Kuituverkon latenssi: mihin nanosekuntisi todellisuudessa menevät

Avaa tusina oppaita kuituverkon latenssista ja useimmat antavat sinulle saman yhtälön: etäisyys jaettuna valon nopeudella lasissa. Se on oikein, se on siisti ja kuvaa sitä osaa budjetistasi, jolle et voi tehdä juuri mitään. Yksi-muotokuitujen läpi kulkeva valo ryömii noin 4,9 mikrosekuntia kilometriä kohden, jonka taitekerroin asettaa lähellä arvoa 1,47, eikä mikään ostotilaus muuta tätä lukua. Joten hyödyllinen kysymys ei koskaan ollut kuinka nopeasti valo liikkuu lasin läpi. Tästä syystä linkki, jonka pitäisi lukea 25 mikrosekuntia siirtoajasta, on lähempänä 40:tä testisarjassasi ja missä puuttuvat mikrosekunnit ovat piilossa.

 

Tämä aukko on syy tämän oppaan olemassaoloon. Rakennamme ja toimitammeoptiset lähetin-vastaanottimet, joten vietämme päivämme kuidun ja kytkimen ASIC:n välissä olevien komponenttien parissa, ja nämä komponentit ovat juuri niitä komponentteja, jotka tavallinen kuitu{0}}optinen latenssiartikkeli jättää pois.

 

 

Etäisyysnumero on kerros, ei tarina

 

Päästä loppuun, viive raportoidaan yleensä kiertoaikana-, vaikka yksi-suuntaviive on tärkeämpi, kun budjetoidaan yhteen suuntaan, ja sovellustiimit tarkkailevat yleensä aikaa ensimmäiseen tavuun sen mukaan, mitä käyttäjät todellisuudessa tuntevat. Kaikkien kolmen alla on eteneminen: optisen pulssin lentoaika. Standardin G.652 kuidun 100 km:n jännevälillä lattia laskeutuu lähelle 489 mikrosekuntia yhteen suuntaan, ja se siirtyy vain murto-osaan 1310 nm:n ja 1550 nm:n välillä. Hyvin{10}}suunnitellut tuotantoverkot esittävät usein kuitupolun kokonaisviiveen pienissä{11}}numeroisissa millisekunnissa, kun jokainen laite lasketaan.

 

Istu hetkeksi implikaatiolla. Etenemisviive hallitsee pitkiä-matkareittejä, ja se on komponentti, jota et voi palauttaa lyhentämättä fyysistä reittiä tai vaihtamatta itse tietovälinettä. 5 km kampuslinkillä se on pyöristysvirhe. Kaikkialla, missä kuidun latenssisi on itse asiassa palautettavissa, asuu muualla kuin lasissa, missä useimmat oppaat lopettavat lukemisen ja kirjoittamisen.

 

Kuitulinkin latenssi on pino, ei kaapeli

 

Latenssin käsitteleminen kaapelin ominaisuutena on ensimmäinen virhe, ja se on helppo tehdä, koska kaapeli on ainoa osa, jonka näet. Käytännössä viive kuitulinkin yli on vähintään viiden kerroksen summa, joista jokaisella on oma suuruusluokkansa ja omat nuppinsa.

 

Latenssikomponentti	Mistä se tulee	Tyypillinen suuruusluokka	Voitko virittää sen?
Eteneminen	Valon kulku lasin läpi	~4,9–5 µs/km (SMF)	Vain reitin pituuden tai onton{0}}ytimen kautta
Sarjoittaminen	Kellotusbitit linjaan	Nanosekuntia, asteikko nopeudella	Korkeampi linjanopeus laskee sitä
Lähetin-vastaanotin O-E / E-O	Sähkön muuntaminen optiseksi ja takaisin	Kymmeniä nanosekunneista mikrosekuntiin	Moduuliarkkitehtuurin valinta
DSP + FEC	Signaalinkäsittely ja virheenkorjaus	Kymmeniä nanosekunneista mikrosekuntiin	Moduuli ja FEC valinta
Vaihda edelleenlähetystä	Tallenna-ja-välitä tai leikkaa-päätös	Sub-µs - useita µs per hyppy	Vaihda tila ja tasojen määrä

 

Laita reaaliluvut aktiivisille tasoille ja argumentti tekee itsensä. Toimittamamme AEC-kokoonpano lisää 85–110 nanosekuntia. Koherentti DSP lisää mikrosekunteja. Tallenna-ja-välityskytkin puskuroi koko kehyksen ennen kuin se välittää siitä yhden bitin. Pinoa ne noin 5 mikrosekuntia lasikilometriä kohti, ja kaikissa alle muutaman kilometrin päässä olevissa linkeissä elektroniikka, ei kuitu, asettaa lattian. AlatenssibudjettiPelkästään etenemislaskimella rakennettu aliarvioi todellisuuden joka kerta, minkä vuoksi etäisyysarviosta poistettu palvelu{0}}tasosopimus ei ole pelkästään optimistinen. Se on väärässä suunnassa, joka tuottaa tukilippuja.

 

 

Numeroiden ajaminen linkissä, jonka todella käyttäisit

 

Lisääntymismatematiikka kannattaa tehdä kunnolla, jos vain tietää, kuinka pieni pala piirakasta se on lyhyellä ulottuvuudella. Ota väliaineen taitekerroin, johda valon nopeus kuidun sisällä ja jaa polkusi pituus sillä. Yksittäinen -tilaväli 1,47 indeksillä antaa tutut 4,9 mikrosekuntia kilometriä kohden, joten 100 km:n reittiin kuluu noin 490 mikrosekuntia yhteen suuntaan ennen kuin yksi aktiivinen laite lisätään. Pyöristäminen 5 mikrosekuntiin kilometriä kohden on hyvä kuituviiveen ensimmäiselle-kierrokselle.

 

Kaksi muuttujaa sabotoi tätä puhdasta kuvaa kentällä. Ensimmäinen on polun inflaatio, koska kuitu seuraa etenemisoikeutta--suorien viivojen sijaan, joten kahden pisteen välinen lasi ylittää usein kartan etäisyyden merkityksellisellä marginaalilla. Toinen on lämpötila. Yksimuotoisen kuidun etenemisviive ajautuu taitekertoimensa mukana, ja taitekerroin ajautuu lämmön mukana; thelämpötilan viivekerrointyypillisen yksimuotoisen kuidun arvo on noin 7 × 10⁻⁶ kelviniä kohti, mikä riittää, että tarkkuusajoituslinkkien on valvottava ja kompensoitava sitä sen sijaan, että viivettä pitäisi käsitellä vakiona (arXiv). Synkronointiprotokollien kohdalla, jotka sietävät vain muutaman nanosekunnin epäsymmetriaa jänneväliä kohti, tämä ajautuminen ei ole akateemista.

 

Joten rehellinen kaava on eteneminen plus mitattu laiteviive, ei pelkkä eteneminen. Hyväksy se, ja varsinainen työ siirtyy laitteisiin, joissa suurin ja vähiten -ymmärretty linkissä on lähetin-vastaanotin.

 

Lähetin-vastaanotin, DSP ja FEC viivästävät, kun kukaan ei laita laskentataulukkoon

 

Nykyaikaisen linkin kuituverkon latenssin suurin palautettavissa oleva siivu sijaitsee yleensä digitaalisessa signaalinkäsittelyssä optiikan sisällä, ei kuidussa, ja voimme näyttää sen pikemminkin kuin väittää sitä. Omat AEC-kokoonpanomme mittaavat 85–110 nanosekuntia lisäviivettä. Koherentti DSP sitä vastoin käyttää mikrosekunteja kromaattisen dispersion kompensointiin, polarisaation seurantaan ja eteenpäin suuntautuvaan virheenkorjaukseen, jokainen lohko suoritetaan reaaliajassa. Suora{5}}tunnistusmoduulit ohittavat suurimman osan käsittelystä ja maksavat siitä tavoitettavissa. Tämä on koko koherentin vs. suoran{7}}havaitsemisviiveen kompromissi yhdessä lauseessa, ja koherentin määrittäminen kaikkialla, koska se näyttää teknisesti paremmalta, on se, kuinka lyhyet linkit päätyvät kuljettamaan mikrosekunteja DSP-viivettä, jota he eivät koskaan tarvinneet.

 

Eteenpäin tapahtuva virheenkorjaus ansaitsee oman kappaleensa, koska useimmat insinöörit pitävät sitä kiinteänä verona, vaikka se on itse asiassa kellotaulu. FEC lisää lähettimeen redundantteja bittejä, jotta vastaanotin voi rakentaa vioittuneen tiedon uudelleen pyytämättä uudelleenlähetystä, ja mitä vahvempi koodi, sitä pidempi dekoodaus. Siksi a400G Ethernet-yhteysei toimi 400 gigabitillä. Se toimii lähempänä 425:tä kuljettaakseen RS-544-koodausta, noin 12,5 prosentin FEC-viivettä, joka ostaa virheensietokykyä sekä suorituskyvyn että käsittelyajan kustannuksella. Puhtaalla, lyhyellä linkillä voit usein siirtyä kevyempään koodiin ja palauttaa viiveen suoraan.

 

Kaksi muuta laite{0}}tason avustajaa piiloutuu pitkän matkan-malleihin. Perinteisellä tavalla rakennetut dispersion kompensointimoduulit lisäävät kukin vähintään 60 nanosekuntia 80 km:n 1550 nm:n jännevälillä omissa penkkimittauksissamme, ja nämä kymmenet nanosekuntit pinoavat reitin jokaisella jännevälillä; kuitu-Bragg-ritilät tekevät saman työn lähes ilman lisäviivettä, minkä vuoksi latenssi{6}}-operaattorit määrittävät ne. Optinen -sähköinen-optinen muunnos transpondereissa ja muxpondereissa, joka maksaa usein useita mikrosekunteja konversiota kohden, joten jokainen tarpeeton regenerointipiste polulla on viive, jonka hyväksyt huomaamatta. Mikään näistä luvuista ei näy etäisyyslaskimessa, ja jokainen niistä on sinun tehtäväsi suunnitella.

 

 

Kun nanosekunnit ovat miljoonien arvoisia

 

Tämä kirjanpito ei ole missään armollisempaa kuin korkean{0}}tiheyden kaupankäynti, jossa yritykset ovat vuosikymmenen ajan osoittaneet, että latenssi on tulosten ja tulosten rivi. Usein-mainittu alan arvio, että yhden millisekunnin hyöty voi olla noin sadan miljoonan dollarin arvoinen vuodessa suurelle kauppatapahtumalle, on sellainen luku, joka järjestää uudelleen koko infrastruktuuristrategian.

 

Tämä talous on se syy, miksi kauppayritykset sijoittavat yhteen ja vuokraavat telinetilaa pörssin omassa laitoksessa kutistaakseen palvelintensa ja vastaavan moottorin välisen kaapeloinnin muutamaan nanosekuntiin. Tästä syystä pitkän matkan-HFT-reitit siirrettiin mikroaaltouuniin, joka seuraa suorempaa-näköpolkua-ilman läpi kuin mikään haudattu kuitu voi, ja miksi kaukaisesta rakenteesta peräisin olevaa mikroskooppista maanvärähtelyä, joka riittää aiheuttamaan satojen nanosekuntien viiveen, käsitellään toiminnallisena hätätilanteena. Ja siksi viimeinen maili on hiljaa muuttunut ontoksi-ydinkuiduksi, jossa valo kulkee lähellä vapaan-avaruuden nopeutta, joka on noin 300 000 kilometriä sekunnissa, eikä kiinteässä piidioksidissa hallitsemaansa lähes 200 000 kilometriä sekunnissa, jolloin taitekerroin aiheuttaa taitekertoimen aiheuttaman etenemisviiveen.

 

Kuituviiveen leikkaaminen ilman suorempaa reittiä

 

Oletetaan, että et voi siirtää rakennuksiasi etkä voi{0}}kantaa reittiäsi uudelleen. Toipumiseen on vielä merkittävää viivettä, ja lähes kaikki se on valintapäätös eikä rakennusprojekti. Vivut karkeassa voittojärjestyksessä:

 

• Yhdistä moduuliluokka ulottuvuuteen, älä teknisiin tietoihin.Suora-tunnista siellä, missä etäisyys sen sallii, yhtenäinen vain siellä, missä sitä todella tarvitset, koska koherentin optiikan liiallinen-määrittely lyhyessä linkissä tuo mikrosekuntia DSP-viivettä ilman hyötyä.

 

• Viritä FEC linkkiin, älä tapaan.Puhdas lyhyt linkki tarvitsee harvoin raskainta koodia, ja kevyempi palauttaa käsittelyajan suoraan.

 

• Suunnittele tarpeeton O-E-O.Jokainen transponderin regenerointipiste, jonka voit poistaa, säästää useita mikrosekunteja.

 

• Valitse pieni{0}}viivedispersion kompensointi.Fiber Bragg -ritilät bulkkidispersiomoduulien päällä aina, kun suunnittelu sen sallii.

 

• Kunnioita fyysistä kerrosta.Yksittäinen mutka minimisäteen yli tai saastunut liitin voi pakottaa linkin hitaampaan ja raskaammin korjattuun tilaan kuluttaen hiljaa jo maksamasi viiveen.

 

Mitä etsiä alhaisen{0}}viiveen lähetin-vastaanottimen tietosivulta

 

Kun latenssi on vaatimus, tietolehti kertoo enemmän kuin ulottuvuuden ja aallonpituuden, jos tiedät, mitkä rivit luet. Aseta moduulin tärinä, sen bittivirhesuhde ja diagnostinen läpinäkyvyys etusijalle sen otsikon nopeuden sijaan. Nämä luvut tarkoittavat jotain vasta, kun tiedät, miten ne mitattiin ja pitävätkö ne kuitukasvistasi kiinni.

 

Jitter on ensimmäinen rivi. Sub-pikosekunnin värinää ja puhtaat silmäkaaviot jokaisella kaistalla estävät linkkiä putoamasta hiljaa hitaampaan, voimakkaammin korjattuun tilaan, ja moduuli, joka ilmaisee bittivirhesuhteen alle 10⁻¹² täydellä ulottuvuudella, kertoo, että sillä on varavaraa jo käytetyn marginaalin sijaan. Fyysisen-tason standardit kuuluvat samaan tarkistuslistaan: liitetyt liittimet pidetään kiinniIEC 61300-3-35päätypinnan puhtausstandardi ja 800G:n ulottuvuusluokat säilytetään sisälläIEEE 802.3ckinsertion-tappiobudjetti, koska linkki, joka epäonnistuu, maksaa siitä hiljaa ylimääräisen FEC-työn ja lisäviiveen.

 

FAQ