DCI à très longue portée : comment les optiques cohérentes permettent une transmission sur 2 600 km

DCI à très longue portée : comment les optiques cohérentes permettent une transmission sur 2 600 km

À mesure que l’informatique en nuage, les charges de travail liées à l’intelligence artificielle et le stockage distribué continuent de s’étendre, la demande de services d’interconnexion de centres de données (DCI) atteint de nouveaux sommets. Les concepteurs de réseaux de centres de données cherchent à assurer des communications sur plusieurs milliers de kilomètres, sur une très grande distance, sans avoir recours à une série de régénérations électroniques coûteuses. C’est précisément dans ce contexte que l’importance des optiques cohérentes se révèle. Sino-Telecom Technology Co., Inc. a démontré une transmission à 200 G sur 2 600 km — il s’agit d’une application réelle, et non d’une simple théorie.

Qu’est-ce qui rend la transmission longue distance si difficile ?

L’envoi de signaux sur des centaines, voire des milliers de kilomètres de fibre est soumis à de nombreux défis physiques. Lorsqu’un signal parcourt plusieurs centaines ou milliers de kilomètres de fibre, plusieurs dégradations du signal se produisent, notamment, entre autres : la CD (dispersion chromatique), la PMD (dispersion de mode de polarisation) et la dégradation globale du rapport OSNR (rapport signal optique sur bruit). Un émetteur-récepteur IM-DD (modulation d’intensité et détection directe) tente essentiellement de distinguer un certain niveau de signal, sans implémenter intrinsèquement de mécanismes permettant de contrer la dispersion et le bruit.

Ils utilisent souvent des conversions OEO (optique-électrique-optique) pour régénérer les signaux. Bien que cela se soit révélé avantageux en termes de débit, cela entraîne un surcoût sous forme de latence et de consommation énergétique, ainsi qu’une complexité accrue pour l’intégration dans un système de routeur donné. Par comparaison, un itinéraire de 2 600 km, qui nécessiterait 35 régénérateurs optiques, n’est tout simplement pas une solution pratique avec la technologie IM-DD.

Technologie cohérente au cœur de la transmission longue distance — Une réussite de Sino-Telecom

L’optique cohérente est une technologie de transmission plus avancée qui repose sur la détection à la fois de l’intensité et de la phase des signaux optiques, souvent associée à la multiplexion par double polarisation et à des algorithmes de traitement numérique du signal (DSP). Contrairement à la détection directe, qui ne mesure que l’intensité, la détection cohérente exige l’ajout d’un laser oscillateur local pour mélanger le signal optique entrant, permettant ainsi de détecter la phase et la polarisation (en plus de l’intensité du signal). Sino-Telecom s’efforce constamment d’étendre la portée de la transmission de données ; l’un de nos projets récents les plus remarquables utilise la fibre optique G.654E à faible atténuation, couplée à une série d’amplificateurs optiques EDFA puissants capables d’amplifier les signaux à des niveaux acceptables. Le cœur de cette solution réside toutefois dans le moteur de traitement numérique du signal (DSP), qui permet une compensation numérique en temps réel de la dispersion chromatique (CD), de la dispersion de mode de polarisation (PMD) et des décalages de fréquence. Cette compensation numérique élimine le besoin de nombreux modules de compensation de dispersion en ligne et augmente considérablement l’écart entre les amplificateurs optiques. Cela rend les transmissions sur de longues distances économiquement viables, comme le démontre notre projet utilisant la fibre G.654E.

200 G sur plus de 2 600 km — Un cas réel de déploiement

L’innovation de Sino-Telecom est illustrée par ce projet pilote. Nous souhaitions établir un modèle de réseau optique ouvert pour la transmission à longue distance, en exploitant la fibre optique G.654E et des amplificateurs EDFA afin d’améliorer le gain du signal et d’atteindre des niveaux adéquats de performance de transmission. Dans ce projet, nous avons conçu et testé un système 200 G sur fibre G.654E capable de transmettre un signal monolongueur d’onde sur une distance de 2 600 km, nécessitant seulement 35 tronçons de relais optiques, sans aucune régénération électrique. Il s’agit d’une amélioration considérable par rapport à la technologie de régénération OEO et marque un progrès majeur dans les interconnexions transcontinentales entre centres de données.

400 G sur 1 000 km et la suite

Atteindre des débits élevés (400 G ou plus) sur de longues distances peut parfois s’avérer plus complexe, car un débit plus élevé implique généralement un taux de symboles ou un format de modulation plus élevé, ce qui peut engendrer des dégradations supplémentaires du rapport signal-sur-bruit optique (OSNR). Dans le même scénario d’essai, Sino-Telecom a testé et mis en œuvre avec succès un système monolongueur 400 G ayant transmis un signal sur 1 000 km via une fibre G.654E avec seulement 15 tronçons de relais optiques (là encore, sans régénération électrique). À mesure que la capacité augmente, la distance diminue en raison des dégradations supplémentaires introduites dans la liaison. À l’avenir, les progrès des algorithmes de traitement numérique du signal (DSP), associés à des techniques de correction d’erreurs directe (FEC) améliorées et à la mise en œuvre de formes de constellation probabilistes, ainsi qu’à des débits bauds ultra-élevés atteignant 200 Gbaud, permettront de repousser encore davantage les limites de portée, tant pour les réseaux 400 G que, par la suite, pour les réseaux 800 G et 1,6 T destinés aux interconnexions de centres de données (DCI) sur ultra-longue distance.

Planification des itinéraires longue distance : sélection des sites et conception des marges

Déploiement sur ultra-longue distance DCI l’implémentation de Link n’est pas une opération « brancher et jouer » ; une planification rigoureuse est essentielle. Le type de fibre constitue un critère important sur le site. Dans ce cas précis, la fibre G.654E permet des pertes très faibles, tandis qu’un circuit identique réalisé avec la fibre G.652 antérieure nécessiterait la mise en place d’un système de gestion de la dispersion. L’emplacement et la densité des sites d’amplification doivent également être calculés avec précision : il faut trouver un équilibre entre l’augmentation de la puissance du signal et l’ajout de bruit indésirable. La conception des marges revêt également une importance critique. Les modèles analytiques de qualité de transmission (QoT) doivent intégrer des marges afin de compenser des valeurs incertaines, telles que les pertes aux connecteurs, les variations du gain des amplificateurs ou encore les différences entre types de fibres. Sur des réseaux plus avancés, certains opérateurs utilisent des modèles d’apprentissage automatique capables de réduire progressivement ces marges à mesure qu’ils accumulent des données.

Du test à la production : Ce que les opérateurs doivent savoir

Une fois qu’un modèle est validé et prêt pour le déploiement en production, les opérateurs doivent suivre les étapes suivantes : effectuer des tests rigoureux du système optique en ligne, y compris la caractérisation complète de tous les amplificateurs dans toutes les conditions de fonctionnement ; mettre en œuvre des interfaces réseau ouvertes telles que SNMP et NETCONF, ainsi qu’un SGN (Système de Gestion de Réseau) robuste basé sur une architecture B/S, afin d’assurer une intégration transparente avec les systèmes tiers de gestion intégrée de réseau et de permettre une provision dynamique ; planifier un déploiement progressif, en commençant par une paire de fibres noires, puis en procédant aux tests et à la surveillance avant d’étendre le réseau ; veiller à disposer de mécanismes de protection robustes, tels que la protection OCH, qui assurent un basculement rapide en cas de rupture de fibre. Avec ces mesures en place, le DCI à très longue distance passera sans accroc de la phase de preuve de concept à la production.

Conclusion

En tant que fournisseur mondial de premier plan de solutions DCI, ayant déjà expédié plus de 100 000 unités à ce jour, La démonstration réussie de Sino-Telecom de 200 G sur 2 600 km et de 400 G sur 1 000 km — grâce à la fibre G.654E à très faible perte, aux amplificateurs EDFA et à des optiques cohérentes avancées — illustre les progrès remarquables réalisés dans le domaine des réseaux optiques. Grâce à la capacité de connectivité intercentres de données (DCI) sur des distances ultra-longues sans régénération OEO, les centres de données peuvent désormais être interconnectés sur de très grandes distances, permettant ainsi des déploiements cloud véritablement distribués et répondant aux exigences massives de calcul pour l’intelligence artificielle. Avec toute notre gamme de solutions de transport optique cohérent, allant de nos puissantes solutions DCI, telles que la plateforme STN6800-D16-2U, très compacte (2 U), offrant une capacité de transmission ultra-élevée allant jusqu’à 12,8 T, à notre vaste gamme de transceivers optiques, Sino-Telecom peut répondre à vos besoins en matière de DCI sur des distances ultra-longues. Veuillez contactez-nous aujourd’hui pour discuter de vos besoins en réseau DCI sur des distances ultra-longues, obtenir un devis, consulter les spécifications détaillées et examiner des études de cas, notamment notre démonstration de transmission sur 2 600 km, afin d’étendre votre réseau plus loin que jamais.