Ultra-langstrækker-DCI: Hvordan koherente optiske teknologier muliggør transmission over 2.600 km

Ultra-langstrækker-DCI: Hvordan koherente optiske teknologier muliggør transmission over 2.600 km

Da cloud-computing, AI-udlastning og distribueret lagring fortsætter med at udvide sig, når efterspørgslen efter DCI-tjenester nye højder. Designere af datacenternetværk søger evnen til at understøtte kommunikation over flere tusinde kilometer over ekstremt lange afstande uden at skulle udføre en række kostbare elektroniske regenereringer. Netop her ligger vigtigheden af koherent optik. Sino-Telecom Technology Co., Inc. har demonstreret 200G-overførsel over 2.600 km – og det er en virkelighedsbaseret anvendelse, ikke en teori.

Hvad gør langstrækningsoverførsel så udfordrende?

At sende signaler over hundredvis og tusindvis af kilometer fiber udsætter dem for en række fysiske udfordringer. Når et signal bevæger sig gennem hundredvis og tusindvis af kilometer fiber, opstår der flere signalforringelser, herunder bl.a.: CD (kromatisk dispersion), PMD samt forringelse af den samlede OSNR (optisk signal-til-støj-forhold). En IM-DD-transceiver (intensitetsmodulation og direkte detektering) forsøger i bund og grund at skelne mellem forskellige signalniveauer og har ikke indbygget mulighed for at bekæmpe dispersion og støj.

De bruger ofte OEO-konverteringer (optisk-elektrisk-optisk) til at genskabe signalerne. Selvom dette har vist sig fordelagtigt med hensyn til gennemløb, er der opstået omkostninger i form af forsinkelse og strømforbrug samt kompleksitet ved implementering i et givet router-system. I sammenligning er en rute på 2.600 km, som kræver 35 optiske regenereringsenheder, simpelthen ikke en praktisk løsning med IM-DD.

Kohærent teknologi bag langdistanceoverførsel – en historie om succes fra Sino-Telecom

Kohærent optik er en mere avanceret transmissionsteknologi, der bygger på detektering af både intensiteten og fasen af optiske signaler, ofte med brug af dual-polarisationsmultiplexering og DSP-algoritmer. I modsætning til direkte detektering, som kun måler intensiteten, kræver kohærent detektering tilføjelsen af en lokal oscillator-laser, der blandes med det indkommende optiske signal, hvilket muliggør detektering af fase og polarisation (samt signalets intensitet). Sino-Telecom har altid arbejdet for at opnå længere dataoverførselsafstande, og et af vores mest bemærkelsesværdige seneste projekter anvender den avancerede, lavt-dæmpende G.654E-optiske fiber sammen med en række kraftfulde EDFA-optiske forstærkere, der forstærker signalerne til acceptable niveauer. Hjertet i denne løsning er imidlertid motoren til digital signalbehandling (DSP), som gør digital kompensation af CD, PMD og frekvensskift mulig i realtid. Denne digitale kompensation eliminerer behovet for mange inline-dispersionskompensationsmoduler og udvider afstanden mellem optiske forstærkere betydeligt. Dette gør lange afstande økonomisk attraktive, som demonstreret i vores G.654E-fiberprojekt.

200G over 2.600 km — Et reelt implementeringstilfælde

Sino-Telecoms innovation demonstreres gennem dette testprojekt. Vi ønskede at etablere en model for et åbent optisk netværk til langdistanceoverførsel ved at anvende G.654E-optisk fiber og EDFA-forstærkere til at forbedre signalgainen og opnå tilstrækkelige niveauer af transmissionsydelse. I dette projekt byggede og testede vi et 200G-system over G.654E-fiber, der kunne overføre et enkelt bølgelængdessignal over en distance på 2.600 km med kun 35 optiske relæspænd, uden nogen elektrisk regeneration. Dette er en betydelig forbedring i forhold til OEO-regenerationsteknologi og repræsenterer et stort skridt fremad inden for transkontinentale datacenterforbindelser.

400G over 1.000 km og hvad der kommer derefter

At opnå høj hastighed (400 G eller mere) over lange afstande kan nogle gange være mere kompliceret, fordi den højere hastighed typisk indebærer en højere symbolhastighed eller et mere avanceret modulationsformat, hvilket kan medføre yderligere OSNR-forringelser. I samme testscenario testede og opnåede Sino-Telecom et 400G-enkeltbølgelængdesystem, der transmitterede 1.000 km over G.654E-fiber med kun 15 optiske relæspænd (igen uden elektrisk regeneration). Når kapaciteten stiger, falder rækkevidden på grund af øget ledningsforringelse. I fremtiden vil fremskridt inden for digital signalbehandling (DSP)-algoritmer med forbedret forward error correction (FEC) og sandsynlighedsbaseret konstellationsformning samt ekstremt høje baudhastigheder på 200 Gbaud fortsat udvide rækkeviddegrænsen yderligere for både 400G og senere for 800G samt 1,6T ultra-lange DCI-netværk.

Planlægning af langstrækningruter: placering af stationer og marginudformning

Installation af ultra-lange strækninger DCI link er ikke blot en plug-and-play-operation; omhyggelig planlægning er afgørende. Fiberns type er en vigtig overvejelse på stedet. I dette tilfælde giver G.654E meget lav tabstal, men samme kredsløb bygget med den tidligere G.652 ville kræve planlægning af et dispersionshåndteringssystem. Beliggenheden og tætheden af forstærkersteder skal ligeledes beregnes omhyggeligt; man skal afveje øget signalstyrke mod tilføjelse af uønsket støj. Marginedesign er ligeledes en kritisk komponent. Analytiske kvalitetsmodeller for transmission (QoT) skal inkludere marginaler for at kompensere for ukendte værdier såsom koblings-tab, variationer i forstærkergain og forskelle i fibertype. I mere avancerede netværk bruger nogle operatører maskinlæringsmodeller, der gradvist kan reducere disse marginaler, når der akkumuleres data.

Fra test til produktion: Hvad operatører skal vide

Når en model er valideret og klar til produktionsimplementering, bør operatører udføre følgende trin: Udføre omfattende tests af optiske linjesystemer, herunder fuldstændig karakterisering af alle forstærkere under alle driftsbetingelser. Implementere åbne netværksgrænseflader såsom SNMP og NETCONF samt et robust NMS (Network Management System) baseret på B/S-arkitektur for at sikre problemfri integration med tredjeparts integrerede netværksstyringssystemer og muliggøre dynamisk provisioning. Planlægge en trinvis implementering, der starter med et mørkt fiberrør, efterfulgt af test og overvågning, og derefter udvides til hele netværket. Sørge for robuste beskyttelsesmekanismer såsom OCH-beskyttelse, der giver hurtig failover ved fiberbrud. Med disse planer på plads vil ultra-lange DCI-forbindelser gå smidigt fra proof-of-concept til produktion.

Konklusion

Som en globalt ledende DCI-leverandør med mere end 100.000 enheder leveret indtil videre, Sino-Telecoms vellykkede demonstration af 200 G over 2.600 km og 400 G over 1.000 km – ved brug af ultra-lavtabsglasfibre af typen G.654E, EDFA-forstærkere og avanceret koherent optik – demonstrerer den bemærkelsesværdige fremskridt inden for optisk netværksinfrastruktur. Med muligheden for ultra-langstrækning DCI uden OEO-regenerering kan datacentre nu forbindes på store afstande, hvilket gør det muligt at implementere virkelig distribuerede cloud-løsninger samt opfylde kravene til massiv kunstig intelligens-beregning. Med vores komplette sortiment af koherente optiske transportsystemer – fra vores kraftfulde DCI-løsninger som den yderst kompakte 2U STN6800-D16-2U-platform, der leverer en ekstremt stor transmissionskapacitet på op til 12,8 T, til vores omfattende række af optiske transceivere – kan Sino-Telecom støtte dine behov for ultra-langstrækning DCI. Venligst kontakt os i dag for at drøfte dine behov for ultra-langstrækning DCI-netværk, få et tilbud, se de detaljerede specifikationer og gennemgå cases, herunder vores transmissionsshowcase på 2.600 km, så du kan udvide dit netværk længere end nogensinde før.