نورشناسی هماهنگ در ارتباطات بین مرکز داده: از ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه تا ۸۰۰ گیگابیت بر ثانیه و مسیر پیش‌رو به سوی ۱٫۶ ترابیت بر ثانیه

این صنعت دی‌سی‌آی در طول دههٔ گذشته تحولات عمده‌ای را پشت سر گذاشته است. ده سال پیش عمدتاً فناوری خطوط بلندبرد برای شبکه‌های تلفن بود. امروزه دی‌سی‌آی پایه‌ای برای اقتصاد مبتنی بر ابر و رانده‌شده توسط هوش مصنوعی ما است. فناوری اپتیک هماهنگ در هستهٔ این تحول قرار دارد و ظرفیت لازم برای اقتصاد دیجیتال ما را فراهم می‌کند. اگر شما یک اپراتور شبکه هستید که دربارهٔ آینده فکر می‌کنید، درک قوی از تاریخچهٔ این حوزه برای تدوین استراتژی دی‌سی‌آی نسل بعدی شما ضروری است.

چرا اپتیک هماهنگ برای دی‌سی‌آی ضروری شده است

شکل اصلی ارتباطات نوری از تشخیص مستقیم استفاده می‌کرد که در آن تنها دامنه نور تعدیل می‌شد. با افزایش سرعت‌ها، نقطه‌ای فرا رسید که این روش بنیادی به دیواری برخورد کرد. اما در اپتیک همدوس، اطلاعات از طریق تغییرات در دامنه و فاز منتقل می‌شوند و حتی می‌توان آن‌ها را همزمان از طریق هر دو قطبش ارسال کرد. این بدان معناست که تعداد بیت‌های داده‌ای که می‌توان روی یک سیگنال نوری واحد جای داد، به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد.

نوآوری فناورانه بر پایه‌ی فناوری‌ای به نام پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) استوار است. در سوی گیرنده، الگوریتم‌های مبتنی بر DSP، آسیب‌های نوری مانند پاشندگی رنگی و پاشندگی حالت قطبشی را جبران می‌کنند که در غیر این صورت، سیگنال را هنگام عبور از شبکه تخریب می‌نمایند. نتیجه‌ی این امر، افزایش چشمگیر بازده طیفی و توانایی دستیابی به انتقال پرسرعت، بلندبرد و پرحجمی است که فناوری تشخیص مستقیم قادر به تأمین آن نیست. در حقیقت، امروزه انتقال همدوس در سرعت‌های ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه و بالاتر و در فواصل ۴۰ کیلومتر و بیشتر، استاندارد عمومی شده است.

تکامل از فناوری همدوس ۱۰۰ گیگابیتی به ۸۰۰ گیگابیتی

پیشرفت از ۱۰۰ گیگابیتی به ۸۰۰ گیگابیتی نتیجه‌ی نوآوری‌های مداوم در زمینه‌ی پردازنده‌های سیگنال دیجیتال (DSP) و ساخت نیمه‌هادی‌ها بوده است. اولین اپتیک‌های همدوس تنها ترانس‌پوندرهایی بزرگ‌جثه و پرمصرف بودند. اپتیک‌های همدوس ۱۰۰ گیگابیتی اولین تغییر اساسی بودند؛ زیرا این رویکرد امکان ایجاد پیوندهای بلندبرد را بدون نیاز به تقویت‌کننده‌های میانی سیگنال فراهم کرد.

آنچه تبدیل به تغییری محوری در این انتقال به سمت فناوری ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه شد، دسترس‌پذیری ماژول‌های همدوس قابل جاسازی بود. محصولاتی مانند QSFP-DD ترکیبی از یک پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) همدوس بسیار کارآمد، اپتیک و روش‌های نوین مدولاسیون را در قالبی فشرده ارائه می‌دهند که مستقیماً در پورت‌های روتر قابل نصب است. این امر منجر به ادغام لایه IP و اپتیک با معماری‌های ساده‌تر و کاهش هزینه‌های عملیاتی شده است. پیشرفت‌های حاصل از فرآیندهای CMOS نیز منجر به ساخت پردازنده‌های سیگنال دیجیتال سریع‌تر و کم‌مصرف‌تری شده‌اند که امکان تولید نسل فعلی ماژول‌های قابل جاسازی ۸۰۰ گیگابیت بر ثانیه را فراهم کرده‌اند.

چگونه فناوری همدوس ظرفیت بالاتر و برد طولانی‌تر را ممکن می‌سازد

سیستم‌های همدوس مزایای خود را ارائه می‌دهند از طریق چند فناوری کلیدی.   اولاً، روش‌های هوشمند تنظیم سیگنال در دسترس هستند. برای مثال، با استفاده از دی‌پی-۱۶کیوام (مدولاسیون دامنهٔ چهارگانهٔ ۱۶حالتی با دو قطبی‌سازی) چندین بیت در هر نماد جای می‌گیرند که این امر بازده طیفی و در نتیجه نرخ دادهٔ هر طول موج را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. ثانیاً، با استفاده از چندگانه‌سازی قطبی‌سازی، دو سیگنال را می‌توان به‌صورت مستقل روی یک طول موج واحد منتشر کرد و بدین ترتیب ظرفیت آن دو برابر می‌شود.

سوماً، موتور پردازش سیگنال دیجیتال داخلی می‌تواند به‌صورت بلادرنگ عیوب فیبرهای نوری را جبران کند تا انتقال قابل‌اطمینانی فراتر از برد سیستم‌های تشخیص مستقیم ممکن شود. با ترکیب تمام این عناصر—نرخ باد بالا، تنظیم پیچیده و پردازش قدرتمند سیگنال دیجیتال—سیستم‌های هماهنگ اکنون می‌توانند محدودیت‌هایی را که سیستم‌های تشخیص مستقیم را در سرعت‌های بیشتر از ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه روی یک طول موج به کمتر از ۱۰۰ کیلومتر محدود می‌کنند، غلبه کنند.

دی‌سی‌او، زِدآر و زِدآرپلاس: انتخاب فناوری نوری مناسب

این بدان معناست که اپراتورهای شبکه با طیف گسترده‌ای از انواع مختلف اپتیک‌های همدوس قابل جایگزینی روبه‌رو هستند. شناختن تفاوت‌های میان آن‌ها برای انتخاب مناسب ضروری است.

اپتیک‌های همدوس دیجیتال (DCO): این اصطلاح کلی برای ترانسیورهای همدوسی است که موتور پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) را درون خود جای داده‌اند. پردازش خارجی حذف شده است.

OIF 400ZR: این حداقل الزام برای اپتیک‌های همدوس ۴۰۰ گیگابیتی است. این استاندارد برای ارتباطات نقطه‌به‌نقطه تک‌بازه در شبکه‌های داخلی مرکز داده (DCI) تا فاصله‌ای حدود ۱۲۰ کیلومتر طراحی شده و تضمین‌کنندهٔ سازگاری چندفروشنده‌ای است، اما نرخ و قالب مدولاسیون آن ثابت است.

ZR+ (برد گسترش‌یافته): عموماً به ماژول‌هایی اشاره دارد که از حداقل الزام ۴۰۰ZR فراتر رفته و توان ارسال بالاتر، روش‌های پیشرفته‌تر اصلاح خطای پیش‌رو (FEC) و قابلیت پشتیبانی از طیف گسترده‌تری از روش‌های مدولاسیون را برای فواصل طولانی‌تر (۶۰۰ کیلومتر و بیشتر) یا سازگاری با سیستم‌های ROADM فراهم می‌کنند. از آنجا که این اصطلاح «ZR+» ممکن است گسترش اختصاصی و انحصاری فروشنده باشد، تعریف آن می‌تواند میان فروشندگان متفاوت باشد.

OpenZR+: اغلب به‌عنوان «بهترین ویژگی‌های هر دو جهان» توصیف می‌شود؛ این فناوری قابلیت تعامل‌پذیری بین چندین تأمین‌کننده را فراهم می‌کند و نرخ‌های تنظیم‌پذیر نرم‌افزاری از ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه تا ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه را ارائه می‌دهد و بردی مشابه راه‌حل‌های ترانس‌پوندر اختصاصی دارد. این فناوری انتخاب اصلی ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت کوچک و متوسط (SMB ISP) و سازمان‌هاست که انعطاف‌پذیری را بدون وابستگی به تأمین‌کننده خاصی ارزشمند می‌دانند.

کاهش هزینه هر بیت از طریق اپتیک‌های پرسرعت‌تر

توجیه اقتصادی پذیرش اپتیک‌های همدوس پرسرعت واضح است. با افزایش نرخ داده‌ها در یک مسیر واحد، هزینه هر بیت ارسالی به‌طور چشمگیری کاهش می‌یابد. انتقال از ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه به ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه یا ۸۰۰ گیگابیت بر ثانیه به ارائه‌دهندگان خدمات امکان می‌دهد تا حجم داده‌ای ۴ تا ۸ برابر بیشتر را از طریق زیرساخت فیبر نوری موجود منتقل کنند، در حالی که مقدار سخت‌افزار، فضای اشغال‌شده و توان مصرفی به همان میزان افزایش نمی‌یابد.

علاوه بر این، ماژول‌های همدوس قابل‌جاسازی، نیاز به قفسه‌های جداگانه ترانس‌پوندر را از بین می‌برند و تعداد دستگاه‌های موجود در شبکه را کاهش داده و مدیریت آن را ساده‌تر می‌کنند. نسل جدیدترین ماژول‌ها از سیلیکون پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) پیشرفته بهره می‌برد تا مصرف انرژی به ازای هر بیت را نسبت به نسل‌های پیشین تا ۳۰ درصد کاهش دهد. برای ارائه‌دهندگان خدمات اینترنت کوچک و متوسط (SMB ISP) که به مصرف انرژی حساس هستند، این امر مستقیماً منجر به کاهش هزینه‌های عملیاتی و کوچک‌تر شدن ردپای کربنی می‌شود.

مسیر آینده به سوی انتقال همدوس ۱٫۶ ترابیت بر ثانیه

صنعت امروزه در حال ترسیم مسیر پرش بعدی — یعنی ۱٫۶ ترابیت بر ثانیه — است. انجمن رابط باز (OIF) در حال کار فعال بر روی توافق‌نامه‌های اجرایی ۱۶۰۰ZR و ۱۶۰۰ZR+ است. این توافق‌نامه‌ها از پیشرفت‌های بیشتر در فناوری CMOS بهره خواهند برد تا نرخ باد (baud rate) را افزایش داده و فرمت‌های پیشرفته‌تر مدولاسیون — از جمله شکل‌دهی احتمالی مجموعه‌نقاط (PCS) قابل همکاری — را پیاده‌سازی کنند. .

سینو-تلکام از این امروز برای این آینده آماده‌سازی می‌کند. پلتفرم DCI STN6800-D16-1U ما امروزه ظرفیتی تا ۶٫۴ ترابیت بر سایت را پشتیبانی می‌کند و نرخ‌های خطی آن تا ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه است. این پلتفرم STN6800-D16 برای تکامل هموار به ۸۰۰ گیگابیت در ثانیه طراحی شده است و راه‌حل ما برای اتصال دیتاسنترهای داخلی (DCI) با حلقهٔ همدوس و ظرفیت بالا، مسیر روشنی برای ارتقا به ۴۸ طول‌موج ۸۰۰ گیگابیت در ثانیه فراهم می‌کند. این امر تضمین می‌کند که سرمایه‌گذاری شما در آینده نیز معتبر باقی بماند و قابلیت گسترش همراه با رشد کسب‌وکار شما داشته باشد، در حالی که نیازهای پهنای باند همچنان افزایش می‌یابند. با فعالیت در جلوی خط نوآوری‌های نوری، سیستم‌های ما را طوری طراحی کرده‌ایم که جدیدترین فناوری‌های همدوس — از ۴۰۰ گیگابیت در ثانیه تا ۸۰۰ گیگابیت در ثانیه و فراتر از آن — را ادغام کنند و اطمینان حاصل شود که شبکهٔ شما با عصر مبتنی بر هوش مصنوعی همگام پیش خواهد رفت.

نتیجه‌گیری

از آن دوران سنگین و غیرکارآمد ترانسپوندرهای ۱۰۰ گیگابیتی تا امروز، تکامل ماژول‌های قابل جاسازی ۴۰۰ZR/۸۰۰ZR و ۱٫۶ ترابیتی، فناوری نوری همدوس بازی اتصال دیتاسنترهای داخلی (DCI) را دگرگون کرده است. در مقایسه با ماژول‌های OTN یا ترانسپوندرهای پیشین، اپتیک همدوس بهترین بازده طیفی در میان رقبا را ارائه می‌دهد. همراه با پیشرفت‌های در پردازنده‌های سیگنال دیجیتال (DSP) و روش‌های تعدیل، این فناوری دسترسی گسترده‌تر، کاهش چشمگیر هزینه به ازای هر بیت و امکان انتقال سرعت بالا را برای کاربردهای DCI در مناطق شهری، منطقه‌ای و طولانی‌مسافت فراهم می‌کند. امروزه، از پلتفرم اُتن ماژولار STN6800 D16 (۱U با ظرفیت ۶٫۴ ترابایت بر ثانیه یا ۲U با ظرفیت ۱۲٫۸ ترابایت بر ثانیه) , مجموعه‌ی کامل و هماهنگ قابل‌اتصال (۴۰۰ZR، OpenZR+، ۸۰۰ZR/۸۰۰LR)، سیستم‌های خطی آینده‌نگر در باند C و باند L، و سیستم مدیریت شبکه‌ی باز با قابلیت‌های SNMP و NETCONF؛ شرکت سینو تله‌کام اطمینان حاصل می‌کند که اپراتورها و شرکت‌های ارائه‌دهنده‌ی خدمات مخابراتی بتوانند مناسب‌ترین راه‌حل هماهنگ را انتخاب کنند: چه نرخ ثابت برای اتصال نقطه‌به‌نقطه‌ی ساده، چه ZR+ برای دسترسی بیشتر و سازگاری با ROADM، چه Open ZR+ برای بازبودن چندفروشنده‌ای، و یا Open ZR برای حداکثر انعطاف‌پذیری و بازبودن. همچنین، ارتقای بدون نیاز به جایگزینی کامل (forklift) به ظرفیت ۱٫۶ ترابیت در ثانیه را تضمین می‌کنیم. به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین تأمین‌کنندگان جهانی زیرساخت ارتباطی بین مراکز داده (DCI) که تاکنون بیش از ۱۰۰٬۰۰۰ واحد از محصولاتش را به بیش از ۳۰ کشور جهان عرضه کرده و دارای قابلیت اطمینان اثبات‌شده در عمل، زنجیره‌ی تأمین مستحکم و تیم متخصص فنی با تجربه‌ی عمیق است، پیشنهاد شرکت سینو تله‌کام گسترده‌ترین طیف انتخاب‌ها را برای پاسخ به نیازهای متنوع پیاده‌سازی‌های DCI — از ارائه‌دهندگان خدمات اینترنتی کوچک و متوسط (SMB ISP) تا اپراتورهای ابری سطح یک (tier-1) — فراهم می‌کند. لطفاً با تیم متخصصان فروش سینو تله‌کام تماس بگیرید تا پیش‌فاکتور دریافت کنید. ما می‌توانیم برای راه‌حل بعدی شما در زمینه‌ی شبکه‌ی DCI، با بهره‌گیری از نوآوری‌های ده‌ساله‌ی حوزه‌ی فناوری هماهنگ، صفحات مشخصات فنی، مطالعات موردی و روش‌های بهینه‌ی پیاده‌سازی را ارائه دهیم.