topics:23:optical_networks []

Эта страница только для чтения. Вы можете посмотреть её исходный текст, но не можете его изменить. Сообщите администратору, если считаете, что это неправильно.
====== Проектирование оптических сетей в ЦОД ======
<WRAP box round>
Раздел описывает принципы построения волоконно-оптических сетей в центрах обработки данных, включая проектирование интерфейсов, кабельных трасс, магистральных и распределительных уровней (ER, MDA, HDA, ZDA, EDA), а также примеры реализации в архитектуре Spine–Leaf. Особое внимание уделено зависимостям между скоростью интерфейсов, количеством волокон и требованиями к размещению шкафов и каналов.
</WRAP>

===== Основные принципы =====
<WRAP info>
Успешное проектирование сетей ЦОД требует участия обеих проектных групп — инженерной (архитектурной, электротехнической, конструктивной) и IT-команды (сетевые и серверные архитекторы, проектировщики кабельной инфраструктуры). Интегрированный подход обеспечивает:
  * оптимальную компоновку телекоммуникационных залов;
  * совместимость инженерных и IT-систем;
  * масштабируемость и энергоэффективность на протяжении всего жизненного цикла ЦОД.
</WRAP>

===== Интерфейсы волоконно-оптических сетей =====
<WRAP info>
Исторически 10 Gbps интерфейсы использовали последовательные оптические пары (2 волокна). С появлением 40/100/200/400 Gbps перешли к параллельным интерфейсам — требующим от 8 до 32 волокон. Эта зависимость влияет на проектирование каналов, габариты полок и ёмкость стоек.
</WRAP>

^ Интерфейс ^ Кол-во волокон ^ Комментарий ^
| 10GBASE-S | 2 | Двухволоконный канал |
| 40GBASE-SR4 | 8 | Параллельная оптика (4×10 Gbps) |
| 100GBASE-SR10 | 20 | Требует многоволоконных линий |
| 200GBASE-SR4 | 8 | Параллельная оптика |
| 400GBASE-SR16 | 32 | Высокая полоса, высокая плотность |
| 400GBASE-SR8 | 16 | Компромисс скорость/плотность |
| 100/200/400GBASE-DR4 | 8 | Одномодовые для больших дистанций |

<WRAP tip>
Для ЦОД в условиях РФ обычно применяют OM4/OM5 (в пределах зала) и OS2 (между уровнями/зданиями) при длинах >100 м.
</WRAP>

===== Влияние скорости и технологии интерфейсов =====
Количество волокон на порт определяется не только скоростью (40G, 100G, 400G), но и типом интерфейса. При переходе на параллельную оптику требуется больше RU под оптические панели и большее сечение кабельных каналов.

<WRAP important>
Проектом закладывается запас по сечению каналов и U-месту под панели, чтобы поддержать несколько поколений технологий (40G→400G+) без перестройки трасс.
</WRAP>

<WRAP center>
$$N_{strand} = f(V_{port}, T_{interface})$$
</WRAP>

где:
- \(N_{strand}\) — количество волокон на порт;
- \(V_{port}\) — скорость интерфейса (бит/с);
- \(T_{interface}\) — технология (последовательная / параллельная оптика).

===== Иерархия уровней оптической инфраструктуры =====
<WRAP box round>
**ER → MDA → HDA → ZDA → EDA**  
(Entrance Room, Main Distribution Area, Horizontal Distribution Area, Zone Distribution Area, Equipment Distribution Area)
</WRAP>

<mermaid>
flowchart TB
  classDef node font-size:18px,stroke-width:1.5px,fill:#f1f8e9,stroke:#558b2f,color:#1b5e20;
  classDef layer font-size:18px,stroke-width:1.5px,fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0,color:#0d47a1;

  ER["ER — Ввод кабеля (провайдеры, маршрутизаторы)"]:::layer --> 
  MDA["MDA — Главная кроссовая (ядро, Spine)"]:::layer --> 
  HDA["HDA — Горизонтальная кроссовая (Leaf, агрегаторы)"]:::layer --> 
  ZDA["ZDA — Зона распределения (ряд, PoD)"]:::layer --> 
  EDA["EDA — Зона оборудования (стойки, серверы, SAN)"]:::node
</mermaid>

<WRAP info>
Каждый уровень — самостоятельная зона коммутации. ZDA обеспечивает локальную гибкость при подключении стоек, сокращает длины патчей и ускоряет переобвязку.
</WRAP>

===== Пример сетевой архитектуры (Spine–Leaf + SAN) =====
<WRAP box round>
Логическая схема связи Spine–Leaf с подключением уровня хранения.
</WRAP>

<mermaid>
flowchart TB
  classDef layer font-size:17px,stroke-width:1.5px,fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,color:#0d47a1;
  classDef device font-size:17px,stroke-width:1px,fill:#fff8e1,stroke:#fbc02d,color:#795548;

  subgraph MDA["MDA — Spine слой"]
    Spine1(("Spine-1")):::layer
    Spine2(("Spine-2")):::layer
  end

  subgraph HDA["HDA — Leaf слой"]
    Leaf1(("Leaf-1")):::layer
    Leaf2(("Leaf-2")):::layer
  end

  subgraph ZDA["ZDA — Распределение по рядам"]
    MoR(("Middle-of-Row коммутаторы")):::device
  end

  subgraph EDA["EDA — Серверные стойки"]
    Server1(("Сервер A")):::device
    Server2(("Сервер B")):::device
  end

  subgraph SAN["SAN — Уровень хранения"]
    SAN1(("SAN Director")):::layer
    Storage(("Дисковые массивы")):::device
  end

  Spine1 --> Leaf1
  Spine2 --> Leaf2
  Leaf1 --> MoR
  Leaf2 --> MoR
  MoR --> Server1
  MoR --> Server2
  MoR --> SAN1 --> Storage
</mermaid>

<WRAP info>
Каждый Leaf связан минимум с двумя Spine (N+1/2N резерв). SAN подключается к MoR выделенными каналами Fibre Channel.
</WRAP>

===== Конфигурации больших залов =====
<WRAP box round>
**Пример 1 — PoD-архитектура (компьютинг, хранение и сеть внутри блока)**
</WRAP>

<mermaid>
flowchart TB
  classDef node font-size:17px,stroke-width:1.2px,fill:#f1f8e9,stroke:#2e7d32,color:#1b5e20;
  classDef infra font-size:17px,stroke-width:1.2px,fill:#e3f2fd,stroke:#1976d2,color:#0d47a1;

  subgraph PoD["PoD"]
    Compute["Вычислительные стойки"]:::node
    Storage["Локальное хранилище"]:::node
    Network["MoR-коммутаторы"]:::infra
  end

  PoD --> Spine["Spine (MDA)"]:::infra
  Spine --> Carrier["Входной шлюз / Carrier"]:::infra
</mermaid>

<WRAP tip>
PoD упрощает масштабирование: добавляются новые блоки без вмешательства в существующие залы. Типично для гипермасштабных ЦОД.
</WRAP>

<WRAP box round>
**Пример 2 — Централизованное хранилище на верхнем уровне**
</WRAP>

<mermaid>
flowchart TB
  classDef layer font-size:17px,stroke-width:1.2px,fill:#fff8e1,stroke:#f9a825,color:#6d4c41;
  classDef infra font-size:17px,stroke-width:1.2px,fill:#e3f2fd,stroke:#1565c0,color:#0d47a1;

  subgraph Halls["Залы 1–3 (Compute + Network)"]
    MoR1["MoR — коммутаторы залов"]:::infra
    Servers["Серверные стойки"]:::layer
  end

  subgraph CentralStore["Уровень 3 — Центральное хранилище"]
    SAN1["SAN Directors"]:::infra
    Drives["Дисковые массивы"]:::layer
  end

  MoR1 --> SAN1 --> Drives
</mermaid>

<WRAP info>
Схема разделяет масштабирование вычислений и хранения. Требуется строгий расчёт бюджета потерь и числа соединений (на практике до 8 коннекторов на канал).
</WRAP>

===== Основные зависимости при проектировании =====
<WRAP box>
До начала трассировки определяются:
  * архитектура сети (Spine–Leaf, PoD и др.);
  * топология маршрутизации и резервирования;
  * архитектура вычислений и хранения (локально/централизованно);
  * тип и ёмкость кроссовых зон (MDA/HDA/ZDA);
  * планировка залов и размещение шкафов;
  * классы волокон (OM4/OM5, OS2), допустимые длины и бюджет потерь.
</WRAP>

===== Ключевые идеи =====
<WRAP tip>
  * Поддержка эволюции скоростей 40G→400G+ без замены трасс — ключевое требование.
  * Заранее закладывать запас по сечению каналов и RU под оптические панели.
  * Для крупных ЦОД (>9 000 м²) — модульность через PoD или централизованное хранилище.
  * Spine–Leaf обеспечивает масштабируемость и отказоустойчивость; связи Leaf↔Spine — по схеме полносвязности.
  * При 400G+ критичны длины, число соединений и точный бюджет потерь.
  * Проект выполняется совместно инженерной и IT-командой, с фиксацией требований к трассам и кроссовым уровням.
</WRAP>