Carl Osborne, wiceprezes Tata ds. Globalnego rozwoju sieci, wyjaśnia szczegóły.
Im bliżej powierzchni znajdujesz się, tym więcej ochrony potrzebujesz, aby wytrzymać potencjalne uszkodzenia podczas transportu. Okopy wykopuje się w płytkiej wodzie, w której układane są kable. Jednak na większych głębokościach, jak w basenie zachodnioeuropejskim o głębokości prawie pięciu i pół kilometra, ochrona nie jest wymagana - żegluga komercyjna nie zagraża kablom na dnie.
Na tej głębokości średnica kabla wynosi zaledwie 17 mm, jest jak pisak w grubej izolacyjnej powłoce z polietylenu. Przewodnik miedziany jest otoczony wieloma stalowymi drutami, które chronią rdzeń światłowodowy, który jest osadzony w stalowej rurze o średnicy mniejszej niż trzy milimetry w miękkiej galarecie tiksotropowej. Ekranowane kable są takie same wewnętrznie, ale dodatkowo są pokryte jedną lub kilkoma warstwami ocynkowanego drutu stalowego owiniętego wokół całego kabla.
Bez miedzianego przewodnika nie byłoby kabla podmorskiego. Technologia światłowodowa jest szybka i może przenosić prawie nieograniczone ilości danych, ale światłowód nie może działać na duże odległości bez niewielkiej pomocy. Aby poprawić transmisję światła na całej długości kabla światłowodowego, potrzebne są wzmacniacze sygnału - w rzeczywistości wzmacniacze sygnału. Na lądzie można to łatwo zrobić za pomocą lokalnej energii elektrycznej, ale na dnie oceanu wzmacniacze pobierają prąd stały z miedzianego przewodu. Skąd ten prąd? Ze stacji na obu końcach kabla.
Chociaż konsumenci o tym nie wiedzą, TGN-A to w rzeczywistości dwa kable biegnące przez ocean na różne sposoby. Jeśli jeden jest uszkodzony, drugi zapewni ciągłość komunikacji. Alternatywny TGN-A ląduje 110 kilometrów (i trzy wzmacniacze masy) od głównego i pobiera stamtąd swoją energię. Jeden z tych kabli transatlantyckich ma 148 wzmacniaczy, drugi, dłuższy - 149.
Kierownicy stacji starają się unikać rozgłosu, więc zadzwonię do naszego przewodnika po stacji, Johna. John wyjaśnia, jak działa system:
Film promocyjny:
„Aby zasilić kabel, po naszej stronie jest napięcie dodatnie, ale w New Jersey jest ono ujemne. Staramy się utrzymać prąd: napięcie może łatwo uderzyć w opór na kablu. Napięcie około 9 tysięcy woltów jest podzielone między dwa końce. Nazywa się to karmieniem bipolarnym. Czyli około 4500 woltów z każdego końca. W normalnych warunkach mogliśmy utrzymać cały kabel w ruchu bez żadnej pomocy ze strony Stanów Zjednoczonych”.
Nie trzeba dodawać, że wzmacniacze są zbudowane na 25 lat bez przerwy, ponieważ nikt nie wyśle nurków w dół, aby zmienić kontakt. Ale patrząc na próbkę samego kabla, w której znajduje się tylko osiem światłowodów, nie sposób nie pomyśleć, że przy tych wszystkich wysiłkach musi być coś więcej.
„Wszystko jest ograniczone wielkością wzmacniaczy. Osiem par światłowodów wymaga dwukrotnie większych wzmacniaczy”- wyjaśnia John. Im więcej wzmacniaczy, tym więcej energii potrzeba.
Na stacji osiem przewodów tworzących TGN-A tworzy cztery pary, z których każdy zawiera światłowód odbiorczy i światłowód nadawczy. Każdy drut jest pomalowany na inny kolor, dzięki czemu w przypadku awarii i konieczności naprawy na morzu technicy mogą zrozumieć, jak złożyć wszystko w oryginalnym stanie. Podobnie pracownicy na lądzie mogą dowiedzieć się, co włożyć po podłączeniu do terminala linii podmorskiej (SLTE).
Naprawa kabli na morzu
Peter Jamieson, specjalista ds. Obsługi światłowodów w Virgin Media, informuje o naprawach kabli.
„Gdy tylko kabel zostanie znaleziony i dostarczony na statek w celu naprawy, instalowany jest nowy kawałek nieuszkodzonego kabla. Następnie zdalnie sterowane urządzenie wraca na dół, znajduje drugi koniec kabla i nawiązuje połączenie. Następnie kabel jest zakopywany w dnie na maksymalnie półtora metra za pomocą strumienia wody pod wysokim ciśnieniem”- mówi.
„Zwykle naprawa trwa około dziesięciu dni od dnia wypłynięcia statku naprawczego, z czego cztery do pięciu dni to praca bezpośrednio na miejscu awarii. Na szczęście jest to rzadkie: firma Virgin Media spotkała się tylko z dwoma w ciągu ostatnich siedmiu lat”.
QAM, DWDM, QPSK …
Mając kable i wzmacniacze na miejscu - prawdopodobnie przez dziesięciolecia - nic innego w oceanie nie może być regulowane. Przepustowość, opóźnienia i wszystko, co jest związane z jakością usług, jest regulowane na stacjach.
„Korekcja błędów do przodu służy do zrozumienia wysyłanego sygnału, a techniki modulacji zmieniły się wraz ze wzrostem ruchu przenoszonego przez sygnał” - mówi Osborne. „QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) i BPSK (Binary Phase Shift Keying), czasami określane jako PRK (Double Phase Shift Keying) lub 2PSK, to techniki modulacji dalekiego zasięgu. 16QAM (kwadraturowa modulacja amplitudy) byłby używany w krótszych podmorskich systemach kablowych, a technologia 8QAM jest rozwijana, pośrednia między 16QAM a BPSK.
Technologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) jest wykorzystywana do łączenia różnych kanałów danych i przesyłania tych sygnałów na różnych częstotliwościach - przez światło o określonym spektrum kolorów - kablem światłowodowym. W rzeczywistości tworzy wiele wirtualnych łączy światłowodowych. Zwiększa to znacznie przepustowość włókien.
Obecnie każda z czterech par ma przepustowość 10 Tbit / s i może osiągnąć 40 Tbit / sw kablu TGN-A. W tamtym czasie maksymalnym potencjałem dostępnym dla tego kabla Tata było 8 Tb / s. W miarę jak nowi użytkownicy zaczynają korzystać z systemu, wykorzystują wolne moce produkcyjne, ale nas to nie zuboży: system wciąż ma 80% potencjału, aw nadchodzących latach, z pomocą kolejnego nowego kodowania lub zwiększonego multipleksowania, prawie na pewno będzie możliwe zwiększenie wydajność.
Jednym z głównych problemów wpływających na zastosowanie fotonicznych linii komunikacyjnych jest dyspersja w światłowodach. To jest nazwa tego, co konstruktorzy uwzględniają przy projektowaniu kabla, ponieważ niektóre odcinki światłowodu mają dyspersję dodatnią, a niektóre ujemną. A jeśli potrzebujesz dokonać naprawy, musisz mieć pod ręką kabel z odpowiednią dyspersją. Na lądzie elektroniczna kompensacja dyspersji to zadanie, które jest stale optymalizowane pod kątem obsługi najsłabszych sygnałów.
„Kiedyś używaliśmy cewek światłowodowych do wymuszania kompensacji dyspersji” - mówi John - „ale teraz wszystko odbywa się elektronicznie. Znacznie dokładniejsze jest zwiększenie przepustowości”. Więc teraz, zamiast początkowo oferować użytkownikom światłowody 1-, 10- lub 40-gigabitowe, dzięki technologiom, które poprawiły się w ostatnich latach, można przygotować „krople” 100 gigabitów.
Mówiąc o zarządzaniu kablami, Osborne mówi:
„Kable biegnące od plaży mają trzy główne części: światłowód przenoszący ruch, linię energetyczną i ziemię. Światłowód, po którym odbywa się ruch, rozciąga się nad tym pudełkiem. Linia sił rozgałęzia się na innym odcinku w obrębie tego obiektu."
Górna rynna z żółtym światłowodem czołga się w kierunku paneli dystrybucyjnych, które będą wykonywać różne zadania, w tym demultipleksować przychodzące sygnały, aby można było rozdzielić różne pasma częstotliwości. Stanowią potencjalną „zagubioną” witrynę, w której poszczególne łącza można odciąć bez wchodzenia do sieci naziemnej.
John mówi: „Nadchodzą kanały 100 Gb / s, a masz klientów 10 Gb / s: od 10 do 10. Oferujemy również klientom czyste 100 Gb / s”.
„Wszystko zależy od życzeń klienta” - dodaje Osborne. „Jeśli potrzebują pojedynczego kanału 100 Gb / s pochodzącego z jednego z pulpitów nawigacyjnych, można go bezpośrednio dostarczyć konsumentowi. Jeśli klient potrzebuje czegoś wolniejszego, to tak, będzie musiał dostarczyć ruch do innego sprzętu, gdzie można go podzielić na części z mniejszą prędkością. Mamy klientów, którzy kupują łącze dzierżawione 100 Gbps, ale jest ich niewielu. Każdy mały dostawca, który chce kupić od nas możliwość transmisji, wolałby wybrać linię 10 Gb / s”.
Kable podmorskie zapewniają wiele gigabitów przepustowości, które można wykorzystać do dzierżawionych łączy między dwoma biurami firmy, aby na przykład wykonywać połączenia głosowe. Całe pasmo można rozszerzyć do poziomu usług szkieletowej sieci internetowej. A każda z tych platform jest wyposażona w różne oddzielnie sterowane urządzenia.
„Większość przepustowości zapewnianej przez kabel jest wykorzystywana do zasilania naszego własnego Internetu lub sprzedawana jako linie przesyłowe innym hurtowym firmom internetowym, takim jak BT, Verizon i inni operatorzy międzynarodowi, którzy nie mają własnych kabli na dnie morskim, a zatem wykup dostęp do przesyłania informacji od nas.”
Wysokie tablice rozdzielcze obsługują plątaninę kabli optycznych, które dzielą z klientami połączenie 10 Gigabit. Jeśli chcesz zwiększyć przepustowość, jest to prawie tak proste, jak zamówienie dodatkowych modułów i upchnięcie ich na półkach - tak mówi branża, gdy chce opisać, jak działają duże macierze szaf.
John wskazuje na istniejący system 560Gbps klienta (zbudowany w technologii 40G), który został niedawno zaktualizowany o dodatkowe 1,6Tbps. Dodatkową przepustowość osiągnięto dzięki dwóm dodatkowym modułom 800 Gb / s, które pracują w technologii 100G z ruchem powyżej 2,1 Tb / s. Kiedy mówi o zadaniu, które ma przed sobą, wydaje się, że najdłuższa faza procesu to oczekiwanie na pojawienie się nowych modułów.
Wszystkie obiekty infrastrukturalne sieci Tata mają kopie, dlatego istnieją dwie lokale SLT1 i SLT2. Jeden system atlantycki, wewnętrznie nazwany S1, znajduje się na lewo od SLT1, a kabel z Europy Wschodniej do Portugalii nazywa się C1 i znajduje się po prawej stronie. Po drugiej stronie budynku znajdują się SLT2 i Atlantic S2, które razem z C2 są połączone z Hiszpanią.
W pobliskim osobnym pomieszczeniu znajduje się naziemne pomieszczenie, które między innymi odpowiada za sterowanie przepływem ruchu do centrum danych Tata w Londynie. Jedna z par światłowodów transatlantyckich w rzeczywistości zrzuca dane w niewłaściwe miejsce. Jest to dodatkowa para, która kontynuuje podróż do londyńskiego biura Tata z New Jersey, aby zminimalizować opóźnienia sygnału. Skoro o tym mowa: John sprawdził dane dotyczące opóźnienia sygnału przechodzącego przez dwa kable Atlantic; najkrótsza ścieżka osiąga wskaźnik opóźnienia danych pakietowych (PGD) na poziomie 66,5 ms, a najdłuższa osiąga 66,9 ms. Twoje informacje są więc przesyłane z prędkością około 703 759 397,7 km / h. Tak szybko?
Opisuje główne problemy, jakie pojawiają się w tym zakresie: „Za każdym razem, gdy zmieniamy kabel optyczny na niskoprądowy, a potem znowu na optyczny, wydłuża się czas opóźnienia. Teraz, dzięki wysokiej jakości optyce i mocniejszym wzmacniaczom, potrzeba odtworzenia sygnału jest zminimalizowana. Inne czynniki obejmują ograniczenie poziomu mocy, którą można przesyłać kablami podmorskimi. Po przekroczeniu Atlantyku sygnał pozostaje optyczny przez całą drogę”.
Energia koszmarów
Nie można odwiedzić miejsca okablowania czy centrum danych i nie zauważyć, ile energii jest tam potrzebne: nie tylko na sprzęt w szafach telekomunikacyjnych, ale także na coolery - systemy chroniące serwery i przełączniki przed przegrzaniem. A ponieważ miejsce instalacji podmorskich kabli ma niezwykłe zapotrzebowanie na energię ze względu na podwodne wzmacniacze, jego systemy rezerwowe również nie są zwykłe.
Jeśli wejdziemy do jednej z baterii, zamiast półek z zapasowymi bateriami Yuasy - których forma nie różni się zbytnio od tych, które widzimy w samochodzie - zobaczymy, że pomieszczenie przypomina bardziej eksperyment medyczny. Jest wypełniony ogromnymi akumulatorami kwasowo-ołowiowymi w przezroczystych zbiornikach, które wyglądają jak obce mózgi w słoikach. Ten bezobsługowy zestaw akumulatorów 2 V o 50-letniej żywotności daje łącznie 1600 Ah na 4 godziny gwarantowanej żywotności baterii.
Ładowarki, które w istocie są prostownikami prądowymi, zapewniają napięcie jałowe, aby utrzymać ładowanie akumulatorów (szczelne akumulatory kwasowo-ołowiowe muszą być czasami doładowywane na biegu jałowym, w przeciwnym razie z czasem stracą swoje właściwości użytkowe w wyniku tzw. Procesu siarczanowania - ok. Nowość). Przewodzą również napięcie stałe z regałów do budynku. W pokoju znajdują się dwa zasilacze umieszczone w dużych niebieskich szafkach. Jeden zasila kabel Atlantic S1, a drugi Portugal C1. Cyfrowy wyświetlacz wskazuje 4100 V przy około 600 mA dla zasilacza Atlantic, drugi pokazuje nieco ponad 1500 V przy 650 mA dla zasilacza C1.
Jan opisuje konfigurację:
„Zasilacz składa się z dwóch oddzielnych przetworników. Każdy z nich ma trzy poziomy mocy i może dostarczyć 3000 VDC. Ta pojedyncza szafka może zasilić cały kabel, to znaczy mamy rezerwy n + 1, ponieważ mamy ich dwa. Chociaż bardziej prawdopodobne, że nawet n + 3, bo nawet jeśli oba konwertery wypadną w New Jersey, a tu jeszcze jeden, to i tak będziemy mogli zasilić kabel.”
Ujawniając kilka bardzo wyrafinowanych mechanizmów przełączania, John wyjaśnia system sterowania: „W ten sposób w istocie włączamy i wyłączamy go. Jeśli jest problem z kablem, musimy pracować ze statkiem, aby go naprawić. Istnieje szereg procedur, które musimy przejść, aby zapewnić bezpieczeństwo, zanim załoga statku rozpocznie pracę. Oczywiście napięcie jest tak wysokie, że jest śmiertelne, więc musimy wysyłać wiadomości o bezpieczeństwie energetycznym. Wysyłamy powiadomienie, że kabel jest uziemiony i odpowiadają. Wszystko jest ze sobą połączone, więc możesz mieć pewność, że wszystko jest bezpieczne”.
W obiekcie znajdują się również dwa generatory wysokoprężne o mocy 2 MVA (megawoltamperów - ok. Nowość). Oczywiście, ponieważ wszystko jest zduplikowane, drugie jest zapasowe. Istnieją również trzy ogromne jednostki chłodzące, chociaż podobno potrzebują tylko jednej. Raz w miesiącu zapasowy generator jest sprawdzany pod obciążeniem, a dwa razy w roku cały budynek jest uruchamiany pod obciążeniem. Ponieważ budynek jest również centrum przetwarzania i przechowywania danych, jest to wymagane do akredytacji zgodnie z umową o gwarantowanym poziomie usług (SLA) i Międzynarodową Organizacją Normalizacyjną (ISO).
W typowym miesiącu w obiekcie rachunek za prąd łatwo osiąga 5 cyfr.
Jak działa dostawca infrastruktury
Jako międzynarodowy system kablowy, dostawcy usług na całym świecie stoją przed tymi samymi wyzwaniami: uszkodzeniem kabli naziemnych, które najczęściej ma miejsce na placach budowy na mniej monitorowanych obszarach. Są to oczywiście kotwice na dnie morza, które utraciły swoją trajektorię. Ponadto nie zapomnij o atakach DDoS, w których atakowane są systemy, a cała dostępna przepustowość jest wypełniona ruchem. Oczywiście zespół jest dobrze przygotowany do radzenia sobie z tymi zagrożeniami.
„Sprzęt jest skonfigurowany do śledzenia typowych wzorców ruchu, które są spodziewane w określonej porze dnia. Mogą konsekwentnie sprawdzać ruch między 16:00 w ostatni czwartek a teraz. Jeśli inspekcja ujawni coś niezwykłego, sprzęt może zapobiegawczo wyeliminować wtargnięcie i przekierować ruch za pomocą innej zapory, która może wyeliminować wszelkie włamania. Nazywa się to produktywnym łagodzeniem skutków DDoS. Jego inny typ jest odwrotny. W takim przypadku konsument może nam powiedzieć: „Och, w tym dniu mam zagrożenie w systemie. Lepiej bądź czujny”. Mimo to możemy odfiltrować jako środek proaktywny. Istnieje również legalna działalność, o której zostaniemy powiadomieni, na przykład Glastonbury (UK Music Festival - ok. New),więc kiedy bilety trafiają do sprzedaży, zwiększony poziom aktywności nie jest blokowany”.
Opóźnienia systemu muszą być również aktywnie monitorowane przez klientów, takich jak Citrix, którzy uruchamiają usługi wirtualizacji i aplikacje w chmurze wrażliwe na znaczne opóźnienia w sieci. Potrzeba szybkości jest doceniana przez takiego klienta jak Formuła 1. Tata Communications obsługuje infrastrukturę sieci wyścigów dla wszystkich zespołów i różnych nadawców.
A tak przy okazji, jeśli jesteś ciekawy, jak działają systemy rezerwowe, mają one 360 baterii na UPS i 8 zasilaczy bezprzerwowych. W sumie daje to ponad 2800 akumulatorów, a ponieważ każdy z nich waży 32 kg, ich całkowita waga wynosi około 96 ton. Żywotność baterii wynosi 10 lat, a każdy z nich jest indywidualnie monitorowany pod kątem temperatury, wilgotności, rezystancji i innych wskaźników, sprawdzany przez całą dobę. Po pełnym załadowaniu będą w stanie utrzymać centrum danych w pracy przez około 8 minut, co da dużo czasu na włączenie generatorów.
Centrum posiada 6 generatorów - po trzy na każdą halę centrum danych. Każdy generator może obsłużyć pełne obciążenie ośrodka - 1,6 MVA. Każdy z nich wytwarza 1280 kilowatów energii. Generalnie otrzymuje 6 MVA - być może taka ilość energii wystarczyłaby do zasilania połowy miasta. W centrum znajduje się również siódmy generator, który pokrywa zapotrzebowanie na energię potrzebną do utrzymania budynku. Pomieszczenie zawiera około 8000 litrów paliwa - wystarczy, aby przetrwać dzień w pełnych warunkach. Przy pełnym spalaniu paliwa na godzinę zużywane jest 220 litrów oleju napędowego, co gdyby to był samochód jadący z prędkością 96 km / h, mogłoby przenieść skromne 235 litrów na 100 km na nowy poziom - liczby, które nadają Humvee jak Prius.
Nad tłumaczeniem pracował zespół NewWho: Vlada Olshanskaya, Nikita Pinchuk, Alexander Pozdeev, Georgy Leshkasheli, Olya Kuznetsova i Kirill Kozlovsky. Redaktorzy: Anna Nebolsina, Roman Vshivtsev i Artem Slobodchikov