Лев Дубовиков

Привет! Я Лев, специалист продуктовой поддержки в Selectel. Ранее мы разобрались, какими бывают технологии при строительстве межцодовых трасс, а также прокачали навыки в резервировании. Теперь перейдем к практике и разберемся, как составлять проект межцодовой трассы. Изучим, как выбрать технологии, рассчитать пропускную способность и обеспечить надежность инфраструктуры. Исходные данные дата-центров Для примера возьмем две площадки: ЦОД «Север» — Санкт-Петербург (Муринская ул.) ЦОД «Юг» — Великий Новгород Расстояние между точками — около 180 км по прямой. С учетом рельефа и городской застройки фактическая длина оптической линии может составить 200–220 км. Этого достаточно, чтобы проверить возможности современных систем передачи данных без регенерации сигнала. Межцодовая трасса. Способы прокладки ВОК Для надежности и отказоустойчивости проектируем магистраль с двумя независимыми маршрутами. Используем разные способы прокладки на разных участках. УчастокОсновная линияРезервная линияВ черте городаКабельная канализацияПодвес на опорах освещенияМеждугороднийПодвес на ЭЖДПодвес на ВЛЭП Почему так? Канализация — защищена, удобно для обслуживания. Опоры освещения — быстрый и дешевый резерв. ЭЖД — оптимальный маршрут и защищенный маршрут с готовой инфраструктурой. ВЛЭП — независимая трасса для резервирования. Техническое задание Необходимо разработать проект межцодовой оптической магистрали, обеспечивающей пропускную способность 8 Тбит/с с использованием когерентного приема. Это позволит передавать данные на большие расстояния без ухудшения качества сигнала. Основное требование — отсутствие регенерационных пунктов на всей протяженности трассы. Это снижает CAPEX и OPEX, но требует применения современных технологий передачи, которые способны обеспечивать стабильную связь на расстоянии более 200 км. Для этого используются: когерентные модуляторы с модуляцией QPSK или 16QAM, оптические усилители EDFA и Raman для компенсации потерь, системы управления OSNR для контроля качества сигнала. Проектируемая трасса должна быть масштабируемой: в случае роста трафика нужно увеличить пропускную способность без перестройки инфраструктуры. Это реализуется за счет DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), поддержки каналов 100G–400G на длине волны, а также гибкой настройки частотного плана для добавления новых лямбд. Кроме того, магистраль должна поддерживать передачу любых типов информации: данных ЦОД, голосового трафика, видеопотоков для трансляций и видеоконференций, а также системных сигналов и служебных каналов управления. Для обеспечения высокой надежности и отказоустойчивости необходимо реализовать резервирование маршрутов. В случае аварии на основном пути (обрыв кабеля, повреждение подвеса) трафик должен автоматически переключаться на альтернативный маршрут с минимальной задержкой, чтобы SLA оставался на должном уровне. Итоговые требования к проекту: высокая надежность, масштабируемость с запасом по пропускной способности, универсальность для разных типов трафика, соответствие требованиям Tier III+ по отказоустойчивости. Расчет параметров линии Исходные данные: количество каналов — 40 (DWDM); объем трафика — 8 Тбит; длина трассы — 180 км; затухание в волокне 0.22 дБ/км — это типичное значение для одномодового волокна стандарта ITU-T G.652.D на длине волны 1 550 нм; потери мультиплексора (потери вносимые мультиплексором) — 7 дБ ; диапазон коэффициента усиления усилителей — 20–35 дБ. Это значение которое может дать выбранный усилитель. Расчет OSNR, дисперсии и бюджета — пояснения и формулы Расчет параметров: Разберем переменные: A — значение потерь, дБ; ai — километрическое затухание i-й строительной длины кабеля, дБ /км; li — і-я строительная длина, км; nнс — количество неразъемных соединений (сварки); nнс — количество разъемных соединения (пары коннекторов); Aэкспл — эксплуатационный запас, дБ; M — потери мультиплексора. Расчет OSNR: OSNR равен 24.9 дБ Расчет Хроматической дисперсии: где S0 – наклон дисперсии λ0 – нулевая дисперсионная длина волны λ – рабочая длина волны Пример хроматической дисперсии. Источник. Расчет дисперсии для крайних точек диапазона: λ 1535.04 нм λ 1567 нм Средняя дисперсия в диапазоне: Общая хроматическая дисперсия на длине трассы: Использование когерентного приемника решает проблему хроматической дисперсии благодаря возможности цифровой обработки сигнала после когерентного детектирования. Когерентный приемник получает не просто интенсивность светового сигнала, а полную комплексную информацию — амплитуду и фазу, что позволяет применять алгоритмическую компенсацию искажений, включая хроматическую дисперсию. Оптический бюджет 51,05 дБ, OSNR 24,9 дБ и хроматическая дисперсия 3 213 пс/нм — это хорошие показатели, которые обеспечивают стабильную и надежную работу межцодовой линии между Санкт-Петербургом и Великим Новгородом. Применение когерентного приемника и модуляции QPSK эффективно компенсирует высокую дисперсию, что выгодно отличает данную систему от более простых решений с прямым детектированием, позволяя добиться больших расстояний передачи и высокой спектральной эффективности. Когерентные технологии с модуляцией QPSK дают выигрыш перед классическими системами прямого обнаружения по следующим параметрам. Возможность компенсации хроматической дисперсии и нелинейных искажений на приемной стороне, что обеспечивает дальние дистанции без повторного усиления и восстановления сигнала. Повышенная спектральная эффективность, позволяющая передавать больше данных на одной длине волны. Более высокая чувствительность приемника и устойчивость к шуму, что подтверждается OSNR в 24,9 дБ, достаточном для качественной передачи. В то же время системы с прямым детектированием проще и дешевле, но ограничены по дальности и пропускной способности, и менее эффективны при компенсировании дисперсии и шумов. Обеспечение SLA и надежности Регулярный мониторинг параметров линии с помощью встроенных систем диагностики и фотонного мониторинга для своевременного выявления деградаций. Автоматизация переключения на резервный маршрут при потере сигнала или ухудшении качества, основываясь на показателях LOS и ухудшения OSNR, что обеспечит непрерывность сервисов. Резервирование канала и маршрута повысит отказоустойчивость и позволит обеспечить высокий уровень SLA. Таким образом, реализованная межцодовая трасса с когерентным приемом и QPSK-модуляцией соответствует техническим требованиям, но и реализует в себе современные методы эксплуатации и обслуживанию гарантирует устойчивую и долговечную работу сети с высоким качеством передачи данных. Чертеж участка межцодовой трассы в Санкт-Петербурге. Чертеж участка межцодовой трассы в Великом Новгороде. Заключение Построение межцодовой трассы с применением передовых когерентных технологий и модуляции QPSK открывает новые горизонты для высокоскоростной, надежной и масштабируемой передачи данных без необходимости в дорогостоящих регенерационных узлах. В статье мы подробно рассмотрели, как выбор оптимальных способов прокладки волокон, точные расчеты параметров линии — включая OSNR, хроматическую дисперсию и оптический бюджет — в совокупности с грамотным резервированием и автоматическим переключением маршрутов обеспечивают высокий уровень SLA и непрерывность сервиса. Современные технологии не стоят на месте. Для более детального изучения данной темы могу порекомендовать изучить: современные схемы модуляции 16QAM и 64QAM, интеграцию Forward Error Correction (FEC) и цифровой обработки сигналов — незаменимых инструментов в борьбе с ошибками и деградацией сигнала, технологии автоматизации управления под сетью с использованием машинного обучения для предиктивной диагностики и управления отказами, особенности проектирования межцодовых трасс с учетом разнообразных климатических и региональных условий.

Лев Дубовиков

Материалы автора

Строим межцодовую трассу с ТЗ и расчетами

ЦОД под защитой: резервирование DWDM и OTN в действии

Разбираемся в сетях между дата-центрами

Если связь ушла в глубокий оффлайн: как чинят подводные линии связи

Погружаемся все глубже: разбираемся, кто и как прокладывает оптику под водой

Кабели на дне морском: что скрывают подводные линии связи