Ultra-lange-distanse-DCI: Hvordan koherente optiske løsninger muliggjør overføring på 2 600 km

Ultra-lange-distanse-DCI: Hvordan koherente optiske løsninger muliggjør overføring på 2 600 km

Ettersom skybasert databehandling, AI-utfordringer og distribuert lagring fortsetter å vokse, stiger etterspørselen etter DCI-tjenester til nye høyder. Designere av datacenter-nettverk søker evnen til å støtte kommunikasjon over flere tusen kilometer – over ekstremt lange avstander – uten å måtte utføre en rekke kostbare elektroniske regenereringer. Nettopp her ligger viktigheten av koherent optikk. Sino-Telecom Technology Co., Inc. har demonstrert 200G-overføring over 2 600 km – og det er en virkelig anvendelse, ikke bare en teori.

Hva gjør langeavstandsoverføringer så utfordrende?

Å sende signaler over hundrevis og tusenvis av kilometer med fiber underligg en rekke fysiske utfordringer. Når et signal reiser gjennom hundrevis og tusenvis av kilometer med fiber, oppstår flere signalforstyrrelser, blant annet: CD (kromatisk dispersjon), PMD og svekkelse av den totale OSNR-en (optisk signalt-til-støy-forhold). En IM-DD-transceiver (intensitetsmodulasjon og direkte deteksjon) prøver i grunnen å skille mellom ulike signalnivåer og har ikke innebygde metoder for å bekjempe dispersjon og støy.

De bruker ofte OEO-konvertering (optisk–elektrisk–optisk) for å gjenopprette signalene. Selv om dette har vist seg nyttig når det gjelder ytelse, har det medført ekstra ventetid og strømforbruk, samt økt kompleksitet ved implementering i en gitt rutereinhet. I sammenligning er en rute på 2 600 km – som ville kreve 35 optiske regenereringspunkter – enklest sagt ikke en praktisk løsning med IM-DD.

Koherent teknologi bak langdistansetransmisjon — en suksesshistorie fra Sino-Telecom

Koherent optikk er en mer avansert overføringsteknologi som bygger på deteksjon av både intensitet og fase i optiske signaler, ofte kombinert med dobbel polarisasjonsmultiplexing og DSP-algoritmer. I motsetning til direkte deteksjon – som bare måler intensitet – krever koherent deteksjon tillegg av en lokal oscillatorlaser som blandes med det innkommende optiske signalet, noe som muliggjør deteksjon av fase og polarisasjon (samt signalets intensitet). Sino-Telecom har alltid jobbet for å oppnå lengre dataoverføringsavstander, og ett av våre mest bemerkelsesverdige nylige prosjekter bruker den nyeste, lavt-dempende G.654E-optisk fiber sammen med en rekke kraftige EDFA-optiske forsterkere som forsterker signalene til akseptable nivåer. Hjertet i denne løsningen er imidlertid DSP-motoren (digital signal processing), som tillater digital kompensasjon av CD, PMD og frekvensskift i sanntid. Denne digitale kompensasjonen eliminerer behovet for mange inline-dispersjonskompenseringsmoduler og utvider avstanden mellom optiske forsterkere betydelig. Dette gjør lange avstander økonomisk levedyktige, som demonstrert i vårt G.654E-fiberprosjekt.

200G over 2 600 km — Et virkelig driftstilfelle

Sino-Telecoms innovasjon demonstreres gjennom dette testprosjektet. Vi ønsket å etablere et modell for et åpent optisk nettverk for langdistanseoverføring, ved å bruke G.654E-optisk fiber og EDFA-forsterkere for å forbedre signalgjenvinsten og oppnå tilstrekkelige nivåer av overføringsytelse. I dette prosjektet bygget og testet vi et 200G-system over G.654E-fiber som klarte å overføre et enkelt bølgelengdesignal over en avstand på 2 600 km, med bare 35 optiske reléspenn, uten noen elektrisk regenerering. Dette er en betydelig forbedring i forhold til OEO-regenereringsteknologi og representerer et stort steg fremover for transkontinentale datacenterinterkoblinger.

400G over 1 000 km – og hva kommer neste?

Å oppnå høy hastighet (400 G eller mer) over lange avstander kan noen ganger være mer komplisert, fordi høyere hastighet vanligvis innebär en høyere symbolrate eller modulasjonsformat, noe som kan føre til ekstra OSNR-forverringer. I samme testscenario testet og oppnådde Sino-Telecom et 400G-enkeltbølgelengdesystem som overførte data 1 000 km over G.654E-fiber med bare 15 optiske reléspann (igjen uten elektrisk regenerering). Når kapasiteten øker, reduseres rekkevidden på grunn av økte lenkeforverringer. I fremtiden vil videreutviklingen av digitale signalbehandlingsalgoritmer (DSP) med forbedret forward error correction (FEC) og sannsynlighetsbasert konstellasjonsformning, samt ekstremt høye baudrater på 200 Gbaud, fortsette å utvide rekkeviddegrensen ytterligere både for 400G, og deretter til slutt for 800G og 1,6T ultra-long-haul DCI-nettverk.

Planlegging av long-haul-ruter: stedvalg og marginutforming

Installasjon av ultra-long-haul DCI en lenke er ikke bare en «plug-and-play»-operasjon; nøye planlegging er avgjørende. Fiberens type er en viktig stedsbetragtning. I dette tilfellet gir G.654E svært lav tap, men samme krets bygget med tidligere G.652-kabler ville kreve planlegging av et dispersjonsstyringssystem. Plasseringen og tettheten av forsterkersider må også beregnes nøye; du vil ønske å balansere økt signalkraft mot tilførsel av uønsket støy. Margindesign er likeled en kritisk komponent. Analytiske modeller for overføringskvalitet (QoT) må inkludere marginer for å kompensere for ukjente verdier som koblingsforlis, variasjoner i forsterkerforsterkning og forskjeller i fibertype. I mer avanserte nettverk bruker noen operatører maskinlæringsmodeller som gradvis kan redusere disse marginene etter hvert som de samler inn data.

Fra testing til produksjon: Hva operatører må vite

Når en modell er validert og klar for produksjonsinnføring, bør operatører gjennomføre følgende trinn: Utføre streng testing av optisk linjesystem, inkludert full karakterisering av alle forsterkere under alle driftsforhold. Implementere åpne nettverksgrensesnitt som SNMP og NETCONF, samt et robust NMS (Network Management System) basert på B/S-arkitektur, for å sikre sømløs integrasjon med tredjeparts integrerte nettverksstyringssystemer og tillate dynamisk tilordning. Planlegge en trinnvis innføring, starte med et mørkt fiberpar, teste og overvåke, og utvide deretter nettverket. Sørge for at det finnes robuste beskyttelsesmekanismer, som f.eks. OCH-beskyttelse, som gir rask feiloverføring ved fiberbrudd. Med disse planene på plass vil ultra-lange DCI-forbindelser gå smidig fra konseptbevis til produksjon.

Konklusjon

Som en globalt ledende leverandør av DCI-løsninger med mer enn 100 000 enheter levert hittil, Sino-Telecoms vellykkede demonstrasjon av 200 G over 2 600 km og 400 G over 1 000 km – ved bruk av ultra-lavt-tap G.654E-fiber, EDFA-forsterkere og avanserte koherente optiske løsninger – demonstrerer den bemerkelsesverdige utviklingen innen optisk nettverksinfrastruktur. Med muligheten til ultra-lange DCI-tilkoblinger uten OEO-regenerering kan data-sentre nå kobles sammen over svært store avstander, noe som muliggjør virkelig distribuerte sky-implementasjoner og de enorme beregningskravene knyttet til kunstig intelligens. Med vårt fullstendige sortiment av koherente optiske transportløsninger – fra våre kraftfulle DCI-løsninger, som den svært kompakte 2U STN6800-D16-2U-plattformen som leverer en ekstremt høy overføringskapasitet på opptil 12,8 T, til vårt omfattende utvalg av optiske transceivere – kan Sino-Telecom støtte dine behov for ultra-lange DCI-tilkoblinger. Vennligst kontakt oss i dag for å diskutere dine behov for ultra-lange DCI-nettverk, få et tilbud, se detaljerte spesifikasjoner og gjennomgå case-studier, inkludert vår overføringsdemo på 2 600 km for å utvide ditt nettverk lenger enn tidligere.