеивания тепла в системе OTN, основанного на притоке и оттоке воздуха слева и справа, а также сверху и снизу, следует отказаться.
Требования к охлаждению устройства.
4. Быстрое развертывание с использованием стандартизированных 19-дюймовых стоек IDC, аналогичных по форме основным серверным системам, с прямым питанием от сети переменного тока 220 В, что исключает необходимость переоборудования электросети и шкафов, и позволяет размещать оборудование на полках сразу после прибытия в компьютерный зал и настраивать его после подключения к электросети. Это также способствует быстрому развертыванию благодаря качественной стандартизированной приемке.
5. Простота эксплуатации и обслуживания, требования бизнес-модели DCI, небольшое расстояние между центрами обработки данных, отсутствие сложных управленческих издержек, отсутствие необходимости в сложных функциях OAM и других, а также снижение сложности обработки данных. Это повышает эффективность передачи данных, сокращает время обработки данных и предъявляет более высокие требования к технологиям, обеспечивая более замкнутую архитектуру. Прямое подключение сигналов через Ethernet устраняет сложные издержки OTN, позволяя инженерам традиционных IP-сетей эксплуатировать и обслуживать систему DCI. После объединения новых интерфейсов верхнего уровня, таких как модель YANG, REST API и netconf, управление передающим оборудованием DCI и управление сетевым оборудованием IP разрабатываются с использованием одного интерфейса, что позволяет лучше осуществлять централизованное управление сетью на основе единой платформы.
6. Высоконадежные многофизические технологии маршрутизации и защиты, не учитывающие особенности верхнего уровня, будут продолжать играть важную роль в сетях передачи DCI. Сбои на уровне нижележащих каналов связи не должны оказывать никакого влияния на услуги, если только они не прерываются полностью. Влияние может проявляться в виде переключения защиты, дрожания канала, увеличения задержки и т. д.
Дата публикации: 13 февраля 2023 г.