Исходя из этих характеристик, можно выделить примерно два традиционных решения для DCI:
1. Использование чистого DWDM-оборудования и цветного оптического модуля + DWDM-мультиплексора/демультиплексора на коммутаторе. В случае одноканального 10G стоимость чрезвычайно низка, а выбор продуктов огромен. Цветной оптический модуль 10G уже производится в стране, и его стоимость уже очень низкая (фактически, система 10G DWDM начала набирать популярность несколько лет назад, но с появлением некоторых требований к большей пропускной способности ее пришлось исключить, а цветной оптический модуль 100G еще не появился). В настоящее время в Китае только начинают появляться цветные оптические модули 100G, и их стоимость пока не достаточно низка, но они всегда будут вносить значительный вклад в сети DCI.
2. Использование высокоплотного передающего оборудования OTN, работающего от сети переменного тока 220 В, имеет 19-дюймовый корпус и высоту 1–2U, что делает развертывание более удобным. Функция SD-FEC отключена для уменьшения задержки, а защита маршрутизации на оптическом уровне используется для повышения стабильности, а управляемый интерфейс верхнего уровня также расширяет возможности разработки функций расширения оборудования. Однако технология OTN по-прежнему ограничена, и управление ею будет относительно сложным.
Кроме того, в настоящее время ведущие разработчики сетей DCI в основном занимаются разделением сети передачи DCI, включая разделение оптического сигнала на уровне 0 и электрического сигнала на уровне 1, а также разделение систем управления сетью (NMS) и аппаратного обеспечения традиционных производителей. Традиционный подход заключается в том, что электронное оборудование определенного производителя должно взаимодействовать с оптическим оборудованием того же производителя, а аппаратное обеспечение должно взаимодействовать с проприетарным программным обеспечением NMS производителя для управления. Этот традиционный метод имеет несколько существенных недостатков:
1. Технология является закрытой. Теоретически, оптоэлектронные уровни могут быть разделены друг от друга, но традиционные производители намеренно не делают этого, чтобы контролировать распространение технологии.
2. Стоимость сети передачи DCI в основном сосредоточена на уровне обработки электрических сигналов. Первоначальные затраты на строительство системы невелики, но при расширении пропускной способности производитель повышает цену под угрозой технической уникальности, и затраты на расширение значительно возрастают.
3. После ввода в эксплуатацию оптического уровня сети передачи DCI, он может использоваться только оборудованием электрического уровня того же производителя. Коэффициент использования ресурсов оборудования низок, что не соответствует направлению развития объединения сетевых ресурсов и не способствует унифицированному планированию ресурсов оптического уровня. Разделение оптического уровня на отдельные компоненты осуществляется на ранней стадии строительства, что не ограничивается будущим использованием одной и той же системы оптического уровня различными производителями, а также позволяет объединить интерфейс оптического уровня с технологией SDN для осуществления направленного планирования ресурсов канала на оптическом уровне, повышая гибкость бизнеса.
4. Сетевое оборудование напрямую и без проблем подключается к собственной платформе управления сетью интернет-компании через структуру данных YANGmodel, что позволяет сэкономить средства на разработке платформы управления и исключить необходимость в программном обеспечении NMS, предоставляемом производителем, что повышает эффективность сбора данных и управления сетью.
Таким образом, оптоэлектронная развязка представляет собой новое направление развития сетей передачи DCI. В обозримом будущем оптический уровень сети передачи DCI может представлять собой технологию SDN, состоящую из интерфейса ROADM+ север-юг, при этом канал может открываться, планироваться и восстанавливаться произвольно. Станет возможным использование устройств смешанного электрического уровня от разных производителей или даже смешанное использование интерфейсов Ethernet и OTN в одной оптической системе. В этом случае значительно повысится эффективность работы с точки зрения расширения и изменения системы, а также упростится различение оптического уровня, станет понятнее управление сетевой логикой, и значительно снизятся затраты.
В основе SDN лежит централизованное управление и распределение сетевых ресурсов. Итак, какие ресурсы сети передачи DWDM можно управлять в существующей сети передачи DCI?
Существует три канала, пути и полосы пропускания (частоты). Поэтому взаимодействие света и IP-протокола фактически осуществляется вокруг управления и распределения этих трех точек.
Каналы IP и DWDM разделены, поэтому, если соответствующее соотношение между логическим каналом IP и каналом DWDM настроено на раннем этапе, а соответствующее соотношение между каналом и IP необходимо скорректировать позже, можно использовать метод OXC, который обеспечивает быстрое переключение каналов на уровне миллисекунд, что делает IP-уровень неосведомленным. Благодаря управлению OXC можно реализовать централизованное управление ресурсами канала передачи на каждом узле, что позволяет взаимодействовать с корпоративной SDN.
Разделение регулировки отдельного канала и IP-протокола — лишь малая часть проблемы. Если рассматривать регулировку полосы пропускания одновременно с регулировкой канала, можно решить проблему корректировки требований к полосе пропускания различных сервисов в разные периоды времени. Это значительно повысит коэффициент использования созданной полосы пропускания. Поэтому, при координации с OXC для регулировки канала, в сочетании с мультиплексором и демультиплексором гибкой сетевой технологии, отдельный канал больше не имеет фиксированной центральной длины волны, а может охватывать масштабируемый частотный диапазон, что позволяет добиться гибкой регулировки размера полосы пропускания. Более того, в случае использования нескольких сервисов в сетевой топологии коэффициент использования частот системы DWDM может быть дополнительно повышен, и существующие ресурсы могут использоваться в режиме насыщения.
Благодаря динамическим возможностям управления, предоставляемым первыми двумя компонентами, управление путями передачи данных в сети может способствовать повышению стабильности всей сетевой топологии. В соответствии с характеристиками сети передачи данных, каждый путь имеет независимые ресурсы канала передачи, поэтому крайне важно управлять и распределять каналы на каждом пути передачи данных единым образом, что обеспечит оптимальный выбор пути для многопутевых сервисов и максимально эффективное использование ресурсов канала на всех путях. Как и в ASON, для разных сервисов используются уровни «золото», «серебро» и «медь», что гарантирует стабильность на самом высоком уровне.
Например, существует кольцевая сеть, состоящая из трех центров обработки данных A, B и C. Имеется услуга S1 (например, услуга обработки больших данных во внутренней сети), которая проходит от A до B и C, занимая от 1 до 5 волн этой кольцевой сети, каждая волна имеет полосу пропускания 100 Гбит/с, а частотный интервал составляет 50 ГГц; также имеется услуга S2 (услуга внешней сети), которая проходит от A до B и C, занимая от 6 до 9 волн этой кольцевой сети, каждая волна имеет полосу пропускания 100 Гбит/с, а частотный интервал составляет 50 ГГц.
В обычное время такой объем полосы пропускания и использования каналов может удовлетворить спрос, но иногда, например, при добавлении нового центра обработки данных и необходимости быстрой миграции базы данных, спрос на пропускную способность интрасети в этот период удваивается: первоначальная полоса пропускания 500 Гбит/с (5100 Гбит/с) теперь требует 2 Тбит/с. В этом случае каналы на уровне передачи пересчитываются, и на волновом уровне развертываются пять каналов по 400 Гбит/с. Частотный интервал каждого канала 400 Гбит/с изменяется с первоначальных 50 ГГц на 75 ГГц. С помощью гибкой решетчатой ROADM и мультиплексора/демультиплексора весь путь на уровне передачи, поэтому эти пять каналов занимают спектральные ресурсы 375 ГГц. После подготовки ресурсов на уровне передачи, настройте OXC через централизованную платформу управления и скорректируйте каналы передачи, используемые исходными сигналами 1-5 волн сервиса 100G, на новые подготовленные 5 каналов сервиса 400G с задержкой на уровне миллисекунд, что позволит реализовать функцию гибкой настройки полосы пропускания и канала в соответствии с требованиями сервиса DCI, которая может выполняться в режиме реального времени. Конечно, сетевые разъемы IP-устройств должны поддерживать функции регулировки скорости 100G/400G и регулировки частоты (длины волны) оптического сигнала, что не будет проблемой.
Что касается сетевых технологий DCI, то работа, выполняемая посредством передачи данных, находится на очень низком уровне. Для достижения более интеллектуальной сети DCI необходимо реализовать её совместно с IP. Например, использование MP-BGP EVPN+VXLAN в IP-интрасети DCI позволит быстро развернуть сеть уровня 2 в центрах обработки данных, что обеспечит высокую совместимость с существующими сетевыми устройствами и удовлетворит потребности виртуальных машин арендаторов в гибком перемещении между центрами обработки данных; использование сегментной маршрутизации во внешней IP-сети DCI для планирования маршрутов трафика на основе различения исходящих бизнес-процессов, что удовлетворит требованиям визуализации исходящего трафика между центрами обработки данных, быстрого восстановления маршрутов и высокой эффективности использования полосы пропускания; базовая сеть передачи данных будет взаимодействовать с многомерной системой OXC, что по сравнению с существующей традиционной системой ROADM позволит реализовать функцию точного планирования маршрутов обслуживания; использование технологии преобразования длины волны без использования электричества позволит решить проблему фрагментации спектральных ресурсов канала. Интеграция ресурсов верхнего и нижнего уровней для управления бизнесом и развертывания, гибкое развертывание и улучшенное использование ресурсов станут неизбежным направлением в будущем. В настоящее время некоторые крупные отечественные компании уделяют этому направлению внимание, а ряд специализированных стартапов уже проводят исследования и разработки соответствующих технических продуктов. Надеемся увидеть соответствующие комплексные решения на рынке уже в этом году. Возможно, в ближайшем будущем OTN также исчезнет из сетей операторского класса, оставив только DWDM.
Дата публикации: 15 февраля 2023 г.