УлтраДългоДистанционни DCI: Как когерентната оптика осигурява предаване на разстояние 2600 км

УлтраДългоДистанционни DCI: Как когерентната оптика осигурява предаване на разстояние 2600 км

С непрекъснатото разрастване на облачните изчисления, AI-работните натоварвания и разпределеното съхранение търсенето на DCI-услуги достига нови висоти. Проектирането на мрежи за центрове за обработка на данни търси възможността за поддържане на комуникации на хиляди километри, при изключително дълги разстояния, без да се изисква поредица скъпи електронни регенерации. Точно тук се проявява значимостта на когерентната оптика. Sino-Telecom Technology Co., Inc. е демонстрирал предаване на 200 G през разстояние от 2600 км – и това е реално приложение, а не теория.

Какво прави предаването на дълги разстояния толкова предизвикателно?

Изпращането на сигнали през стотици и хиляди километри оптичен кабел е подложено на множество физически предизвикателства. Когато сигналът преминава през стотици и хиляди километри оптичен кабел, възникват няколко увреждания на сигнала, включително, но не само: CD (хроматична дисперсия), PMD и намаляване на общото OSNR (отношение между оптическия сигнал и шума). Приемопредавателят IM-DD (Intensity Modulation and Direct Detection) по същество се опитва да различи някакво ниво на сигнал и няма вградени методи за борба с дисперсията и шума.

Те често разчитат на OEO (оптико-електрическо-оптични) преобразувания, за да регенерират сигнала. Макар това да се е оказало полезно от гледна точка на пропускателната способност, има допълнителни разходи във вид на забавяне и енергийни разходи, както и сложност при внедряването в дадена маршрутизираща система. За сравнение, 2600 km маршрут, който би изисквал 35 оптични регенератора, просто не е практически осъществимо решение с IM-DD.

Когерентна технология за предаване на дълги разстояния — Успех на Sino-Telecom

Кохерентната оптика е по-напреднала технология за предаване, която се основава на измерване както на интензитета, така и на фазата на оптичните сигнали, често допълнена с двойно поляризационно мултиплексиране и алгоритми за цифрова обработка на сигнали (DSP). В противоположност на директното откриване, което измерва само интензитета, кохерентното откриване изисква добавяне на локален осцилаторен лазер, който се смесва с входящия оптичен сигнал, като по този начин позволява откриване на фазата и поляризацията (заедно с интензитета на сигнала). „Сино-Телеком“ винаги е насърчавала по-дълготрайното предаване на данни, а един от най-значимите ни последни проекти използва новаторското оптично влакно G.654E с ниско затихване заедно с набор мощни оптични усилватели EDFA, които усилват сигналите до приемливи нива. Сърцевината на това решение обаче е двигателът за цифрова обработка на сигнали (DSP), който позволява цифрова компенсация на дисперсията на хроматичния тип (CD), дисперсията на поляризационния тип (PMD) и честотните отмествания в реално време. Тази цифрова компенсация елиминира необходимостта от множество вградени модули за компенсация на дисперсията и значително удължава разстоянията между оптичните усилватели. Това прави предаването на големи разстояния икономически изгодно, както е демонстрирано в нашия проект с оптично влакно G.654E.

200G над 2600 км — Реален случай на внедряване

Иновациите на Sino-Telecom са демонстрирани чрез този изпитателен проект. Целта ни беше да създадем модел за отворена оптична мрежа за предаване на големи разстояния, като използваме оптичен кабел G.654E и усилватели EDFA, за да подобрим усилването на сигнала и да постигнем адекватни нива на производителност при предаването. В рамките на този проект беше проектирана и тествана система 200G върху оптичен кабел G.654E, която може да предава единичен дължиновълнов сигнал на разстояние 2600 км, изисквайки само 35 оптични релеен спектър без каквото и да е електрическо регенериране. Това представлява значително подобрение спрямо технологията за OEO регенериране и означава голям напредък в областта на междуконтиненталните връзки между центрове за обработка на данни.

400G над 1000 км и какво следва

Постигането на висока скорост (400 G или повече) на големи разстояния понякога може да е по-сложно, тъй като по-високата скорост обикновено означава по-висока честота на символите или по-сложен формат на модулация, които могат да предизвикат допълнителни увреждания на OSNR. В същия тестов сценарий Sino-Telecom изпробва и постига 400G система с единична дължина на вълната, която предава на разстояние 1000 km през влакно G.654E само с 15 оптични релейни участъка (отново без електрическа регенерация). С увеличаването на капацитета разстоянието намалява поради добавените увреждания в линията. В бъдеще напредъкът в алгоритмите за цифрова обработка на сигнала (DSP) с подобрена корекция на грешки (FEC) и вероятностно оформяне на констелацията, както и ултрависоки скорости на символите от 200 Gbaud, ще продължат да разширяват максималното разстояние както за 400G, така и по-нататък — за 800G и 1,6T ултрадълги междудатацентрови (DCI) мрежи.

Планиране на магистрални маршрути: избор на обекти и проектиране на резерви

Внедряване на ултрадълги магистрални връзки ДЦИ връзката не е просто операция „включи и работи“; необходима е внимателна планирана подготовка. Типът оптичен кабел е важен фактор при избора на мястото. В този случай G.654E осигурява много ниски загуби, но същата верига, изградена с по-стария G.652, би изисквала планиране на система за управление на дисперсията. Местоположението и плътността на усилвателните възли също трябва да се изчислят внимателно: целта е да се постигне баланс между увеличаването на мощността на сигнала и добавянето на нежелан шум. Проектирането на резерви (margin design) също е критичен елемент. Аналитичните модели за качество на предаването (QoT) трябва да включват резерви, за да компенсират неизвестни стойности като загуби в конекторите, вариации в усилването на усилвателите и разликите в типовете оптични кабели. В по-напредналите мрежи някои оператори използват модели на машинно обучение, които постепенно намаляват тези резерви, докато натрупат достатъчно данни.

От тестване до производствена експлоатация: какво трябва да знаят операторите

След като моделът е валидиран и е готов за внедряване в производствена среда, операторите трябва да изпълнят следните стъпки: Да проведат строги изпитания на оптичната линейна система, включително пълна характеристика на всички усилватели при всички работни условия. Да внедрят отворени мрежови интерфейси като SNMP и NETCONF, заедно с надеждна система за управление на мрежата (NMS), базирана на архитектура „браузър-сървър“ (B/S), за да се осигури безпроблемна интеграция с трети страни интегрирани системи за управление на мрежата и да се позволи динамично провизиониране. Да планират поетапно внедряване, започвайки с двойка тъмни фибри, извършвайки тестове и мониторинг, след което разширявайки мрежата. Да гарантират наличието на надеждни механизми за защита, като например OCH защита, която осигурява бързо превключване при прекъсване на фибрата. При наличие на тези планове ултрадълготрайната DCI връзка ще премине гладко от концептуална демонстрация до производствена експлоатация.

Заключение

Като глобално водещ доставчик на DCI решения с повече от 100 000 доставени единици досега, Успешната демонстрация на Sino-Telecom от 200 G на разстояние от 2600 км и 400 G на разстояние от 1000 км — чрез използване на ултранископотерни влакна G.654E, усилватели EDFA и напреднала когерентна оптика — демонстрира забележителния напредък в оптичните мрежи. Благодарение на възможността за ултрадалечна междудатацентрова връзка (DCI) без OEO регенерация сега дата-центровете могат да бъдат свързани на големи разстояния, което позволява истински разпределени облакови развертания и задоволява масивните изисквания за изчислителна мощност при изкуствения интелект. С пълния си асортимент от когерентни оптични транспортни решения — от мощните ни DCI решения като изключително компактната 2U платформа STN6800-D16-2U, която осигурява ултрависока пропускателна способност до 12,8 T, до цялостната ни гама оптични трансивъри — Sino-Telecom може да задоволи вашите нужди за ултрадалечна междудатацентрова връзка (DCI). Моля, свържете се с нас днес, за да обсъдите нуждите си от ултрадалечна междудатацентрова връзка (DCI), да получите оферта, да видите подробни технически спецификации и да проучите практически случаи, включително нашата демонстрация на предаване на разстояние 2600 км, за да разширите мрежата си по-далеч от всякога.