DWDM: решение дешевле операторского на 30-50% (класс Enterprise)

На рынке оптики кое-что поменялось за последние два года. Теперь можно купить собственные DWDM-юниты, поставить их в стойку в дата-центре. И получить всё это дешевле, чем традиционные операторские решения.

Кому нужно точно:

• Если у вас стоит транспортная сеть DWDM/CWDM, реализованная до 2012 года.
• Если вам нужно увеличить пропускную способность вашей транспортной сети и/или подключить новые филиалы, и вы как раз просчитываете бюджет.
• Если при этом у вас — метросеть (не трансконтинентальная, а внутри города и его пригорода).
• Если у вас перегружены оптические каналы или скоро они таковыми будут.

Несколько лет назад ряд крупных вендоров DWDM объявил, что оборудование будет эволюционировать в более Enterprise-friendly-сторону (более компактное, выгодное по цене, с большей пропускной способностью). Сейчас это случилось, но формы такого «friendly» разные.

В этом посте я объясню, почему пора переходить на Enterprise-оборудование, и сделаю обзор устройств от нескольких топовых вендоров: Huawei, ADVA, Ciena.

Ликбез

Большие компании соединяют свои точки оптикой. Своя транспортная сеть есть почти у всего нефтегаза, во многих банках, в энергетике, у бирж, крупного машиностроения, транспортных компаний и др.

Сначала для связи объектов прокладывается «тёмная» оптика. Это простое оптоволокно, в которое можно подавать цифровой сигнал. Предельно упрощая, есть свет — единица, нет света — ноль. Обычно в прокладываемом кабеле находится не одна жила, а несколько: пачки по 12–32–64 линии.

Транспортная способность тёмной оптики очень быстро исчерпывается, поэтому нужно «раскрашивать» линию. Для этого необходимы оптические уплотнители, они же DWDM-устройства. DWDM не только «окрашивает» сигнал, но и мультиплексирует несколько сигналов в один, то есть «упихивает» несколько несущих в одну оптическую жилу за счёт возможности работать на разных длинах волн. Помимо самого физического уплотнения, оборудование также использует технологию OTN для мультиплексирования нескольких низкоскоростных потоков в один высокоскоростной. Для нашего ликбеза не важен сам принцип, а важно, что это особая шаманская магия физики и техники.

Дальше большие компании делают отказоустойчивую сеть на уровне L1. Как правило, на линейном сигнале мы делаем резервирование каналов: первый оптический сигнал идёт по обычному (кратчайшему) пути, второй — по независимой оптической линии или по кольцевой топологии транзитом через узлы («треугольник» как простой случай децентрализованной сети), чтобы из точки в точку существовали независимые маршруты. Ещё мы обычно ставим 1+1 комплекты для дублирования трафика. Это важно для создания полного резервирования и возможности создания катастрофоустойчивого решения на уровне транспортной сети.

Так что с новым оборудованием? Какие у него возможности?

Во-первых, высокая пропускная способность. Более подробно — чуть позже, и вот почему.

Трафик в компаниях растёт — это очевидный тренд.

Если вы ещё думаете, что на 80 линиях по оптике 800 Гбит/с для развивающихся компаний — это много, то что-то идёт не так. Как правило, сейчас уже нужно больше пропускной способности под разные задачи и транзитный трафик.

Рис 1. Эволюция пропускной способности в ЦОДах



Этот график показывает постоянный рост передаваемых потоков данных в современных ЦОД. Причём всё большую часть берёт на себя трафик со скоростями в 100 Гбит/с.

Во-вторых, стоимость. До 2015 года стоимость 100 Гбит/с в линию была дороже, чем 10 раз по 10 Гбит/с. Все увлеклись пучками волокон, но теперь вендоры сделали оборудование, где 200 Гбит/с может оказаться дешевле, чем 20 раз по 10, и даже дешевле, чем 10 раз по 10.

В-третьих, размеры. Старое операторское ставилось в кроссовую, а новое Enterprise — в серверную. Это не стойка для офиса, как было раньше, не стойка для чердака, а железка, которая должна находиться в ЦОДе с холодным и горячим коридорами. И модули теперь глубиной не 300 мм, а 600 мм под серверные стойки.

Перейдём непосредственно к обзору Enterprise-оборудования.

Начнём с Huawei. У него на два юнита можно разместить шесть плат; каждая из которых может выдавать по 400 Гбит/с в линию.

Рис.2. Пример Enterprise-оборудования Huawei

Общая информация	• Шасси 2RU 600мм(Г)*442мм(Ш)* 86.1мм(В) • Горячая замена • 6 слотов • До 400 Гбит/с на один слот • Блоки питания 1+1 AC/HVDC • Блоки вентиляции 2+1 поток воздуха «спереди назад»
Интерфейсы	• Клиентские интерфейсы: 100GE; 40GE; 10GE; FC16G; FC32G. • Линейные: 100G QPSK / 200G 16QAM Программируемый
Защита данных	• Поддержка LLDP, шифрование AES256
Управление	• SNMP/MML/U2000/RESTful/CLI /NETCONF/Corba/WebLCT

Это оборудование компактное, и оно обеспечивает огромную пропускную способность. Но в нём нет классической оптической части DWDM. Оптическая часть с использованием мультиплексирования и демультиплексирования различных длин волн, с использованием усилителей и оптических фильтров, с возможностью линейного резервирования по- прежнему остаётся на операторском оборудовании. То есть, если взять и заменить часть вашего оборудования существующей транспортной WDM-сети, то оно расширит пропускную способность сети из расчёта 200 Гбит/с в линию по одной лямбде. То есть при использовании одного мультиплексора Huawei OSN902 максимальная пропускная способность в линию составит 2,4 Тбит/с.

А вот что есть у ADVA.

Рис. 3. Пример Enterprise-оборудования ADVA-FSP 3000 TeraFlex



Рост интернет-трафика и переход к облачным сервисам заставляют увеличивать ёмкость и скорость в сетях между ЦОД. Очень многим заказчикам надо быстро развивать инфраструктуру, сохраняя простоту и отвечая растущим требованиям к плотности и мощности. Под эти задачи ADVA создала терминал TeraFlex. Сейчас его пока нет в продаже. Он сможет передавать до 600 Гбит/с на одной длине волны и обеспечивать общую ёмкость 3,6 Тбит/с по паре волокон.

Вкратце про FSP 3000 TeraFlex.

Общая информация	• Шасси 1RU • Горячая замена • 3 слота для линейных карт; 1.2 Тбит/с на карту • До 600 Гбит/с на одной длине волны
Интерфейсы	• 400GbE: FR4, DR4, SR8, LR8 and CWDM8 • 100GbE: LR4, CWDM4, ER4, SR4, AOC, DAC и third-party • 10GbE и 40GbE посредством FSP 3000 MicroMuxTM pluggable QSFP28 • Поддержка FlexE
Защита данных	• Технология шифрования ADVA ConnectGuard • Разделение сетевых и безопасных доменов • Масштабирование 600Gbit/s
Управление	• Открытые интерфейсы • Настройка в SDN по YANG-model • JUNOS-like CLI • Поддержка SNMP, REST, RESTCONF, NETCONF, SNMPv3 и WebGUI • Передача телеметрии (gRPC)
Простота эксплуатации	• Настройка Zero Touch • Поддержка скриптов • Linux для загрузки и запуска пользовательского ПО • Упрощенные локальные настройки

Одним из первых, кто создал железо Enterprise-класса, был Гугл. Для него работала компания Ciena. Гуглу нужно было реализовать решение для передачи огромного количества (измеряемого в Тбит/с) трафика по транспортной сети и получить запас по развитию. Плюс выиграть в цене. Ciena разработала компактное масштабируемое решение.

Рис 4. Пример Enterprise-оборудования Waveserver Ciena



Waveserver — мощный и простой в работе. Для повышения транспортной ёмкости и масштабируемости использует когерентные оптические процессоры Ciena WaveLogic 3 Extreme. Обеспечивает высокие требования DCI к пропускной способности в сетях, экономию площади и энергозатрат. Легко интегрируется и эксплуатируется с помощью программируемых открытых AP.

Физические характеристики	• 1U 44,45 мм (В) x 442 мм (Ш) x 553 мм (Г) • Масса: 13,8 кг
Стандартное обслуживание	• Резервная/заменяемая система питания, блок вентиляторов • Варианты питания: питание переменного или постоянного тока • Диапазон переменного тока на входе: от 96 до 264 В перем. тока • Диапазон постоянного тока на входе: от -36 до -72 В пост. тока • Потребляемая мощность: 600 Вт, стандартно
Интерфейсы	• Клиентские интерфейсы: 10 x QSFP+ (40 x 10GbE; 8 x 40GbE + 8 x 10GbE); 4 x QSFP28 (4 x 100GbE); так же поддерживает различный 10GbE/40GbE/100GbE клиентский трафик с одного Waveserver • Линейные: 200G (2 x 100 Gb/s; QPSK) 300G (2 x 150 Gb/s; 8QAM) 400G (2 x 200 Gb/s; 16QAM)
Управление	• CLI, SNMP, Websocket, REST API основонные на YANG модели, NETCONF и gRPC
Характеристика окружающей среды	• Нормальная рабочая температура: от 0°C до +40°C • Относительная влажность при работе: относительная влажность 93 %

А вот ещё из линейки Сиены.

Рис 5. Пример Enterprise-оборудования Waveserver Ai Ciena

Физические размеры	• 1U 44,45 мм (В) x 444 мм (Ш) x 584 мм (Д)
Масса	• 9,52 кг (без модулей) • 14,92 кг (с тремя модулями, без разъёмов)
Ёмкость	• Поддержка трёх подключаемых модулей Waveserver • Клиент: до 24 QSFP28 с клиентами 100GbE или OTL4.4 (OTU4) • Линейные порты поддерживают следующие скорости: 100, 150, 200, 250, 300, 400 Гбит/с при 56 Гбод или 100, 150, 200 Гбит/с при 35 Гбод
Максимальная ёмкость	• 2,4 Тбит/с одного шасси Waveserver Ai в одно волокно • Предусмотрено развёртывание в сторонних линейных системах
Стандартное оборудование	• Резервный/сменный источник питания • Сменный блок вентиляторов
Варианты питания: питание переменного или постоянного тока	• Диапазон переменного тока на входе: от 100 до 264 В пер. тока • Диапазон постоянного тока на входе: от -40 до -72 В пост. тока • Потребляемая мощность: 0,4 Вт/Гбит
Управление	• CLI, SNMP v2c, Blue Planet MCP • API: Websocket, RESTCONF, NETCONF, gRPC на базе моделей OpenConfig, YANG, Streaming Telemetry и Declarative Configuration • Подводный канал связи
Безопасность	• TACACS+ • RADIUS
Характеристики окружающей среды	• Нормальная рабочая температура: от 0 °C до +40 °C • Нормальная влажность при работе: от 5 % до 85 %

Операторское оборудование тоже эволюционировало, однако у него нет возможности передавать такие скорости со старых железок. Некоторые вендоры реализовали возможность для операторских шасси поддержки линейных плат транспондеров на 100 Гбит/с и 200 Гбит/с. Апгрейд существующей транспортной сети для увеличения пропускной способности с использованием операторского оборудования может быть дороже, чем покупка нового оборудования Enterprise-класса.

Типовой проект по передаче 100 G между тремя площадками, рассчитанный на оборудовании Enterprise Ciena от Waveserver. Стоимость — до $ 330 тыс. в GPL.



В целом на этот проект как на эталон особо не ориентируйтесь, потому что каждый случай индивидуальный. WDM — сфера, где нет типовых вещей в принципе в силу особенностей сетей и бюджетов. Поэтому, если интересна тема, то лучше напишите пару строк в почту. Я подскажу, какие предложения можно получить и от какого вендора.

Ссылки

• Пост 2015 года про банковский WDM
• Моя почта для связи и вопросов — [e-mail]