DCI Υπερμακριάς Εμβέλειας: Πώς οι Συνεκτικές Οπτικές Τεχνολογίες Επιτρέπουν Μετάδοση 2.600 χλμ

DCI Υπερμακριάς Εμβέλειας: Πώς οι Συνεκτικές Οπτικές Τεχνολογίες Επιτρέπουν Μετάδοση 2.600 χλμ

Καθώς η υπολογιστική στο νέφος, τα φορτία εργασίας της τεχνητής νοημοσύνης και η κατανεμημένη αποθήκευση συνεχίζουν να αυξάνονται, η ζήτηση για υπηρεσίες DCI φτάνει σε νέα ύψη. Οι σχεδιαστές δικτύων κέντρων δεδομένων αναζητούν τη δυνατότητα να υποστηρίζουν επικοινωνίες σε αποστάσεις πολλών χιλιάδων χιλιομέτρων, με υπερμακριάς μετάδοση, χωρίς να απαιτείται μια σειρά ακριβών ηλεκτρονικών αναγεννήσεων. Ακριβώς εκεί βρίσκεται η σημασία της συνεκτικής οπτικής. Sino-Telecom Technology Co., Inc. έχει αποδείξει μετάδοση 200 Gbit/s σε απόσταση 2.600 χλμ. — και πρόκειται για εφαρμογή σε πραγματικό κόσμο, όχι για θεωρητικό μοντέλο.

Τι καθιστά τη μετάδοση μεγάλης εμβέλειας τόσο δύσκολη;

Η αποστολή σημάτων μέσω οπτικών ινών εκατοντάδων ή χιλιάδων χιλιομέτρων υπόκειται σε πληθώρα φυσικών προκλήσεων. Καθώς ένα σήμα διανύει εκατοντάδες ή χιλιάδες χιλιόμετρα οπτικής ίνας, παρουσιάζονται διάφορες παραμορφώσεις του σήματος, όπως, μεταξύ άλλων: CD (Χρωματική Διασπορά), PMD (Πολωτική Μη Ομοιογενής Διασπορά) και εξασθένιση του συνολικού OSNR (Λόγος Οπτικού Σήματος προς Θόρυβο). Ένας διαμεταδότης IM-DD (Intensity Modulation and Direct Detection) προσπαθεί βασικά να διακρίνει κάποιο επίπεδο σήματος και δεν περιλαμβάνει εγγενώς μηχανισμούς αντιμετώπισης της διασποράς και του θορύβου.

Συχνά βασίζονται σε οπτικο-ηλεκτρο-οπτικές (OEO) μετατροπές για την αναγέννηση των σημάτων. Αν και αυτό έχει αποδειχθεί ωφέλιμο όσον αφορά την απόδοση, προκύπτουν επιπλέον καθυστερήσεις, κόστος ενέργειας και πολυπλοκότητα υλοποίησης σε οποιοδήποτε δεδομένο σύστημα δρομολόγησης. Σε σύγκριση, μια διαδρομή 2.600 χλμ., η οποία θα απαιτούσε 35 οπτικούς αναγεννητές, δεν αποτελεί απλώς πρακτική λύση με IM-DD.

Η Συνεκτική Τεχνολογία Πίσω από τη Μακράς Απόστασης Μετάδοση — Μια Επιτυχία της Sino-Telecom

Η συνεκτική οπτική είναι μια πιο προηγμένη τεχνολογία μετάδοσης που βασίζεται στην ανίχνευση τόσο της έντασης όσο και της φάσης των οπτικών σημάτων, συχνά με την πρόσθετη χρήση διπλής πόλωσης (dual polarization) και αλγορίθμων DSP. Σε αντίθεση με την άμεση ανίχνευση, η οποία μετρά απλώς την ένταση, η συνεκτική ανίχνευση απαιτεί την προσθήκη ενός τοπικού λέιζερ-οστιλατόρα (local oscillator laser) για να αναμιχθεί με το εισερχόμενο οπτικό σήμα, επιτρέποντας έτσι την ανίχνευση της φάσης και της πόλωσης (καθώς και της έντασης του σήματος). Η Sino-Telecom έχει πάντα επιδιώκει τη μετάδοση δεδομένων σε μεγαλύτερες αποστάσεις, και ένα από τα πιο σημαντικά πρόσφατα έργα μας χρησιμοποιεί την καινοτόμο, χαμηλής απόσβεσης οπτική ίνα G.654E σε συνδυασμό με μια σειρά ισχυρών οπτικών ενισχυτών EDFA που ενισχύουν τα σήματα σε αποδεκτά επίπεδα. Το κέντρο όμως αυτής της λύσης είναι η μηχανή επεξεργασίας ψηφιακών σημάτων (DSP), η οποία επιτρέπει την ψηφιακή αντιστάθμιση της CD, της PMD και των μετατοπίσεων συχνότητας σε πραγματικό χρόνο. Αυτή η ψηφιακή αντιστάθμιση εξαλείφει την ανάγκη για πολλά ενδιάμεσα modules αντιστάθμισης διασποράς και επεκτείνει δραματικά τις αποστάσεις μεταξύ των οπτικών ενισχυτών. Αυτό καθιστά οικονομικές τις μεγάλες αποστάσεις, όπως αποδεικνύεται στο έργο μας με την ίνα G.654E.

200G Πάνω από 2.600 χλμ. — Μια πραγματική περίπτωση εφαρμογής

Η καινοτομία της Sino-Telecom αποδεικνύεται μέσω αυτού του δοκιμαστικού έργου. Επιθυμούσαμε να δημιουργήσουμε ένα πρότυπο για ένα ανοιχτό οπτικό δίκτυο για μετάδοση μεγάλης απόστασης, χρησιμοποιώντας οπτική ίνα G.654E και ενισχυτές EDFA για τη βελτίωση της ενίσχυσης του σήματος και την επίτευξη επαρκών επιπέδων απόδοσης μετάδοσης. Σε αυτό το έργο κατασκευάσαμε και δοκιμάσαμε ένα σύστημα 200G πάνω σε ίνα G.654E που ήταν σε θέση να μεταδώσει ένα μοναδικό μήκος κύματος σε απόσταση 2.600 χλμ., απαιτώντας μόνο 35 οπτικά ενδιάμεσα τμήματα, χωρίς καμία ηλεκτρική αναγέννηση. Αυτή είναι μια τεράστια βελτίωση σε σύγκριση με την τεχνολογία αναγέννησης OEO και αντιπροσωπεύει ένα μεγάλο άλμα προς τα εμπρός στις διηπειρωτικές συνδέσεις κέντρων δεδομένων.

400G Πάνω από 1.000 χλμ. και τι έπεται

Η επίτευξη υψηλής ταχύτητας (400G ή περισσότερο) σε μεγάλες αποστάσεις μπορεί κάποιες φορές να είναι πιο περίπλοκη, διότι η υψηλότερη ταχύτητα συνεπάγεται συνήθως υψηλότερο ρυθμό συμβόλων ή μορφή μεταδόσεως, η οποία μπορεί να προκαλέσει επιπλέον επιδράσεις στο OSNR. Στο ίδιο σενάριο δοκιμής, η εταιρεία Sino-Telecom δοκίμασε και επέτυχε ένα σύστημα 400G μονού μήκους κύματος που μετέδωσε σε απόσταση 1.000 χλμ. μέσω οπτικής ίνας G.654E με μόνο 15 οπτικά ενισχυτικά τμήματα (και πάλι, χωρίς ηλεκτρική αναγέννηση). Καθώς η χωρητικότητα αυξάνεται, η απόσταση μειώνεται λόγω των επιπλέον επιδράσεων στη γραμμή. Στο μέλλον, η πρόοδος των αλγορίθμων ψηφιακής επεξεργασίας σήματος (DSP) με βελτιωμένη διόρθωση σφαλμάτων (FEC) και πιθανοτική σχηματοποίηση διαγράμματος σημείων, καθώς και υψηλότατοι ρυθμοί μποντ (baud) των 200Gbaud, θα συνεχίσουν να επεκτείνουν περαιτέρω το όριο απόστασης τόσο για δίκτυα DCI 400G, όσο και, τελικά, για δίκτυα DCI 800G και 1,6T υπερμακρού εμβέλειας.

Σχεδιασμός διαδρομών μεγάλης εμβέλειας: Επιλογή τοποθεσιών και σχεδιασμός περιθωρίου

Εγκατάσταση υπερμακρού εμβέλειας DCI η σύνδεση δεν είναι απλώς μια λειτουργία «σύνδεσε και χρησιμοποίησε»· η προσεκτική σχεδίαση είναι απαραίτητη. Ο τύπος της οπτικής ίνας αποτελεί σημαντικό παράγοντα κατά την επιλογή της τοποθεσίας. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, η ίνα G.654E προσφέρει πολύ χαμηλές απώλειες, ενώ το ίδιο κύκλωμα, αν κατασκευαζόταν με την προηγούμενη ίνα G.652, θα απαιτούσε σχεδιασμό συστήματος διαχείρισης διασποράς. Επίσης, η τοποθεσία και η πυκνότητα των σταθμών ενίσχυσης πρέπει να υπολογίζονται με μεγάλη προσοχή· θα πρέπει να επιτυγχάνεται ισορροπία μεταξύ της αύξησης της ισχύος του σήματος και της πρόσθετης ανεπιθύμητης θορύβου. Το σχεδιασμός των περιθωρίων αποτελεί επίσης κρίσιμο στοιχείο. Τα αναλυτικά μοντέλα ποιότητας μετάδοσης (QoT) πρέπει να περιλαμβάνουν περιθώρια για να αντισταθμίζουν άγνωστες τιμές, όπως οι απώλειες στους συνδετήρες, οι διακυμάνσεις στο κέρδος των ενισχυτών και οι διαφορές στον τύπο της ίνας. Σε πιο προηγμένα δίκτυα, ορισμένοι φορείς λειτουργίας χρησιμοποιούν μοντέλα μηχανικής μάθησης που είναι σε θέση να μειώνουν σταδιακά αυτά τα περιθώρια καθώς συγκεντρώνουν δεδομένα.

Από τον Έλεγχο στην Παραγωγή: Τι Πρέπει να Γνωρίζουν οι Φορείς Λειτουργίας

Μόλις ένα μοντέλο επικυρωθεί και είναι έτοιμο για εγκατάσταση σε παραγωγή, οι χειριστές πρέπει να ακολουθήσουν τα εξής βήματα: Να διεξαχθεί αυστηρός έλεγχος του οπτικού γραμμικού συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της πλήρους χαρακτηριστικής ανάλυσης όλων των ενισχυτών υπό όλες τις συνθήκες λειτουργίας. Να εφαρμοστούν ανοιχτές διεπαφές δικτύου, όπως οι SNMP και NETCONF, σε συνδυασμό με ισχυρό Σύστημα Διαχείρισης Δικτύου (NMS) βασισμένο σε αρχιτεκτονική B/S, για να διασφαλιστεί η αδιάλειπτη ενσωμάτωση με τριτογενή ολοκληρωμένα συστήματα διαχείρισης δικτύου και να επιτρέπεται η δυναμική προμήθεια. Να σχεδιαστεί μια σταδιακή εγκατάσταση, ξεκινώντας με ένα ζεύγος σκοτεινών οπτικών ινών, να διεξαχθούν δοκιμές και παρακολούθηση, και στη συνέχεια να επεκταθεί το δίκτυο. Να διασφαλιστούν ισχυροί μηχανισμοί προστασίας, όπως η προστασία OCH, η οποία παρέχει γρήγορη εναλλαγή σε περίπτωση διακοπής της οπτικής ίνας. Με αυτά τα σχέδια σε ισχύ, η υπερμακριάς εμβέλειας σύνδεση μεταξύ κέντρων δεδομένων (DCI) θα προχωρήσει ομαλά από τη φάση απόδειξης της ιδέας μέχρι την παραγωγή.

Συμπέρασμα

Ως παγκόσμιος ηγέτης προμηθευτής DCI με πάνω από 100.000 μονάδες που έχουν αποσταλεί μέχρι σήμερα, Η επιτυχημένη επίδειξη της Sino-Telecom των 200 Gbit/s σε απόσταση 2.600 χλμ. και των 400 Gbit/s σε απόσταση 1.000 χλμ.—με χρήση οπτικής ίνας G.654E υπερχαμηλών απωλειών, ενισχυτών EDFA και προηγμένης συνεκτικής οπτικής—δείχνει την εξαιρετική πρόοδο των οπτικών δικτύων. Με τη δυνατότητα υπερμακριάς DCI χωρίς αναγέννηση OEO, τα κέντρα δεδομένων μπορούν τώρα να συνδέονται σε μεγάλες αποστάσεις, επιτρέποντας πραγματικά κατανεμημένες υλοποιήσεις σύννεφου (cloud) και τις τεράστιες απαιτήσεις υπολογισμού της τεχνητής νοημοσύνης. Με την πλήρη γραμμή λύσεων συνεκτικής οπτικής μετάδοσης, από τις ισχυρές λύσεις DCI όπως η εξαιρετικά συμπαγής πλατφόρμα 2U STN6800-D16-2U, η οποία προσφέρει υπερμεγάλη χωρητικότητα μετάδοσης έως 12,8 Tbit/s, μέχρι την εκτενή σειρά οπτικών transceivers, η εταιρεία Sino-Telecom μπορεί να καλύψει τις ανάγκες σας για υπερμακριάς DCI. Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας σήμερα για να συζητήσετε τις ανάγκες σας για δίκτυο υπερμακριάς DCI, να λάβετε προσφορά, να δείτε τις λεπτομερείς προδιαγραφές και να εξετάσετε μελέτες περιπτώσεων, συμπεριλαμβανομένης της επίδειξης μετάδοσης 2.600 χλμ., προκειμένου να επεκτείνετε το δίκτυό σας περισσότερο από ποτέ.