Ultra-long-haul DCI: Hoe coherent-optische technologieën transmissie over 2.600 km mogelijk maken

Ultra-long-haul DCI: Hoe coherent-optische technologieën transmissie over 2.600 km mogelijk maken

Naarmate cloudcomputing, AI-workloads en gedistribueerde opslag verder groeien, bereikt de vraag naar DCI-diensten nieuwe hoogten. Ontwerpers van datacenternetwerken zoeken naar de mogelijkheid om communicatie over meerdere duizenden kilometers — over een extreem lange afstand — te ondersteunen, zonder een reeks kostbare elektronische regeneraties uit te voeren. Juist daar ligt het belang van coherent-optica. Sino-Telecom Technology Co., Inc. heeft 200G-overdracht over 2.600 km aangetoond — en dit is een praktijktoepassing, geen theorie.

Wat maakt langafstand-overdracht zo uitdagend?

Het verzenden van signalen over honderden en duizenden kilometers glasvezel is onderhevig aan een reeks fysieke uitdagingen. Wanneer een signaal honderden en duizenden kilometers glasvezel doorloopt, treden meerdere signaalvervormingen op, waaronder onder andere: CD (chromatische dispersie), PMD en de verslechtering van de totale OSNR (optische signaal-ruisverhouding). Een IM-DD-transceiver (intensiteitsmodulatie en directe detectie) probeert in wezen een bepaald signaalniveau te onderscheiden en beschikt niet inherent over methoden om dispersie en ruis te bestrijden.

Vaak vertrouwen zij op OEO-conversies (optisch-elektrisch-optisch) om de signalen te regenereren. Hoewel dit zich in termen van doorvoer heeft bewezen nuttig, is er overhead ontstaan in de vorm van latentie en stroomverbruik, samen met de complexiteit van implementatie in een willekeurig routersysteem. In vergelijking hiermee is een route van 2.600 km, die 35 optische regeneratoren zou vereisen, eenvoudigweg geen praktische oplossing met IM-DD.

Coherent-technologie achter langafstandstransmissie — een succesverhaal van Sino-Telecom

Coherente optica is een geavanceerdere transmissietechnologie die berust op het detecteren van zowel de intensiteit als de fase van optische signalen, vaak in combinatie met dual-polarisatie-multiplexing en DSP-algoritmes. In tegenstelling tot directe detectie, die uitsluitend de intensiteit meet, vereist coherente detectie de toevoeging van een lokale oscillatorlaser om te mengen met het binnenkomende optische signaal, waardoor detectie van fase en polarisatie (naast de intensiteit van het signaal) mogelijk wordt. Sino-Telecom heeft zich altijd ingezet voor data-overdracht over grotere afstanden, en een van onze meest opvallende recente projecten maakt gebruik van de ultramoderne, laag-verlies G.654E-glasvezel in combinatie met een reeks krachtige EDFA-optische versterkers die signalen versterken tot aanvaardbare niveaus. Het hart van deze oplossing is echter de digitale signaalverwerkings-DSP-engine, die digitale compensatie van CD, PMD en frequentieverzettingen in real-time mogelijk maakt. Deze digitale compensatie elimineert de noodzaak voor talloze inline-dispersiecompensatiemodules en vergroot de afstand tussen optische versterkers aanzienlijk. Dit maakt langeafstandsverbindingen economisch haalbaar, zoals gedemonstreerd in ons G.654E-glasvezelproject.

200G over 2.600 km — Een reële implementatiecase

De innovatie van Sino-Telecom komt tot stand in dit testproject. Wij wilden een model opzetten voor een open optisch netwerk voor langeafstandstransmissie, waarbij G.654E-glasvezel en EDFA-versterkers worden gebruikt om de signaalversterking te verbeteren en voldoende transmissieprestaties te bereiken. In dit project bouwden en testten wij een 200G-systeem over G.654E-glasvezel dat in staat was om één enkel golflengtesignaal over een afstand van 2.600 km te verzenden, met slechts 35 optische relaissegmenten en zonder elektrische regeneratie. Dit is een enorme verbetering ten opzichte van OEO-regeneratietechnologie en vertegenwoordigt een grote stap voorwaarts bij transcontinentale datacenterinterconnects.

400G over 1.000 km en wat volgt erop

Het bereiken van hoge snelheden (400G of meer) over grote afstanden kan soms complexer zijn, omdat een hogere snelheid doorgaans een hogere symboolfrequentie of modulatievorm impliceert, wat extra OSNR-verstoringen kan veroorzaken. In hetzelfde testscenario heeft Sino-Telecom een 400G-enkelgolflengtesysteem getest en bereikt dat 1.000 km over G.654E-vezel overbrugde met slechts 15 optische herhaalspanningen (opnieuw zonder elektrische regeneratie). Naarmate de capaciteit toeneemt, neemt de afstand af door aanvullende koppelingsverstoringen. In de toekomst zullen verdere ontwikkelingen op het gebied van digitale signaalverwerking (DSP)-algoritmen met verbeterde forward error correction (FEC) en probabilistische constellation shaping, evenals ultrahoge baudsnelheden van 200 Gbaud, de maximale afstand voor zowel 400G- als uiteindelijk 800G- en 1,6T-ultralangeafstands-DCI-netwerken verder uitbreiden.

Planning van langeafstandsroutes: locatieselectie en margeontwerp

Implementatie van ultralangeafstand DCI link is niet zomaar een plug-and-play-operatie; zorgvuldige planning is essentieel. Het vezeltype is een belangrijke overweging op locatie. In dit geval leidt G.654E tot zeer lage verliezen, maar dezelfde verbinding gebouwd met het oudere G.652-type zou planningswerk voor een dispersiebeheersysteem vereisen. Ook de locatie en dichtheid van versterkersites moeten zorgvuldig worden berekend; u wilt het signaalvermogen verhogen zonder ongewenst ruis toe te voegen. Ontwerp van marge is eveneens een cruciaal onderdeel. Analytische modellen voor transmissiekwaliteit (QoT) moeten marge bevatten om onbekende waarden te compenseren, zoals connectorverliezen, variaties in versterkervermogen en verschillen in vezeltype. In geavanceerdere netwerken gebruiken sommige operators machine learning-modellen die geleidelijk deze marges kunnen verkleinen naarmate er meer gegevens worden verzameld.

Van test naar productie: wat exploitanten moeten weten

Zodra een model is gevalideerd en klaar is voor productie-implementatie, moeten operators de volgende stappen ondernemen: Voer uitgebreide tests uit op het optische lijnsysteem, inclusief volledige karakterisering van alle versterkers onder alle bedrijfsomstandigheden. Implementeer open netwerkinterfaces zoals SNMP en NETCONF, samen met een robuust NMS (Network Management System) op basis van een B/S-architectuur, om naadloze integratie met externe geïntegreerde netwerkbeheersystemen te waarborgen en dynamische provisioning mogelijk te maken. Plan een gefaseerde implementatie, beginnend met een donker vezelpaar, gevolgd door testen en bewaking, en breid het netwerk vervolgens geleidelijk uit. Zorg voor robuuste beveiligingsmechanismen, zoals OCH-beveiliging, die snelle failover biedt bij vezelbreuken. Met deze plannen op orde verloopt de implementatie van ultra-long-haul DCI soepel van proof-of-concept naar productie.

Conclusie

Als wereldwijd toonaangevende leverancier van DCI-systemen, met meer dan 100.000 eenheden geleverd tot op heden, De succesvolle demonstratie van Sino-Telecom of 200 G over 2.600 km en 400 G over 1.000 km — met gebruik van vezels met extreem lage verliezen (G.654E), EDFA-versterkers en geavanceerde coherent-optische technologie — toont de opmerkelijke vooruitgang op het gebied van optisch netwerken. Dankzij de mogelijkheid tot ultra-lange-afstand DCI zonder OEO-regeneratie kunnen datacenters nu over grote afstanden worden verbonden, wat echt gedistribueerde cloudimplementaties en enorme rekenkrachtvereisten voor kunstmatige intelligentie mogelijk maakt. Met ons volledige assortiment coherent-optische transportoplossingen — van krachtige DCI-oplossingen zoals het zeer compacte 2U STN6800-D16-2U-platform, dat een uiterst hoge transmissiecapaciteit biedt van maximaal 12,8 T — tot onze uitgebreide reeks optische transceivers, kan Sino-Telecom uw behoeften aan ultra-lange-afstand DCI ondersteunen. Gelieve neem contact met ons op vandaag nog contact met ons op te nemen om uw behoeften op het gebied van ultra-lange-afstand DCI te bespreken, een offerte aan te vragen, de gedetailleerde specificaties te bekijken en case studies te raadplegen, waaronder onze transmissiedemonstratie over 2.600 km om uw netwerk verder uit te breiden dan ooit tevoren.