Sunet först med 40 gigabit per sekund under Atlanten

På slak lina och på en enda våglängd var Sunet med i den grupp som den 24 november 2008 körde dryga 40 gigabit per sekund de 9600 kilometrarna från Lulsundsgatan i Luleå (via Stockholm, Blåbjerg i Danmark och Manasquan i USA) till 8:th Street på Manhattan i New York, det snabbaste som någonsin gått på en enda våglängd över Atlanten.

Rekordförsökets hela signalväg från norra Sverige till USA. Så här kan man beskriva trafikvägen: Luleå - Sunet (1100 km) - Stockholm - Teliasonera (1046 km) - Blåbjerg - TAT-14 (7350 km) - Manasquan - Sprint (116 km) - New York.

Eller snarare under, eftersom biten under Atlanten kördes på TAT-14-kabeln, en av de tiotals fiberkablar avsedda för telefoni och dataöverföring som ligger på Nordatlantens botten. Provet utnyttjade 7630 kilometer av kabeln och detta är första gången någonsin som en OC768/STM256-signal har överförts som en enda vågängd via ett transatlantiskt sjökabelsystem, och dessutom den längsta 40 gigabit per sekund-förbindelsen någonsin.

Börjar växa ur tio gigabit

Vi tar ett snack med Börje Josefsson, chefstekniker på Sunet.

– Ni gillar det där med att slå rekord. Fast nu hade japanerna haft rekordet i bytesekundkilometer ett tag, eller?

– Ja, och som reglerna ser ut så blir det svårt att slå det rekordet innan det finns snabbare nätverkskort till PC. Att slå det rekordet utan att kunna köra fortare än 10 Gigabit per sekund från en dator är tufft. Så då tittar vi på den andra halvan av problemet ett tag. Sedan början av 2007 har både Sunet och NORDUnet haft olika test- och produktionsförbindelser med 40 gigabit per sekund i drift, och nu tog vi ytterligare ett steg för att få erfarenhet med högpresterande IP-anslutningar på långdistans. Naturligtvis är detta inte bara för att slå rekord, det har i högsta grad betydelse för den dagliga driften av våra nät. Vi börjar växa ur 10 gigabit helt enkelt.

I Luleå har Sunet ett av sina testlabb, med ett antal routrar. Här kopplade man redan för mer än ett år sen in Sveriges längsta 40 Gbps-förbindelse, som nu blev del av världens längsta istället.

– Vad byggdes upp för försöket och vad fanns redan?

– Sunet hade sedan mer än ett år tillbaka en 40 gigabits-kanal i vårt befintliga stomnät mellan Stockholm och Luleå. Den lånade vi ut, som en del av detta banbrytande transatlantiska prov. Sen så var TeliaSonera International Carrier väldigt hjälpsamma och ställde upp med ett våglängdsfönster i sina befintliga nät mellan Stockholm och kabelstationen på den danska Nordsjökusten. Sen fanns det naturligtvis även befintliga transmissionsnät hos Sprint på USA-sidan, men varken där eller på biten genom Telias nät hade man kört 40 Gbps förut, det var det bara SUNET som hade i drift sedan tidigare.

Inkoppling mot det optiska systemet i Luleå

Sverigefibern ligger kvar

– Finns grejorna fortfarande kvar?

– Förbindelsen Luleå-Stockholm står kvar, för det är ju Sunet, samt Manasquan-New York eftersom det är Sprints vanliga ledning. Däremot är testsakerna på kabellandningsstationerna i Danmark och USA nedplockade. Sprint, och därmed hela projektet, hade fått ett två veckors ”tidsfönster” av TAT-14-konsortiet för att genomföra detta test.

– Är trafiken uppe reguljärt på den fibern nu?

– Ja och nej, den ordinarie 10G-trafiken är återställd som den var innan testet. Det var aldrig meningen att detta skulle vara något som permanentades på en gång. Som bilderna visar är det i högsta grad en labbuppsättning som skulle användas för att utvärdera detta och se hur bra det fungerade. Nu är det upp till utvecklare och leverantörer att gå hem och göra en produktionsvärdig produkt av det hela.

– Hur gör man så här mycket trafik?

Plötsligt så bara händer det. 40 Gbps sprutar genom fibern ända från Luleå till New York.

– Vi genererade ingen extra trafik för detta, bara skiftade över vår normala trafik att gå den vägen. Bättre test finns inte än att släppa på de normala användarna, då får man ett realistiskt trafikmönster. För att få mer trafik så talade jag med kollegorna på NORDUnet, som ju i normalfallet är de som förser Sunet med internationell konnektivitet, och frågade om inte dom ville vara med på detta. NORDUnets driftfolk på Nunoc kunde sedan ganska enkelt styra om USA-trafiken från alla forskningsnät i Norden, som normalt går via andra vägar, och lägga den trafiken här istället.

– Detaljer, detaljer!

– För biten Luleå-Stockholm så använde vi Sunets optiska transmissionssystem, samma typ som vi använde tillsammans med Peter Löthberg förra sommaren för ”världens snabbaste mamma”, bara över en längre sträcka (då var det 410 kilometer till Karlstad, nu är det 1100 kilometer till Luleå, vilket är en utmaning i sig). Mellan Stockholm och kabelstationen i Danmark (längst ut mot Nordsjökusten) så var Telia International Carrier väldigt hjälpsamma och ställde upp med ett våglängdsfönster i sina system. Deras optikfolk, speciellt gruppen i Göteborg, var väldigt intresserade och hjälpsamma, så de ska ha ett stort tack!

Så här mycket utrustning användes i Danmark för att generera den speciella modulering av 40 Gbit-signalen som behövs för att den ska kunna gå så långt. Dessutom finns det en hel del övervaknings- och loggningsutrustning så att kvaliteten på signalen ska kunna finjusteras och så att utvecklarna ska kunna samla på sig driftsdata.

Sen var det den riktigt svåra biten, den över Atlanten. Kabelsystemet heter alltså TAT-14 och är cirka 7350 kilometer långt, och består av 147 delar (span), med förstärkare mellan. Det är ett mastodontbygge och går inte alls att jämföra med de system som används på land. Kabeln överför även spänningsmatning till förstärkarna, som matas med 5 kilovolt likspänning från de bägge landningsstationerna.

Du undrar säkert hur SUNET blev inblandade i det här? Det var Peter Löthberg, som du ju vet har gjort en del knasiga projekt ihop med oss förr (t.ex. hans Mamma-nät), som kokade ihop det. Han har haft den här idén i snart ett och ett halvt år nu, och vi har diskuterat det då och då medans han pratat med utvecklare och skakat fram all utrustning och alla tillstånd. Han frågade om vi inte ville vara med med vårt nät i Sverige så att sträckan skulle bli längre, och bidra med folk och våra erfarenheter. Dessutom kunde ju vi och NORDUnet bidra med trafik för testet också, vilket var viktigt – att testa världens längsta 40 gigabitsförbindelse med ping tyckte vi inte var speciellt kul.

Jag var nere i Danmark och hjälpte till att sätta upp allt mot TAT-14, samtidigt som Sprints projektteam jobbade på andra sidan. Dessutom jobbade vi med att få igång förbindelsen till Stockholm. Sen vidtog en hel del arbete med intrimning och analys av hur systemet betedde sig, innan det var dags att skifta över trafiken. Två veckor går väldigt fort när det är mycket att göra, och tvåveckors-fönstret var benhårt - mer tid än så fick vi inte, så det var nu eller aldrig som gällde.

Besparingar i miljardklassen

– Hur gick det att få de 147 optiska förstärkarna under Atlanten att gå fyra gånger fortare än de var konstruerade för?

– Det är inte transceivers som sitter under vattnet, utan det är förstärkare. I normalfallet bryr sig inte förstärkare om vad det är för signal de förstärker, så det var inget problem.

Bildskärm, bildskärm på väggen där, säg vem som snabbast i världen är? En titt på den optiska spektrumanalysatorn vid mellanstationen i Damark visar alla de 16 optiska våglängderna på kabeln och den våglängd som användes för försöket inringad i vitt. Centervåglängden ligger på 1550,63 nanometer. Hela spannet på skärmen är 10 nanometer.

När allt gick så bra, och vi kunde genomföra det hela utan att störa grannkanalerna är alla väldigt nöjda och glada. TAT-14-gänget har fått se att deras system klarar att överföra fyra gånger mer trafik än det var designat för och det finns alltså potential att livstidsförlänga det. Ett sånt här kabelsystem kostar väl kanske någon miljard dollar, så det är alltså inte helt ointressant om man slipper bygga nytt i brådrasket. StrataLight som utvecklat 40 gigabits-utrustningen har lärt sig en massa, och har nu alltså utmaningen framför sig att göra en säljbar produkt av det vi testade. Sunet och NORDUnet har fått värdefulla erfarenheter och vi har visat att vi som forskningsnät i Norden ligger i framkanten i nätutvecklingen. Ja, alla inblandade har fått en massa erfarenheter och nya kontakter!

Prestandan mätt i dBq så som det såg ut i Danmark.

– Och om en våglängd kan gå så fort kan alla de andra också?

– Ja, om man har ett bra designat nät och har bra koll på alla ingående parametrar så borde det fungera, bara man byter ut ändutrustningen. Det är ju bland annat det vi testat och verifierat under de senaste 1,5 åren i Optosunet. Till exempel för ”Mamma-nät” så utnyttjade vi ju ett våglängdsfönster som normalt används för 10 gigabit och kopplade in 40 gigabit istället, utan att byta något annat på vägen. Plug-and-play i ordets bästa bemärkelse alltså.

100 gigabit per sekund nästa mål

För en så lång sträcka som TAT-14 blir det exponentiellt svårare, och det var därför som alla var så intresserade av om detta skulle lyckas eller inte. Sen så återstår som sagt att få till en ”produkt” av den lab-uppsättning som vi testade, och dit är det en bit kvar.

– Detta var en fantastisk möjlighet för Sunet att få utnyttja vår erfarenhet från de interna och externa 40 gigabit per sekund-förbindelser vi satt upp under de senaste åren. Forskarna i Norden strävar hela tiden framåt och deras behov av bandbredd växer hela tiden, så vad Sprint och TAT-14-konsortiet nu har visat är mycket lovande för framtiden.

– Nu lämnar ni fältet och gör plats åt de företag som kan göra en produkt av er labbutrustning. Vad blir nästa rekordförsök som Sunet ger sig i kast med?

– För de kommande åren kommer vi även att titta vidare på nätverk med kapacitet på 100 gigabit per sekund och mer. Jag vill gratulera Sprints projektgrupp för IP-teknik, som letts av Peter Löthberg, till deras prestation och tacka för att de gett oss möjlighet att delta i detta test, avslutar Börje Josefsson.

Fem fantastiska fakta

> Sunets rekord resulterade i världens längsta 40 Gbps-förbindelse
> Det blev också den första transatlantiska 40 Gbps-förbindelsen
> Atlantkabeln har 147 förstärkare, som matas med 5 kV likspänning från vardera hållet.
> Från idé till verkställighet tog det mer än 1,5 år.
> När man började med transatlantiska fiberkablar var det ett stort problem att hajar tuggade av dem, så nu har man lagt in extra förstärkningar mot det.

Så går du vidare

Läs mer om Sunet på www.sunet.se
Läs mer om Nordunet på www.nordu.net
TAT-14-konsortiet presenterar sig på: https://www.tat-14.com/tat14/index.jsp
”Så kan Sunet lova 100% tillgänglighet” i Techworld 11/2008

Om Sunet

Sunet, Sveriges universitetsdatornät, har tjänat svenska universitet i mer än 25 år. Alla svenska universitet och cirka 85 andra organisationer med nära anknytning till forskning och utbildning, totalt mer än 400.000 användare, använder sig idag av Sunet. Sunet erbjuder sina användare ett nätverk med hög hastighet och mycket hög tillförlitlighet.

Om NORDUnet

NORDUnet är ett internationellt samarbete mellan de nordiska nationella nätverken för forskning och utbildning. NORDUnet förbinder dessa nät och kopplar dem till de globala nätverken för forskning och utbildning samt till resten av Internet.

Om TAT-14

Så här ser sjökabeln TAT-14 ut. 4 fiberpar. Matningsspänningen på 5 kilovolt till förstärkarna läggs på mellan skyddshöljena av stålwire.

TAT-14 (Transatlantic Telephone cable) är en kabel som sammanlänkar USA med England, Frankrike, Holland, Tyskland och Danmark. Kabeln har fyra fiberpar, två aktiva och två backup, där den ena fibern i paret för data i ena riktningen och den andra i andra riktningen. Systemet består av en dubbel dubbelriktad ring med DWDM-multiplexering med 16 våglängder med STM-64-porotkoll per fiberpar med 9621501 kbps som last. Kabeln innehåller alltå en dubbel rutt med 2 fiberpar samt två redundanta par. Varje par klarar 640 gigabit per sekund. Ja, normalt alltså, inte när Sunet och Peter Löthberg får ta hand om den.

TAT-14 är TAT-konsortiets 14:e kabel. Den togs i drift 2001. Hela ringen är 15428 kilometer. Det är en lång sladd!