Тъмната страна на тъмните оптични влакна

by tvoite technology , октомври 23, 2015

…и позицията им спрямо вездесъщата Ethernet

Има няколко начина за осигуряване на достъп до мрежа извън сградите на компанията, включително Finished Ethernet, тъмни влакна, както и услуги, свързани с дължини на вълната. За повечето обстоятелства най-добрият избор е Ethernet, но тъмните влакна също имат предимства в някои приложения, както и някои други решения.

Какво е тъмно влакно?

Тъмното влакно е оптично влакно, което не е активно или, казано на жаргон, не е „осветено“. То седи някъде и чака да бъде използвано в оптична комуникация. Това са кабели от оптични влакна, които са били инсталирани в градски и извънградски райони с надеждата, че ще възникне търсене, което ще позволи на компанията, собственик на влакното, да продава достъп. Терминът понякога може да се отнася и до влакна, които са били инсталирани, използвани и след това изоставени.

Тъмното влакно е решение от точка до точка. То е достъпно само ако компанията, която го е инсталирала, реши да го предложи, или ако във вашия район има извод на такива кабели.

Откъде се взеха тъмните влакна?

Една от причините, поради която съществуват тъмни влакна, е, че голяма част от разходите за инсталиране на кабели са за строителство и главно за труд. Те включват планиране и картографиране, получаване на разрешения за строителство, прокопаване на канали и полагане на тръби за кабели, а най-накрая и монтаж. Според някои оценки тези дейности обикновено възлизат на повече от 60% от разходите за разработване на оптични кабелни мрежи. Поради това обикновено се планират и инсталират значително повече оптични влакна, отколкото е необходимо за текущото търсене. Много собственици на оптични кабелни като железопътни линии или енергоразпределителни дружества също са добавяли допълнителни влакна за лизинг към други оператори.

За целия Амстердам за монтаж на мрежа от оптични влакна грубо 80% от разходите са били за труд, а само 10% – за самите влакна.

Изобилието

По време на дотком балона голям брой телефонни компании построяват мрежи от оптични влакна с цел завладяване на пазар в телекомуникациите, като осигуряват мрежа с достатъчен капацитет, за да се поеме целият съществуващ и прогнозен трафик за обслужвания регион. Това се основавало на предположението, че далекосъобщителният трафик, особено трафикът на данни, ще продължи да расте експоненциално в обозримо бъдеще.

Но балонът си е балон и накрая се спуква. Така изобилието от оптични кабели вместо до пазарно преимущество води до поредица от банкрути около и след периода 1999-2001 г.

Наличието на мултиплексиране с разделяне по дължина на вълната още повече намалява търсенето на влакна, тъй като увеличава капацитета, който може да бъде поместен в едно оптично влакно почти 100 пъти. В резултат на това цената на едро на трафик на данни се срива.

Разрастващ се пазар

В продължение на много години традиционните местни оператори не са продавали оптични влакна за крайните потребители, защото са вярвали, че продажбата на достъп до този основен техен актив ще изяде другите им, по-доходоносни услуги.

Конкурентните местни оператори не са били длъжни да продават тъмни влакна и много от тях не са го правили, въпреки че обменът на влакна между конкурентните оператори се е срещал доста често.

Пазарът на оптични влакна се възражда с връщането на капиталовите инвестиции за „осветяване“ на съществуващите оптични влакна и със сливанията и придобиванията в резултат на консолидация на доставчиците на тъмни влакна.

Университетските комплекси стават първите нови клиенти на тъмни влакна и спомагат за възраждането на пазара

Първите нови клиенти през последното десетилетие стават много учебни заведения, които закупуват големи количества от съществуващите оптични влакна, намиращи се в латентно състояние. Учебните заведения започват да се свързват директно с оператори, болници, други изследователски звена и т.н.

Спадът на цените на влакна, дължащ се на изобилието, дава възможността също на корпорациите да притежават оптични кабелни мрежи. Така те се разпространяват навсякъде, а не само чрез пренаемане между оператори. Експерти казват, че една миля тъмно влакно в миналото би се продала за $1200, а сега за $200 или по-малко.

Спадът в цените на телекомуникационните инфраструктури предлага значителни икономии и така учебните и корпоративните междуградски мрежи могат да включват от няколко стотин до няколко хиляди километра оптичен кабел.

Приложения на тъмното влакно

Колкото и атрактивно да изглежда изграждането на собствена оптична мрежа чрез закупуване и осветяване на тъмни влакна, компаниите трябва внимателно да преценяват силните и слабите страни на технологията, както и достъпните алтернативи, които в много случаи може да са по-добрият избор.

Тъмното влакно е превъзходно за осигуряване на решения с изключително ниска латентност. Това го прави идеално за миръринг на центрове за данни, изобщо там където първичните съображения могат да включват изключително ниска латентност при много висок капацитет, където не е необходим никакъв мрежов протокол и разстоянията са сравнително къси. Тъмното влакно също работи добре в ситуации, които изискват или специализирани мрежови протоколи или голямо разнообразие от мрежови протоколи.

Тъмните влакна са идеални за миръринг на центрове за данни

Тъмното влакно също е отлично в ситуации, при които влакното може да се свърже директно към рутера на мрежа без допълнително оборудване, като в комплекс от сгради, където е необходима свързаност между тях или с близки центрове за данни. При тези обстоятелства краят на тъмното влакно може просто да бъде свързан към рутера на сградата.

Тъмното влакно не е подходящо за …

Инсталации на тъмни влакна съществуват почти навсякъде и те могат да покриват вариращи в големи граници разстояния. Въпреки че местните и регионалните тъмни влакна са най-често срещани, особено в големите градове, тъмно влакно понякога може да работи и на много по-дълги разстояния. То е достъпно дори в подводни кабели и може да покрие трансконтинентални разстояния. Въпреки това за големите дистанции се изискват усилватели, а усилвателите изискват поддръжка. „Поддръжка“ винаги означава повече разходи.

Освен това, когато тъмно влакно преминава дълги разстояния, има по-голям шанс за случайна повреда. Историите, които чувате, за багера, срязал оптичен кабел, са верни, и ако това се случи на вашата линия за данни, престоят може да бъде продължителен.

Тъмните влакна също изискват поддръжка и управление на мрежовото оборудване във всеки край, когато го наемете или купите и го пуснете в действие. Някои доставчици на оптични влакна предлагат такава услуга. Те също могат да предоставят споразумения за ниво на обслужване и дори резервна маршрутизация. Но тези функции и услуги също струват пари.

Алтернативи на тъмното влакно

Завършена Ethernet

Една от най-полезните алтернативи на това да закупите съоръжения с тъмни влакна и след това да ги управлявате, е да се използват по-модерните услуги, като например Finished Ethernet. Това е услуга, която се предоставя от една комуникационна компания като кабелен доставчик и предоставя Ethernet услуги от всяка точка до друга. Също толкова важно е, че Ethernet не е непременно инсталация точка до точка.

В много случаи Finished Etherent е по-добрата алтернатива за отдалечена мрежа от тъмното влакно.

Ethernet услугите са се преместили към инфраструктура с централно и крайно превключване, така че един Ethernet клиент може ефективно да има произволен брой отдалечени крайни точки. Въпреки че физическата мрежа може да споделя местата за превключване, логически това е една-единствена мрежа. Това означава, че вашата компания не вижда наличието на други потребителски мрежи.

Операторът на мрежата може да осигури алтернативна маршрутизация към отдалечените места. Ако страховитите багери изобщо засегнат вашата мрежа, то това ще й се отрази само за кратко. При нормални обстоятелства, мрежата автоматично конфигурира околни маршрути, за да заобиколи повредата. Ако не, вашият оператор трябва да има споразумение за нивото на обслужване (SLA), като част от договора си, което да го мотивира да възстанови комуникациите бързо.

Поддръжката за Ethernet системите обикновено се прави от оператора, тъй като комуникационната инфраструктура вече не е ваша собстеност. Операторът е отговорен за поддържане и конфигуриране на инфраструктурата и оборудването. Вашата отговорност завършва на мястото, където услугата Ethernet се свързва с рутера на вашата сграда.

Тъй като Ethernet е част от съществуващата ви вътрешна мрежа, много системи за управление на мрежата могат да управляват най-малко част от услугата Finished Ethernet. Въпреки че рутерите и оборудването за инфраструктурата остават управлявани от хардуера и персонала на доставчика, възможно е някои аспекти да се управляват със съществуващите ви системи за управление.

Услуги тип дължина на вълната

Опция, която често се предлага на пазара като подобна на тъмното влакно, са услугите, свързани с дължина на вълната. С тази опция можете да купите определена дължина на вълната в съществуващи влакна. По същество данните ви използват лазери със специфичен цвят, споделящи едно и също влакно с останалите участници в трафика. Вашият трафик се получава в съответствие с неговия специфичен цвят или дължина на вълната. Този метод на мултиплексиране може да бъде по-малко скъп, отколкото общата стойност на специална секция от оптични влакна, но има ограничения.

При услугите с разделяне по дължина на вълната данните ви използват лазери със специфичен цвят, споделяйки едно и също влакно с останалите участници в трафика

Услугите, свързани с дължина на вълната, обикновено могат да се справят само с ограничен трафик (широчина на лентата), и те са решение от точка до точка като тъмното влакно. От друга страна, доставчиците на услуги тип дължина на вълната, са тези, които обикновено поддържат мрежата, и те могат да предоставят управление на мрежата, както и разнообразие от често използваните протоколи, включително Ethernet.

Обикновено доставчикът на услуги с дължина на вълната осигурява свързаност от сградата на потребителя до крайните точки, но очаква допълнителни плащания, които обикновено зависят от разстоянието. Въпреки това заплахата от багера може да бъде значителен проблем.

При нормални обстоятелства доставчикът на услуги тип дължина на вълната може да осигурява и оборудването за достъп като част от своя пакет, но най-често то се предоставя срещу допълнително заплащане. Също основното управление на мрежата чрез услуга тип дължина на вълната нормално е част от пакета, но по-пълното управление на мрежата обикновено е достъпно срещу заплащане. Но може да имате възможност за включване на ваши съществуващи системи за управление на мрежата поне в част от решението с дължина на вълната, както можете с Ethernet услугата.

Дефиниция на мултиплексирането с разделяне по дължина на вълната

Ранните преносни системи с оптични влакна пускаха информация по влакна от стъкло чрез прости светлинни импулси. Светлината се пуска и изключва, за да представя „единици“ и „нули“ от цифровата информация. Действителната светлината може да бъде с почти всяка дължина на вълната (известна също като цвят или честота) от около 670 до 1550 nm.

През 1980 г. модеми за оптични комуникационни на данни използват евтини светодиоди, за да пускат близки до инфрачервената светлина импулси към евтини влакна. Тъй като необходимостта от информация се увеличава, необходимостта за трафик също се увеличава. Ранните SONET системи използват 1310 nm лазери, за да постигнат скорост на потоците данни от 155 Mb/s на много дълги разстояния. Но този капацитет бързо се изчерпва. Напредъкът в оптоелектронните компоненти прави възможно проектирането на системи, по които едновременно се предават множество дължини на вълните на светлината по едно оптично влакно. Множество потоци данни с висока скорост като 2,5 Gb/s, 10 Gb/s, а напоследък 40 и 100 Gb/s може да бъдат мултиплексирани чрез разделяне на няколко дължини на вълната в едно влакно. Така се е родило мултиплексирането чрез разделяне на дължини на вълната (Wavelength Division Multiplexing, WDM).

Видове WDM

CWDM – Coarse Wavelength Division Multiplexing (разредено мултиплексиране по дължина на вълната). Това са WDM системи с по-малко от осем активни дължини на вълните върху едно влакно.
DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing (уплътнено мултиплексиране по дължина на вълната). Това са WDM системи с повече от осем активни дължини на вълните върху едно влакно.

В момента има два вида WDM: разредени WDM (CWDM) и уплътнени WDM (DWDM). Всъщност DWDM предхождат доста CWDM, които се появяват едва след бума на телекомуникационния пазар, който свали цените до достъпни нива. Както се разбира от името, CWDM разбиват спектъра на големи парчета, а DWDM го разделят на ситно. DWDM вкарват 40 и повече канала в същия честотен диапазон, използван за два CWDM канала.

CWDM се определят чрез дължини на вълните. DWDM се определят в честотни термини. Плътното разположение на дължините на вълните при DWDM позволява побирането на повече канали на едно и също влакно, но струва повече да се внедри и експлоатира.

Отличителни CWDM разлики

CWDM може по принцип да посрещне основните възможности на DWDM, но при по-нисък капацитет и по-ниска цена. CWDM позволяват на операторите да реагират гъвкаво на разнообразните нужди на клиентите в големите региони, където има много влакна. Все пак те не са точно конкуренция на DWDM, тъй като двете изпълняват различни роли, които до голяма степен зависят от това с какво разполага операторът и от изискванията на всеки един случай. Смисълът и целта на CWDM е малък обсег на комуникациите. Те използват широка гама честоти и разполагат дължините на вълните далеч една от друга. Стандартизираното канално отстояние позволява пространство за отклонения на дължината на вълната, когато лазерите загряват и изстиват по време на работа. По своята конструкция CWDM оборудването е по-компактно и разходно-ефективно в сравнение с DWDM дизайните.

Отличителни DWDM разлики

DWDM са проектирани за пренос на дълги разстояния, където вълните са опаковани плътно заедно. Производителите са намерили различни техники за уплътняване на 32, 64 или 128 дължини на вълните във влакно. Когато се прилагат усилватели тип EDFA – вид подобрители на производителността за високоскоростни комуникации – тези системи могат да работят в продължение на хиляди километри. Плътно опакованите канали не са без ограничения. Първо, необходими са високо прецизни филтри, за да се отдели една определена дължина на вълната, без да се пречи на съседните дължини на вълните. Те не са евтини. Второ, прецизни лазери трябва да поддържат каналите точно в целта. Това почти винаги означава, че такива лазери трябва да работят при постоянна температура. Лазерите с висока прецизност и с висока стабилност са скъпи, тъй като са свързани с охладителни системи.

Причини да използваме Ethernet

За по-голямата част от бизнес потребителите, най-добрият избор за ежедневен достъп до мрежата е Ethernet. Предимството да се използва Ethernet за градска или за комплекс от сгради мрежа е както сравнително ниската цена за цялостно решение, така и прозрачността. Въпреки че достъпът до тъмно влакно и услуга с дължина на вълната изглежда евтин, с времето, като се вземат предвид всички разходи, включително разходите за обслужване и поддръжка, Ethernet често е по-евтина. Освен това, с помощта на доставчик на Ethernet, клиентите не е необходимо да осигуряват поддръжка на персонал за мрежата, нито мрежовото оборудване за инфраструктурата, които ще се изискват при тъмното влакно или други подобни услуги.

Ethernet също е прозрачна за потребителите си и за решението за управление на мрежата. Когато цялата ви мрежа е свързан чрез Ethernet, фактът, че има външен доставчик на мрежови услуги в микса, няма да бъде видим за потребителите или за мрежовите администратори. По същия начин стои въпроса и с решенията ви сигурност.

Използването на мрежови услуги тип Finished Ethernet услуги също допринася за надеждността на цялата си мрежа. Доставчикът може да достави различни пътища, SLA, който гарантира бързото възстановяване на всеки мрежа престой и персонал за непрекъснато управление на мрежата за решаване на проблемите, преди те да прекъснат мрежата.

Ограничения на Ethernet

Широчината на лентата на Ethernet не е неограничена. Освен това, почти всички Ethernet услуги са съсредоточени в градските райони, или в някои случаи между близки градове, където съществува достатъчна потребност.

В момента Ethernet има максимална скорост от 100 гигабита в секунда и реализации с толкова голяма скорост са изключително ограничени. По-често Ethernet честотната лента е ограничена до 10 или 40 гигабита в секунда, използвайки съществуващата технология. Наличността на 10 Gbit е повсеместна, а наличието на 40 Gigabit Ethernet се разраства бързо.

Въпреки че междуселищните Ethernet комуникация са възможни, проблемите с латентността ограничават ползите. Ethernet комуникациите главно се поддържат в градовете, а отдалеченият трафик е разтоварен към специализирани за дълги разстояния мрежи.

Кратко заключение

Въпреки че тъмно влакно може да изглежда евтин начин за свързване на мрежа за данни между две точки, за повечето потребители това е фалшива икономика. Самото тъмно влакно е просто физически актив. За да бъде полезно, то трябва да бъде оборудвано в крайната точка с хардуер, трябва да има персонал, който да го управлява и изисква допълнителен хардуер в двата края.

Тъмното влакно също трябва да бъде на разположение на местоположението на клиента или ще е нужно да се придобие допълнителна мрежова инфраструктура. Въпреки това в определени ситуации пряката връзка по влакна (тъмно или по друг начин) е единственото решение, особено за приложения като миръринг на център за данни.

За по-голямата част от мрежовите нужди предпочитаното решение е Ethernet, което обикновено не изисква допълнителна инфраструктура или наемането на допълнителен персонал. ИТ отделите са вече запознати с Ethernet и добавянето на районен Ethernet изисква малко или никаква преквалификация.

При нормални обстоятелства мрежата извън пределите на една сграда изисква районен или Metro Ethernet и обикновено се извършва от един доставчик на мрежа. Доставчикът на мрежи осигурява управление, персонал и резерви, за да достави надеждни операции с адекватна пропускателна способност, които да задоволяват нуждите на почти всяка компания.

Скорост на разширяване

Законът на Мур важи с оптични влакна. Размерът на данни по оптично влакно се удвоява на всеки девет месеца. По този начин, с изключение на ъпгрейдите на преносните съоръжения, разходите и предаването на бит по оптична мрежа намаляват наполовина на всеки девет месеца. Наличието на DWDM и CWDM бързо ще снижи разходите за изграждане на мрежи и по-нататъшният напредък изглежда гарантиран.

Компаниите днес са изправени пред привидно зашеметяващ брой възможности за избор на мрежи за данни. Въпреки че войните на протоколите от миналия век вече са завършили със солидна победа за Ethernet, мрежите за предаване на по-голямо разстояние са друг въпрос.