Carl Osborne, vicepresidente per lo sviluppo della rete globale di Tata, spiega i dettagli.
Più sei vicino alla superficie, maggiore è il contenimento necessario per resistere a potenziali danni di spedizione. Le trincee vengono scavate in acque poco profonde dove vengono posati i cavi. Tuttavia, a profondità maggiori, come nel bacino dell'Europa occidentale, a quasi cinque chilometri e mezzo di profondità, non è richiesta protezione: le spedizioni commerciali non minacciano i cavi sul fondo.
A questa profondità il diametro del cavo è di soli 17 mm, è come un pennarello in una spessa guaina isolante in polietilene. Il conduttore di rame è circondato da una pluralità di fili di acciaio che proteggono il nucleo in fibra ottica, che è annegato in un tubo di acciaio di diametro inferiore a tre millimetri in morbida gelatina tissotropica. I cavi schermati sono gli stessi internamente, ma in più sono rivestiti con uno o più strati di filo di acciaio zincato avvolti attorno all'intero cavo.
Senza un conduttore di rame, non ci sarebbe alcun cavo sottomarino. La tecnologia della fibra ottica è veloce e può trasportare quantità di dati pressoché illimitate, ma la fibra non può operare su lunghe distanze senza un piccolo aiuto. Per migliorare la trasmissione della luce lungo l'intera lunghezza di un cavo in fibra ottica, sono necessari dispositivi ripetitori, in realtà amplificatori di segnale. A terra, questo è facilmente realizzabile con l'elettricità locale, ma sul fondo dell'oceano, gli amplificatori assorbono corrente continua dal conduttore del cavo di rame. Da dove viene questa corrente? Dalle stazioni a entrambe le estremità del cavo.
Anche se i consumatori non lo sanno, TGN-A è in realtà due cavi che attraversano l'oceano in modi diversi. Se uno è danneggiato, l'altro fornirà continuità di comunicazione. L'alternativa TGN-A atterra a 110 chilometri (e tre amplificatori di terra) da quello principale e da lì riceve la sua energia. Uno di questi cavi transatlantici ha 148 amplificatori, mentre l'altro, più lungo, ne ha 149.
I capi stazione cercano di evitare la pubblicità, quindi chiamerò John la nostra guida della stazione. John spiega come funziona il sistema:
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“Per alimentare il cavo, c'è una tensione positiva alla nostra estremità, ma nel New Jersey è negativa. Cerchiamo di mantenere la corrente: la tensione può facilmente urtare contro la resistenza sul cavo. Una tensione di circa 9mila volt è divisa tra le due estremità. Questa si chiama alimentazione bipolare. Quindi circa 4.500 volt da ciascuna estremità. In condizioni normali, potremmo mantenere in funzione l'intero cavo senza l'aiuto degli Stati Uniti.
Inutile dire che gli amplificatori sono costruiti per durare 25 anni senza interruzioni, dal momento che nessuno manderà i subacquei a cambiare contatto. Ma guardando il campione del cavo stesso, all'interno del quale ci sono solo otto fibre ottiche, è impossibile non pensare che con tutti questi sforzi ci debba essere qualcosa di più.
“Tutto è limitato dalle dimensioni degli amplificatori. Otto coppie di fibre richiedono amplificatori due volte più grandi , spiega John. E più amplificatori, più energia è necessaria.
Alla stazione, gli otto fili che compongono il TGN-A formano quattro coppie, ciascuna contenente una fibra di ricezione e una fibra di trasmissione. Ogni filo è verniciato in un colore diverso in modo che in caso di guasto e necessità di riparazioni in mare, i tecnici possano capire come rimontare il tutto nello stato originale. Allo stesso modo, i lavoratori a terra possono capire cosa inserire quando sono collegati a un terminale di linea sottomarina (SLTE).
Riparazione di cavi in mare
Peter Jamison, Fiber Support Specialist presso Virgin Media, riferisce sulle riparazioni dei cavi.
“Non appena il cavo viene trovato e portato sulla nave per la riparazione, viene installato un nuovo pezzo di cavo non danneggiato. Il dispositivo telecomandato torna quindi in basso, trova l'altra estremità del cavo e stabilisce una connessione. Quindi il cavo viene interrato sul fondo per un massimo di un metro e mezzo utilizzando un getto d'acqua ad alta pressione , dice.
“Di solito, la riparazione richiede una decina di giorni dalla data di partenza della nave di riparazione, di cui quattro o cinque giorni sono di lavoro direttamente sul luogo del guasto. Fortunatamente, questo è raro: Virgin Media ne ha incontrati solo due negli ultimi sette anni.
QAM, DWDM, QPSK …
Con cavi e amplificatori installati, probabilmente per decenni, non è possibile regolare nient'altro nell'oceano. La larghezza di banda, la latenza e tutto ciò che riguarda la qualità del servizio è regolato nelle stazioni.
"La correzione degli errori in avanti viene utilizzata per comprendere il segnale inviato e le tecniche di modulazione sono cambiate con l'aumentare della quantità di traffico trasportata dal segnale", afferma Osborne. “QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) e BPSK (Binary Phase Shift Keying), a volte indicato come PRK (Double Relative Phase Shift Keying), o 2PSK, sono tecniche di modulazione a lungo raggio. 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) verrebbe utilizzato in sistemi di cavi sottomarini più corti e la tecnologia 8QAM è in fase di sviluppo, intermedia tra 16QAM e BPSK.
La tecnologia DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) viene utilizzata per combinare diversi canali di dati e per trasmettere questi segnali a frequenze diverse - attraverso la luce in uno spettro di colori specifico - su cavo in fibra ottica. In effetti, forma molti collegamenti in fibra ottica virtuali. Ciò aumenta notevolmente il rendimento della fibra.
Oggi, ciascuna delle quattro coppie ha una larghezza di banda di 10 Tbps e può raggiungere i 40 Tbps in un cavo TGN-A. A quel tempo, 8 Tbps era il potenziale massimo disponibile su questo cavo Tata. Quando i nuovi utenti iniziano a utilizzare il sistema, usano la capacità inutilizzata, ma questo non ci impoverirà: il sistema ha ancora l'80% del potenziale, e nei prossimi anni, con l'aiuto di un'altra nuova codifica o di un aumento del multiplexing, sarà quasi certamente possibile aumentare portata.
Uno dei principali problemi che affliggono l'applicazione delle linee di comunicazione fotonica è la dispersione nelle fibre ottiche. Questo è il nome di ciò che i progettisti includono nella progettazione del cavo, poiché alcune sezioni della fibra hanno dispersione positiva e alcune hanno dispersione negativa. E se devi fare delle riparazioni, devi assicurarti di avere a portata di mano un cavo con la giusta dispersione. A terra, la compensazione elettronica della dispersione è un compito che viene costantemente ottimizzato per gestire i segnali più deboli.
"Prima usavamo bobine di fibra per forzare la compensazione della dispersione", dice John, "ma ora è tutto fatto elettronicamente. È molto più accurato aumentare la produttività ". Così ora, invece di offrire inizialmente agli utenti fibra da 1, 10 o 40 gigabit, grazie a tecnologie migliorate negli ultimi anni, è possibile preparare "gocce" di 100 gigabit.
Parlando di gestione dei cavi, Osborne afferma:
“I cavi che partono dalla spiaggia hanno tre parti principali: la fibra che trasporta il traffico, l'elettrodotto e il terreno. La fibra su cui va il traffico è quella che si estende su quella scatola laggiù. La linea di forza si dirama su un altro segmento all'interno del territorio di questo oggetto"
Uno scivolo in fibra ottica giallo sopraelevato striscia verso i pannelli di distribuzione che eseguiranno una varietà di compiti, incluso il demultiplexing dei segnali in ingresso in modo che le diverse bande di frequenza possano essere separate. Rappresentano un potenziale sito “in perdita” dove i singoli collegamenti possono essere interrotti senza entrare nella rete terrestre.
John afferma: "Ci sono canali da 100 Gbps in arrivo e client da 10 Gbps: da 10 a 10. Offriamo ai clienti anche 100 Gbps puliti".
"Tutto dipende dai desideri del cliente", aggiunge Osborne. “Se hanno bisogno di un singolo canale da 100 Gbps che proviene da uno dei dashboard, può essere fornito direttamente al consumatore. Se il cliente ha bisogno di qualcosa di più lento, allora sì, dovrà fornire il traffico ad altre apparecchiature, dove può essere suddiviso in parti a una velocità inferiore. Abbiamo clienti che acquistano una linea dedicata da 100 Gbps, ma non ce ne sono molti. Qualsiasi piccolo provider che desideri acquistare capacità di trasmissione da noi preferirebbe scegliere una linea a 10 Gbps ".
I cavi sottomarini forniscono molti gigabit di larghezza di banda che possono essere utilizzati per linee affittate tra due uffici aziendali in modo che, ad esempio, possano essere effettuate chiamate vocali. Tutta la larghezza di banda può essere estesa al livello di servizio del backbone Internet. E ciascuna di queste piattaforme è dotata di varie apparecchiature controllate separatamente.
"La maggior parte della larghezza di banda fornita dal cavo viene utilizzata per alimentare il nostro Internet o venduta come linee di trasmissione ad altre società Internet all'ingrosso come BT, Verizon e altri operatori internazionali che non hanno i propri cavi sul fondo del mare e quindi acquistare l'accesso alla trasmissione di informazioni da noi ".
Le schede di distribuzione alte supportano un'accozzaglia di cavi ottici che condividono una connessione 10 Gigabit con i clienti. Se vuoi aumentare la produttività, è facile quasi quanto ordinare moduli aggiuntivi e inserirli negli scaffali: questo è ciò che dice l'industria quando vuole descrivere come funzionano i grandi array di rack.
John indica il sistema esistente a 560 Gbps del cliente (basato sulla tecnologia 40G), che è stato recentemente aggiornato con ulteriori 1,6 Tbps. La capacità aggiuntiva è stata ottenuta con due moduli aggiuntivi da 800 Gbps, che funzionano con tecnologia 100G con traffico di oltre 2,1 Tbps. Quando parla del compito in corso, sembra che la fase più lunga del processo sia in attesa della comparsa di nuovi moduli.
Tutte le strutture infrastrutturali della rete Tata hanno copie, quindi ci sono due sedi SLT1 e SLT2. Un sistema atlantico, internamente chiamato S1, si trova a sinistra di SLT1 e il cavo dall'Europa orientale al Portogallo si chiama C1 e si trova a destra. Dall'altro lato dell'edificio sono SLT2 e Atlantic S2, che, insieme a C2, sono collegati alla Spagna.
In un compartimento separato vicino c'è una stanza a terra, che, tra le altre cose, è responsabile del controllo del flusso di traffico verso il data center Tata di Londra. Una delle coppie di fibre transatlantiche sta effettivamente scaricando i dati nel posto sbagliato. È una coppia in più che prosegue verso l'ufficio londinese di Tata dal New Jersey per ridurre al minimo la latenza del segnale. A proposito: John ha controllato i dati di latenza per il segnale che passa sui due cavi Atlantic; il percorso più breve raggiunge una velocità PGD (Packet Data Delay) di 66,5 ms, mentre il percorso più lungo raggiunge 66,9 ms. Quindi le tue informazioni vengono trasportate a una velocità di circa 703.759.397,7 km / h. Così veloce abbastanza?
Descrive i principali problemi che si presentano a questo proposito: “Ogni volta che si passa da cavo ottico a cavo a bassa corrente, e poi di nuovo a ottico, il tempo di ritardo aumenta. Ora, con ottiche di alta qualità e amplificatori più potenti, la necessità di riprodurre il segnale è ridotta al minimo. Altri fattori includono una limitazione del livello di potenza che può essere inviata sui cavi sottomarini. Attraversando l'Atlantico, il segnale rimane ottico fino in fondo.
Energia degli incubi
Non puoi visitare un sito di cablaggio o un data center e non notare quanta energia è necessaria lì: non solo per le apparecchiature nei rack di telecomunicazione, ma anche per i dispositivi di raffreddamento, sistemi che impediscono il surriscaldamento di server e switch. E poiché il sito di installazione del cavo sottomarino ha requisiti energetici insoliti a causa dei suoi ripetitori sottomarini, anche i suoi sistemi di backup non sono ordinari.
Se andiamo in una delle batterie, al posto degli scaffali con le batterie di scorta della Yuasa - il cui fattore di forma non è particolarmente diverso da quelli visti in macchina - vedremo che la stanza è più simile a un esperimento medico. È pieno di enormi batterie al piombo-acido in serbatoi trasparenti che sembrano cervelli alieni in barattoli. Esente da manutenzione, questo set di batterie da 2 V con una durata di 50 anni aggiunge fino a 1600 Ah per 4 ore di durata della batteria garantita.
I caricatori, che sono, appunto, raddrizzatori di corrente, forniscono una tensione a circuito aperto per mantenere la carica delle batterie (le batterie al piombo-acido sigillate devono talvolta essere ricaricate al minimo, altrimenti perderanno le loro proprietà utili nel tempo a causa del cosiddetto processo di solfatazione - ca. Newthat). Conducono anche la tensione CC per la scaffalatura all'edificio. All'interno della stanza sono presenti due alimentatori alloggiati in grandi armadi blu. Uno alimenta il cavo Atlantic S1, l'altro il Portugal C1. Il display digitale legge 4100 V a circa 600 mA per un alimentatore Atlantic, il secondo mostra poco più di 1500 V a 650 mA per un alimentatore C1.
John descrive la configurazione:
“L'alimentatore è costituito da due convertitori separati. Ciascuno ha tre livelli di alimentazione e può fornire 3000 VDC. Questo singolo cabinet può alimentare un intero cavo, ovvero abbiamo n + 1 riserve, poiché ne abbiamo due. Anche se, più probabilmente anche n + 3, perché anche se entrambi i convertitori cadessero nel New Jersey e uno in più qui, saremo comunque in grado di alimentare il cavo.
Rivelando alcuni meccanismi di commutazione molto sofisticati, John spiega il sistema di controllo: “In sostanza, è così che lo accendiamo e spegniamo. Se c'è un problema con il cavo, dobbiamo collaborare con la nave per risolverlo. Ci sono una serie di procedure che dobbiamo seguire per garantire la sicurezza prima che l'equipaggio della nave inizi a lavorare. Ovviamente il voltaggio è così alto da essere letale, quindi dobbiamo inviare messaggi sulla sicurezza energetica. Inviamo una notifica che il cavo è collegato a terra e rispondono. Tutto è interconnesso, quindi puoi assicurarti che tutto sia al sicuro."
La struttura dispone anche di due generatori diesel da 2 MVA (megavolt-ampere - circa nuovi rispetto a). Ovviamente, poiché tutto è duplicato, il secondo è un ricambio. Ci sono anche tre enormi unità di raffreddamento, anche se a quanto pare ne hanno solo bisogno. Una volta al mese, il generatore di riserva viene controllato fuori carico e due volte all'anno l'intero edificio viene avviato a carico. Poiché l'edificio è anche un centro di elaborazione e archiviazione dei dati, ciò è necessario per l'accreditamento a un accordo sul livello di servizio (SLA) e un'organizzazione internazionale per la standardizzazione (ISO).
In un mese tipico presso la struttura, la bolletta dell'elettricità raggiunge facilmente le 5 cifre.
Come funziona un provider di infrastrutture
In quanto sistema internazionale di cavi, i fornitori di servizi di tutto il mondo devono affrontare le stesse sfide: danni ai cavi terrestri, che si verificano più spesso nei cantieri in aree meno monitorate. Queste sono, ovviamente, le ancore in fondo al mare che hanno perso la loro traiettoria. Inoltre, non dimenticare gli attacchi DDoS, in cui i sistemi vengono attaccati e tutta la larghezza di banda disponibile è piena di traffico. Ovviamente, il team è ben attrezzato per affrontare queste minacce.
“L'apparecchiatura è configurata per monitorare i tipici schemi di traffico previsti in un particolare periodo della giornata. Possono controllare costantemente il traffico tra le 16:00 dello scorso giovedì e adesso. Se l'ispezione rivela qualcosa di insolito, l'apparecchiatura può eliminare preventivamente l'intrusione e reindirizzare il traffico con un altro firewall, che può eliminare qualsiasi intrusione. Questa è chiamata mitigazione DDoS produttiva. Il suo altro tipo è reciproco. In questo caso, il consumatore può dirci: "Oh, ho una minaccia nel sistema in questo giorno. Faresti meglio a stare all'erta. " Anche così, possiamo filtrare come misura proattiva. Esistono anche attività legali di cui saremo informati, ad esempio Glastonbury (UK Music Festival - circa nuovo),quindi quando i biglietti vengono messi in vendita, l'aumento del livello di attività non viene bloccato."
La latenza del sistema deve anche essere monitorata in modo proattivo da client come Citrix che eseguono servizi di virtualizzazione e applicazioni cloud sensibili a una latenza di rete significativa. La necessità di velocità è apprezzata da un cliente come la Formula 1. Tata Communications gestisce un'infrastruttura di rete da corsa per tutti i team e varie emittenti.
E a proposito, se sei curioso di sapere come funzionano i sistemi di backup, hanno 360 batterie per UPS e 8 gruppi di continuità. Ciò significa oltre 2.800 batterie e, poiché ciascuna pesa 32 kg, il loro peso totale è di circa 96 tonnellate. La durata delle batterie è di 10 anni e ciascuna di esse viene monitorata individualmente per temperatura, umidità, resistenza e altri indicatori, controllati 24 ore su 24. Quando sono completamente caricati, saranno in grado di mantenere il data center in funzione per circa 8 minuti, il che darà molto tempo all'accensione dei generatori.
Il centro dispone di 6 generatori, tre per ciascuna sala del data center. Ogni generatore può gestire il pieno carico del centro - 1,6 MVA. Ognuno di loro produce 1280 kilowatt di energia. In generale, riceve 6 MVA: questa quantità di energia, forse, sarebbe sufficiente per fornire energia a metà della città. C'è anche un settimo generatore al centro, che copre il fabbisogno energetico necessario per mantenere l'edificio. La stanza contiene circa 8000 litri di carburante, sufficienti per sopravvivere un giorno in condizioni complete. Con la combustione completa del carburante all'ora, si consumano 220 litri di diesel, che se questa fosse un'auto che viaggia a 96 km / h potrebbe portare i modesti 235 litri per 100 km a un nuovo livello - i numeri che fanno sembrare l'Humvee come una Prius.
Il team di NewWho ha lavorato alla traduzione: Vlada Olshanskaya, Nikita Pinchuk, Alexander Pozdeev, Georgy Leshkasheli, Olya Kuznetsova e Kirill Kozlovsky. Redattori: Anna Nebolsina, Roman Vshivtsev e Artyom Slobodchikov
