장거리-네트워크와 지하철 네트워크는 모두 광섬유 전송 인프라이지만 서로 다른 문제를 해결하기 위해 구축되었습니다. 두 가지를 혼동하면 -과도하게 설계된 배포, 불필요한 비용 또는 지연 시간 요구 사항을 충족할 수 없는 네트워크가 발생합니다. 이 문서에서는 거리, 용량, 대기 시간 및 기술에 따른 차이를 다루고 - 두 계층이 실제로 어떻게 함께 작동하는지에 대한 구체적인 예로 Google의 B4 네트워크를 사용합니다.
장거리-네트워크와 지하철 네트워크란 무엇인가요?
장거리-광섬유 네트워크도시, 국가, 대륙에 걸쳐 데이터를 전달하기 위해 구축된 백본 인프라입니다. 전송 거리는 일반적으로 1,000~2,500km이며 일부 배포에서는 4,000km를 초과합니다. 이러한 네트워크는 글로벌 인터넷 트래픽의 주요 동맥을 형성하여 광대한 지리적 거리에 걸쳐 메트로 네트워크를 서로 연결합니다.
지하철 네트워크- MAN(Metropolitan Area Network)이라고도 하는 -은(는) 도시 또는 도시 지역 내에서 일반적으로 80~1,000km 거리에서 작동합니다. 이는 지역 내 사무실, 데이터 센터, 캠퍼스 및 서비스 제공업체 POP(Point of Presence)를 연결합니다.
둘은 서로 대안이 아니다. 장거리-네트워크는 여러 지역의 메트로 네트워크를 연결합니다. 메트로 네트워크는 최종 사용자와 기업에 로컬 연결을 제공합니다.
장거리-네트워크와 지하철 네트워크의 차이점
전송 거리 및 적용 범위
장거리-네트워크는 대륙 간 및 도시 간{1}}범위(종종 2,500km 이상)에 맞게 설계되었습니다. 메트로 네트워크는 대부분의 배포에서 실제로 200km 미만의 도시 및 지역 경계 내에 유지됩니다. 300~800km 범위는 두 아키텍처가 모두 기술적으로 실행 가능한 영역입니다. - 올바른 선택은 거리만이 아니라 트래픽 패턴과 대기 시간 요구 사항에 따라 달라집니다.
네트워크 용량
장거리-네트워크는 다음을 통해 더 높은 총 용량을 제공합니다.DWDM(고밀도 파장 분할 다중화)- 단일 광섬유 쌍을 통해 수십 개의 독립적인 파장을 동시에 전송하는 기술입니다. 일부 장거리-시스템은 광섬유당 파장이 80개를 초과하여 총 처리량의 초당 수 테라비트에 도달합니다.
지하철 네트워크 사용CWDM(대파장 분할 다중화)또는 더 작은 규모의-DWDM. 용량은 낮지만 도시 규모의-교통량에는 충분합니다. 경제적 측면에서는 대도시 계층에서 더 간단하고 저렴한-비용의 멀티플렉싱을 선호합니다.
숨어 있음
지하철 네트워크는 거리가 짧을수록 전파 지연이 적기 때문에 - 일반적으로 도시 내 끝에서 끝까지-5ms 미만의 지연 시간을 제공합니다-. 이로 인해 메트로 인프라는 금융 거래, 실시간 비디오, 분산 데이터베이스 등 지연 시간에 민감한-애플리케이션을 위한 기본 선택이 됩니다.
장거리-네트워크는 지연 시간이 더 깁니다. 전파 지연은 거리에 따라 누적되고 중간 노드의 신호 증폭으로 인해 오버헤드가 추가됩니다.
기술 및 장비
장거리 운송의 설계 철학은-대도시 네트워크의 설계 철학과 크게 다릅니다. 대륙 간 및 도시 간 링크는 스펙트럼 효율성을 우선시하고 증폭되고 일관된 방식으로 4,000km 이상 뻗어 있는 -에 도달하는 경우가 많습니다.수송 섬유- 도시- 규모의 인프라는 근본적으로 다른 제약 조건 하에서 운영됩니다. 도시 경계 내외에서 수십~수백 킬로미터를 포괄하는 메트로 네트워크는 낮은 대기 시간, 조밀한 포트 용량 및 배포 경제성의 균형을 유지해야 하며, 종종 장거리 전송에 필요한 고성능이지만 비용이 많이 드는 솔루션보다 직접적인-감지나 컴팩트한 일관성 플러그형을 선호합니다.-
특히: 장거리-배포에는 다음이 필요합니다.코히어런트 광학 기술수천 킬로미터에 걸친 분산을 보상하는 DSP 칩이 표준으로 제공됩니다.EDFA증폭기신호 강도를 유지하기 위해 대략 80km마다 배치됩니다. Metro 배포는 주로 다음에 의존합니다.직접-탐지(IM-DD)트랜시버는 - 더 간단하고 전력이 낮으며 훨씬 저렴합니다. 전체 장거리-일관적 인프라를 대도시 배포에 적용하는 것은 재정적으로 거의 타당하지 않은 과도한 엔지니어링입니다.
| 장거리- | 지하철 | |
|---|---|---|
| 적용 범위 | 국가 / 대륙 | 도시 / 대도시 지역 |
| 거리 | 1,000 – 2,500km+ | 80 – 1,000km |
| 용량 | 더 높음(대-규모 DWDM) | 하부(CWDM/소형 DWDM) |
| 숨어 있음 | 더 높은 | 낮추다 (<5ms typical) |
| 핵심기술 | 코히런트 + EDFA | IM-DD / 컴팩트 코히어런트 |
| 최고의 대상 | 교차-지역 백본 | 로컬, 지연 시간에 민감한-앱 |
실제-세계 배포: Google B4
Google의 B4 네트워크SIGCOMM 2012 -의 공개 논문에 문서화된 -는 장거리-거리 및 지하철 네트워크가 대규모로 함께 작동하는 방식과 각 레이어가 실제 목적에 맞게 최적화되면 어떤 일이 발생하는지 보여줍니다.
Google은 대규모 데이터 복제, 사용자{1}} 서비스, 내부 컴퓨팅 작업이라는 세 가지 트래픽 유형에 걸쳐 글로벌 데이터 센터의 동기화를 유지해야 했습니다. 각각 대역폭과 대기 시간 요구 사항이 달랐습니다. 기존 WAN의 백본 링크 활용도는 30~40%에 불과한 반면, 실시간 서비스는 여전히 지연 시간 목표를 달성하는 데 어려움을 겪고 있었습니다.
대륙간 층에서, Google 배포장거리{0}}광섬유 네트워크대양 횡단 및 대륙 횡단 경로에 걸쳐 광섬유당 여러 100G 파장을 전달하는 DWDM 일관성 있는 광 전송을 사용합니다. 중앙 집중식 SDN 컨트롤러가 기존 MPLS 트래픽 엔지니어링을 대체하여 전체 네트워크의 실시간 수요에 따라{2}}트래픽을 동적으로 이동했습니다. 백본 활용도가 30~40%에서 거의 100%로 증가했습니다. - 동일한 물리적 인프라가 광섬유를 추가하지 않고도 훨씬 더 많은 트래픽을 전달했습니다.
지역 내{0}}레이어, 동일한-도시 및 인근 데이터 센터는 단거리, 고속-모듈을 사용하여 지하철 인프라를 통해 연결됩니다. 시설 간 지연 시간은 2ms 미만으로 일관되게 유지됩니다. - 이는 응답 시간이 수익에 직접적인 영향을 미치는 Google 검색 및 광고의 엄격한 요구 사항입니다.
B4는 기능 구분을 구체적으로 만듭니다. 장거리-는 대륙 간에 이동할 수 있는 데이터의 양을 결정합니다. Metro는 해당 데이터가 로컬에서 얼마나 빨리 제공될 수 있는지 결정했습니다. 어느 레이어도 다른 레이어를 대체할 수 없습니다.
장거리-운송은 고용량으로 광대한 거리에 걸쳐 데이터를 이동하는 반면, 메트로는 짧은 지연 시간으로 로컬로 데이터를 전송합니다. 대부분의 생산 환경에서는 두 레이어가 공존합니다. - 장거리- 레이어는 글로벌 용량의 상한선을 설정하고 메트로 레이어는 로컬 성능의 하한선을 설정합니다.. 400G ZR+ 플러그 가능 모듈은 이제 메트로-급 광학 장치를 이전에 전체 장거리 시스템이 필요했던 거리로 확장하여- 둘 사이의 격차를 점차적으로 좁히고 있습니다. 그러나 핵심 아키텍처 논리는 - 도달범위 최적화 또는 지연 시간 최적화 - 여전히 결정적인 요소입니다.
FAQ
Q: 300~800km 범위가 중복 구역입니다. 어떤 아키텍처를 사용할지 결정하는 데 가장 중요한 요소는 무엇입니까?
A: 지연 시간 요구 사항. 배포에 포함된 애플리케이션에 10ms 미만의 왕복 응답 시간이 필요한 경우 - 실시간- 데이터베이스, 실시간 비디오 처리, 거래 시스템 - 메트로 아키텍처가 거리에 관계없이 올바른 선택입니다. 작업 부하가 지연 시간 허용 범위가 20ms를 초과하는 일괄 데이터 전송, 백업 또는 복제인 경우 장거리-장비는 이 거리 범위 내에서 비용-경쟁력이 있습니다.
Q: Google B4는 SDN을 사용하여 백본 활용도를 거의 100%로 높였습니다. 이것이 표준 기업 장거리-배포에 적용됩니까?
답: 직접적으로는 아닙니다. B4는 Google이 수십 개의 데이터 센터에서 광학 계층과 트래픽 소스를 모두 제어하는 규모로 운영됩니다. 통신업체로부터 파장 또는 다크 파이버를 임대하는 대부분의 기업의 경우 SDN 최적화는 통신업체 측에서 이루어집니다. 기업이 복제할 수 있는 것은 대량 전송에서 지연 시간에 민감한 트래픽을 - 분리-하고 동일한 인프라에서 이를 다르게 처리하는 트래픽 분류 논리입니다.
Q: 컴팩트한 코히어런트 플러그형은 메트로 배포를 위한 옵션입니다. 대도시 환경에서 IM-DD보다 Coherent가 더 적합한 경우는 언제인가요?
A: 전송 거리가 80km를 초과하거나 -파장당 용량 목표가 100G를 초과하는 경우입니다. 이러한 임계값 아래에서는 IM-DD가 더 간단하고 비용이 저렴합니다. 그 위에 신호 무결성 요구 사항은 대도시 환경에서도 일관성 있는 보다 실용적인 선택을 만듭니다. - 특히 물리적 액세스 제약으로 인해 재증폭이 불가능한 밀집된 도시 배포에서 더욱 그렇습니다.
Q: 400G ZR+가 대도시와 장거리 간의 격차를 좁히고 있는 경우-새로운 대도시 배포는 IM-DD 인프라를 채택하기 전에 기술이 성숙될 때까지 기다려야 합니까?
답변: 400G ZR+는 이미 상용화되어 배포되었으며 - 이는 새로운 표준이 아닙니다. 현재 ZR+ 모듈은 동등한 단거리 전송의 경우 IM-DD보다 훨씬 더 비쌉니다-. 임계값 이상으로 확장할 필요가 없을 것으로 예상되는 80km 미만의 그린필드 배포의 경우 IM-DD가 오늘날에도 여전히 경제적으로 건전한 선택입니다.c
