Carl Osborne, Tata's Vice President für globale Netzwerkentwicklung, erklärt die Details.
Je näher Sie an der Oberfläche sind, desto mehr Sicherheit benötigen Sie, um möglichen Transportschäden standzuhalten. Gräben werden in seichtem Wasser gegraben, wo Kabel verlegt werden. In größeren Tiefen, wie im westeuropäischen Becken mit einer Tiefe von fast fünfeinhalb Kilometern, ist jedoch kein Schutz erforderlich - die Handelsschifffahrt bedroht die Kabel am Boden nicht.
In dieser Tiefe beträgt der Kabeldurchmesser nur 17 mm, es ist wie ein Filzstift in einem dicken isolierenden Polyethylenmantel. Der Kupferleiter umgibt mehrere Stahldrähte, die den Glasfaserkern schützen, der in ein Stahlrohr mit einem Durchmesser von weniger als drei Millimetern in weichem thixotropem Gelee eingebettet ist. Die abgeschirmten Kabel sind innen gleich, aber zusätzlich mit einer oder mehreren Schichten verzinktem Stahldraht umwickelt, die um das gesamte Kabel gewickelt sind.
Ohne einen Kupferleiter gäbe es kein Unterseekabel. Die Glasfasertechnologie ist schnell und kann nahezu unbegrenzte Datenmengen übertragen. Glasfaser kann jedoch ohne große Hilfe nicht über große Entfernungen betrieben werden. Um die Lichtdurchlässigkeit über die gesamte Länge eines Glasfaserkabels zu verbessern, werden Repeater-Geräte benötigt - tatsächlich Signalverstärker. An Land ist dies leicht mit lokaler Elektrizität möglich, aber am Meeresboden ziehen die Verstärker Gleichstrom aus dem Kupferkabelleiter. Woher kommt dieser Strom? Von Stationen an beiden Enden des Kabels.
Während die Verbraucher dies nicht wissen, besteht TGN-A aus zwei Kabeln, die auf unterschiedliche Weise über den Ozean verlaufen. Wenn einer beschädigt ist, sorgt der andere für Kontinuität der Kommunikation. Der alternative TGN-A landet 110 Kilometer (und drei Bodenverstärker) vom Hauptverstärker entfernt und bezieht seine Energie von dort. Eines dieser transatlantischen Kabel hat 148 Verstärker, während das andere, längere, 149 Verstärker hat.
Die Stationsleiter versuchen, Werbung zu vermeiden, deshalb rufe ich unseren Stationsführer John an. John erklärt, wie das System funktioniert:
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„Um das Kabel mit Strom zu versorgen, liegt an unserem Ende eine positive Spannung an, in New Jersey ist sie jedoch negativ. Wir versuchen, den Strom aufrechtzuerhalten: Die Spannung kann leicht auf den Widerstand des Kabels stoßen. Eine Spannung von ungefähr 9 Tausend Volt wird zwischen den beiden Enden aufgeteilt. Dies wird als bipolare Fütterung bezeichnet. Also ungefähr 4.500 Volt von jedem Ende. Unter normalen Bedingungen könnten wir das gesamte Kabel ohne Hilfe der USA am Laufen halten."
Es ist unnötig zu erwähnen, dass die Verstärker für eine Lebensdauer von 25 Jahren ohne Unterbrechung ausgelegt sind, da niemand Taucher nach unten schicken wird, um den Kontakt zu wechseln. Wenn man sich jedoch das Kabelmuster selbst ansieht, in dem sich nur acht Lichtwellenleiter befinden, kann man nicht glauben, dass bei all diesen Bemühungen etwas mehr vorhanden sein muss.
„Alles ist durch die Größe der Verstärker begrenzt. Acht Faserpaare erfordern doppelt so große Verstärker “, erklärt John. Und je mehr Verstärker, desto mehr Energie wird benötigt.
An der Station bilden die acht Drähte, aus denen das TGN-A besteht, vier Paare, die jeweils eine Empfangsfaser und eine Sendefaser enthalten. Jeder Draht ist in einer anderen Farbe lackiert, damit die Techniker im Falle eines Ausfalls und der Notwendigkeit von Reparaturen auf See verstehen, wie alles in seinem ursprünglichen Zustand wieder zusammengesetzt werden kann. Ebenso können Onshore-Mitarbeiter herausfinden, was sie einsetzen müssen, wenn sie an ein Unterwasser-Terminal (SLTE) angeschlossen sind.
Reparatur von Kabeln auf See
Peter Jamieson, Fiber Support Specialist bei Virgin Media, berichtet über Kabelreparaturen.
„Sobald das Kabel gefunden und zur Reparatur zum Schiff gebracht wurde, wird ein neues unbeschädigtes Kabelstück installiert. Das ferngesteuerte Gerät kehrt dann nach unten zurück, findet das andere Ende des Kabels und stellt eine Verbindung her. Dann wird das Kabel mit einem Hochdruckwasserstrahl maximal anderthalb Meter in den Boden eingegraben , sagt er.
„Normalerweise dauert die Reparatur etwa zehn Tage ab dem Datum der Abfahrt des Reparaturschiffs, von denen vier bis fünf Tage direkt am Ort der Panne ausgeführt werden. Glücklicherweise ist dies selten: Virgin Media hat in den letzten sieben Jahren nur zwei angetroffen. “
QAM, DWDM, QPSK …
Mit Kabeln und Verstärkern - wahrscheinlich seit Jahrzehnten - kann nichts anderes im Ozean eingestellt werden. Bandbreite, Latenz und alles, was mit der Servicequalität zu tun hat, werden an den Stationen geregelt.
"Die Vorwärtsfehlerkorrektur wird verwendet, um das gesendete Signal zu verstehen, und die Modulationstechniken haben sich geändert, als das vom Signal übertragene Verkehrsaufkommen zunahm", sagt Osborne. „QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) und BPSK (Binary Phase Shift Keying), manchmal auch als PRK (Double Phase Shift Keying) oder 2PSK bezeichnet, sind Langstreckenmodulationstechniken. 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) würde in kürzeren Unterseekabelsystemen verwendet, und die 8QAM-Technologie wird zwischen 16QAM und BPSK entwickelt.
Die DWDM-Technologie (Dense Wavelength Division Multiplexing) wird verwendet, um verschiedene Datenkanäle zu kombinieren und diese Signale mit verschiedenen Frequenzen - durch Licht in einem bestimmten Farbspektrum - über Glasfaserkabel zu übertragen. Tatsächlich bildet es viele virtuelle Glasfaserverbindungen. Dies erhöht den Faserdurchsatz dramatisch.
Heute hat jedes der vier Paare eine Bandbreite von 10 Tbit / s und kann in einem TGN-A-Kabel 40 Tbit / s erreichen. Zu diesem Zeitpunkt waren 8 Tbit / s das maximal verfügbare Potenzial für dieses Tata-Kabel. Wenn neue Benutzer das System nutzen, nutzen sie freie Kapazitäten, was uns jedoch nicht verarmt: Das System verfügt immer noch über 80% des Potenzials, und in den kommenden Jahren wird es mit ziemlicher Sicherheit möglich sein, es zu erhöhen Durchsatz.
Eines der Hauptprobleme bei der Anwendung photonischer Kommunikationsleitungen ist die Dispersion in optischen Fasern. Dies ist der Name dessen, was die Konstrukteure bei der Konstruktion des Kabels angeben, da einige Abschnitte der Faser eine positive und einige eine negative Dispersion aufweisen. Und wenn Sie Reparaturen durchführen müssen, müssen Sie sicherstellen, dass Sie ein Kabel mit der richtigen Dispersion zur Hand haben. An Land ist die elektronische Dispersionskompensation eine Aufgabe, die ständig optimiert wird, um die schwächsten Signale zu verarbeiten.
„Früher haben wir Faserspulen verwendet, um die Dispersionskompensation zu erzwingen“, sagt John. „Jetzt geschieht alles elektronisch. Es ist viel genauer, den Durchsatz zu erhöhen. " Anstatt Benutzern zunächst 1-, 10- oder 40-Gigabit-Glasfasern anzubieten, können Sie dank der in den letzten Jahren verbesserten Technologien "Tropfen" von 100 Gigabit vorbereiten.
Über das Kabelmanagement sagt Osborne:
„Die Kabel, die vom Strand aus verlaufen, bestehen aus drei Hauptteilen: der Glasfaser, die den Verkehr führt, der Stromleitung und dem Boden. Die Faser, auf die der Verkehr geht, ist diejenige, die sich dort über diese Kiste erstreckt. Die Kraftlinie zweigt in einem anderen Segment innerhalb des Gebiets dieses Objekts ab."
Eine gelbe Faserrutsche über dem Kopf kriecht auf Verteilertafeln zu, die eine Vielzahl von Aufgaben ausführen, einschließlich des Demultiplexens eingehender Signale, damit verschiedene Frequenzbänder getrennt werden können. Sie stellen eine potenzielle "Verlust" -Seite dar, an der einzelne Verbindungen unterbrochen werden können, ohne in das terrestrische Netzwerk einzutreten.
John sagt: "Es kommen 100-Gbit / s-Kanäle herein, und Sie haben 10-Gbit / s-Clients: 10 bis 10. Wir bieten Kunden auch saubere 100-Gbit / s-Clients."
„Alles hängt von den Wünschen des Kunden ab“, fügt Osborne hinzu. „Wenn sie einen einzelnen 100-Gbit / s-Kanal benötigen, der von einem der Dashboards stammt, kann er dem Verbraucher direkt zur Verfügung gestellt werden. Wenn der Kunde etwas Langsameres benötigt, muss er anderen Geräten Verkehr zuführen, wo er mit einer geringeren Geschwindigkeit in Teile aufgeteilt werden kann. Wir haben Kunden, die eine 100-Gbit / s-Mietleitung kaufen, aber es gibt nicht so viele. Jeder kleine Anbieter, der Übertragungsmöglichkeiten bei uns kaufen möchte, würde lieber eine 10-Gbit / s-Leitung wählen. “
U-Boot-Kabel bieten viele Gigabit Bandbreite, die für Mietleitungen zwischen zwei Unternehmensbüros verwendet werden können, damit beispielsweise Sprachanrufe getätigt werden können. Die gesamte Bandbreite kann auf das Servicelevel des Internet-Backbones erweitert werden. Und jede dieser Plattformen ist mit verschiedenen separat gesteuerten Geräten ausgestattet.
„Der größte Teil der durch Kabel bereitgestellten Bandbreite wird entweder zur Stromversorgung unseres eigenen Internets verwendet oder als Übertragungsleitung an andere Internetgroßhandelsunternehmen wie BT, Verizon und andere internationale Betreiber verkauft, die keine eigenen Kabel auf dem Meeresboden haben und daher Zugang zur Übertragung von Informationen von uns kaufen."
Hohe Verteiler unterstützen ein Durcheinander von optischen Kabeln, die eine 10-Gigabit-Verbindung mit Kunden teilen. Wenn Sie den Durchsatz steigern möchten, ist es fast so einfach, zusätzliche Module zu bestellen und in Regale zu packen - das sagt die Branche, wenn sie beschreiben möchten, wie große Rack-Arrays funktionieren.
John verweist auf das bestehende 560-Gbit / s-System des Kunden (basierend auf 40-G-Technologie), das kürzlich mit zusätzlichen 1,6 Tbit / s aktualisiert wurde. Die zusätzliche Kapazität wurde mit zwei zusätzlichen 800-Gbit / s-Modulen erreicht, die mit 100-G-Technologie und einem Datenverkehr von mehr als 2,1 Tbit / s arbeiten. Wenn er über die anstehende Aufgabe spricht, scheint es, dass die längste Phase des Prozesses darauf wartet, dass neue Module erscheinen.
Alle Infrastruktureinrichtungen des Tata-Netzwerks verfügen über Kopien, daher gibt es zwei Räumlichkeiten, SLT1 und SLT2. Ein Atlantiksystem mit dem internen Namen S1 befindet sich links von SLT1, und das Kabel von Osteuropa nach Portugal heißt C1 und befindet sich rechts. Auf der anderen Seite des Gebäudes befinden sich SLT2 und Atlantic S2, die zusammen mit C2 mit Spanien verbunden sind.
In einem separaten Fach in der Nähe befindet sich ein bodengestützter Raum, der unter anderem für die Steuerung des Verkehrsflusses zum Londoner Rechenzentrum Tata verantwortlich ist. Eines der transatlantischen Faserpaare speichert Daten tatsächlich am falschen Ort. Es ist ein zusätzliches Paar, das seinen Weg von New Jersey zum Londoner Büro von Tata fortsetzt, um die Signallatenz zu minimieren. Apropos: John überprüfte die Latenzdaten auf das Signal, das über die beiden Atlantikkabel geht; Der kürzeste Weg erreicht eine Paketdatenverzögerungsrate (PGD) von 66,5 ms, während der längste 66,9 ms erreicht. Ihre Informationen werden also mit einer Geschwindigkeit von ca. 703.759.397,7 km / h transportiert. So schnell genug?
Er beschreibt die Hauptprobleme, die in dieser Hinsicht auftreten: „Jedes Mal, wenn wir von einem optischen zu einem Niedrigstromkabel und dann wieder zu einem optischen wechseln, erhöht sich die Verzögerungszeit. Mit einer hochwertigen Optik und leistungsstärkeren Verstärkern wird die Notwendigkeit, das Signal zu reproduzieren, jetzt minimiert. Weitere Faktoren sind eine Begrenzung der Leistung, die über Unterseekabel gesendet werden kann. Beim Überqueren des Atlantiks bleibt das Signal vollständig optisch."
Energie der Albträume
Sie können keine Verkabelungsstelle oder kein Rechenzentrum besuchen und feststellen, wie viel Energie dort benötigt wird: nicht nur für Geräte in Telekommunikations-Racks, sondern auch für Kühler - Systeme, die eine Überhitzung von Servern und Switches verhindern. Und da der Installationsort für U-Boot-Kabel aufgrund seiner U-Boot-Repeater einen ungewöhnlichen Energiebedarf hat, sind auch die Backup-Systeme nicht normal.
Wenn wir in eine der Batterien gehen, anstatt in die Regale mit Ersatzbatterien aus dem Yuasa, deren Formfaktor sich nicht besonders von denen im Auto unterscheidet, werden wir feststellen, dass der Raum eher einem medizinischen Experiment ähnelt. Es ist mit riesigen Blei-Säure-Batterien in transparenten Tanks gefüllt, die wie fremde Gehirne in Gläsern aussehen. Dieser wartungsfreie Satz von 2-V-Batterien mit einer Lebensdauer von 50 Jahren summiert sich auf 1600 Ah für 4 Stunden garantierte Batterielebensdauer.
Ladegeräte, bei denen es sich tatsächlich um Stromgleichrichter handelt, liefern eine Leerlaufspannung, um die Ladung der Batterien aufrechtzuerhalten (versiegelte Blei-Säure-Batterien müssen manchmal im Leerlauf aufgeladen werden, da sie sonst im Laufe der Zeit ihre nützlichen Eigenschaften aufgrund des sogenannten Sulfatierungsprozesses verlieren - ca. Neu). Sie leiten auch die Gleichspannung für die Regale zum Gebäude. Im Raum befinden sich zwei Netzteile in großen blauen Schränken. Einer versorgt das Atlantic S1-Kabel, der andere das Portugal C1. Die Digitalanzeige zeigt 4100 V bei ungefähr 600 mA für ein Atlantic-Netzteil an, die zweite zeigt etwas mehr als 1500 V bei 650 mA für ein C1-Netzteil.
John beschreibt die Konfiguration:
„Das Netzteil besteht aus zwei getrennten Wandlern. Sie haben jeweils drei Leistungsstufen und können 3000 VDC liefern. Dieser einzelne Schrank kann ein ganzes Kabel mit Strom versorgen, dh wir haben n + 1 Reserven, da wir zwei davon haben. Obwohl es wahrscheinlicher ist, dass sogar n + 3, denn selbst wenn beide Konverter in New Jersey fallen und einer hier, können wir das Kabel trotzdem mit Strom versorgen."
John enthüllt einige sehr ausgefeilte Schaltmechanismen und erklärt das Steuerungssystem: „Auf diese Weise schalten wir es im Wesentlichen ein und aus. Wenn es ein Problem mit dem Kabel gibt, müssen wir mit dem Schiff zusammenarbeiten, um es zu beheben. Es gibt eine Reihe von Verfahren, die wir durchlaufen müssen, um die Sicherheit zu gewährleisten, bevor die Schiffsbesatzung ihre Arbeit aufnimmt. Offensichtlich ist die Spannung so hoch, dass sie tödlich ist, daher müssen wir Nachrichten über die Energiesicherheit senden. Wir senden eine Benachrichtigung, dass das Kabel geerdet ist und sie antworten. Alles ist miteinander verbunden, sodass Sie sicherstellen können, dass alles sicher ist."
Die Anlage verfügt außerdem über zwei Dieselgeneratoren mit 2 MVA (Megavoltampere - ca. Neu als). Da alles dupliziert ist, ist der zweite natürlich ein Ersatz. Es gibt auch drei riesige Kühleinheiten, obwohl sie anscheinend nur eine benötigen. Einmal im Monat wird der Ersatzgenerator entlastet und zweimal im Jahr wird das gesamte Gebäude unter Last in Betrieb genommen. Da das Gebäude auch ein Datenverarbeitungs- und Speicherzentrum ist, ist dies für die Akkreditierung nach einem Service Level Agreement (SLA) und einer Internationalen Organisation für Normung (ISO) erforderlich.
In einem typischen Monat in der Einrichtung erreicht die Stromrechnung leicht 5 Stellen.
Wie ein Infrastrukturanbieter funktioniert
Als internationales Kabelsystem stehen Dienstleister auf der ganzen Welt vor den gleichen Herausforderungen: Schäden an Erdkabeln, die am häufigsten auf Baustellen in weniger genau überwachten Gebieten auftreten. Dies sind natürlich die Anker am Meeresgrund, die ihre Flugbahn verloren haben. Vergessen Sie außerdem nicht die DDoS-Angriffe, bei denen Systeme angegriffen werden und die gesamte verfügbare Bandbreite mit Datenverkehr gefüllt ist. Natürlich ist das Team für diese Bedrohungen gut gerüstet.
„Die Ausrüstung ist so eingerichtet, dass sie die typischen Verkehrsmuster verfolgt, die zu einem bestimmten Zeitpunkt des Tages erwartet werden. Sie können den Verkehr zwischen 16 Uhr am letzten Donnerstag und jetzt regelmäßig überprüfen. Wenn die Inspektion etwas Ungewöhnliches aufdeckt, kann das Gerät das Eindringen proaktiv verhindern und den Datenverkehr mit einer anderen Firewall umleiten, wodurch jedes Eindringen beseitigt werden kann. Dies wird als produktive DDoS-Minderung bezeichnet. Sein anderer Typ ist wechselseitig. In diesem Fall kann der Verbraucher uns sagen: „Oh, ich habe an diesem Tag eine Bedrohung im System. Du solltest besser auf der Hut sein. " Trotzdem können wir als proaktive Maßnahme herausfiltern. Es gibt auch rechtliche Aktivitäten, über die wir informiert werden, zum Beispiel Glastonbury (UK Music Festival - ca. Neu),Wenn also Tickets in den Verkauf gehen, wird das erhöhte Aktivitätsniveau nicht blockiert."
Die Systemlatenz muss auch proaktiv von Clients wie Citrix überwacht werden, die Virtualisierungsdienste und Cloud-Anwendungen ausführen, die empfindlich auf erhebliche Netzwerklatenz reagieren. Das Bedürfnis nach Geschwindigkeit wird von einem Kunden wie der Formel 1 geschätzt. Tata Communications betreibt eine Rennnetzinfrastruktur für alle Teams und verschiedene Sender.
Übrigens, wenn Sie neugierig sind, wie Backup-Systeme funktionieren, haben sie 360 Batterien pro USV und 8 unterbrechungsfreie Stromversorgungen. Dies summiert sich auf über 2.800 Batterien, und da sie jeweils 32 kg wiegen, beträgt ihr Gesamtgewicht etwa 96 Tonnen. Die Lebensdauer der Batterien beträgt 10 Jahre. Jede Batterie wird einzeln auf Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Widerstand und andere Indikatoren überwacht und rund um die Uhr überprüft. Wenn sie vollständig geladen sind, können sie das Rechenzentrum etwa 8 Minuten lang laufen lassen, was den Generatoren viel Zeit zum Einschalten lässt.
Das Zentrum verfügt über 6 Generatoren - drei für jede Halle des Rechenzentrums. Jeder Generator kann die volle Last des Zentrums bewältigen - 1,6 MVA. Jeder von ihnen produziert 1280 Kilowatt Energie. Im Allgemeinen erhält es 6 MVA - diese Energiemenge würde vielleicht ausreichen, um die Hälfte der Stadt mit Strom zu versorgen. In der Mitte befindet sich auch ein siebter Generator, der den Energiebedarf für die Instandhaltung des Gebäudes abdeckt. Der Raum enthält ungefähr 8000 Liter Kraftstoff - genug, um einen Tag unter vollen Bedingungen zu überleben. Bei voller Kraftstoffverbrennung pro Stunde werden 220 Liter Diesel verbraucht. Wenn dies ein Auto wäre, das mit 96 km / h fährt, könnten die bescheidenen 235 Liter pro 100 km auf ein neues Niveau gebracht werden - die Zahlen, die den Humvee aussehen lassen wie ein Prius.
Das NewWho-Team arbeitete an der Übersetzung: Vlada Olshanskaya, Nikita Pinchuk, Alexander Pozdeev, Georgy Leshkasheli, Olya Kuznetsova und Kirill Kozlovsky. Herausgeber: Anna Nebolsina, Roman Vshivtsev und Artyom Slobodchikov