Erittäin pitkän matkan DCI: kuinka koherentit optiset ratkaisut mahdollistavat 2 600 km:n tiedonsiirron

Erittäin pitkän matkan DCI: kuinka koherentit optiset ratkaisut mahdollistavat 2 600 km:n tiedonsiirron

Kun pilvilaskenta, tekoälytehtävät ja hajautettu tallennus jatkavat laajentumistaan, DCI-palvelujen kysyntä saavuttaa uusia tasoja. Tietokeskusten verkkosuunnittelijat etsivät mahdollisuutta tukea viestintää useiden tuhansien kilometrien matkoilla erinomaisen pitkällä matkalla ilman kalliita sähköisiä uudelleenmuodostuksia. Juuri tässä kohtaa koherenttien optiikkojen merkitys tulee esiin. Sino-Telecom Technology Co., Inc. on osoittanut 200 G:n tiedonsiirron 2 600 km:n matkalla – ja kyseessä on todellinen sovellus, ei teoria.

Mikä tekee pitkän matkan tiedonsiirrosta niin haastavan?

Signaalien lähettäminen satojen ja tuhansien kilometrien mittaisia optisia kuituja pitkin kohtaa lukuisia fyysisiä haasteita. Kun signaali kulkee satojen ja tuhansien kilometrien mittaisia optisia kuituja pitkin, siihen vaikuttavat useat signaalihäiriöt, muun muassa CD (kromaattinen dispersio), PMD ja kokonaalisesti heikentynyt OSNR (optisen signaalin ja kohinan suhde). IM-DD (intensiteetin modulointi ja suora havaitseminen) -lähettimen ja vastaanottimen tehtävänä on periaatteessa erottaa jokin signaalitaso, mutta se ei sisällä luonnostaan keinoja dispersioiden ja kohinan torjuntaan.

Niissä käytetään usein OEO (optinen–sähköinen–optinen) -muunnoksia signaalien uudelleengenerointiin. Vaikka tämä on osoittautunut hyödylliseksi suorituskyvyn kannalta, se aiheuttaa viivettä ja tehonkulutusta koskevaa lisäkuormitusta sekä lisäkompleksisuutta minkä tahansa reitittimen järjestelmän toteuttamisessa. Vertailun vuoksi 2 600 km:n reitti, johon tarvittaisiin 35 optista uudelleengeneraattoria, ei ole lainkaan käytännöllinen ratkaisu IM-DD:llä.

Yhtenäinen teknologia pitkän matkan tiedonsiirtoon – Sino-Telecomin menestystarina

Koherentti optiikka on edistyneempi siirtoteknologia, joka perustuu sekä optisten signaalien intensiteetin että vaiheen tunnistamiseen, usein kaksinkertaisen polarisaation monikanavaisuuden ja DSP-algoritmien lisäkäytön avulla. Suoraan havainnoinnin sijaan, joka mittaa ainoastaan intensiteettiä, koherentti havainto vaatii paikallisesta oskillaattorilaserista tulevan signaalin sekoittamista saapuvan optisen signaalin kanssa, mikä mahdollistaa vaiheen ja polarisaation (sekä signaalin intensiteetin) havaitsemisen. Sino-Telecom on aina pyrkinyt mahdollistamaan kauemmas ulottuvan datansiirron, ja yksi viimeaikaisista merkittävimmistä projekteistamme käyttää uusinta, vähän vaimentuvaa G.654E-optiokuitua sekä tehokkaita EDFA-optiokimppukäyttöjä, jotka vahvistavat signaaleja hyväksyttäville tasoille. Tämän ratkaisun ydin on kuitenkin digitaalisen signaalinkäsittelyn (DSP) moottori, joka mahdollistaa CD:n, PMD:n ja taajuusmuutosten digitaalisen kompensoinnin reaaliajassa. Tämä digitaalinen kompensointi poistaa tarpeen monista linjalla olevista dispersiokompensointimoduuleista ja laajentaa optisten vahvistimien välistä etäisyyttä huomattavasti. Tämä tekee pitkistä matkoista taloudellisempia, kuten osoitamme G.654E-kuituprojektissamme.

200 G yli 2 600 km — Todellinen käyttötapaus

Sino-Telecomin innovaatio näkyy tässä testihankkeessa. Halusimme luoda avoimen optisen verkon mallin pitkän matkan tiedonsiirtoon käyttäen G.654E-optiskuitua ja EDFA-vahvistimia signaalin voimakkuuden parantamiseen ja riittävän korkean tiedonsiirtonsuorituskyvyn saavuttamiseen. Tässä hankkeessa rakennettiin ja testattiin 200 G:n järjestelmä G.654E-kuidulla, joka pystyi lähettämään yhden aallonpituuden signaalin 2 600 km:n matkan käyttäen vain 35 optista väliverkkoväliä ilman sähköistä uudelleenmuodostusta. Tämä on merkittävä parannus OEO-uudelleenmuodostusteknologiaan verrattuna ja edustaa suurta harppausta maanosien välisten tietokeskusten yhdistämisissä.

400 G yli 1 000 km ja mitä seuraavaksi

Korkean nopeuden (400 G tai enemmän) saavuttaminen pitkillä etäisyyksillä voi joskus olla monimutkaisempaa, koska korkeampi nopeus tarkoittaa yleensä korkeampaa symbolinopeutta tai modulaatiomuotoa, mikä voi aiheuttaa lisää optista signaalin kohinasuhdetta (OSNR) heikentäviä vaikutuksia. Samassa testiskenaariossa Sino-Telecom testasi ja saavutti 400 G:n yksittäisen aallonpituuden järjestelmän, joka lähetti signaalin 1 000 km matkan G.654E-kuidulla vain 15 optisen toistimen avulla (taas ilman sähköistä uudelleenmuodostusta). Kun kapasiteettia lisätään, etäisyys lyhenee lisääntyvien linkin häiriöiden vuoksi. Tulevaisuudessa digitaalisen signaalinkäsittelyn (DSP) algoritmien kehitys – parannetun virhekorjauskoodauksen (FEC) ja todennäköisyysperusteisen konstellaation muokkauksen sekä erinomaisen korkean taajuusnopeuden (200 Gbaud) avulla – työntää eteenpäin etäisyysrajoja sekä 400 G:n että myöhemmin 800 G:n ja 1,6 T:n ultra-pitkän matkan DCI-verkoissa.

Pitkän matkan reittien suunnittelu: sijaintien valinta ja varausmarginaalin suunnittelu

Ultra-pitkän matkan verkon käyttöönotto DCI link ei ole pelkästään 'liitä ja käytä' -toiminto; huolellinen suunnittelu on välttämätöntä. Kuitutyyppi on tärkeä paikallisesti huomioitava tekijä. Tässä tapauksessa G.654E-tyyppinen kuitu aiheuttaa erinomaisen alhaisen häviön, mutta sama piiri, joka on rakennettu vanhemmalla G.652-kuidulla, vaatii hajautumanhallintajärjestelmän suunnittelua. Myös vahvistusasemien sijainti ja tiukkuus on laskettava huolellisesti: sinun on tasapainotettava signaalitehon lisäämistä ja haluttoman kohinan lisääntymistä. Myös varausdesign on yhtä tärkeä osa kokonaisuutta. Analyyttisten tiedonsiirron laatuun (QoT) liittyvien mallien on sisällettävä varauksia tuntemattomien arvojen kompensoimiseksi, kuten liittimien häviöiden, vahvistimien voimakkuusvaihteluiden ja kuitutyypin erojen osalta. Edistyneemmissä verkoissa jotkut operaattorit käyttävät koneoppimismalleja, jotka pystyvät vähentämään näitä varauksia vaiheittain kerättyjä tietoja hyväksi käyttäen.

Testauksesta tuotantoon: Mitä operaattoreiden tulee tietää

Kun malli on vahvistettu ja valmis tuotantokäyttöön, operaattoreiden tulee tehdä seuraavat toimet: suorittaa kattava optisen linjasysteemin testaus, johon kuuluu kaikkien tehovoimien täydellinen karakterisointi kaikissa käyttöolosuhteissa; ottaa käyttöön avoimet verkkoliittymät, kuten SNMP ja NETCONF, sekä vankka B/S-arkkitehtuuriin perustuva NMS (verkonhallintajärjestelmä), jotta varmistetaan saumaton integraatio kolmannen osapuolen yhdennettyihin verkonhallintajärjestelmiin ja mahdollistetaan dynaaminen provisioinni; suunnitella vaiheittainen käyttöönotto, joka alkaa pimeällä kuituparilla, testauksella ja seurannalla, minkä jälkeen verkkoa laajennetaan; varmistaa vankat suojausmekanismit, kuten OCH-suojauksen tarjoama nopea siirtyminen varalle kuitukatkon sattuessa. Näillä suunnitelmilla ultra-pitkän matkan DCI:n siirtyminen käsitteellisestä todistuksesta tuotantokäyttöön sujuu suuresti.

Johtopäätös

Kansainvälisesti johtava DCI-toimittaja, joka on toimittanut tähän mennessä yli 100 000 yksikköä, Sino-Telecomin onnistunut demonstroitse 200 Gbit/s yli 2 600 km ja 400 Gbit/s yli 1 000 km – käyttäen erittäin häviövähää G.654E-kuitua, EDFA-vahvistimia ja edistynyttä koherenttia optiikkaa – osoittaa optisen verkkoliikenteen merkittävää kehitystä. Ultra-pitkän matkan DCI-kyky ilman OEO-uudelleenmuodostusta mahdollistaa nyt datakeskusten yhdistämisen erinomaisen suurilla etäisyyksillä, mikä edistää todellisia hajautettuja pilviarkkitehtuureja ja valtavia tekoälyyn liittyviä laskentavaatimuksia. Sino-Telecom tarjoaa kattavan valikoiman koherentteja optisia kuljetusratkaisuja, mukaan lukien voimakkaat DCI-ratkaisut kuten erinomaisen kompakti 2U STN6800-D16-2U-alusta, joka tarjoaa erinomaisen suuren siirtokapasiteetin jopa 12,8 Tbit/s, sekä laajan valikoiman optisia transseivereitä. Sino-Telecom voi täten tukea sinun vaatimuksiasi ultra-pitkän matkan DCI-verkoille. Ole hyvä ota meihin yhteyttä ja ota yhteyttä tänään keskustellaksesi ultra-pitkän matkan DCI-verkkoratkaisuistasi, saadaksesi tarjouksen, tarkat tekniset tiedot sekä esimerkkiratkaisut, mukaan lukien 2 600 km:n siirtodemonstraation, jolla voit laajentaa verkkoasi aiempaa pidemmälle.