О, а вот и вы. Быстро получилось, не так ли? Всего лишь щелчок мыши или нажатие на экран и, если у вас соединение 21 века, вы мгновенно оказались на этой странице.
Но как это работает? Думали ли вы когда-нибудь о том, как картинка с котиком попадает на ваш компьютер в Лондоне с сервера в Орегоне? Мы говорим не просто о чудесах протокола TCP/IP или вездесущих точках доступа Wi-Fi, хотя это все тоже важно. Нет, мы говорим о большой инфраструктуре: огромных подводных кабелях, обширных дата-центрах со всем их излишеством энергосистем и о гигантских, лабиринтоподобных сетях, непосредственно подключающих миллиарды людей к Интернету.
А вот что, вероятно, еще важнее: поскольку мы все больше полагаемся на повсеместную связь с Интернетом, число подключенных устройств все растет, а наша жажда трафика не знает границ. Как мы обеспечиваем работу Интернета? Как Verizon и Virgin (крупнейшие интернет-провайдеры в США) удается стабильно передавать вам в дом сто миллионов байтов данных каждую секунду, круглые сутки, каждый день?
Что ж, прочитав следующие несколько тысяч слов, вы об этом узнаете.
ТАЙНЫЕ МЕСТА ВЫХОДА КАБЕЛЕЙ НА СУШУ
British Telecom (BT) может заманивать клиентов, обещая провести «оптоволокно в каждый дом» (FTTH) для повышения скорости, и у Virgin Media качество услуг неплохое — скорости до 200 Мбит/с для физических лиц благодаря гибридной волоконно-коаксильной (ГВК) сети. Но, как видно из названия, всемирная паутина — это действительно мировая сеть. Обеспечить работу Интернета не под силу одному отдельному провайдеру на нашем острове, да и вообще где-либо в мире.
В первую очередь мы в кои-то веки посмотрим на один из самых необычных и интересных кабелей, по которым передаются данные, и на то, как он достигает британских берегов. Мы говорим не о каких-нибудь обычных проводах между наземными дата-центрами в сотне километров друг от друга, а о контактной станции в загадочном месте на западном берегу Анг-лии, где после пути в 6500 километров из американского Нью-Джерси заканчивается атлантический подводный кабель Tata.
Связь с США необходима для любой серьезной международной коммуникационной компании, и Tata’s Global Network (TGN) — это единственная опоясывающая всю планету оптоволоконная сеть с одним владельцем. Это 700 тысяч километров подводных и наземных кабелей с более чем 400 узлами связи по всему миру.
Tata, однако, готова делиться. Она существует не просто для того, чтобы дети директора могли без задержек играть в Call of Duty, а группа избранных могла без задержек смотреть «Игру престолов» онлайн. Ежесекундно на сеть Tata первого уровня приходится 24% мирового интернет-трафика, так что шанс поближе познакомиться с TGN-A (Атлантика), TGN-WER (Западная Европа) и их кабельными друзьями упускать нельзя.
Сама станция — вполне себе классический дата-центр на вид, серый и невзрачный — может вообще показаться местом, где, например, выращивают капусту. А внутри все иначе: для перемещения по зданию нужны RFID-карточки, для входа в помещения дата-центра — дать считать свой отпечаток пальца, но для начала — чашка чая и беседа в конференц-зале. Это не привычный дата-центр, и некоторые вещи надо объяснять. В частности, для подводных кабельных систем нужно очень много энергии, которую предоставляют многочисленные резервные агрегаты.
Карл Осборн, вице-президент Tata по международному сетевому развитию, присоединился к нам на время экскурсии, чтобы изложить свои мысли. До Tata Осборн работал на самом корабле, прокладывающем кабель, и следил за процессом. Он показал нам образцы подводных кабелей, демонстрируя то, как меняется их конструкция в зависимости от глубины. Чем ближе вы к поверхности, тем больше нужно защитной оболочки, чтобы выдержать потенциальные повреждения от судоходства. На мелководье выкапываются траншеи, куда кладут кабели. Впрочем, на большей глубине, как в Западно-Европейской котловине глубиной почти в пять с половиной километров, защита не требуется — коммерческое судоходство никак не угрожает кабелям на дне.
На этой глубине диаметр кабеля — всего 17 мм, он словно фломастер в толстой изолирующей полиэтиленовой оболочке. Медный проводник окружает множество стальных проволочек, защищающих оптоволоконную сердцевину, находящуюся в стальной трубке диаметром менее трех миллиметров в мягком тиксотропном желе. Защищенные кабели внутри устроены так же, но вдобавок одеты в еще один или несколько слоев гальванизированной стальной проводки, обернутой вокруг всего кабеля.
Без медного проводника не было бы никакого подводного кабеля. Оптоволоконная технология обладает высокой скоростью и может пропускать чуть ли не безграничное количество данных, но оптоволокно не может работать на длинных дистанциях без небольшой помощи. Для усиления светопередачи по всей длине оптоволоконного кабеля нужны усилители сигнала. На суше это легко осуществляется за счет местной электроэнергии, но на дне океана усилители получают постоянный ток от медного проводника кабеля. А откуда берется этот ток? Со станций на обоих концах кабеля.
Хотя потребители этого не знают, TGN-A — это, на самом деле, два кабеля, идущие через океан разными путями. Если один будет поврежден, другой обеспечит непрерывность связи. Альтернативный TGN-A выходит на сушу на расстоянии в 110 километров (и три наземных усилителя) от основного и получает свою энергию оттуда же. У одного из этих трансатлантических кабелей 148 усилителей, а у другого, более длинного — 149.
Руководители станции стараются избегать известности, так что я назову нашего гида по станции Джоном. Он объясняет устройство системы:
«Для питания кабеля с нашего конца идет положительное напряжение, а в Нью-Джерси оно отрицательное. Мы стараемся поддерживать ток: напряжение легко может наткнуться на сопротивление на кабеле. Напряжение примерно в 9 тысяч вольт поделено между двумя концами. Это называется двуполярным питанием. Так что с каждого конца примерно 4 500 вольт. В нормальных условиях мы могли бы обеспечивать работу всего кабеля без всякой помощи со стороны США»
Стоит ли говорить, что усилители сделаны с расчетом на бесперебойную работу в течение 25 лет, поскольку никто не будет посылать на дно водолазов, чтобы поменять контакт. Но глядя на сам образец кабеля, внутри которого всего восемь оптических волокон, невозможно не подумать, что при всех этих усилиях тут должно быть что-то большее.
«Все ограничивается размерами усилителей. На восемь волоконных пар нужны усилители вдвое большего размера», — поясняет Джон. А чем больше усилители, тем больше нужно энергии.
На станции восемь проводов, составляющих TGN-A, образуют четыре пары, каждая из которых содержит волокно приема и волокно передачи. Каждый проводок окрашен в свой цвет, чтобы в случае поломки и необходимости ремонта в море техники могли понять, как собрать все в изначальное состояние. Аналогично, работники на суше могут понять, что куда вставлять при подключении к подводному линейному терминалу (SLTE).
Когда кабели и усилители установлены — скорее всего, на десятилетия — больше в океане ничего отрегулировать нельзя. Ширина полосы, задержка и все, что касается качества услуг, регулируется на станциях.
ЭНЕРГИЯ КОШМАРОВ
Вы не можете посетить место закладки кабеля или центр обработки информации и не заметить, насколько там необходима энергия: не только для оборудования в телекоммуникационных стойках, но и для охладителей — систем, которые предотвращают перегрев серверов и коммутаторов. И поскольку место закладки подводного кабеля обладает необычными энергетическими требованиями из-за своих подводных ретрансляторов, резервные системы у него тоже не самые обычные.
Если мы зайдем в одну из аккумуляторных, вместо стеллажей с запасными аккумуляторами ИБП (источник бесперебойного питания) Yuasa — формфактор которых не особенно отличается от тех, что можно увидеть в машине — мы увидим, что комната больше напоминает медицинский эксперимент. Она уставлена огромными свинцово-кислотными аккумуляторами в прозрачных резервуарах, выглядящими как мозги инопланетян в банках. Не требующий технического обслуживания, этот набор аккумуляторов на 2 В с продолжительностью жизни в 50 лет в сумме дает 1600 А*ч, обеспечивая 4 часа гарантированной автономной работы.
Зарядные устройства, которые, по сути, являются выпрямителями тока, обеспечивают напряжение холостого хода для поддержания заряда аккумуляторов (герметичные свинцовокислотные аккумуляторы должны иногда подзаряжаться на холостом ходу, иначе со временем они теряют полезные свойства из-за т.н. процесса сульфатации). Они также проводят напряжение постоянного тока для стеллажей к зданию. Внутри комнаты находятся два источника электроснабжения, размещенные в больших синих шкафах. Один питает кабель Atlantic S1, другой — Portugal C1. Цифровой дисплей показывает 4100 В при силе тока приблизительно в 600 мА для атлантического источника электроснабжения, второй показывает чуть больше 1500 В при 650 мА для источника электроснабжения C1.
В обычный месяц на объекте счет за электричество легко достигает 5 цифр.
СЛЕДУЮЩАЯ ОСТАНОВКА: ДАТА-ЦЕНТР
В бакингемширском дата-центре существуют похожие требования к объемам резервов, хоть и другого масштаба: две гигантские колокации (колокация — услуга, заключающаяся в том, что провайдер размещает клиентское оборудование на своей территории и обеспечивает его работу и обслуживание, что позволяет сэкономить на организации канала связи от провайдера до клиента) и управляемые хостинговые холлы (S110 и S120), каждый из которых занимает квадратный километр. Темное оптоволокно (неиспользуемые для передачи данных волокна оптического кабеля, которые служат в качестве резерва ) соединяет S110 с Лондоном, а S120 соединено с местом выхода кабеля на западном побережье. Там расположены две установки — автономные системы 6453 и 4755: многопротокольная коммутация по меткам (MPLS) и межсетевой протокол (IP).
Продолжение в следующем номере
№ 42, 18.10.2019