Rambler's Top100
Статьи
Георгий БАШИЛОВ  22 мая 2019

Связность российских ЦОДов: вперед, в регионы?

В задачах, связанных с необходимостью обработки данных в реальном времени, простейшим примером которых является человеко-машинное взаимодействие, задержки распространения сигналов и пропускная способность каналов играют решающую роль.

Допустимые задержки и плотность ЦОДов

В случаях, когда основным потребителем сервисов дата-центров является человек, комфортное время реакции информационной системы на запрос может достигать одной секунды (см. таблицу и рис. 1).

Распространение IP-телефонии и мультимедийных многопользовательских приложений потребовало уменьшить задержки до 100 мс – ровно столько сейчас составляет время пинга от Москвы до Владивостока.


Таблица. Задержки, допустимые для различных приложений, и сопоставимая длина одномодового оптоволокна с подтверждением передачи пакетов

Приложения

Задержка

Длина линии, км

Загрузка веб-страниц и обращения к базам данным и другим клиент-серверным приложениям

1 с

100 000

Онлайн-взаимодействие людей в мультимедиа-приложениях

0,1 с

10 000

Обращение к жесткому диску

50--100 мс

500--1000

Приложения реального времени: роботехника, цифровое производство и т.д.

1 мс

100

Синхронная репликация

0,4--2 мс

40--200

Сети 5G (C-RAN)

100 мкс

20

Высокочастотный биржевой трейдинг

1--10 мкс

0,1--1

Источник: iKS-Consulting, Association for Computing Machinery

Следующим этапом стало появление в интернете нового класса устройств: машин, станков, контроллеров и промышленных механизмов – цифровая экономика поставила задачу формирования промышленного интернета и уменьшения задержек до одной и менее миллисекунды. В транспортных сетях 5G допустимые задержки исчисляются десятками микросекунд. Высокочастотный трейдинг и периферийные вычисления (Edge Computing) делают актуальными еще меньшие задержки – в пределах 1–10 мкс. Для синхронного реплицирования данных в критических приложениях предельные значения задержек составляют десятые доли, максимум – единицы миллисекунд, и соответственно расстояния между дата-центрами в пределах от 40 (в случае использования Fibre Channel) до нескольких сотен километров (iSCSI).

ЦОДам как основе цифровой экономики необходимо этим требованиям соответствовать, а лучше – их превосходить. Для этого они должны развиваться в направлении распределенных сетей дата-центров и иерархических структур, состоящих из опорных ЦОДов (или, как их часто называют, гиперЦОДов), региональных и периферийных (edge-) ЦОДов, которые осуществляют послойную, многоуровневую обработку и сжатие информации.

В частности, развертывание сетей 5G, пилотные проекты реализации которых прорабатываются сегодня в России, потребует размещения в городах, где будут строиться сети 5G, новых дата-центров. Концепция централизованной сети радиодоступа (С-RAN), оптимальной для 5G, допускает задержки в транспортном канале не более 100 мкс и соответственно предполагает, что максимальная длина оптоволокна, которым подключается радиовынос, не превышает 20 км. Плотность размещения радиовыносов при этом может доходить до 100--350 на 1 кв. км. Простой подсчет показывает, что периферийные дата-центры в сетях 5G придется размещать гораздо чаще, чем вышеупомянутые 20 км.

В Голландии распределенная сеть ЦОДов практически создана: в любой точке страны в пределах максимум 30 км можно обнаружить хотя бы один ЦОД. В России сопоставимая плотность ЦОДов достигнута лишь в Москве и Санкт-Петербурге. При этом задачи Edge Computing и здесь потребуют развития сетей периферийных ЦОДов для развертывания сетей 5G, коммуникационной инфраструктуры для беспилотного и подключенного автотранспорта, промышленности и других приложений. Согласно имеющимся оценкам, для предоставления услуг 5G в Москве необходимо развернуть сеть ЦОДов такой плотности, что расстояние между ними не будет превышать 5--10 км, т.е. придется построить (или арендовать) не менее 30 дата-центров только для сетей 5G.

С другой стороны, магистраль Москва -- Владивосток при протяженности около 10 тыс. км имеет задержки подтвержденной передачи пакетов на уровне 100 мс (и джиттер в пределах нескольких миллисекунд). Построение цифровой экономики в масштабе страны неминуемо потребует создания сети распределенных гиперЦОДов – например, по одному в каждом из 16 городов-миллионников или в крупных региональных центрах с запада на восток.

Связность и основные магистрали передачи данных в России

Несмотря на огромные расстояния и относительно низкую плотность населения, в настоящее время в России построена разветвленная оптическая сеть с множественным резервированием маршрутов, охватывающая практически всю территорию страны с запада на восток. Пропускная способность этой сети на направлении Москва – Санкт-Петербург превышает 60 Тбит/с, Москва –Хабаровск – 10 Тбит/с, а еще на восьми направлениях – 2 Тбит/с (рис. 2). Задержки в этой сети определяются в первую очередь географической удаленностью объектов. Существенный и относительно легко – благодаря возможностям технологий плотного спектрального уплотнения (DWDM) – расширяемый запас пропускной способности позволяет минимизировать джиттер и потери пакетов. При этом Сочи, город в 2014 г. принимавший Олимпиаду, подключен к сети каналами с общей пропускной способностью 680 Гбит/с, а каналы Ростов -- Керчь и Анапа -- Керчь обеспечивают в общей сложности скорость 12 Тбит/с: магистрали построены с заметным запасом, в надежде на быстрое экономическое развитие Крыма, в котором с 2015 г. действуют свободные экономические зоны, а в 2018 г. принято решение о создании ИТ-парка в Севастополе.



Скорость трансграничных магистралей также измеряется единицами и десятками терабит в секунду (рис. 3). При этом основные каналы обмена данными сосредоточены на западе страны и имеют пропускную способность до 40 Тбит/с.


Рис. 3. Плотность и суммарная пропускная способность оптических магистралей каналов РФ по основным направлениям

Следует отметить, что основные маршруты магистральных сетей РФ сформировались к 2013 г. С тех пор их пропускная способность наращивалась путем замены активного оборудования с целью перехода с 10- и 40-гигабитных оптических подканалов (лямбд) на 100-гигабитные.

В 2017 г. на отдельных маршрутах началось тестирование DWDM-оборудования с 200- и 400-гигабитными оптическими подканалами. В ближайшие один-два года следует ожидать постепенного перевода наиболее загруженных маршрутов на эти технологии. По оценкам iKS-Consulting, полный перевод основных маршрутов магистральных сетей на 200- и 400-гигабитные оптические подканалы займет не менее пяти лет.

Сегодня можно говорить как о свершившемся факте о принятии Россией решения участвовать в реализации цифрового Шелкового пути: в начале текущего года «Транснефть Телеком» сообщила о победе в тендере China Unicom Global на прокладку первого в истории транзитного канала связи емкостью 100 Гбит/с на участке Китай – Европа через территории Республики Казахстан, Российской Федерации и Республики Беларусь. Общая протяженность DWDM-сети превысит 16 тыс. км, а пропускная способность -- 8 Тбит/с.

Следует отметить, что операторы КЦОДов уделяют приоритетное внимание обеспечению связности и надежности коммуникаций: зачастую КЦОДы подключены к сетям десяти и более магистральных операторов связи.

Несмотря на то, что в стране активно развиваются по крайней мере две конкурирующие сети узлов обмена трафиком, MSK-IX и Data-IX, и действуют более 30 независимых пиринговых узлов, тенденцией в секторе коммерческих ЦОДов становится строительство собственных узлов обмена трафиком. Среди характерных примеров – проект IXcellerate по развитию пиринговой платформы Eurasia Peering IX, количество участников которой за прошедший год выросло в 2,5 раза, до 48 компаний-клиентов (Подробнее об операторском пиринге см.: Мир никогда не будет прежним, или Этюды о сетевой нейтральности ).
* * *
Текущее состояние и перспективы масштабирования имеющейся в России инфраструктуры линий связи -- хороший базис для развертывания сети ЦОДов. Сосредоточение таких объектов исключительно в Москве и Санкт-Петербурге существенно сдерживает развитие информационной инфраструктуры страны, столь важное для реализации программы «Цифровая экономика РФ». Так что слово за регионами.

Георгий Башилов, консультант, iKS-Consulting
Поделиться:
Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!