Ao construir interconexões de rede entre data centers, os proprietários de data centers consideram principalmente aspectos como alta largura de banda, baixa latência, alta densidade, implantação rápida, facilidade de operação e manutenção e alta confiabilidade. Atualmente, a principal tecnologia OTN de alta largura de banda é controlada por grandes fabricantes de equipamentos de telecomunicações (os chips serão discutidos separadamente), como Huawei, ZTE e Aran. Seus principais clientes são as operadoras de telecomunicações tradicionais, portanto, os recursos do OTN são projetados principalmente para atender às características de serviço dessas operadoras. Por isso, o OTN tem sido cada vez mais utilizado em aplicações de rede DCI na indústria da Internet, apresentando diversos problemas de inconsistência.
As características dos equipamentos OTN são as mesmas enfrentadas pelos DCI: alta sobrecarga de negócios, forte capacidade de OAM (Operação, Alocação e Gerenciamento de Área) da rede, capacidades de agendamento e multiplexação de diferentes larguras de banda granulares, tolerância a falhas de linha em condições de longa distância e uso de corrente contínua de baixa tensão. Entre essas características, destaca-se a baixa taxa de utilização do consumo de energia dos equipamentos.
1. A elevada capacidade de investimento das empresas exige que o pessoal de Operação e Manutenção seja mais profissional, dependa mais do suporte técnico dos fabricantes e tenha uma tecnologia mais fechada.
2. Recursos OAM robustos, padrões inconsistentes, interconexão mais difícil e independente com redes cruzadas e funções inúteis também acarretam maiores custos de transmissão e operação para a rede DCI.
3. Diferentes capacidades de agendamento de grânulos tornam a estrutura do quadro de encapsulamento do serviço mais complexa e com mais bytes aninhados.
4. A tolerância a falhas em linhas de longa distância torna o algoritmo FEC complexo, consome mais recursos e leva mais tempo para ser processado.
5. O modo de alimentação de 48 V CC dos equipamentos OTN difere dos gabinetes padrão de 19 polegadas de 220 V CA (ou 240 V CC) utilizados na maioria dos data centers. A instalação é complexa e requer transformação de energia na sala de servidores.
6. Os equipamentos OTN tradicionais possuem uma estrutura grande, inadequada para instalação em racks padrão, e sua densidade de capacidade não é alta. Expansões posteriores são problemáticas e exigem a realocação ou reconstrução dos racks.
Atualmente, nossa rede DCI tem como principal objetivo fornecer canais de dados entre data centers. As principais características do modelo de negócios são: requisitos de granularidade de largura de banda unificada e única, grande largura de banda, serviços entre data centers (especialmente IDC multi-ativo, serviços de big data) com baixa latência e alta estabilidade de rede; ao mesmo tempo, devido à escassez de profissionais técnicos e especialistas relevantes no setor de internet, a operação e a manutenção de redes DCI precisam ser extremamente simples. O desenvolvimento explosivo da internet torna os ciclos de construção e expansão cada vez mais curtos (o ciclo de expansão de OTN das operadoras geralmente varia de seis meses a um ano, enquanto os requisitos de expansão de DCI da própria internet são de um a três meses). Portanto, é necessário reduzir o tempo em todos os aspectos.
Portanto, a OTN oferece uma solução viável para DCI, mas não é, de forma alguma, a solução mais adequada. Com a expansão das redes DCI, há uma crescente necessidade de soluções adequadas para resolver problemas que vão desde custos até construção, operação e manutenção. Esses problemas nada mais são do que os seis requisitos de uma rede DCI: grande largura de banda, baixa latência, alta densidade, implantação rápida, facilidade de operação e manutenção e alta confiabilidade.
1. Grande largura de banda: a rede de transmissão DCI não possui a mesma variedade de granularidades que as operadoras. As granularidades de largura de banda da rede de transmissão DCI são mais simples, atualmente comumente utilizadas em 10G ou 100G, e futuramente em 200G/400G, etc. Portanto, não há necessidade de grandes larguras de banda em outras granularidades. Devido ao fato de que o alcance da rede de transmissão DCI geralmente não é muito longo, utilizando o sistema 400G baseado na modulação de portadora dupla PM-16QAM de 200G, a distância de transmissão sem relés elétricos pode ser de cerca de 500 quilômetros (PM-64QAM é de cerca de 200 quilômetros), de modo que a transmissão da rede backbone metropolitana da DCI não será limitada pela distância.
2. Baixa latência: requisitos de negócios de DCI, especialmente quando a computação em nuvem é usada para reunir recursos e múltiplos data centers ativos, a latência é calculada em nível de microssegundos. Portanto, o tempo de transmissão de dados deve ser o mais curto possível, buscando superar a velocidade da luz. Elimine o processamento de dados desnecessário e reduza os caminhos de transmissão de sinal. Por exemplo, removendo a função SD-FEC usada em OTN de 100G, uma única conexão back-to-back pode economizar 200 microssegundos, e removendo o encapsulamento OTN entre camadas, a economia pode chegar a dezenas de microssegundos. Além disso, utilize racionalmente a topologia hub-and-spoke para serviços críticos, garantindo o caminho mais curto. Naturalmente, também é possível cooperar com MPLS e QoS em nível IP para tentar garantir que a latência no nível de encaminhamento de dados também seja menor.
3. Alta densidade: um único U ou 2U pode atingir uma largura de banda de até T, com desacoplamento da camada óptica DWDM e da camada de sinal elétrico, melhorando a densidade da interface do dispositivo e reduzindo o tamanho do módulo óptico. Por exemplo, o uso de módulos ópticos QSFP28 pode garantir uma melhoria significativa na capacidade de acesso de 100G de um único dispositivo, e o uso de módulos de transmissão CFP2 no lado da linha pode garantir uma melhoria na largura de banda de transmissão de todo o dispositivo, podendo chegar a 1,6T ou 3,2T em 1U. Atualmente, muitos produtos relacionados já surgiram no mercado mundial, como os da ADVA, Coriant, Ciena e outras empresas. A Huawei também lançou produtos relacionados ao padrão 902. No entanto, até a conclusão deste artigo, os testes de acesso à rede do Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação ainda não foram finalizados. A alta densidade acarretará alto consumo de energia e dissipação de calor. Portanto, o método original de dissipação de calor OTN, com entrada e saída de ar pela esquerda e pela direita, e entrada e saída de ar de cima para baixo, deve ser descartado.
Requisitos de refrigeração do dispositivo.
4. Implantação rápida, utilizando o rack IDC padrão de 19 polegadas, similar ao formato dos servidores convencionais, com alimentação direta de 220V AC, eliminando a necessidade de conversão de energia e gabinete. Isso permite que os equipamentos sejam colocados nas prateleiras imediatamente após a chegada à sala de servidores e configurados assim que a fonte de alimentação for conectada. Além disso, a implementação rápida é facilitada pela padronização dos processos de aceitação.
5. Operação e manutenção fáceis, requisitos do modelo de negócios DCI, distância entre data centers não muito grande, sobrecarga de gerenciamento complexa, funções OAM e outras não precisam desempenhar um papel importante neste cenário, e o processamento complexo também é reduzido. Isso melhora a eficiência da transmissão de dados, melhora o tempo de processamento de dados e tem requisitos tecnológicos mais elevados, além de ser mais fechado. A conexão direta de sinais via Ethernet elimina a sobrecarga complexa do OTN, permitindo que engenheiros de rede IP tradicionais operem e mantenham o sistema DCI. Após a combinação de novas interfaces northbound, como o modelo YANG, API REST e netconf, o gerenciamento de equipamentos de transmissão DCI e o gerenciamento de equipamentos de rede IP são desenvolvidos com a mesma interface, para melhor realizar o gerenciamento de rede centralizado baseado em plataforma unificada.
6. Tecnologias de roteamento e proteção multifísicas de alta confiabilidade, que não consideram a camada superior, continuarão a desempenhar um papel importante na rede de transmissão DCI. Falhas na camada de enlace subjacente não devem ter impacto nos serviços, a menos que estes sejam completamente interrompidos. A percepção ou o impacto, seja em relação à comutação de proteção, jitter de enlace, aumento de atraso, etc., são fatores relevantes.
Data da publicação: 13 de fevereiro de 2023