Latencija optičke mreže: kamo zapravo odlaze vaše nanosekunde

Otvorite desetak vodiča o kašnjenju optičke mreže i većina će vam dati istu jednadžbu: udaljenost podijeljena brzinom svjetlosti u staklu. Točan je, uredan je i opisuje onaj dio vašeg proračuna s kojim ne možete učiniti gotovo ništa. Svjetlost kroz jedno-modno vlakno puzi brzinom od otprilike 4,9 mikrosekundi po kilometru, postavljenom indeksom loma blizu 1,47, a nijedna narudžbenica ne može promijeniti tu brojku. Dakle, korisno pitanje nikada nije bilo koliko brzo se svjetlost kreće kroz staklo. To je razlog zašto veza koja bi trebala očitati 25 mikrosekundi vremena prolaza mjeri bliže 40 na vašem testnom setu, a gdje se skrivaju mikrosekunde koje nedostaju.

 

Ta je praznina razlog zašto ovaj vodič postoji. Gradimo i isporučujemooptički primopredajnici, tako da provodimo dane na komponentama koje žive između vlakana i ASIC-a preklopnika, a te komponente su upravo one koje članak o latenciji-optičkih vlakana izostavlja.

 

 

Broj udaljenosti je kat, a ne priča

 

Od početka do kraja, latencija se obično prijavljuje kao povratno-vrijeme putovanja, iako je-odgoda u jednom smjeru važnija kada proračun imate u jednom smjeru, a aplikacijski timovi imaju tendenciju promatrati vrijeme do prvog bajta kao što korisnici zapravo osjećaju. Ispod sva tri nalazi se širenje: vrijeme leta optičkog pulsa. Na rasponu od 100 km standardnog G.652 vlakna taj pod se spušta za blizu 489 mikrosekundi u jednom smjeru, a pomiče se samo djelomično između rada od 1310 nm i 1550 nm. Dobro{10}}proizvedene proizvodne mreže često predstavljaju ukupnu latenciju preko vlaknaste staze u malim-milisekundama od jedne znamenke nakon što se izbroji svaki uređaj.

 

Sjednite s implikacijom na sekundu. Kašnjenje širenja dominira rutama dugog-puta i komponenta je koju ne možete oporaviti bez skraćivanja fizičke rute ili zamjene samog medija. Na poveznici kampusa od 5 km to je pogreška zaokruživanja. Svugdje gdje se vaša latencija vlakana zapravo može nadoknaditi živi negdje drugdje osim stakla, a to je točno mjesto gdje većina vodiča prestaje čitati i pisati.

 

Kašnjenje optičke veze je skup, a ne kabel

 

Tretiranje latencije kao svojstva kabela prva je pogreška, a lako ju je napraviti jer je kabel jedini dio koji možete vidjeti. U praksi je kašnjenje preko optičke veze zbroj najmanje pet slojeva, svaki sa svojim vlastitim redoslijedom veličine i vlastitim gumbima.

 

Komponenta latencije	Odakle dolazi	Tipična veličina	Možete li ga ugoditi?
Širenje	Prolaz svjetlosti kroz staklo	~4,9–5 µs/km (SMF)	Samo preko duljine rute ili šuplje-jezgre
Serijalizacija	Clock bitovi na liniji	Nanosekunde, skale s brzinom	Viša brzina linije je smanjuje
Primopredajnik O-E / E-O	Pretvaranje električne u optičku i natrag	Deseci nanosekundi do mikrosekundi	Izbor arhitekture modula
DSP + FEC	Obrada signala i ispravljanje grešaka	Deseci nanosekundi do mikrosekundi	Izbor modula i FEC
Prebaci prosljeđivanje	Pohranite-i-naprijed ili presjeci-odluku	Sub{0}}µs do nekoliko µs po skoku	Promjena načina rada i brojanja razina

 

Stavite stvarne brojeve na aktivne slojeve i argument će biti sam od sebe. AEC sklop koji isporučujemo dodaje 85 do 110 nanosekundi. Koherentni DSP dodaje mikrosekunde. Prekidač za pohranjivanje{5}}i-prosljeđivanje sprema cijeli okvir u međuspremnik prije nego što proslijedi jedan njegov bit. Složite ih naspram otprilike 5 mikrosekundi po kilometru stakla, a na bilo kojoj vezi ispod nekoliko kilometara elektronika, a ne vlakno, postavlja tlo. Aproračun kašnjenjaizgrađen samo od kalkulatora širenja svaki će put podcijeniti stvarnost, zbog čega-sporazum o razini usluge otpisan procjenom udaljenosti nije samo optimističan. Pogrešno je u smjeru koji generira ulaznice za podršku.

 

 

Provjera brojeva na vezi koju biste zapravo postavili

 

Matematiku propagacije isplati se dobro provesti, makar samo zato da znate koliko je mali dio kolača na kratkim dosegima. Uzmite indeks loma medija, izvedite brzinu svjetlosti unutar vlakna i podijelite svoju duljinu puta s njom. Jedan-način rada s indeksom od 1,47 daje poznatih 4,9 mikrosekundi po kilometru, tako da ruta od 100 km doprinosi oko 490 mikrosekundi u jednom smjeru prije dodavanja jednog aktivnog uređaja. Zaokruživanje na 5 mikrosekundi po kilometru je u redu za-procjenu kašnjenja vlakana po kilometru prvog prolaza.

 

Dvije varijable sabotiraju tu čistu brojku na terenu. Prvi je inflacija putanje, budući da vlakno slijedi pravo--puta umjesto ravnih linija, tako da staklo između dviju točaka često premašuje udaljenost karte za značajnu marginu. Drugi je temperatura. Kašnjenje širenja jedno-modnog vlakna pomiče se s njegovim indeksom loma, a indeks loma pomiče s toplinom; thekoeficijent kašnjenja temperaturetipičnog jedno{0}}modnog vlakna nalazi se oko 7 × 10⁻⁶ po Kelvinu, dovoljno da precizne vremenske veze to moraju nadzirati i kompenzirati umjesto da kašnjenje tretiraju kao konstantu (arXiv). Za protokole sinkronizacije koji toleriraju samo nekoliko nanosekundi asimetrije po rasponu, to odstupanje nije akademsko.

 

Dakle, poštena formula je širenje plus izmjereno kašnjenje uređaja, a ne samo širenje. Prihvatite to i pravi se posao seli na uređaje, gdje je najveći i-slabo{1}}shvaćen jedan na vezi primopredajnik.

 

Primopredajnik, DSP i FEC kašnjenja nitko ne stavlja u proračunsku tablicu

 

Najveći nadoknadivi dio latencije optičke mreže u modernoj vezi obično se nalazi u digitalnoj obradi signala unutar optike, a ne u vlaknu, i to možemo pokazati, a ne tvrditi. Naši vlastiti AEC sklopovi mjere 85 do 110 nanosekundi dodanog kašnjenja. Koherentni DSP, nasuprot tome, troši mikrosekunde na kompenzaciju kromatske disperzije, praćenje polarizacije i ispravljanje pogreške unaprijed, a svaki se blok izvodi u stvarnom vremenu. Moduli za izravno-detektiranje preskaču većinu te obrade i plaćaju je na dohvat ruke. To je cijeli kompromis koherentnog naspram izravnog-otkrivanja latencije u jednoj rečenici, a refleks da se odredi koherentan posvuda jer izgleda tehnički superiorno je kako kratke veze na kraju nose mikrosekunde DSP kašnjenja koje im nikada nije bilo potrebno.

 

Ispravljanje pogrešaka unaprijed zaslužuje vlastiti odlomak, jer ga većina inženjera tretira kao fiksni porez iako je zapravo brojčanik. FEC dodaje suvišne bitove na odašiljaču tako da prijamnik može obnoviti oštećene podatke bez traženja ponovnog prijenosa, a što je kod jači, to je dekodiranje dulje. Zato je a400G Ethernet vezane radi na 400 gigabita. Radi bliže 425 za prijenos RS-544 kodiranja, otprilike 12,5 posto FEC latencije nadopterećenje koje kupuje otpornost na pogreške po cijenu propusnosti i vremena obrade. Na čistoj, kratkoj vezi često možete preći na lakši kod i izravno povratiti kašnjenje.

 

Još dva suradnika na razini-uređaja kriju se u dizajnu-za duge relacije. Moduli za kompenzaciju disperzije, izgrađeni na tradicionalan način, dodaju najmanje 60 nanosekundi svaki na rasponu od 80 km i 1550 nm u našim vlastitim mjerenjima na stolu, a ti se deseci nanosekundi slažu u svaki raspon na ruti; vlaknaste Braggove rešetke rade isti posao gotovo bez dodatnog kašnjenja, zbog čega ih određuju-operatori opsjednuti kašnjenjem. Optička-električna-optička pretvorba u transponderima i muxponderima je druga, koja često košta nekoliko mikrosekundi po pretvorbi, tako da je svaka nepotrebna točka regeneracije na putu kašnjenje na koje ste pristali, a da niste primijetili. Nijedan od ovih brojeva ne pojavljuje se u kalkulatoru udaljenosti i svaki od njih možete sami osmisliti.

 

 

Kad nanosekunde vrijede milijune

 

Nigdje ovo računovodstvo nije nemilosrdnije od-frekventnog trgovanja, gdje su tvrtke provele desetljeće dokazujući da je kašnjenje stavka u dobiti i gubitku. Često-citirana procjena industrije da jedna milisekunda prednosti može vrijediti reda veličine stotinu milijuna dolara godišnje za veliku trgovačku operaciju je vrsta broja koji reorganizira čitavu infrastrukturnu strategiju.

 

Ta ekonomija je razlog zašto se trgovačke tvrtke lociraju, iznajmljujući prostor za regale unutar vlastitog pogona burze kako bi smanjile kablove između svojih poslužitelja i odgovarajućeg mehanizma na nekoliko nanosekundi tranzita. Zbog toga su -HFT rute na velikim udaljenostima prešle na mikrovalne, koje slijede ravniju-vidnu-putnju kroz zrak nego što to može učiniti bilo koje ukopano vlakno, i zašto se mikroskopske vibracije tla od udaljene konstrukcije, dovoljne da ubace stotine nanosekundi kašnjenja, tretiraju kao operativni hitan slučaj. I to je razlog zašto se posljednja milja tiho pretvorila u šuplje-jezgreno vlakno, gdje svjetlost putuje blizu svoje-slobodne svemirske brzine od otprilike 300 000 kilometara u sekundi, a ne gotovo 200 000 koliko postiže u čvrstom silicijumu, hvatajući povratno širenje kašnjenja koje inače nameće indeks loma.

 

Smanjenje latencije vlakana bez kupovine ravnije rute

 

Pretpostavimo da ne možete premjestiti svoje zgrade i ne možete ponovno{0}}ukopati svoju rutu. Još uvijek postoji značajna latencija za oporavak, a gotovo sve je odluka o odabiru, a ne građevinski projekt. Poluge, grubim redoslijedom isplate:

 

• Uskladite klasu modula s dosegom, a ne s listom specifikacija.Izravno-detektiraj gdje to udaljenost dopušta, koherentno samo tamo gdje ti je stvarno potrebno, jer preko-određivanje koherentne optike na kratkoj vezi uvozi mikrosekunde DSP kašnjenja bez ikakve koristi.

 

• Podesite FEC prema vezi, a ne prema navici.Čista kratka veza rijetko treba najteži kod, a lakša izravno vraća vrijeme obrade.

 

• Dizajnirajte suvišni O-E-O.Svaka točka regeneracije transpondera koju možete ukloniti štedi nekoliko mikrosekundi.

 

• Dajte prednost kompenzaciji disperzije s-niskim kašnjenjem.Braggove rešetke od vlakana preko modula raspršene mase gdje god to dizajn dopušta.

 

• Poštujte fizički sloj.Jedno savijanje preko minimalnog radijusa, ili kontaminirani konektor, može natjerati vezu u sporiji i jače ispravljen način rada, tiho trošeći latenciju koju ste već platili.

 

Što tražiti na podatkovnoj tablici primopredajnika-niske latencije

 

Kada je latencija uvjet, podatkovna tablica vam govori više od dosega i valne duljine ako znate koje retke čitati. Dajte prioritet podrhtavanju modula, njegovoj stopi pogrešaka u bitovima i njegovoj dijagnostičkoj transparentnosti u odnosu na njegovu naslovnu brzinu. Ti brojevi znače nešto tek kada znate kako su izmjereni i drže li se na vašoj tvornici vlakana.

 

Jitter je prva linija. Pod-pikosekundno podrhtavanje i dijagrami čistih očiju na svakoj traci ono su što sprječava da veza tiho padne u sporije, jače ispravljeno stanje, a modul koji navodi stopu pogreške bita ispod 10⁻¹² pri punom dosegu govori vam da ima rezerve za rezervu, a ne već potrošene margine. Standardi fizičkog-sloja pripadaju istom popisu za provjeru: spojeni konektori koji se drže naIEC 61300-3-35standard čistoće endfacea, a klase dosega od 800G čuvaju se unutarIEEE 802.3ckproračun za umetanje-gubitak, jer veza koja ne uspije tih tiho plaća za to dodatnim FEC radom i dodatnim kašnjenjem.

 

FAQ