اتجاه تطوير شبكة مراكز البيانات (الجزء الثاني)

وفقًا لهذه الخصائص، يوجد حلان تقليديان تقريبًا لـ DCI:

1. استخدم معدات DWDM خالصة، واستخدم وحدة بصرية ملونة مع مُضاعِف/مُزيل مُضاعِف DWDM على المُبدِّل. في حالة قناة 10 جيجابت أحادية، تكون التكلفة منخفضة للغاية، وخيارات المنتجات وفيرة. وحدة الضوء الملونة 10 جيجابت مُنتَجة محليًا بالفعل، وتكلفتها منخفضة جدًا (في الواقع، بدأ نظام DWDM 10 جيجابت بالانتشار قبل بضع سنوات، ولكن مع ظهور متطلبات نطاق ترددي أكبر، كان لا بد من التخلي عنه، ولم تكن وحدة الضوء الملونة 100 جيجابت مُتاحة بعد). حاليًا، بدأت وحدات الضوء الملونة 100 جيجابت بالظهور في الصين، وتكلفتها ليست منخفضة بما فيه الكفاية، لكنها ستُساهم دائمًا بشكل كبير في شبكة DCI.

٢. استخدام معدات نقل OTN عالية الكثافة، وهي معدات تعمل بجهد ٢٢٠ فولت تيار متردد، مقاس ١٩ بوصة، بارتفاع ١-٢ وحدة، مما يجعل نشرها أسهل. يتم تعطيل وظيفة SD-FEC لتقليل التأخير، وتُستخدم حماية التوجيه في الطبقة الضوئية لتحسين الاستقرار، كما تُحسّن واجهة الإرسال الشمالية القابلة للتحكم من إمكانية تطوير وظائف توسيع المعدات. مع ذلك، لا تزال تقنية OTN محدودة، وستظل إدارتها معقدة نسبيًا.

بالإضافة إلى ذلك، فإن ما يقوم به مُنشئو شبكات DCI من المستوى الأول حاليًا هو فصل شبكة نقل DCI بشكل أساسي، بما في ذلك فصل الإشارات الضوئية في الطبقة 0 عن الإشارات الكهربائية في الطبقة 1، فضلًا عن فصل نظام إدارة الشبكة (NMS) ومعدات الأجهزة الخاصة بالمصنعين التقليديين. ويتمثل النهج التقليدي في ضرورة تعاون معدات المعالجة الكهربائية الخاصة بمصنع معين مع معداته الضوئية، وضرورة تعاون معدات الأجهزة مع برنامج إدارة الشبكة (NMS) الخاص بالمصنع. ويعاني هذا الأسلوب التقليدي من عدة عيوب رئيسية:

1. التكنولوجيا مغلقة. من الناحية النظرية، يمكن فصل المستوى الكهروضوئي عن بعضه البعض، لكن الشركات المصنعة التقليدية لا تفصل بينهما عمداً من أجل السيطرة على التكنولوجيا.

2. تتركز تكلفة شبكة نقل البيانات الرقمية بشكل أساسي في طبقة معالجة الإشارات الكهربائية. تكون تكلفة الإنشاء الأولية للنظام منخفضة، ولكن عند توسيع السعة، سيرفع المصنّع السعر مستغلاً ميزة التفرد التقني، مما سيؤدي إلى زيادة كبيرة في تكلفة التوسعة.

3. بعد تشغيل الطبقة الضوئية لشبكة نقل البيانات في مركز البيانات، يقتصر استخدامها على معدات الطبقة الكهربائية من نفس الشركة المصنعة. يُعد معدل استخدام موارد المعدات منخفضًا، وهو ما لا يتوافق مع توجه تطوير تجميع موارد الشبكة، ولا يُسهم في جدولة موارد الطبقة الضوئية بشكل موحد. لذا، يُستثمر في الطبقة الضوئية المنفصلة بشكل مستقل في المراحل الأولى من الإنشاء، وهي غير مقيدة بالاستخدام المستقبلي لنظام طبقة ضوئية واحد من قبل شركات مصنعة متعددة. كما أنها تجمع بين واجهة الطبقة الضوئية الشمالية وتقنية الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) لتنفيذ جدولة اتجاهية لموارد القناة في الطبقة الضوئية، مما يُحسّن مرونة الأعمال.

4. تتصل معدات الشبكة بسلاسة مع منصة إدارة الشبكة الخاصة بشركة الإنترنت مباشرةً من خلال بنية بيانات YANGmodel، مما يوفر تكلفة تطوير منصة الإدارة ويلغي الحاجة إلى برنامج إدارة الشبكة المقدم من الشركة المصنعة، مما يحسن كفاءة جمع البيانات وإدارة الشبكة.

لذا، يُعدّ الفصل الكهروضوئي اتجاهًا جديدًا لتطوير شبكة نقل البيانات في مراكز البيانات. في المستقبل القريب، يمكن أن تعتمد الطبقة الضوئية في هذه الشبكة على تقنية الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN) المكونة من واجهة ROADM+ شمال-جنوب، ما يسمح بفتح القناة وجدولتها واستعادتها بشكل مرن. كما سيُصبح من الممكن استخدام أجهزة الطبقة الكهربائية من مختلف المصنّعين، أو حتى استخدام واجهات إيثرنت وواجهات OTN معًا في النظام الضوئي نفسه. حينها، ستتحسن كفاءة العمل بشكل كبير فيما يتعلق بتوسيع النظام وتغييره، وسيُصبح استخدام الطبقة الضوئية أسهل، وستكون إدارة منطق الشبكة أكثر وضوحًا، ما يُقلل التكلفة بشكل ملحوظ.

بالنسبة لتقنية الشبكات المعرفة بالبرمجيات (SDN)، فإن المبدأ الأساسي هو الإدارة المركزية وتخصيص موارد الشبكة. إذن، ما هي موارد شبكة نقل DWDM التي يمكن إدارتها على شبكة نقل DCI الحالية؟

توجد ثلاث قنوات ومسارات ونطاقات تردد. لذلك، يتم تنفيذ عملية نقل الضوء بالتعاون بين الضوء وبروتوكول الإنترنت (IP) فعلياً من خلال إدارة وتوزيع هذه النقاط الثلاث.

يتم فصل قنوات IP وDWDM، لذا إذا تم تكوين العلاقة بين رابط منطقي IP وقناة DWDM في مرحلة مبكرة، ثم دعت الحاجة إلى تعديل العلاقة بين القناة وIP لاحقًا، يُمكن استخدام طريقة OXC لإجراء تبديل سريع للقنوات على مستوى أجزاء من الثانية، مما يُغني طبقة IP عن الحاجة إلى ذلك. ومن خلال إدارة OXC، يُمكن تحقيق إدارة مركزية لموارد قناة الإرسال في كل موقع، بما يُتيح التكامل مع شبكة SDN الخاصة بالأعمال.

لا يُمثل ضبط فصل القناة الواحدة عن بروتوكول الإنترنت سوى جزء صغير. فإذا أخذنا في الاعتبار ضبط عرض النطاق الترددي بالتزامن مع ضبط القناة، يُمكننا حل مشكلة تعديل متطلبات عرض النطاق الترددي للخدمات المختلفة في فترات زمنية متباينة، مما يُحسّن بشكل كبير من معدل استخدام عرض النطاق الترددي المُتاح. وبالتالي، وبالتنسيق مع تقنية OXC لضبط القناة، وبالاقتران مع مُضاعف الإرسال ومُزيل مُضاعف الإرسال في تقنية الشبكة المرنة، لم تعد القناة الواحدة ذات طول موجي مركزي ثابت، بل يُمكنها تغطية نطاق ترددي قابل للتوسع، مما يُتيح ضبطًا مرنًا لحجم عرض النطاق الترددي. علاوة على ذلك، في حالة استخدام خدمات متعددة في بنية الشبكة، يُمكن تحسين معدل استخدام التردد لنظام DWDM بشكل أكبر، واستخدام الموارد الحالية بكامل طاقتها.

بفضل إمكانيات الإدارة الديناميكية للتقنيتين الأوليين، تُسهم إدارة مسارات شبكة النقل في تعزيز استقرار بنية الشبكة ككل. ونظرًا لخصائص شبكة النقل، يمتلك كل مسار موارد قنوات نقل مستقلة، لذا يُعدّ من الأهمية بمكان إدارة وتخصيص القنوات على كل مسار نقل بطريقة موحدة، مما يوفر اختيارًا أمثل للمسارات لخدمات متعددة المسارات، ويُعظّم استخدام موارد القنوات على جميع المسارات. وكما هو الحال في نظام ASON، تُستخدم مستويات مختلفة من القنوات (الذهب، والفضة، والنحاس) لضمان استقرار أعلى مستوى من الخدمات.

على سبيل المثال، هناك شبكة حلقية تتكون من ثلاثة مراكز بيانات A وB وC. هناك خدمة S1 (مثل خدمة البيانات الضخمة للشبكة الداخلية)، من A إلى B إلى C، تشغل من 1 إلى 5 موجات من هذه الشبكة الحلقية، كل موجة لها عرض نطاق ترددي 100 جيجابت، والفاصل الترددي 50 جيجاهرتز؛ وهناك خدمة S2 (خدمة الشبكة الخارجية)، من A إلى B إلى C، تشغل من 6 إلى 9 موجات من هذه الشبكة الحلقية، كل موجة لها عرض نطاق ترددي 100 جيجابت، والفاصل الترددي 50 جيجاهرتز.

في الظروف العادية، يكفي هذا النوع من عرض النطاق الترددي واستخدام القنوات لتلبية الطلب، ولكن عند إضافة مركز بيانات جديد مثلاً، وحاجة الشركة إلى نقل قاعدة البيانات في فترة وجيزة، يتضاعف الطلب على عرض النطاق الترددي للشبكة الداخلية خلال هذه الفترة، حيث يتطلب عرض النطاق الترددي الأصلي البالغ 500 جيجابت/ثانية (5100 جيجابت/ثانية) الآن عرض نطاق ترددي قدره 2 تيرابايت. عندئذٍ، يُعاد حساب القنوات على مستوى الإرسال، ويتم نشر خمس قنوات بسرعة 400 جيجابت/ثانية في طبقة الموجة. يتغير فاصل التردد لكل قناة من قنوات 400 جيجابت/ثانية من 50 جيجاهرتز إلى 75 جيجاهرتز. باستخدام مُضاعِف/مُزيل الإرسال المرن (ROADM) وجهاز مُضاعِف/مُزيل الإرسال، يستهلك المسار بأكمله على مستوى الإرسال، وبالتالي تشغل هذه القنوات الخمس موارد طيف ترددي قدرها 375 جيجاهرتز. بعد تجهيز الموارد على مستوى الإرسال، يتم ضبط وحدة التحكم في الإرسال (OXC) عبر منصة الإدارة المركزية، وتعديل قنوات الإرسال المستخدمة من الموجات الخمس الأصلية لإشارات خدمة 100G إلى قناة خدمة 400G الجديدة المُجهزة بخمس موجات مع تأخير زمني بالمللي ثانية. وبذلك، تكتمل وظيفة التعديل المرن لعرض النطاق الترددي والقناة وفقًا لمتطلبات خدمة DCI، ويمكن تنفيذها في الوقت الفعلي. بالطبع، يجب أن تدعم موصلات الشبكة لأجهزة IP وظائف تعديل معدل 100G/400G وتعديل تردد (طول موجة) الإشارة الضوئية، ولن يُمثل ذلك أي مشكلة.

فيما يتعلق بتقنية شبكة DCI، فإن العمل الذي يمكن إنجازه عبر الإرسال منخفض المستوى للغاية. ولتحقيق شبكة DCI أكثر ذكاءً، يجب دمجها مع بروتوكول الإنترنت (IP). على سبيل المثال، يمكن استخدام بروتوكول MP-BGP EVPN+VXLAN على شبكة IP الداخلية لـ DCI لنشر شبكة من الطبقة الثانية بسرعة عبر مراكز البيانات، مما يضمن توافقًا عاليًا مع أجهزة الشبكة الحالية ويلبي احتياجات الأجهزة الافتراضية للمستأجرين للتنقل بمرونة بين مراكز البيانات. كما يمكن استخدام توجيه القطاعات على شبكة IP الخارجية لـ DCI لجدولة مسارات البيانات بناءً على تمييز الأعمال المصدرية، مما يلبي متطلبات عرض حركة البيانات الصادرة بين مراكز البيانات، واستعادة المسارات بسرعة، والاستخدام الأمثل لعرض النطاق الترددي. وتتعاون شبكة الإرسال الأساسية مع نظام OXC متعدد الأبعاد، مما يتيح، مقارنةً بنظام ROADM التقليدي، وظيفة جدولة مسارات الخدمة بدقة عالية. كما يمكن استخدام تقنية تحويل الطول الموجي للإرسال غير الكهربائي لحل مشكلة تجزئة موارد طيف القنوات. سيُمثل دمج موارد الطبقات العليا والدنيا لإدارة الأعمال ونشرها، بالإضافة إلى النشر المرن وتحسين استخدام الموارد، اتجاهًا حتميًا في المستقبل. حاليًا، تُولي بعض الشركات المحلية الكبرى اهتمامًا لهذا المجال، بينما تُجري بعض الشركات الناشئة المتخصصة أبحاثًا وتطويرًا لمنتجات تقنية ذات صلة. نأمل أن نرى حلولًا شاملة في السوق هذا العام. ربما في المستقبل القريب، ستختفي تقنية OTN من شبكات الاتصالات، ليحل محلها تقنية DWDM.