長距離ネットワークとメトロ ネットワークはどちらも光ファイバー伝送インフラストラクチャですが、異なる問題に向けて構築されています。この 2 つを混同すると、過剰設計の導入、不必要なコスト、またはレイテンシ要件を満たせないネットワークが発生する可能性があります。{2}この記事では、距離、容量、遅延、テクノロジーの違いについて説明します -。また、2 つのレイヤーが実際にどのように連携するかを示す具体例として、Google の B4 ネットワークを使用します。
長距離ネットワークとメトロ ネットワークとは何ですか?
長距離光ファイバー ネットワーク-都市、国、大陸を越えてデータを伝送するために構築されたバックボーン インフラストラクチャです。伝送距離は通常 1,000 ～ 2,500 km であり、一部の導入では 4,000 km を超えます。これらのネットワークは、世界的なインターネット トラフィックの大動脈を形成し、地理的に離れた場所にあるメトロ ネットワークを相互に接続します。
メトロネットワーク- はメトロポリタン エリア ネットワーク (MAN) とも呼ばれます - は都市または都市地域内で、通常は 80 ～ 1,000 km の距離で運用されます。ローカル エリア内のオフィス、データ センター、キャンパス、サービス プロバイダーのポイント オブ プレゼンス (POP) を接続します。
この 2 つはお互いに代替できるものではありません。長距離ネットワークは、地域間の大都市ネットワークを接続します。-メトロ ネットワークは、ローカルのエンド ユーザーや企業にその接続を提供します。
長距離ネットワークとメトロ ネットワークの違い
伝送距離とカバー範囲
長距離ネットワークは、大陸間および都市間を対象に設計されており、多くの場合 2,500 km を超えます。{1}メトロ ネットワークは都市と地域の境界内に留まり、ほとんどの展開では実際には 200 km 未満になります。 300 ～ 800 km の範囲は、両方のアーキテクチャが技術的に実行可能な範囲です -。そのオーバーラップ ゾーンでは、正しい選択は距離だけではなく、トラフィック パターンとレイテンシの要件によって決まります。
ネットワーク容量
長距離ネットワークは、より高い総容量を実現し、DWDM(高密度波長分割多重)- 単一のファイバー ペアで数十の独立した波長を同時に送信するテクノロジー。一部の長距離システムでは、ファイバーあたり 80 波長を超え、総スループットが 1 秒あたり数テラビットに達します。
メトロネットワークの使用CWDM(コース波長分割多重)または小規模な DWDM。-容量は少なくなりますが、都市規模の交通には十分です。-経済性の観点から、メトロ層でのよりシンプルで低コストの多重化が好まれます。-
レイテンシ
メトロ ネットワークでは、距離が短いほど伝播遅延が少なくなるため、都市内のエンドツーエンド - は通常 5 ミリ秒未満の低遅延 - を実現します。--。これにより、メトロ インフラストラクチャは、金融取引、リアルタイム ビデオ、分散データベースなど、遅延に敏感なアプリケーション-にとってデフォルトの選択肢となります。-
長距離ネットワークではレイテンシが高くなります。-伝播遅延は距離とともに蓄積され、中間ノードでの信号増幅によりさらにオーバーヘッドが追加されます。
技術と設備
長距離輸送の背後にある設計哲学は、都市ネットワークの設計哲学とは大きく異なります。{0}大陸間リンクと都市間リンクがスペクトル効率を優先し、増幅されたコヒーレントな通信により 4,000 km を超えることが多い - に到達する場合伝送ファイバー- か所の都市規模のインフラストラクチャは、根本的に異なる一連の制約の下で運用されています。{1}}市の境界内およびその周囲の数十〜数百キロメートルをカバーするメトロ ネットワークは、低遅延、高密度のポート容量、導入の経済性のバランスを取る必要があり、多くの場合、長距離伝送に求められる高性能だが高価なソリューションよりも、直接検出やコンパクトなコヒーレント プラガブルを優先します。-
具体的には: 長距離のデプロイメントでは、-コヒーレント光技術標準として、DSP チップが数千キロメートルにわたる分散を補償し、EDFAアンプ信号強度を維持するために、およそ 80 km ごとに配備されます。 Metro の導入は主に次のものに依存します。直接-検出（IM-DD）トランシーバー - はよりシンプルで、消費電力が低く、大幅に安価です。完全な長距離コヒーレント インフラストラクチャを大都市圏の導入に適用することはオーバーエンジニアリングであり、経済的に意味のあることはほとんどありません。-
| 長距離- | 地下鉄 | |
|---|---|---|
| カバレッジ | 国/大陸 | 都市/大都市圏 |
| 距離 | 1,000～2,500km以上 | 80～1,000km |
| 容量 | より高い（大規模な DWDM）- | 下位 (CWDM / 小型 DWDM) |
| レイテンシ | より高い | より低い （<5ms typical) |
| コアテクノロジー | コヒーレント + EDFA | IM-DD / コンパクトコヒーレント |
| 最適な用途 | クロスリージョンのバックボーン- | ローカルの遅延に敏感な-アプリ |
実際の-展開: Google B4
GoogleのB4ネットワークSIGCOMM の公開論文に記載された - 2012 - は、長距離ネットワークとメトロ ネットワークが大規模に連携してどのように機能するか、また各レイヤが実際の目的に合わせて最適化された場合に何が起こるかを示しています。-
Google は、大規模なデータ レプリケーション、ユーザー向けサービス、内部コンピューティング ジョブという 3 つのトラフィック タイプにわたってグローバル データセンターの同期を維持する必要がありました。-それぞれに異なる帯域幅と遅延要件がありました。既存の WAN ではバックボーン リンクの使用率が 30～40% にとどまっていましたが、リアルタイム サービスはレイテンシの目標を達成するのに依然として苦労していました。{6}}
大陸間層で、Googleが導入した長距離ファイバー ネットワーク-DWDM コヒーレント光トランスポートを使用して、大洋横断および大陸横断ルート全体でファイバーごとに複数の 100G 波長を伝送します。集中型の SDN コントローラは従来の MPLS トラフィック エンジニアリングを置き換え、ネットワーク全体のリアルタイムの需要に基づいてトラフィックを動的にシフトします。-バックボーンの使用率は 30 ～ 40% から 100% 近くまで上昇しました。- ファイバーを追加しなくても、同じ物理インフラストラクチャで大幅に多くのトラフィックを伝送できました。
地域内レイヤーで-、同じ都市と近隣のデータセンターが、短距離、高速モジュールを使用して地下鉄インフラストラクチャ経由で接続されています。-施設間のレイテンシは一貫して 2 ミリ秒未満に保たれます -。応答時間が収益に直接影響する Google 検索と広告の厳しい要件です。
B4 は機能分割を具体化します。長距離では、大陸間で移動できるデータ量が決まります。- Metro は、そのデータをローカルで提供できる速度を決定しました。どちらの層も他の層の代わりにはなりません。
長距離では大容量で長距離にわたってデータを移動しますが、メトロでは低遅延でデータをローカルに配信します。ほとんどの実稼働環境では、両方のレイヤが共存します。-長距離レイヤはグローバル容量の上限を設定し、メトロ レイヤはローカル パフォーマンスの下限を設定します。. 400G ZR+ プラガブル モジュールは現在、メトロ-クラスの光学系を、以前は完全な長距離システムが必要であった距離まで拡張しており、この 2 つの間のギャップは徐々に縮まっています。-ただし、コア アーキテクチャ ロジック - のリーチの最適化またはレイテンシの最適化 - が依然として決定要素です。
よくある質問
Q: 300 ～ 800 km の範囲がオーバーラップゾーンです。どのアーキテクチャを使用するかを決定する際に最も重要な要素は何ですか?
A: レイテンシー要件。導入環境内のいずれかのアプリケーションが 10 ミリ秒未満の往復応答時間を必要とする場合、- リアルタイム データベース、ライブビデオ処理、取引システム - 距離に関係なくメトロ アーキテクチャが正しい選択です。ワークロードが 20 ミリ秒を超えるレイテンシ許容範囲のバッチ データ転送、バックアップ、レプリケーションである場合、長距離機器はこの距離範囲内でコスト競争力があります。-
Q: Google B4 は SDN を使用してバックボーンの使用率を 100% 近くまで押し上げました。これは標準的な企業の長距離展開にも適用されますか?{3}}
A: 直接ではありません。 B4 は、Google が数十のデータセンターにわたる光レイヤーとトラフィック ソースの両方を制御する規模で運用されています。通信事業者から波長やダーク ファイバーをリースしているほとんどの企業では、SDN の最適化は通信事業者側で行われます。企業が複製できるのは、レイテンシの影響を受けやすいトラフィックを一括転送から分離し、同じインフラストラクチャ全体で異なる方法で処理するトラフィック分類ロジックです。-{5}}
Q: コンパクト コヒーレント プラガブルは、メトロ導入のオプションです。メトロのコンテキストにおいて、IM-DD よりもコヒーレントの方が意味があるのはどのような場合ですか?
A: 伝送距離が 80 km を超える場合、または波長あたりの容量目標が 100G を超える場合。{1}}これらのしきい値を下回る場合、IM-DD はよりシンプルで低コストです。これらに加えて、シグナルインテグリティ要件により、大都市圏のコンテキストでもコヒーレントがより現実的な選択肢となります。-、特に物理的アクセスの制約により再増幅が不可能な密集した都市部の展開では-。
Q: 400G ZR+ が地下鉄と長距離間のギャップを縮めている場合、新しい地下鉄の導入はテクノロジーが成熟するまで待ってから IM{3}}DD インフラストラクチャを採用する必要がありますか?
A: 400G ZR+ はすでに市販されており、導入されています - これは新しい標準ではありません。現在、ZR+ モジュールのコストは、同等の短距離伝送の IM{6}DD よりも大幅に高くなります。- 80 km 未満のグリーンフィールド導入で、そのしきい値を超えて拡張する必要が予想されない場合は、現在でも IM-DD が経済的に健全な選択肢です。c
