Interconexión de centros de datos de ultra largo alcance: cómo la óptica coherente permite transmisiones de 2600 km

Interconexión de centros de datos de ultra largo alcance: cómo la óptica coherente permite transmisiones de 2600 km

A medida que la computación en la nube, las cargas de trabajo de IA y el almacenamiento distribuido siguen escalando, la demanda de servicios de interconexión entre centros de datos (DCI) alcanza nuevos niveles. Los diseñadores de redes de centros de datos buscan la capacidad de soportar comunicaciones a varios miles de kilómetros de distancia, a muy larga distancia, sin necesidad de realizar múltiples regeneraciones electrónicas costosas. Justamente ahí radica la importancia de la óptica coherente. Sino-Telecom Technology Co., Inc. ha demostrado transmisión a 200 G a lo largo de 2.600 km; se trata de una aplicación real, no una teoría.

¿Qué hace tan difícil la transmisión a larga distancia?

Enviar señales a lo largo de cientos y miles de kilómetros de fibra está sujeto a una serie de desafíos físicos. Cuando una señal recorre cientos y miles de kilómetros de fibra, se producen varias degradaciones de la señal, entre otras: CD (dispersión cromática), PMD y la degradación del OSNR global (relación señal óptica a ruido). Un transceptor IM-DD (modulación por intensidad y detección directa) intenta básicamente distinguir algún tipo de nivel de señal y no incorpora de forma inherente mecanismos para contrarrestar la dispersión y el ruido.

A menudo dependen de conversiones OEO (óptico-eléctrico-óptico) para regenerar las señales. Aunque esto ha demostrado ser beneficioso en términos de rendimiento, implica sobrecargas en forma de latencia y costos energéticos, además de una mayor complejidad para implementarlo en cualquier sistema de enrutador dado. Por comparación, una ruta de 2600 km, que requeriría 35 regeneradores ópticos, simplemente no constituye una solución práctica con IM-DD.

Tecnología coherente detrás de la transmisión a larga distancia: una historia de éxito de Sino-Telecom

La óptica coherente es una tecnología de transmisión más avanzada que se basa en la detección tanto de la intensidad como de la fase de las señales ópticas, frecuentemente con el uso adicional de multiplexación por doble polarización y algoritmos DSP. A diferencia de la detección directa, que mide únicamente la intensidad, la detección coherente requiere la incorporación de un láser oscilador local para mezclarse con la señal óptica entrante, lo que permite detectar la fase y la polarización (junto con la intensidad de la señal). Sino-Telecom siempre ha impulsado la transmisión de datos a mayores distancias, y uno de nuestros proyectos más destacados recientes emplea la fibra óptica G.654E de última generación y baja atenuación, junto con una serie de potentes amplificadores ópticos EDFA que elevan las señales a niveles aceptables. Sin embargo, el núcleo de esta solución es el motor de procesamiento digital de señales (DSP), que permite la compensación digital en tiempo real de la dispersión cromática (CD), la dispersión por modo de polarización (PMD) y los desplazamientos de frecuencia. Esta compensación digital elimina la necesidad de numerosos módulos de compensación de dispersión en línea y amplía drásticamente la separación entre los amplificadores ópticos. Esto hace que las transmisiones a larga distancia sean económicamente viables, tal como se demuestra en nuestro proyecto con fibra óptica G.654E.

200 G por encima de 2.600 km — Un caso real de despliegue

La innovación de Sino-Telecom se demuestra mediante este proyecto de prueba. Nuestro objetivo era establecer un modelo de red óptica abierta para transmisión a larga distancia, utilizando fibra óptica G.654E y amplificadores EDFA para mejorar la ganancia de señal y alcanzar niveles adecuados de rendimiento en la transmisión. En este proyecto diseñamos y probamos un sistema de 200 G sobre fibra G.654E capaz de transmitir una señal de longitud de onda única a una distancia de 2.600 km, requiriendo únicamente 35 tramos de repetición óptica y sin necesidad de regeneración eléctrica. Esto representa una mejora sustancial frente a la tecnología de regeneración OEO y constituye un avance significativo en los enlaces intercentros de datos transcontinentales.

400 G por encima de 1.000 km y ¿qué sigue?

Alcanzar velocidades elevadas (400 G o más) a largas distancias puede resultar, en ocasiones, más complejo, ya que una velocidad mayor suele implicar una tasa de símbolos más alta o un formato de modulación más avanzado, lo que podría generar mayores deterioros en la relación señal-ruido óptico (OSNR). En el mismo escenario de prueba, Sino-Telecom evaluó y logró un sistema de 400 G por longitud de onda única que transmitió 1000 km sobre fibra G.654E con tan solo 15 tramos de repetición óptica (una vez más, sin regeneración eléctrica). A medida que aumenta la capacidad, la distancia disminuye debido a los deterioros adicionales en el enlace. En el futuro, el avance de los algoritmos de procesamiento digital de señales (DSP), junto con corrección de errores hacia adelante (FEC) mejorada y conformación probabilística de constelaciones, así como tasas de baudios ultraelevadas de 200 Gbaud, seguirán ampliando aún más el alcance en distancia tanto para redes de interconexión de centros de datos (DCI) ultralargas de 400 G como, posteriormente, de 800 G y 1,6 T.

Planificación de rutas de largo recorrido: selección de emplazamientos y diseño de márgenes

Despliegue de ultralargo recorrido DCI el enlace no es simplemente una operación de tipo «conectar y usar»; la planificación cuidadosa es esencial. El tipo de fibra es un factor importante a considerar en el sitio. En este caso, la fibra G.654E produce unas pérdidas muy bajas, pero el mismo circuito construido con la fibra G.652 anterior requeriría planificar un sistema de gestión de dispersión. Asimismo, la ubicación y la densidad de los sitios de amplificación deben calcularse con precisión; se debe equilibrar el aumento de la potencia de la señal con la introducción de ruido no deseado. El diseño de márgenes también es un componente crítico. Los modelos analíticos de calidad de transmisión (QoT) deben incluir márgenes para compensar valores desconocidos, como las pérdidas en los conectores, las variaciones de ganancia de los amplificadores y las diferencias entre tipos de fibra. En redes más avanzadas, algunos operadores utilizan modelos de aprendizaje automático capaces de reducir gradualmente dichos márgenes a medida que acumulan datos.

De las pruebas a la producción: lo que los operadores deben saber

Una vez que un modelo ha sido validado y está listo para su implementación en producción, los operadores deben seguir estos pasos: realizar pruebas rigurosas del sistema de línea óptica, incluida la caracterización completa de todos los amplificadores bajo todas las condiciones de funcionamiento; implementar interfaces de red abiertas, como SNMP y NETCONF, junto con un sistema robusto de gestión de red (NMS) basado en arquitectura B/S, para garantizar una integración perfecta con sistemas de gestión de red integrados de terceros y permitir el aprovisionamiento dinámico; planificar una implementación escalonada, comenzando con un par de fibras oscuras, realizando pruebas y monitoreo, y luego ampliando la red; y asegurar mecanismos de protección sólidos, como la protección OCH, que proporcione conmutación rápida ante roturas de fibra. Con estos planes establecidos, la interconexión de centros de datos de ultra largo alcance (ultra-long haul DCI) avanzará sin contratiempos desde la fase de prueba de concepto hasta la producción.

Conclusión

Como proveedor global líder de soluciones DCI, con más de 100 000 unidades enviadas hasta la fecha, La exitosa demostración de Sino-Telecom de 200 G a lo largo de 2.600 km y de 400 G a lo largo de 1.000 km —mediante fibra G.654E de pérdida ultrabaja, amplificadores EDFA y óptica coherente avanzada— muestra los notables avances logrados en redes ópticas. Gracias a la capacidad de interconexión entre centros de datos (DCI) de alcance ultralargo sin regeneración OEO, ahora es posible conectar centros de datos a grandes distancias, lo que posibilita implementaciones de nube verdaderamente distribuidas y satisface exigentes necesidades computacionales para inteligencia artificial a gran escala. Con nuestra completa gama de soluciones de transporte óptico coherente —desde nuestras potentes soluciones DCI, como la altamente compacta plataforma STN6800-D16-2U de 2U, que ofrece una capacidad de transmisión ultragrande de hasta 12,8 T, hasta nuestra amplia variedad de transceptores ópticos— Sino-Telecom puede satisfacer sus necesidades de DCI de alcance ultralargo. Por favor contáctanos hoy mismo para analizar sus necesidades de red DCI de alcance ultralargo, obtener una cotización, consultar las especificaciones detalladas y revisar estudios de caso, incluida nuestra demostración de transmisión a 2.600 km, con el fin de extender su red más allá de lo que era posible anteriormente.