Королевский военно-морской флот Великобритании в ближайшие годы получит в своё распоряжение судно специального назначения, главной задачей которого станет обеспечение целостности инфраструктуры подводных интернет-кабелей. Министерство обороны Великобритании высказывает опасения, что кабели могут стать целью атак других государств.

Повреждение подводной интернет-инфраструктуры может обернуться колоссальным ущербом. Такие коммуникации в числе прочего служат для ежедневного осуществления финансовых транзакций на триллионы долларов США.

Прототип одного из фрегатов нового поколения от Babcock International

Новый корабль под названием Multi-Role Ocean Surveillance Ship, как ожидается, займётся инспектированием вод и обнаружением потенциально опасных иностранных судов и подводных лодок. В оснащение корабля войдут передовые сенсорные системы, а также отряд подводных дронов — как полностью автономных, так и с дистанционным управлением.

Команда корабля составит 15 человек. Ввести его в эксплуатацию планируется в 2024 году. Судну предстоит инспектировать как британские, так и международные воды. 

Компания Google объявила о завершении тестирования и готовности к эксплуатации подводной кабельной системы Dunant, которая была проложена по дну Атлантического океана между Виргиния-Бич (США) и Сент-Илер-де-Рье на атлантическом побережье Франции. Данная система обеспечивает рекордную пропускную способность 250 Тбит/с при передаче данных через Атлантику.

Компания отметила, что система позволила расширить её глобальную сеть, добавляя выделенную ёмкость, разнообразие и устойчивость, обеспечивая при этом возможность подключения сетевой инфраструктуре региона. Система была названа в честь швейцарского бизнесмена и общественного деятеля Анри Дюнана (Henry Dunant), основателя Красного Креста и первого лауреата Нобелевской премии мира.

Проект был осуществлён в партнёрстве с компанией SubCom, которая спроектировала, изготовила и проложила систему Dunant в соответствии с графиком, несмотря на продолжающуюся глобальную пандемию. Строительством наземной станции на французском побережье и обеспечением наземных коммуникаций занимался оператор Orange. В свою очередь, компания Telxius выполнила аналогичные работы на побережье США.

Dunant — первый подводный кабель высокой протяжённости с 12-парным оптоволоконным мультиплексированием с пространственным разделением каналов (SDM). Повышенная пропускная способность кабеля обеспечивается экономически эффективным способом за счёт дополнительных пар волокон (двенадцати, а не шести или восьми в подводных кабелях прошлых поколений) и конструкции повторителей с оптимизацией мощности.

Сеть Google Cloud состоит из оптоволоконных линий и подводных кабелей, проложенных между более чем сотней точек присутствия, тысячами edge-узлов, более 100 локаций Cloud CDN, 91 точкой интерконнекта и 24 регионами GCP. Вскоре к ним добавится ещё один трансатлантический кабель Grace Hopper. А вот с тихоокеанской ВОЛС Pacific Light вышла заминка.

Согласно исследованию TeleGeography, в ряде регионов спрос на высокую пропускную способность сетей вырос. В связи с продолжающимся развёртыванием новых подводных кабелей, провайдеры расширяют географию своего присутствия в качестве как владельцев, так и постоянных клиентов новых кабельных систем. В августе TeleGeography сообщила, что средний международный интернет-трафик увеличился на 48 % в 2020 году, в то время как пропускная способность интернета выросла на 35 %, что является самым большим ростом с 2013 года.

В своём годовом отчёте о подводных сетях и пропускной способности TeleGeography сообщила, что во время пандемии COVID-19 глобальный интернет «прогнулся, но, по большей части, не рухнул». Тем не менее, компания, занимающаяся исследованием рынка, отметила, что резкий скачок пропускной способности и рост трафика в 2020 году, вероятно, является разовым событием, и будет возврат к типичным темпам роста, когда ограничения пандемии прекратятся.

Рост трафика и пропускной способности редко происходит в одинаковых пропорциях — операторы сетей часто наращивают ёмкость в ожидании роста трафика. В период с 2016 по 2020 год средний и пиковый международный интернет-трафик увеличивался на 30 % в год, тогда как среднегодовой темп роста пропускной способности составлял 29 %.

TeleGeography полагает, что тенденции последних лет сохранятся. Хотя до 2020 года пропускная способность международного интернета и рост трафика постепенно замедлялись, темпы роста остаются высокими. В Африке наблюдался самый быстрый рост глобальной пропускной способности, среднегодовые темпы роста которой составили 47 % в период с 2016 по 2020 год, тогда как Азия немного отстаёт с показателем в пределах 40 %.

Веб-гиганты Google, Microsoft, Facebook и Amazon по-прежнему будут доминирующими пользователями глобальных сетей, на долю которых в 2019 году приходилось 64 % всей используемой ёмкости. В шести из семи регионов мира они добавляли пропускную способность в совокупном годовом темпе более 70 % в период с 2015 по 2019 год, в то время как у других компаний этот показатель составлял менее 45 %. По словам TeleGeography, быстрое освоение ими подводных мощностей привело к серьёзным изменениям на мировом оптовом рынке интернет-трафика.

TeleGeography отметила, что и контент-провайдеры, и телекоммуникационные компании пытаются справиться с резким ростом спроса, обусловленным новыми приложениями и более широким проникновением на развивающиеся рынки. «Резкий рост предложения приведёт к снижению удельных затрат на пропускную способность, — говорится в отчёте. — В связи со снижением цен перед оптовыми операторами стоит задача найти прибыльные ниши, в которых спрос превышает конкуренцию».

Цены сильно различаются по регионам, хотя и резко снижаются. Например, в Лондоне и Сингапуре они упали на 25 % с 2017 года, хотя Сингапуре тарифы намного выше — 10G-порт здесь стоит примерно в три раза дороже. Благодаря увеличению пропускной способности цены на 10G-порты в Сан-Паулу и Сиднее снижались ежегодно на 38 % и 22 % в течение последних трёх лет.

TeleGeography предупреждает, что, хотя среднее сокращение затрат за счёт крупных инвестиций в кабельное хозяйство является стимулом для операторов, они не хотят столкнуться с наличием избыточной пропускной способности. Согласно прогнозу TeleGeography, в период с 2020 по 2022 год будет проложено новых кабелей на сумму $8,1 млрд, при этом самая большая доля ($2,3 млрд) будет инвестирована в транстихоокеанский маршрут. Хотя не исключено, что пандемия коронавируса может нарушить планы компаний.

Подводные межконтинентальные кабели связи — важнейшая часть мировой интернет-инфраструктуры; разработчики таких кабелей постоянно изыскивают способы повысить их пропускную способность. Одна из таких магистралей, MAREA, плод соглашения между Microsoft, Facebook и Telxius, была введена в строй в 2017 году, а сейчас компания Infinera, разработчик средств оптической связи, сообщила о достижении на ней нового скоростного рекорда — 30 Тбит/с.

Кабель MAREA — одна из крупнейших сетевых магистралей, её протяжённость составляет 6640 километров. MAREA соединяет города Вирджиния-Бич (США) и Бильбао (Испания). Уже с самого начала данный проект был задуман, как рекордный, общая пропускная способность должна была составить 160 Тбит/с, но в 2018 году и эту цифру удалось превзойти, достигнув 200 Тбит/с за счёт применения новейших на тот момент трансиверов Infinera Infinite Capacity Engine 4 (ICE4).

Магистраль MAREA состоит из восьми пар оптических волокон, по две пары безраздельно принадлежат Microsoft и Facebook, а ещё три отданы в распоряжение провайдера Telxius, подразделения испанской телекоммуникационной корпорации Telefonica. В 2019 году одна из последних была приобретена AWS.

Уже в 2019 году использование модулей ICE4 позволило добиться впечатляющей эффективности: в пересчёте на пару волокон скорость передачи данных достигла 26,2 Тбит/с (6,21 бит/с/Гц). Но за прошедшее время Infinera не сидела на месте: компания создала шестое поколение ICE, и именно оно позволило добиться нового рекорда. Если проектная пропускная способность пары волокон MAREA составляла 20 Тбит/с, из которых удалось выжать 26,2 Тбит/с, то с использованием ICE6 новый рекорд достиг отметки 30 Тбит/с.

Диапазон доступных линейных скоростей лежит в районе 450-650 Гбит/с, рекордный показатель достигает 700 Гбит/с на линк. Это близко к предельным для трансиверов шестого поколения Infinera 800 Гбит/с в каждом направлении (1,6 Тбит/с совокупно). Сообщается, что совокупно кабель сможет развивать производительность 224 Тбит/с. Кроме того, установка ICE6 вместо ICE4 позволит на 60% сократить количество модулей в береговых трансиверных станциях MAREA, а значит, удешевит и упростит процесс эксплуатации этого трансатлантического кабеля.

В минувшее воскресенье в китайском порту Гаолань в особой экономической зоне Чжухай провинции Гуандун состоялась официальная церемония запуска первого в стране подводного дата-центра (UDC). UDC был разработан компанией Beijing Highlander Digital Technology Co, которая специализируется на разработке и производстве судовой электронной аппаратуры и систем, и крупнейшей судостроительной компанией Китая Guangzhou Shipyard International Co.

По словам вице-президента Highlander Сюй Тань (Xu Tan), строительство подводного дата-центра было завершено в конце прошлого года.

В настоящее время крупные центры обработки данных в основном строятся для использования на суше. Как правило они занимают большую территорию, а их высокие требования к охлаждению означают, что они потребляют много энергии и водных ресурсов. В свою очередь, UDC использует большое количество проточной морской воды для охлаждения электроники через теплообменник, что позволяет сократить расход энергии по сравнению с традиционными методами охлаждения.

К тому же размещение UDC у прибрежных городов позволяет сократить расстояние между потребителями и вычислительными мощностями. Эта концепция была впервые предложена компанией Microsoft в проекте Project Natick, которая в течение двух лет эксплуатировала ЦОД с 12 стойками в прибрежных водах Шотландии.

«UDC занимает очень мало места на берегу, не имеет градирен и не потребляет пресную воду. Он не только поддерживает экологическую деятельность, такую как выращивание и разведение водных организмов, но также поддерживает другую промышленную деятельность, такую как морская ветроэнергетика и эксплуатация нефтяных платформ», — отметила Сюй.

Highlander сообщила о планах построить в течение следующих пяти лет серию подводных центров обработки данных в прибрежных водах, включая порт Хайнань (Hainan Free Trade Port, FTP), регион Большого залива Гуандун-Гонконг-Макао (GBA), дельту реки Янцзы и экономическую зону Bohai Rim Economic Circle (BREC).

В настоящее время она участвует в выборе места установки кабельных коммуникаций и подготовке к вводу в эксплуатацию дата-центра для тестирования, которое продлится с июня 2021 года по май 2022 года. На этом этапе проект будет представлен правительственным организациям, научно-исследовательским и финансовым учреждениям и полностью коммерциализирован во второй половине 2023 года.

В рамках реализации проекта в порту Хайнань Highlander подписала контракт с компаниями China Mobile, Lenovo, China Communications Service Construction и Qi'anxin Technology Group.

На этой неделе член Федеральной комиссии по связи США (FCC) призвал провести новую проверку подводных кабелей, по которым передается почти весь мировой интернет-трафик. «Мы должны внимательнее присмотреться к кабелям со станциями наземного обслуживания в странах-противниках, — заявил комиссар FCC Джеффри Старкс (Geoffrey Starks, на фото). — В их число входят четыре существующих подводных кабеля, соединяющих США и Китай, большая часть которых частично принадлежит китайским государственным компаниям».

Соединённые Штаты неоднократно выражали озабоченность по поводу роли Китая в обработке сетевого трафика и возможности шпионажа с его стороны. Около 300 подводных кабелей, по которым передаётся до 99 % мирового трафика данных, составляют основу Интернета. Старкс отметил, что FCC «должна гарантировать, что противоборствующие страны и другие враждебные субъекты не смогут вмешиваться, блокировать или перехватывать передаваемые ими сообщения».

Jonathan Newton/REUTERS

Заявление Старкса последовало через несколько недель после того, как Google и Facebook отказались от гонконгского участка подводного кабеля Pacific Light Cable Network, соединяющего США с Тайванем и Филиппинами. Сегмент кабеля до Гонконга был уже проложен, но его не будут активировать после предупреждений американских спецслужб о том, что Пекин может использовать этот канал для проникновения в американские сети. Источник ресурса The Register счёл эту ситуацию забавной, учитывая то, что АНБ прослушивало подводные кабели.

Старкс представил FCC две рекомендации. Во-первых, комиссия должна создать централизованную «межведомственную рабочую группу национальной безопасности». Текущая система наблюдения распределяет вопросы между различными учреждениями, что «затрудняет внутреннюю координацию между различными органами и рискует непоследовательным подходом к вопросам национальной безопасности».

Второе предложение Старкса — рассмотреть возможность увеличения полномочий FCC по поводу использования подводных кабелей. «Учитывая, что проблемы, связанные с этими кабелями, будут становиться всё более сложными и важными для нашей национальной безопасности, мы должны посмотреть, достаточно ли (полномочий) нашего регулирующего органа, чтобы соответствовать нынешним вызовам», — сказал Старкс.

Любой современный ЦОД — это не только помещение, занимающее определённую площадь, но ещё и серьёзные системы питания и, особенно, охлаждения. Ряд компаний считает, что с точки зрения последнего фактора имеет смысл рассмотреть возможность размещения ЦОД под водой, на дне моря, где температура постоянна и достаточно низка. В их числе Microsoft со своей разработкой Project Natick.

Первый прототип Natick, доказавший работоспособность концепции, успешно проработал 105 дней в водах Калифорнийского залива, однако действительно серьёзная мощность была достигнута лишь во второй фазе, о которой и идёт речь в данной заметке. Второй прототип Natick являет собой 12,2-метровый цилиндрический контейнер стандарта ISO 40, внутри размещено 12 стоек с 864 серверами Microsoft (в составе присутствуют ПЛИС-ускорители) и СХД общим объёмом 27,6 Пбайт. Система охлаждения во втором варианте была разработана французской группой Naval Group на основе теплообменников, использующихся в современных подводных лодках.

На этот раз местом размещения подводного ЦОД был выбран район Оркнейских островов в 193 километрах (120 миль) от берега, глубина погружения составляла примерно 35 метров. Для питания и данных использовался общий кабель, содержащий как силовые линии, способные передать около четверти мегаватта, так и оптические волокна. Проект создавался с прицелом на пятилетний срок работы без обслуживания, с прицелом на 20 лет в будущем. Для обеспечения повышенной надёжности внутреннее пространство контейнера заполнено азотом, который практически инертен и способствует уменьшению износа оборудования.

14 сентября Microsoft сообщила об окончании второй фазы Project Natick, которая продлилась два года. Сам контейнер был извлечён из моря ещё летом, и специалисты и эксперты занялись изучением состояния аппаратного обеспечения, входившего в состав второго прототипа автономного ЦОД. Результат проекта признан очень успешным, возглавляющий Project Natick Бен Катлер (Ben Cutler) заявил, что «дело сделано, и второй вариант Natick можно с полным правом назвать подходящим строительным блоком».

Согласно статистике, около 50% населения планеты проживает недалеко от берега моря, поэтому размещение подводных ЦОД в прибрежных областях вполне оправдано, а Европейский центр морской энергетики (Europetn Marine Energy Centre) вообще говорит о возможности использования для питания таких ЦОД приливных турбин и волновых конвертеров, что сделает их практически автономными, не считая оптоволоконного подключения.

Часть системы охлаждения Natick

Тонкости функционирования Natick ещё предстоит изучить, но предварительные результаты оказались несколько обескураживающими: ЦОД в герметичном контейнере, покоившийся на дне моря, и, естественно, лишённый обслуживания, оказался в восемь раз надёжнее, нежели его копия, расположенная на суше. Причины примерно ясны: стабильные температуры, отсутствие окисляющей атмосферной среды, а также каких-либо серьёзных вибраций. Компания считает, что эти данные могут помочь и в проектировании более надёжных наземных ЦОД.

Microsoft признала, что проект всё ещё далёк от завершения, но считает, что стандартный ЦОД Azure в подводном варианте уже может быть создан. Вице-президент отдела Azure по системам класса mission critical Вильям Чэппел (William Chappell) отметил, что его команда особенно заинтересована в пост-квантовых методах шифрования, критичных для такого рода периферийных центров обработки данных.

Также заявлено, что Natick успешно может служить в качестве периферийного ЦОД или ЦОД с повышенной безопасностью; последнее достаточно очевидно — получить доступ к оборудованию, находящемуся под водой, намного сложнее, нежели в обычном ЦОД. Надёжнее в этом плане может быть только сервер на орбите, но по понятным причинам такое решение намного дороже и сложнее, нежели Natick, оно менее мощное, а также не гарантирует постоянной низкой латентности, которая может быть критичной в edge-сценариях использования.

Американские компании Google и Facebook отказались от планов по прокладке подводного интернет-кабеля Pacific Light Cable Network между США и Гонконгом. Как утверждает сообщивший об этом ресурс Bloomberg, администрация Дональда Трампа заявила, что Пекин может использовать его для сбора информации о гражданах США.

Компании отозвали свою заявку в Федеральную комиссию по связи США (FCC) и подали в конце прошлой недели новую. В ней уже не упоминается первоначально указанный партнёр проекта, компания Pacific Light Data Communication (PLDR) из Гонконга.

Google, Facebook и PDLR первоначально предложили проект под названием Pacific Light Cable Network в 2017 году. Изначально планировалось проложить 13 900 км подводного кабеля от западного побережья США до Тайваня, Филиппин и Гонконга, который рекламировался как первый подводный кабель, напрямую соединяющий Гонконг и США.

Но в 2017 компания PDLR перешла в собственность пекинского провайдера широкополосного доступа Dr. Peng Telecom & Media Group, связанного с Huawei, что вызвало обеспокоенность американских спецслужб. Год назад появились опасения, что проект может попасть под запрет США. К тому моменту уже было проложено 11 тыс. км. В феврале 2020 года Google и Facebook смирились с потерей участков кабеля, идущих к Гонконгу и Китаю.

Пересмотренная заявка компаний по-прежнему включает кабель с выводом на наземные пункты на Тайване и Филиппинах. Агентство национальной безопасности США и Министерство юстиции США рекомендовали FCC одобрить разделы проекта, касающиеся соединения Соединённых Штатов с названными территориями с помощью подводного кабеля. «Мы продолжаем работать по установленным каналам, чтобы получить лицензии на прокладку наших подводных кабелей», — сообщил ресурсу Bloomberg представитель Google.

Google объявила о планах по строительству нового подводного кабеля между США и Европой, с наземными станциями в Нью-Йорке (США), Бьюде (Великобритания) и Бильбао (Испания). Прокладкой подводного кабеля займётся компания SubCom, с которой у Google также имеется контракт на строительство кабелей Dunant и Curie. Новый кабель предполагается запустить в эксплуатацию в 2022 году.

Новый кабель, названный в честь пионера информатики, учёной и коммодора (контр-адмирала младшего ранга) флота США Грейс Хоппер (Grace Hopper), будет подключён к другим подводным кабелям Google, таким как Curie, проложенному между США и Южной Америкой, Dunant (между США и Францией) и Equiano (между Европой и Африкой).

В ближайшем будущем Google планирует запустить новый регион Google Cloud в Мадриде, поэтому неудивительно, что компания рассматривает вопрос о том, как лучше всего подключить регион к своей глобальной сети. Grace Hopper станет первым кабелем Google с выходом на Испанию и её первой частной подводной магистралью в Великобританию.

Кабель будет состоять из 16 пар оптических волокон (32 оптоволокна), и, как подчеркивает Google, он станет первым, где будет использоваться новая архитектура коммутации, разработанная компанией в сотрудничестве с SubCom. Новая архитектура обеспечит повышенную надёжность, а также поможет компании лучше перенаправлять трафик во время перебоев.

Grace Hopper станет четвёртым полностью принадлежащим Google подводным кабелем, в дополнение к Curie, Dunant и Equiano. Кроме того, компания также является членом ряда консорциумов, которые совместно эксплуатируют кабели по всему миру. В общей сложности Google инвестировала в 15 подводных кабелей.

Microsoft одновременно решает ряд инженерных задач с проектом Microsoft Azure Natick: снижает эксплуатационные расходы и обеспечивает меньшие задержки для дата-центров. Что же из себя представляет этот уникальный проект?

Начнем с истории: первый концепт Natick представлял собой стойку с серверами в стальной оболочке, которую опустили в океан, чтобы проверить работоспособность идеи. Попытка была удачной, Microsoft доказала, что можно использовать обычные серверы, развернутые в компактном корпусе на расстоянии 200 км в океане, что примерно давало задержку в 1 мс (2 мс в обе стороны). Видео с экспериментальным дата-центром Natick:

Первая версия Natick была развернута у берегов Калифорнии и проработала 105 дней, что подтвердило жизнеспособность концепта.

Два года спустя Microsoft Research погрузила под воду 14 стоек с серверами у побережья Шотландии. Этот регион был выбран не случайно: именно здесь используется множество возобновляемых источников энергии, что позволило сделать новый Natick еще более экологичным. Видео с демонстрацией Natick второго поколения:

После более чем года работы Natick второго поколения Microsoft поделилась некоторыми данными: с точки зрения эффективности энергопотребления Natick демонстрирует коэффициент PUE в 1,07 — это очень мало для текущего производственного центра обработки данных. Низкий PUE означает снижение эксплуатационных расходов, а также делает Natick более экологичным. Обычный наземный дата-центр использует 4,8 литра воды на кВт/ч, при этом Natick не потребляет воду для работы, однако использует ее по-другому (споры с экологами по поводу нагрева океана и влияния на окружающую среду не закончились какими-то конструктивными выводами, по информации от самой Microsoft, влияние Natick на окружающую среду ничтожно мало). Этот аспект особенно актуален для стран, в которых существует дефицит воды и охлаждение дата-центров превращается в существенную проблему.

Цилиндрический корпус Natick имеет вакуумную герметизацию, что означает, что серверы и ИТ оборудование избавлены от многих вредных факторов, таких как влажность и пыль. Кроме того, учитывая, насколько хорошо вода поглощает тепло и насколько велики океаны, можно утверждать, что на глубине 200 метров для дата-центра будет поддерживаться постоянная температура, без колебаний, свойственных наземным ЦОД (особенно это актуально для жарких регионов, где приходится использовать системы охлаждения с большим запасом). Natick 2 был рассчитан на эксплуатацию в течение пяти лет без технического обслуживания.

Так что же Microsoft может предложить сегодня?

Natick третьего поколения представляет собой множество цилиндрических корпусов, закрепленных на большой стальной раме, в которой проложены коммутационные кабели и кабели питания. Общий размер составляет более 90 м (300 футов), с каждой стороны конструкции есть балластные цистерны для транспортировки и упрощения установки. Natick 3 состоит из 12 цилиндрических корпусов, общая мощность системы достигает 5 МВт, при необходимости могут быть построены и более крупные структуры, так как конструкция модульная и позволяет легко масштабировать мощность при необходимости.

Microsoft не единственная компания, которая ведёт разработки в области подводных дата-центров, существуют еще разработки Nautilus Fata Technologies и более мелкие стартапы, однако они находятся только в самом начале пути и не имеют опыта промышленной эксплуатации дата-центров. Одно можно сказать точно: данное направление будет развиваться и в скором будущем мы увидим еще не одно подобное решение.