天下武功,无坚不破,唯快不破。
当网络成为生活的必需品,当“互联网+”与各行各业深度融合,能否快速响应是用户体验的第一感知,某些新兴行业和新兴业务甚至对网络时延提出了近乎苛刻的需求:一笔慢了10ms(毫秒)的电子期货交易损失将达10%、一次虚拟机的热迁移时延不能高于10ms、一笔云支付业务的支付时延需低于10ms、一次云桌面业务的最佳体验需要时延低于20ms……
“互联网时代,对时延的追求永无止境。”公司副总工程师张军告诉记者,上海电信本地低时延专线网络中的技术创新,在全球范围内尚未看到有哪家运营商这样做过。
最近,上海某期货公司便利用此创新成果,将时延从4.6ms(环回)降至0.63ms,客户极其满意的同时,公司收入较之前有了大幅增长,“时延就是竞争力,时延就是用户感知,时延就是经济效益。”张军如是总结。
■记者郝俊慧
半个月网络时延降低近九成
信息不对称是交易盈利的不二法则,而网络时延则是现代交易时代实现信息不对称必要的技术手段,尤其是在高频交易(HFT:HighFrequencyTrading,交易品覆盖期货、股票、外汇等多个领域)中,时间就是金钱这句古语有着颇为现实的意义。
2008年,美国咨询公司TABBGroup给出的题为《TheValueofaMillisecond:FindingtheOptimalSpeedofaTradingInfrastructure(毫秒的价值:寻找交易基础设施的最佳速度)》的研究报告中就指出,对于一个在美国电子交易市场的交易公司而言,如果其交易系统处理时间(包括传输时延)比竞争对手慢5ms,它将损失1%的利润,如果慢10ms,则损失扩大到10%。
强烈的需求刺激了市场,高价值的金融专线市场成为运营商争夺的焦点。全球电信运营商积极寻求低时延的方案,并以此获得更高的业务收入。2011年底,美国运营商Level3提取一条从纽约到洛杉矶的低时延10G电路(该电路时延比竞争对手低350微秒,大约降低1.5%),虽然为此付出了2.5倍建设成本的代价,但拍卖价格是普通电路的50倍。
同样的案例发生在上海浦东。最近,上海某交易所上线了一条低时延专线,时延从原先的4.6ms下降至0.63ms,降幅为86.3%,远高于客户最初提出的3ms目标,公司收入因此大幅增加。
发挥自身资源优势
如此惊人的本地时延降幅源自上海电信在传输专业技术领域持之以恒的创新。
早在2012年,张军便提出传输网络技术创新的四大目标:更高的带宽、更低的时延、更快的业务响应和更好地服务于数据中心。2015年,随着整个上海电信网络向百兆、千兆升级的同时,张军组织专业技术团队启动了专题科研项目:如何向用户提供可承诺的低时延传输专线。
研究团队做了一件全球运营商几乎都没做过的“笨事”,将传输网络中在用的传输网板卡全部测试一遍,看看究竟是什么原因造成了网络时延。
这是一次海量的测试,经过近1年的测试,答案还真被他们找到了,“网络传输之所以慢,光缆的长度、映射路径、网源处理时延都是重要原因,”张军告诉记者,在没有采用任何新技术的情况下,将原有设备和技术方案重新组合之后,映射路径被加速,传输时延大大降低。
“这项创新的独特之处在于,即使竞争对手知道了其中奥秘,也无法模仿。”对于上海电信网络上的独家优势,张军颇为自得。
2016年,上海联通和上海移动相继提出了网络低时延的目标,但针对的主要是国内长途和国际出口,而对于本地低时延网络,并没有太好的解决方案。“这是因为友商的基础网络是环状网,而我们是网状网。”张军告诉记者。
所谓环状网是指各站点之间通过环形光缆连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中,这种做法一是光缆路由长了,二是经过的网元数量也多了,从而增加了传输时延。而上海电信早在2008年就建设了基于网状网的ASON一平面,2012年建设了ASON二平面,改变了传统SDH环网架构(全国其他本地网至今仍采用SDH环网),网状网的好处是减少了光缆长度和网元数量,这为之后的低时延网络的建成打下了坚实的基础。
“上海电信的独家优势在于,基础设施是原先的电话局站,局站之间的光缆网络拓扑采用的是网状结构;而友商都是基站,基站间的光缆拓扑结构基本都是环形,独特的资源决定了我们差异化竞争优势。”张军告诉记者,通过一系列创新,2016年12月,上海电信发布了本地低时延专线产品,这是一张“网中网”,针对低时延,将原先的传输网元从8个降低到6个,并改变了电路的映射路径,因此内、中、外环时延圈承诺指标可分别做到1ms、1.5ms、2ms,即便在外环外,也只需要3ms。
除了提供标准的时延指标外,上海电信还提出,可以根据客户的需求,提供时延的可承诺服务,敢于立此“军令状”,是因为激光在光纤中的传输时延为常数(5微秒/公里),整个传输系统时延可预测,具体做法是将光缆线路资源信息和传输板卡时延数据录入到资源系统中,通过一定的算法便可以给出向用户承诺的时延值。
极致需求将带来“高价值”
中国电信发布的《低时延光网络技术白皮书》中提出,光网络是目前具有最低时延优势的网络技术,进一步研究表明,不论是非相干光网络还是相干光网络,光纤传输时延都占整体时延的90%左右,是决定因素。因此,在全光网覆盖、甚至快要实现千兆光网全覆盖的上海,本地低时延专线是相当有竞争力的差异化产品。
需求在不断扩大。除了金融/交易类业务之外,一些新的互联网业务也对低时延提出了极为苛刻的要求,比如4K/8K高清视频/虚拟现实(VR)等对带宽有高要求的视频服务,时延同样影响它们的客户体验。受协议所限,TCP吞吐量受限于三个因素,带宽、往返时延RTT和丢包率ρ,假设带宽足够,且良好的网络质量可以不考虑丢包率,如果时延过大,客户体验带宽无法提升,此时仅提高带宽无法解决问题,业内称之为“带宽黑洞”。通常计算结果是,4K高清视频的吞吐量需求为30~45Mbps,而所能容忍的最大往返时延为12~17ms。
随着数据中心逐渐成为网络流量的核心,数据在数据中心内部以及数据中心之间(DCI)的迁移越来越频繁,也即所谓的云通信业务,一些云通信业务也有严格的实时性要求。最典型的实时性云通信业务是虚拟机迁移,例如热迁移通常要求时延低于10ms。此外,云数据热备份、云灾备、高通量协同计算等云通信业务也有着严格的实时性要求。
据《低时延光网络技术白皮书》介绍,在发达国家和国际市场的专线市场中,低时延电路已经是一个专门的产品门类,时延已成为各大运营商专线业务的重要SLA和差异化指标。例如隶属澳大利亚电信(Telstra)的海缆公司PACNET就将其两个节点间的传输海缆专项按照时延性能分成低时延(LowLatency)、标准时延(StandardLatency)和尽力而为(BestEffort)三个等级,并提供差异化定价。塔塔电信(TATACommunications)于2012年宣布建成全球低时延网络,重点服务于全球的金融公司和高频交易公司。Verizon也专门成立了服务于金融公司的部门(VFN:VerizonFinancialNetwork),并于2012年推出了纽约、新泽西、芝加哥六大金融和交易数据中心之间的专用低时延网络,其中最具有代表意义的CME芝加哥Cermak数据中心和新泽西Carteret数据中心之间的传输专线双向时延是14.5ms,比普通电路减少了40%。