Le reti a lungo- raggio e quelle metropolitane sono entrambe infrastrutture di trasporto in fibra ottica, ma sono progettate per problemi diversi. Confondere le due cose porta a implementazioni- sovraingegnerizzate, costi inutili o reti che non riescono a soddisfare i requisiti di latenza. Questo articolo spiega come differiscono in termini di distanza, capacità, latenza e tecnologia - e utilizza la rete B4 di Google come esempio concreto di come i due livelli interagiscono nella pratica.
Cosa sono le reti-a lunga percorrenza e metropolitane?
Reti in fibra ottica a lungo-raggiosono infrastrutture backbone costruite per trasportare dati attraverso città, paesi e continenti. Le distanze di trasmissione variano tipicamente da 1.000 a 2.500 km, con alcune implementazioni che superano i 4.000 km. Queste reti costituiscono le arterie primarie del traffico Internet globale, collegando le reti metropolitane tra loro su vaste distanze geografiche.
Reti metropolitane- chiamate anche reti metropolitane (MAN) - operano all'interno di una città o regione urbana, in genere su distanze comprese tra 80 e 1.000 km. Collegano uffici, data center, campus e punti di presenza (POP) dei fornitori di servizi all'interno di un'area locale.
I due non sono alternativi tra loro. Le reti a lungo-raggio collegano le reti metropolitane di diverse regioni. Le reti metropolitane forniscono tale connettività agli utenti finali e alle aziende a livello locale.
Differenze tra le reti-lunghe e metropolitane
Distanza di trasmissione e copertura
Le reti a lungo- raggio sono progettate per tratte intercontinentali e inter{1}}urbane, spesso oltre i 2.500 km. Le reti metropolitane rimangono entro i confini urbani e regionali, praticamente sotto i 200 km nella maggior parte delle implementazioni. L'intervallo di 300-800 km è quello in cui entrambe le architetture sono tecnicamente fattibili - in quella zona di sovrapposizione, la scelta giusta dipende dai modelli di traffico e dai requisiti di latenza, non solo dalla distanza.
Capacità di rete
Le reti a lungo- raggio offrono una maggiore capacità aggregata, resa possibile daDWDM(Multiplexing a divisione di lunghezza d'onda densa)- una tecnologia che trasmette simultaneamente dozzine di lunghezze d'onda indipendenti su una singola coppia di fibre. Alcuni sistemi a lungo-raggio superano le 80 lunghezze d'onda per fibra, raggiungendo più terabit al secondo di throughput totale.
Utilizzo delle reti metropolitaneCWDM(Multiplexing a divisione di lunghezza d'onda grossolana)o DWDM su-scala più piccola. La capacità è inferiore, ma sufficiente per il traffico-su scala cittadina. Gli aspetti economici favoriscono un multiplexing-più semplice e a costi inferiori a livello metropolitano.
Latenza
Le reti metropolitane offrono una latenza inferiore - in genere inferiore a 5 ms da un capo all'altro-a-all'interno di una città - perché distanze più brevi significano un minor ritardo di propagazione. Ciò rende l'infrastruttura metropolitana la scelta predefinita per le applicazioni sensibili alla latenza-: trading finanziario, video-in tempo reale e database distribuiti.
Le reti a lungo- raggio hanno una latenza più elevata. Il ritardo di propagazione si accumula con la distanza e l'amplificazione del segnale nei nodi intermedi aggiunge ulteriore sovraccarico.
Tecnologia e attrezzature
La filosofia progettuale alla base del trasporto a lungo-raggio differisce nettamente da quella delle reti metropolitane. Laddove i collegamenti intercontinentali e inter-urbani danno priorità all'efficienza spettrale e raggiungono - che spesso si estendono oltre i 4.000 km attraverso amplificati e coerentifibra di trasportoLe infrastrutture su scala - urbana-operano sotto una serie di vincoli fondamentalmente diversi. Coprendo decine o centinaia di chilometri all'interno e attorno ai confini delle città, le reti metropolitane devono bilanciare bassa latenza, densa capacità portuale ed aspetti economici di implementazione, spesso favorendo il rilevamento diretto-o i pluggable compatti e coerenti rispetto alle soluzioni ad alte-prestazioni ma più costose richieste dalla trasmissione a lunga-distanza.
Nello specifico: le implementazioni a lungo termine-richiedonotecnologia ottica coerentedi serie, con chip DSP che compensano la dispersione su migliaia di chilometri eEDFAamplificatorischierato all'incirca ogni 80 km per mantenere la potenza del segnale. Le implementazioni Metro si basano principalmente surilevamento-diretto (IM-DD)ricetrasmettitori - più semplici, di minore potenza e notevolmente più economici. L'applicazione di un'infrastruttura completa-coerente a lungo raggio a un'implementazione metropolitana è un'operazione eccessiva che raramente ha senso dal punto di vista finanziario.
| Lungo-viaggio | Metropolitana | |
|---|---|---|
| Copertura | Paesi/Continenti | Città/zona metropolitana |
| Distanza | 1.000 – 2.500 km+ | 80 – 1.000 km |
| Capacità | Superiore (DWDM-su larga scala) | Inferiore (CWDM / DWDM piccolo) |
| Latenza | Più alto | Inferiore (<5ms typical) |
| Tecnologia di base | Coerente + EDFA | IM-DD / compatto e coerente |
| Ideale per | Backbone inter-regionale | App locali sensibili alla latenza- |
Implementazione nel mondo reale-: Google B4
Rete B4 di Google- documentato in un documento pubblico presso SIGCOMM 2012 - mostra come le reti a lungo raggio e quelle metropolitane funzionano insieme su larga scala e cosa succede quando ogni livello è ottimizzato per il suo scopo effettivo.
Google aveva bisogno di mantenere sincronizzati i suoi data center globali su tre tipi di traffico: replica dei dati su-scala su larga scala, servizi- rivolti agli utenti e lavori di elaborazione interni. Ciascuno aveva requisiti di larghezza di banda e latenza diversi. La WAN esistente lasciava l'utilizzo dei collegamenti backbone al 30-40%, mentre i servizi in tempo reale-faticavano ancora a raggiungere gli obiettivi di latenza.
Nello strato intercontinentale, Google ha implementatoreti in fibra a lungo-distanzacon trasporto ottico coerente DWDM che trasporta più lunghezze d'onda di 100G per fibra attraverso rotte transoceaniche e transcontinentali. Un controller SDN centralizzato ha sostituito la tradizionale ingegneria del traffico MPLS, spostando dinamicamente il traffico in base alla domanda in tempo reale-sull'intera rete. L'utilizzo della dorsale è passato dal 30–40% a quasi il 100% - la stessa infrastruttura fisica trasportava molto più traffico senza aggiungere fibra.
A livello intra-regionale, stessa-città e data center vicini collegati tramite l'infrastruttura metropolitana utilizzando moduli a breve-raggiungimento e ad alta-velocità. La latenza tra le strutture è mantenuta costantemente al di sotto dei 2 ms - un requisito difficile per Ricerca Google e Annunci, dove il tempo di risposta influisce direttamente sulle entrate.
B4 rende concreta la divisione funzionale: il lungo-raggio determina la quantità di dati che potrebbero essere spostati tra i continenti; metro ha determinato la velocità con cui i dati potevano essere serviti localmente. Nessuno dei due strati potrebbe sostituire l'altro.
Il lungo-distanza sposta i dati su grandi distanze ad alta capacità, mentre la metropolitana li consegna localmente con bassa latenza. Nella maggior parte degli ambienti di produzione, entrambi i livelli coesistono - il livello a lungo- raggio stabilisce il tetto della capacità globale, il livello metro stabilisce il livello minimo alle prestazioni locali.. 400I moduli collegabili G ZR+ stanno ora estendendo le ottiche di classe metropolitana-a distanze che in precedenza richiedevano sistemi completi a lungo-raggio, riducendo gradualmente il divario tra i due. Ma la logica architetturale principale - ottimizza per la copertura o ottimizza per la latenza - rimane il fattore decisivo.
Domande frequenti
D: L'intervallo 300–800 km è la zona di sovrapposizione. Qual è il fattore più importante nel decidere quale architettura utilizzare?
R: Requisiti di latenza. Se qualsiasi applicazione nella tua distribuzione richiede tempi di risposta di andata e ritorno inferiori a 10 ms, - database in tempo reale-database in tempo reale, elaborazione video dal vivo, sistemi di trading, - l'architettura metropolitana è la scelta giusta indipendentemente dalla distanza. Se il carico di lavoro consiste nel trasferimento, nel backup o nella replica di dati in batch con una tolleranza di latenza superiore a 20 ms, le apparecchiature a lungo-raggio hanno costi-competitivi all'interno di questo intervallo di distanze.
D: Google B4 ha utilizzato SDN per portare l'utilizzo della dorsale quasi al 100%. Ciò si applica alle implementazioni aziendali standard a lungo termine-?
R: Non direttamente. B4 opera su una scala in cui Google controlla sia il livello ottico che le fonti di traffico in dozzine di data center. Per la maggior parte delle aziende che noleggiano lunghezze d'onda o fibra spenta dagli operatori, l'ottimizzazione SDN avviene dal lato dell'operatore. Ciò che le aziende possono replicare è la logica di classificazione del traffico che - separa il traffico sensibile alla latenza-dai trasferimenti in blocco e li tratta in modo diverso all'interno della stessa infrastruttura.
D: I connettori compatti e coerenti sono un'opzione per le implementazioni metropolitane. Quando la coerenza ha più senso dell'IM-DD in un contesto metropolitano?
R: Quando la distanza di trasmissione supera gli 80 km o quando il target di capacità per-lunghezza d'onda supera i 100 G. Al di sotto di queste soglie, IM-DD è più semplice e costa meno. Al di sopra di essi, i requisiti di integrità del segnale rendono coerente la scelta più pratica anche nei contesti metropolitani - in particolare nelle distribuzioni urbane dense dove la ri-amplificazione non è possibile a causa di vincoli di accesso fisico.
D: Se 400G ZR+ sta riducendo il divario tra metropolitana e lungo-raggio, le nuove implementazioni metropolitane dovrebbero attendere che la tecnologia maturi prima di adottare l'infrastruttura IM-DD?
R: 400G ZR+ è già disponibile e implementato in commercio - non è uno standard emergente. Attualmente, i moduli ZR+ costano molto di più rispetto a IM-DD per una trasmissione equivalente a breve-distanza. Per le implementazioni greenfield inferiori a 80 km senza la necessità prevista di espandersi oltre tale soglia, IM-DD rimane oggi la scelta economicamente valida.c
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