Платформы класса DWDM: выдающиеся новинки, потенциал технологии

Лев Сатаров, заместитель руководителя технического департамента, ООО «Сервионика» (ГК «Ай-Теко»)
Лев Сатаров, заместитель руководителя технического департамента, ООО «Сервионика» (ГК «Ай-Теко»)

Технология WDM (Wavelength Division Multiplexing плотное спектральное уплотнение каналов) появилась на рынке 15–20 лет назад и сейчас стремительно эволюционирует. Начиналось все с двух- и четырехканальных систем, и наиболее востребованной WDM была на подводных трансатлантических кабелях, когда из-за быстрого роста трафика передачи данных и недостатка емкости возникла необходимость в передаче нескольких каналов по одному оптическому волокну, в чем и помогли WDM-системы. Сейчас эта технология активно используется операторами связи – как владельцами собственных оптических кабелей, так и теми, кто арендует отдельные оптические волокна.

Рекомендация ITU-T G.692 от 1998 г. определяла всего лишь 16-канальные системы WDM со скоростью до 2,5 Гбит/с на канал и дальностью безрегенерационной передачи до 640 км. Утвержденные в июне 2002 г. рекомендации ITU-T G.694.1 и ITU-T G.694.2 установили новые термины: DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing – плотное спектральное мультиплексирование) и CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing – грубое спектральное мультиплексирование), а также новые принципы формирования сетки частот WDM. После этого стало возможным создание стандартизованных систем с количеством каналов свыше 160. Однако такие WDM-системы не получили широкого распространения. Оказалось, что для каждого проекта есть оптимальное соотношение стоимости системы, количества каналов, дальности и скорости передачи.

Высокие скорости передачи данных мобильных стандартов LTE привели к тому, что для транспортных сетей базовых станций сотовые операторы стремятся прокладывать оптику и устанавливать оборудование DWDM.

Рынок телекоммуникационного оборудования очень динамичен, и многие компании, стоявшие у истоков создания систем WDM, работают уже под другими брендами. А некоторые, например Pirelli, и вовсе ушли с рынка, продав свои «оптические» подразделения. Но такие лидеры, как Ciena-Nortel, Alcatel-Lucent, объединившись, не растеряли своего технологического преимущества. Очень активно разрабатывают новые виды WDM-оборудования китайские компании. Изначально они работали только внутри Китая, но в 2000 г. на международном рынке заявила о себе компания Huawei, чуть позже – ZTE, а совсем недавно на мировой, в том числе российский, рынок вышла компания FiberHome, входящая в тройку лидеров поставщиков оптических систем DWDM в Китае. В совокупности эти три китайских поставщика занимают более половины мирового рынка поставок систем DWDM.

Несмотря на наличие таких крупных игроков, выбор оборудования для DWDM весьма широк, причем к уже известным производителям из США, Европы и Японии в последние годы присоединяются новые имена, в том числе из России. Многие отечественные фирмы выросли из научных и проектных институтов, а сейчас они участвуют в госконтрактах и поставляют на рынок конкурентоспособное оборудование. Важно это и для обеспечения информационной безопасности, особенно при использовании решений такого класса в военной сфере и государственных корпорациях, которые не хотят зависеть от возможных проблем с развитием своих вычислительных мощностей и с технической поддержкой.

DWDM-оборудование можно условно разделить на четыре типа, каждый из которых сейчас проходит очередной этап развития. В линейках продуктов такие решения разделяются по назначению или дальности передачи сигналов, например для городских сетей, региональных или магистральных. Разница довольно велика: если предельная дальность для городских сетей обычно составляет 100 км, для региональных – 1000 км, то по магистральным уже желательно передавать сигнал на 4000 км.

Бюджетные решения для нишевых игроков

Сразу же обозначим, что чаще всего заказывают такие решения владельцы небольшого числа каналов, которым необходимо построить простое решение и сэкономить на аренде оптических волокон. Этой категории потребителей особенно важны компактность, низкое энергопотребление, унификация (она подразумевает максимальное использование стандартных модулей) и минимальная стоимость владения. Главное для них – установить оборудование, которое сразу будет работать, даже под управлением неподготовленного специалиста.

На рынке сейчас представлено около 100 бюджетных решений, в том числе российских, ориентированных прежде всего на СМБ-сегмент. Одно из интересных решений в этой области – одноволоконные системы WDM, в которых для передачи сигнала в обе стороны используется одно оптическое волокно. Правда, и дальность передачи у таких решений имеет существенные ограничения: на подобных системах нельзя устанавливать оптические усилители, поэтому их применяют на участках с небольшим затуханием, что, например, в условиях Москвы, где используется большое количество промежуточных соединений, не всегда возможно.

Решения уровня городских сетей

Оборудование подобного класса используют более крупные игроки коммуникационного рынка – предприятия или компании, имеющие свои сети связи. Для таких решений тоже важны компактность (желательно не более 3U), функциональность, низкая себестоимость и TCO, возможность быстрого освоения оборудования сотрудниками, имеющими знания только в области ИТ.

На мировом рынке сейчас представлено множество достойных решений, когда в одном корпусе оборудования высотой не более 3U помещается полный набор всех необходимых компонентов, включая транспондеры, мультиплексоры, усилители, а также клиентские интерфейсы и возможность организовать резервирование каналов.

В качестве примера среди отечественных разработок приведем продукты компании «Т8», имеющей в своей линейке оборудование, которое можно применять для организации связи между ЦОД и для сетей городского класса. Довольно интересными решениями являются 1U моноблочные системы, например разработка той же «Т8» – V1-TO-10M-P. Эта система в корпусе 1U с интегрированным усилителем поддерживает форматы 10GbE/STM-64/OTU-2, 4G/8G/10G и позволяет организовывать восемь каналов на расстояние до 60 км. Благодаря своей относительно невысокой цене и широким возможностям эти решения способны понижать капитальные затраты и конкурировать с зарубежной продукцией. Плюсом является и статус отечественного телекоммуникационного оборудования, выданный Минпромторгом РФ.

Многокомпонентные решения для городских сетей

Многокомпонентные решения создаются для поддержки более сложных конфигураций сетей: например, обеспечения различных схем резервирования, создания ответвлений от основной линии и кольца, решения иных сложных задач по гибкому управлению сетевым трафиком. Сегодня такие многокомпонентные решения выпускают несколько десятков игроков из разных стран: США, Европы, Израиля, России. Конкуренция в сегменте довольно высокая. DWDM-оборудование такого класса может обеспечивать передачу сигнала и на относительно большие расстояния, например между соседними городами. У зарубежных производителей тоже есть интересные находки в построении оборудования этого класса. Некоторые из них, отойдя от утвержденных международных рекомендаций, используют транспондеры с нестандартной линейной скоростью 5 Гбит/с, что позволяет применять для их производства очень дешевые компоненты.

Характерный пример – сеть передачи данных от контроллера к базовым станциям сотовых сетей. В такой сети комбинированно используются и многокомпонентные решения, и моноблочные, часто применяются встроенные Ethernet-коммутаторы.

Решения для региональных и магистральных сетей

Такие продукты весьма актуальны для России, поскольку с их помощью можно передавать сигнал на большие расстояния. Еще шесть лет назад один из зарубежных вендоров пытался выйти на российский рынок с новым оборудованием, обеспечивающим передачу сигнала в 40 Гбит/с на канал на расстояние 1500 км, и был уверен в том, что в России это еще долго не понадобится, тогда как отечественным операторам уже требовалось передавать 100 Гбит/с и желательно на 4000 км.

Россия является одним из ключевых потребителей решений такого класса из-за больших расстояний между городами и быстрого роста телекоммуникационного рынка. Если в структуре затрат европейских телеком-операторов транспортные сети составляют относительно небольшую долю, то в России они могут достигать 50%. В этом сегменте производители постоянно работают над увеличением скорости и протяженности оптических однопролетных линий связи, над унификацией, а также снижением энергопотребления.

Интеллектуальные и виртуальные оптические сети

Одним из главных трендов развития DWDM-сетей сегодня является повышение их интеллекта. Появляются системы управления, которые позволяют сдавать в аренду часть сети, отдавать ее в управление другому оператору. Практически все разворачиваемые в наши дни сети DWDM уже строятся на оборудовании, обеспечивающем коммутацию сигналов не только на оптическом, но и на электрическом уровне, включая вcтроенные высокопроизводительные терабитные Ethernet-коммутаторы и OTN-коммутацию каналов в соответствии с рекомендацией ITU-T G.709.

Быстрыми темпами идет и развитие модного в последние несколько лет направления виртуальных сетей. Представьте себе следующую ситуацию: под выделенные заказчику серверы необходимо создать сеть. Хорошо, если эти серверы находятся в одном ЦОД – тогда решить задачу довольно легко. Если же нужно связать несколько дата-центров, расположенных в разных городах, используют программно-конфигурируемые сети SDN (Software Defined Networking).

Для сети магистрального оператора связи это является определенным вызовом и современным трендом одновременно: ему необходимо обеспечить своему клиенту функциональность автоматического создания соединения его сервисов с запрошенной пропускной способностью и требуемым уровнем резервирования. Развитие подобной функциональности идет с двух сторон: как с позиций уже хорошо отлаженной и работающей во многих транспортных сетях технологии ASON (Automatically Switched Optical Network), так и со стороны относительно новой концепции NFV (Network Functions Virtualization).

В Китае разные операторы сейчас одновременно разворачивают новые магистральные сети с применением этих двух различных концепций. С их помощью одна часть функций управления будет реализована в дата-центре, а другая – на магистральных сетях, которые будут автоматически выделять каналы под клиентов и перераспределять трафик.

Разработка российских систем DWDM

Производство компонентов для реализации технологий DWDM достаточно хорошо налажено. Если раньше многие из них производили сами вендоры, то сейчас существуют отдельные компании, специализирующиеся на производстве компонентов.

Отечественные вендоры, предлагающие DWDM-решения, заказывают компоненты преимущественно за рубежом, поскольку существующие на данный момент производственные мощности не позволяют работать по таким тонким технологиям. Однако на разработку отечественных систем DWDM это никак не влияет, даже наоборот – ускоряет их развитие. Так, компания «Т8» в конце 2013 г. получила грант Фонда «Сколково» на разработку телекоммуникационного оборудования DWDM с емкостью 25 Тбит/с. Но уже в 2014 г. в рамках выставки «Связь-Экспокомма» на стенде «Т8» впервые продемонстрирована работа прототипа единственной российской DWDM-системы с максимальной емкостью 27 Тбит/с. Инженеры «Т8» нашли техническое решение, обеспечившее более высокую пропускную способность системы. Расстояние между 100G-каналами в данной системе составляет 33 Ггц. Чтобы облегчить управляемость системы, каждые десять каналов объединены в суперканалы. Подобное техническое решение позволяет увеличить емкость системы до 27 Тбит/с.

Практически все мировые производители оптических систем заказывают производство сложных компонентов у зарубежных поставщиков и используют их в DWDM-системах собственной разработки. Такая модель международной интеграции является наиболее эффективной с точки зрения ведения бизнеса. Что касается актуального сейчас вопроса безопасности, то подобные компоненты не обладают настолько интеллектуальными функциями, чтобы в них могли быть какие-либо закладки.

Использование DWDM-систем отечественных разработчиков – актуальное направление в период импортозамещения.

Каков следующий шаг?

С развитием технологий стоимость DWDM-решений для компаний быстро снижается, а скорость и уровень надежности, напротив, возрастают. Что это означает для рядовых потребителей? В первую очередь, снижение тарифов и предоставление операторами более высоких скоростей доступа к Интернету. Причем этот тренд можно наблюдать в России уже сейчас. Например, просмотр видео или загрузка онлайн-игр в HD-качестве давно стали стандартом потребления даже для мобильных операторов.

Скорость магистральных DWDM-систем в последние годы значительно выросла – от гигабит до терабит в качестве единицы измерения. Наиболее распространена сейчас скорость в 100 Гбит/с на канал, ставшая практически стандартом для коммерческих решений. И останавливаться на этом разработчики не планируют. Уже сейчас есть примеры первых коммерческих сетей, использующих каналы 400 Гбит/с.

В 2017–2019 гг. можно ожидать появления решений, обеспечивающих передачу до 1 Тбит/с на канал. Еще недавно казалось, что это еще долго не будет востребовано, однако сегодня такая «космическая» скорость – актуальный запрос рынка.

Поделиться:
Спецпроект

Напряженный трафик или Современные требования к инфраструктуре ЦОД

Подробнее
Спецпроект

Специальный проект "Групповой спутниковый канал для территориально-распределенной сети связи"

Подробнее

Подпишитесь
на нашу рассылку