Carl Osborne, vicepresidente de desarrollo de redes globales de Tata, explica los detalles.
Cuanto más cerca esté de la superficie, más contención necesitará para soportar posibles daños durante el envío. Se cavan zanjas en aguas poco profundas donde se colocan los cables. Sin embargo, a mayores profundidades, como en la cuenca de Europa occidental con una profundidad de casi cinco kilómetros y medio, no se requiere protección: el transporte comercial no amenaza los cables en la parte inferior.
A esta profundidad, el diámetro del cable es de solo 17 mm, es como un rotulador en una funda de polietileno aislante grueso. El conductor de cobre está rodeado por una pluralidad de alambres de acero que protegen el núcleo de fibra óptica, que está incrustado en un tubo de acero de menos de tres milímetros de diámetro en gelatina tixotrópica blanda. Los cables blindados son los mismos internamente, pero además están revestidos con una o más capas de alambre de acero galvanizado envuelto alrededor de todo el cable.
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Sin un conductor de cobre, no habría cable submarino. La tecnología de fibra óptica es rápida y puede transportar cantidades casi ilimitadas de datos, pero la fibra no puede operar a largas distancias sin un poco de ayuda. Para mejorar la transmisión de luz a lo largo de toda la longitud de un cable de fibra óptica, se necesitan dispositivos repetidores, de hecho, amplificadores de señal. En tierra, esto se hace fácilmente con electricidad local, pero en el fondo del océano, los amplificadores extraen corriente continua del conductor del cable de cobre. ¿De dónde viene esta corriente? Desde estaciones en ambos extremos del cable.
Si bien los consumidores no saben esto, TGN-A son en realidad dos cables que atraviesan el océano de diferentes maneras. Si uno está dañado, el otro proporcionará continuidad en la comunicación. El TGN-A alternativo aterriza a 110 kilómetros (y tres amplificadores de tierra) del principal y obtiene su energía de allí. Uno de estos cables transatlánticos tiene 148 amplificadores, mientras que el otro, más largo, tiene 149.
Los líderes de la estación tratan de evitar la publicidad, así que llamaré a nuestro guía de estación, John. John explica cómo funciona el sistema:
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“Para alimentar el cable, hay un voltaje positivo en nuestro extremo, pero en Nueva Jersey es negativo. Tratamos de mantener la corriente: el voltaje puede chocar fácilmente con la resistencia del cable. Un voltaje de aproximadamente 9 mil voltios se divide entre los dos extremos. A esto se le llama alimentación bipolar. Así que unos 4.500 voltios de cada extremo. En condiciones normales, podríamos mantener funcionando todo el cable sin la ayuda de Estados Unidos.
No hace falta decir que los amplificadores están diseñados para durar 25 años sin interrupciones, ya que nadie enviará buceadores para cambiar de contacto. Pero mirando la muestra del cable en sí, dentro del cual solo hay ocho fibras ópticas, es imposible no pensar que con todos estos esfuerzos debe haber algo más.
“Todo está limitado por el tamaño de los amplificadores. Ocho pares de fibras requieren amplificadores del doble de tamaño”, explica John. Y cuantos más amplificadores, más energía se necesita.
En la estación, los ocho cables que componen el TGN-A forman cuatro pares, cada uno de los cuales contiene una fibra de recepción y una fibra de transmisión. Cada cable está pintado de un color diferente para que, en caso de avería y la necesidad de reparaciones en el mar, los técnicos puedan entender cómo montar todo en su estado original. Del mismo modo, los trabajadores en tierra pueden averiguar qué insertar cuando se conectan a una terminal de línea submarina (SLTE).
Reparación de cables en el mar
Peter Jamieson, especialista en soporte de fibra de Virgin Media, informa sobre reparaciones de cables.
“Tan pronto como se encuentra el cable y se lleva al barco para su reparación, se instala una nueva pieza de cable en buen estado. El dispositivo de control remoto luego regresa a la parte inferior, encuentra el otro extremo del cable y hace una conexión. Luego, el cable se entierra en el fondo durante un máximo de metro y medio utilizando un chorro de agua a alta presión , dice.
“Por lo general, la reparación tarda unos diez días a partir de la fecha de salida del buque de reparación, de los cuales de cuatro a cinco días se realizan directamente en el lugar de la avería. Afortunadamente, esto es raro: Virgin Media solo ha encontrado dos en los últimos siete años.
QAM, DWDM, QPSK …
Con cables y amplificadores en su lugar, probablemente durante décadas, no se puede ajustar nada más en el océano. El ancho de banda, la latencia y todo lo relacionado con la calidad del servicio está regulado en las estaciones.
“La corrección de errores hacia adelante se utiliza para comprender la señal que se envía, y las técnicas de modulación han cambiado a medida que aumentaba la cantidad de tráfico transportado por la señal”, dice Osborne. “QPSK (Modulación por desplazamiento de fase en cuadratura) y BPSK (Modulación por desplazamiento de fase binaria), a veces denominados PRK (Modulación por desplazamiento de fase doble), o 2PSK, son técnicas de modulación de largo alcance. 16QAM (Modulación de amplitud en cuadratura) se utilizaría en sistemas de cable submarino más cortos, y se está desarrollando la tecnología 8QAM, intermedia entre 16QAM y BPSK.
La tecnología DWDM (multiplexación por división de longitud de onda densa) se utiliza para combinar diferentes canales de datos y transmitir estas señales a diferentes frecuencias, a través de la luz en un espectro de color específico, a través de un cable de fibra óptica. De hecho, forma muchos enlaces virtuales de fibra óptica. Esto aumenta drásticamente el rendimiento de la fibra.
Hoy, cada uno de los cuatro pares tiene un ancho de banda de 10 Tbit / sy puede alcanzar los 40 Tbit / s en un cable TGN-A. En ese momento, 8 Tbps era el potencial máximo disponible en este cable Tata. A medida que los nuevos usuarios comiencen a utilizar el sistema, utilizarán capacidad sobrante, pero esto no nos empobrecerá: el sistema todavía tiene el 80% del potencial y, en los próximos años, con la ayuda de otra codificación nueva o un mayor multiplexado, es casi seguro que sea posible aumentar rendimiento.
Uno de los principales problemas que afectan a la aplicación de las líneas de comunicación fotónica es la dispersión en las fibras ópticas. Este es el nombre de lo que incluyen los diseñadores al diseñar el cable, ya que algunas secciones de la fibra tienen dispersión positiva y otras tienen dispersión negativa. Y si necesita hacer reparaciones, debe asegurarse de tener a mano un cable con la dispersión adecuada. En tierra, la compensación de dispersión electrónica es una tarea que se optimiza constantemente para manejar las señales más débiles.
“Solíamos usar bobinas de fibra para forzar la compensación de la dispersión”, dice John, “pero ahora todo se hace de forma electrónica. Es mucho más preciso aumentar el rendimiento . Así que ahora, en lugar de ofrecer inicialmente a los usuarios fibra de 1, 10 o 40 gigabits, gracias a tecnologías que han mejorado en los últimos años, podemos preparar “gotas” de 100 gigabits.
Hablando de administración de cables, Osborne dice:
“Los cables que van desde la playa tienen tres partes principales: la fibra que transporta el tráfico, la línea eléctrica y el suelo. La fibra por la que pasa el tráfico es la que se extiende sobre esa caja de allí. La línea de fuerza se bifurca en otro segmento dentro del territorio de este objeto"
Un conducto de fibra óptica amarillo se arrastra hacia los paneles de distribución que realizarán una variedad de tareas, incluida la demultiplexación de señales entrantes para que se puedan separar diferentes bandas de frecuencia. Representan un sitio de “pérdida” potencial donde los enlaces individuales pueden cortarse sin ingresar a la red terrestre.
John dice: "Están entrando canales de 100 Gbps y tiene clientes de 10 Gbps: de 10 a 10. También ofrecemos a los clientes 100 Gbps limpios".
“Todo depende de los deseos del cliente”, añade Osborne. “Si necesitan un solo canal de 100 Gbps que provenga de uno de los paneles de control, se puede proporcionar directamente al consumidor. Si el cliente necesita algo más lento, entonces sí, tendrá que suministrar tráfico a otros equipos, donde se puede dividir en partes a menor velocidad. Tenemos clientes que compran una línea alquilada de 100 Gbps, pero no hay tantos. Cualquier pequeño proveedor que quiera comprarnos capacidad de transmisión preferirá elegir una línea de 10 Gbps.
Los cables submarinos proporcionan muchos gigabits de ancho de banda que se pueden utilizar para líneas arrendadas entre dos oficinas de la empresa para que, por ejemplo, se puedan realizar llamadas de voz. Todo el ancho de banda se puede expandir al nivel de servicio de la red troncal de Internet. Y cada una de estas plataformas está equipada con varios equipos controlados por separado.
“La mayor parte del ancho de banda proporcionado por cable se utiliza para alimentar nuestra propia Internet o se vende como líneas de transmisión a otras empresas mayoristas de Internet como BT, Verizon y otros operadores internacionales que no tienen sus propios cables en el lecho marino y, por lo tanto, comprar acceso a la transmisión de información de nosotros.
Los tableros de distribución altos admiten una mezcla de cables ópticos que comparten una conexión de 10 Gigabit con los clientes. Si desea aumentar el rendimiento, es casi tan fácil como pedir módulos adicionales y colocarlos en estantes; eso es lo que dice la industria cuando quieren describir cómo funcionan las matrices de racks grandes.
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John señala el sistema existente de 560 Gbps del cliente (construido con tecnología 40G), que se actualizó recientemente con 1,6 Tbps adicionales. La capacidad adicional se ha logrado con dos módulos adicionales de 800 Gbps, que operan con tecnología 100G con un tráfico de más de 2,1 Tbps. Cuando habla de la tarea que tiene entre manos, parece que la fase más larga del proceso es esperar a que aparezcan nuevos módulos.
Todas las instalaciones de infraestructura de la red Tata tienen copias, por lo tanto existen dos premisas SLT1 y SLT2. Un sistema del Atlántico, llamado internamente S1, está a la izquierda de SLT1, y el cable de Europa del Este a Portugal se llama C1 y está ubicado a la derecha. En el otro lado del edificio se encuentran SLT2 y Atlantic S2, que, junto con C2, están conectados con España.
En un compartimento separado cercano hay una sala en tierra que, entre otras cosas, es responsable de controlar el flujo de tráfico hacia el centro de datos Tata de Londres. Uno de los pares de fibras transatlánticas en realidad está descargando datos en el lugar equivocado. Es un par adicional que continúa camino a la oficina de Tata en Londres desde Nueva Jersey para minimizar la latencia de la señal. Hablando de eso: John verificó los datos de latencia de la señal que pasa por los dos cables del Atlántico; la ruta más corta alcanza una tasa de retardo de paquetes de datos (PGD) de 66,5 ms, mientras que la más larga alcanza los 66,9 ms. Entonces, su información se transporta a una velocidad de aproximadamente 703,759,397.7 km / h. ¿Tan rápido?
Describe los principales problemas que surgen al respecto: “Cada vez que cambiamos de cable óptico a cable de baja corriente, y luego nuevamente a óptico, el tiempo de retardo aumenta. Ahora, con ópticas de alta calidad y amplificadores más potentes, se minimiza la necesidad de reproducir la señal. Otros factores incluyen una limitación en el nivel de potencia que se puede enviar a través de cables submarinos. Al cruzar el Atlántico, la señal permanece óptica en todo momento.
Energía de pesadillas
No puede visitar un sitio de cableado o un centro de datos sin notar cuánta energía se necesita allí: no solo para los equipos en los racks de telecomunicaciones, sino también para los refrigeradores, sistemas que evitan que los servidores y los conmutadores se sobrecalienten. Y dado que el sitio de instalación del cable submarino tiene requisitos de energía inusuales debido a sus repetidores submarinos, sus sistemas de respaldo tampoco son comunes.
Si entramos en una de las baterías, en lugar de los estantes con baterías de repuesto del Yuasa, cuyo factor de forma no es particularmente diferente a las que se ven en el automóvil, veremos que la habitación se parece más a un experimento médico. Está lleno de enormes baterías de plomo-ácido en tanques transparentes que parecen cerebros alienígenas en frascos. Sin mantenimiento, este juego de baterías de 2V con una vida útil de 50 años agrega hasta 1600 Ah para 4 horas de duración garantizada de la batería.
Los cargadores, que son, de hecho, rectificadores de corriente, proporcionan un voltaje de circuito abierto para mantener la carga de las baterías (las baterías de plomo-ácido selladas a veces deben recargarse en reposo, de lo contrario perderán sus propiedades útiles con el tiempo debido al llamado proceso de sulfatación - aprox. Nuevo eso). También conducen el voltaje de CC para las estanterías del edificio. Dentro de la habitación, hay dos fuentes de alimentación alojadas en grandes gabinetes azules. Uno alimenta el cable Atlantic S1, el otro el Portugal C1. La pantalla digital lee 4100 V a aproximadamente 600 mA para una fuente de alimentación Atlantic, la segunda muestra un poco más de 1500 V a 650 mA para una fuente de alimentación C1.
John describe la configuración:
“La fuente de alimentación consta de dos convertidores separados. Cada uno tiene tres niveles de potencia y puede suministrar 3000 V CC. Este único gabinete puede alimentar todo un cable, es decir, tenemos reservas n + 1, ya que tenemos dos de ellas. Aunque, lo más probable es que incluso n + 3, porque incluso si ambos convertidores caen en Nueva Jersey, y uno más aquí, todavía podremos alimentar el cable.
Al revelar algunos mecanismos de conmutación muy sofisticados, John explica el sistema de control: “Así es como, en esencia, lo encendemos y apagamos. Si hay algún problema con el cable, tenemos que trabajar con el barco para solucionarlo. Hay una serie de procedimientos que debemos seguir para garantizar la seguridad antes de que la tripulación del barco comience a trabajar. Obviamente, el voltaje es tan alto que es letal, por lo que tenemos que enviar mensajes sobre seguridad energética. Enviamos una notificación de que el cable está conectado a tierra y responden. Todo está interconectado, por lo que puede asegurarse de que todo esté seguro.
La instalación también cuenta con dos generadores diesel de 2 MVA (megavoltio-amperio - aprox. Nuevo que). Por supuesto, como todo está duplicado, el segundo es de repuesto. También hay tres enormes unidades de refrigeración, aunque aparentemente solo necesitan una. Una vez al mes, el generador de repuesto se verifica sin carga y dos veces al año, todo el edificio se pone en marcha con carga. Dado que el edificio también es un centro de procesamiento y almacenamiento de datos, esto es necesario para la acreditación de un Acuerdo de Nivel de Servicio (SLA) y una Organización Internacional de Normalización (ISO).
En un mes típico en la instalación, la factura de la luz alcanza fácilmente los 5 dígitos.
Cómo funciona un proveedor de infraestructura
Como sistema de cable internacional, los proveedores de servicios de todo el mundo se enfrentan a los mismos desafíos: daños en los cables terrestres, que con mayor frecuencia ocurren en sitios de construcción en áreas menos monitoreadas. Estos son, por supuesto, las anclas en el fondo del mar que han perdido su trayectoria. Además, no se olvide de los ataques DDoS, en los que los sistemas son atacados y todo el ancho de banda disponible está lleno de tráfico. Por supuesto, el equipo está bien equipado para hacer frente a estas amenazas.
“El equipo está configurado para rastrear los patrones de tráfico típicos que se esperan durante un período particular del día. Pueden verificar constantemente el tráfico entre las 4 pm del jueves pasado y ahora. Si la inspección revela algo inusual, el equipo puede prevenir la intrusión de manera proactiva y redirigir el tráfico con otro firewall, lo que puede eliminar cualquier intrusión. Esto se denomina mitigación productiva de DDoS. Su otro tipo es recíproco. En este caso, el consumidor puede decirnos: “Oh, tengo una amenaza en el sistema en este día. Será mejor que esté alerta ". Aun así, podemos filtrar como medida proactiva. También existe una actividad legal de la que se nos notificará, por ejemplo, Glastonbury (Festival de Música del Reino Unido - aprox. Nuevo),por lo que cuando los boletos salen a la venta, el aumento del nivel de actividad no se bloquea ".
La latencia del sistema también debe ser monitoreada de manera proactiva por clientes como Citrix que ejecutan servicios de virtualización y aplicaciones en la nube que son sensibles a una latencia de red significativa. Un cliente como Fórmula 1 aprecia la necesidad de velocidad. Tata Communications opera una infraestructura de red de carreras para todos los equipos y varias emisoras.
Y, por cierto, si tiene curiosidad sobre cómo funcionan los sistemas de respaldo, tienen 360 baterías por UPS y 8 fuentes de alimentación ininterrumpidas. Esto suma más de 2.800 baterías y, dado que cada una pesa 32 kg, su peso total es de aproximadamente 96 toneladas. La vida útil de las baterías es de 10 años, y cada una de ellas se controla individualmente en cuanto a temperatura, humedad, resistencia y otros indicadores, controlados las 24 horas. Cuando estén completamente cargados, podrán mantener el centro de datos en funcionamiento durante unos 8 minutos, lo que dará mucho tiempo para que los generadores se enciendan.
El centro tiene 6 generadores, tres para cada sala del centro de datos. Cada generador puede manejar la carga completa del centro: 1,6 MVA. Cada uno de ellos produce 1280 kilovatios de energía. En general, recibe 6 MVA; esta cantidad de energía, quizás, sería suficiente para proporcionar energía a la mitad de la ciudad. También hay un séptimo generador en el centro, que cubre la demanda de energía necesaria para mantener el edificio. La habitación contiene unos 8000 litros de combustible, suficiente para sobrevivir un día en condiciones plenas. Con la combustión total de combustible por hora, se consumen 220 litros de diésel, que si se tratara de un automóvil que se desplaza a 96 km / h podría llevar los modestos 235 litros a los 100 km a un nuevo nivel: las cifras que hacen que el Humvee parezca. como un Prius.
El equipo de NewWho trabajó en la traducción: Vlada Olshanskaya, Nikita Pinchuk, Alexander Pozdeev, Georgy Leshkasheli, Olya Kuznetsova y Kirill Kozlovsky. Editores: Anna Nebolsina, Roman Vshivtsev y Artyom Slobodchikov
