Ultra-långsträckningens DCI: Hur koherenta optiska lösningar möjliggör 2 600 km långa transmissioner

Ultra-långsträckningens DCI: Hur koherenta optiska lösningar möjliggör 2 600 km långa transmissioner

Medan molnberäkning, AI-arbetsbelastningar och distribuerad lagring fortsätter att skala, når efterfrågan på DCI-tjänster nya höjder. Datacenternätverksdesigners söker möjligheten att stödja kommunikation över flera tusen kilometer, på extremt långa sträckor, utan att behöva utföra en rad kostsamma elektroniska regenereringar. Det är just här koherenta optiska lösningar visar sin betydelse. Sino-Telecom Technology Co., Inc. har demonstrerat 200 G transmission över 2 600 km – och det är en verklig tillämpning, inte en teori.

Vad gör långsträckningstransmission så utmanande?

Att sända signaler över hundratals och tusentals kilometer fiber är underkastat en rad fysiska utmaningar. När en signal färdas genom hundratals och tusentals kilometer fiber uppstår flera signalförsvagningar, bland annat: CD (kromatisk dispersion), PMD samt försämring av den totala OSNR:n (optisk signal-till-bruskvot). En IM-DD-transceiver (intensitetsmodulering och direktdetektering) försöker i grund och botten urskilja en viss signalnivå och har inte inbyggt implementerade metoder för att motverka dispersion och brus.

De använder ofta OEO-omvandlingar (optisk-elektrisk-optisk) för att återgenerera signalerna. Även om detta visat sig vara fördelaktigt när det gäller dataflöde har det medfört extra belastning i form av latens och elkostnader, tillsammans med ökad komplexitet vid implementering i ett visst routningssystem. Jämfört med detta är en 2 600 km lång sträcka, som skulle kräva 35 optiska återgeneratorer, helt enkelt ingen praktisk lösning med IM-DD.

Koherent teknik bakom långdistansöverföring – en framgångshistoria för Sino-Telecom

Koherent optik är en mer avancerad transmitteteknik som bygger på detektering av både intensitet och fas hos optiska signaler, ofta med tillägg av dubbel polarisationsmultiplexning och DSP-algoritmer. Till skillnad från direktdetektering, som endast mäter intensitet, kräver koherent detektering tillägget av en lokal oscillatorlaser som blandas med den inkommande optiska signalen, vilket möjliggör detektering av fas och polarisation (tillsammans med signalens intensitet). Sino-Telecom har alltid drivit utvecklingen mot längre dataöverföringsavstånd, och ett av våra mest framträdande senaste projekt använder den banbrytande, låg-dämpningsoptiska fibrerna G.654E tillsammans med en uppsättning kraftfulla EDFA-optiska förstärkare som förstärker signalerna till acceptabla nivåer. Kärnan i denna lösning är dock motorn för digital signalbehandling (DSP), som möjliggör digital kompensation av CD, PMD och frekvensskift i realtid. Denna digitala kompensation eliminerar behovet av många inline-dispersionskompensationsmoduler och utvidgar avståndet mellan optiska förstärkare kraftigt. Detta gör långa avstånd ekonomiskt lönsamma, vilket demonstrerats i vårt G.654E-fiberprojekt.

200 G över 2 600 km — Ett verkligt driftsexempel

Sino-Telecoms innovation illustreras genom detta testprojekt. Vi ville etablera en modell för ett öppet optiskt nätverk för långdistansöverföring, med hjälp av G.654E-optisk fiber och EDFA-förstärkare för att förbättra signalförstärkningen och uppnå tillfredsställande överföringsprestanda. I detta projekt byggde och testade vi ett 200 G-system över G.654E-fiber som kunde sända en enda våglängdssignal över en sträcka på 2 600 km, med endast 35 optiska reläavsnitt och utan någon elektrisk regenerering. Detta är en betydande förbättring jämfört med OEO-regenereringsteknik och utgör ett stort steg framåt för transkontinentala datacenteranslutningar.

400 G över 1 000 km och vad kommer sedan

Att uppnå höghastighet (400 G eller mer) över långa avstånd kan ibland vara mer komplicerat, eftersom högre hastighet vanligtvis innebär en högre symbolhastighet eller moduleringsformat, vilket kan ge upphov till ytterligare OSNR-förstöringar. I samma testscenario testade och uppnådde Sino-Telecom ett 400 G enskilt våglängdssystem som sände 1 000 km över G.654E-fiber med endast 15 optiska reläavsnitt (återigen utan elektrisk regenerering). När kapaciteten ökar minskar räckvidden på grund av ökade länkförstöringar. I framtiden kommer vidareutvecklingen av digitala signalbehandlingsalgoritmer (DSP) med förbättrad framåt felkorrigering (FEC) och sannolikhetsbaserad konstellationsformning, samt ultra-höga baudhastigheter på 200 Gbaud, att fortsätta utvidga räckviddsgränsen för både 400 G och, i ett senare skede, för 800 G och 1,6 T ultra-långsträcknings-DCI-nätverk.

Planering av långsträckningsrutter: Platssval och marginaldesign

Installation av ultra-långsträckningsnätverk DCI att koppla samman länkar är inte bara en fråga om att koppla in och använda; noggrann planering är avgörande. Fiberns typ är en viktig platsövervägning. I detta fall ger G.654E mycket låga förluster, men samma krets byggd med den äldre G.652-fibern kräver planering av ett dispersionhanteringssystem. Placeringen och tätheten av förstärkarstationer måste också beräknas noggrant; du vill balansera ökad signalstyrka mot tillagd oönskad brusnivå. Margindesign är likaså en kritisk komponent. Analytiska modeller för transmissionskvalitet (QoT) måste inkludera marginaler för att kompensera för okända värden, såsom kontaktförluster, variationer i förstärkargain och skillnader i fibertyp. I mer avancerade nätverk använder vissa operatörer maskininlärningsmodeller som successivt kan minska dessa marginaler när de samlar in fler data.

Från test till produktion: Vad operatörer behöver veta

När en modell har validerats och är redo för produktionsdistribution bör operatörer vidta följande steg: Utföra rigorös testning av optiska linjesystem, inklusive fullständig karaktärisering av alla förstärkare under alla driftförhållanden. Implementera öppna nätverksgränssnitt som SNMP och NETCONF tillsammans med ett robust NMS (Network Management System) baserat på B/S-arkitektur, för att säkerställa sömlös integration med tredjeparts integrerade nätverkshanteringssystem och möjliggöra dynamisk etablering. Planera en stegvis distribution, med början på ett mörkt fiberpar, test och övervakning, för att sedan utöka nätverket. Se till att du har robusta skyddsmekanismer, såsom OCH-skydd, som ger snabb omkoppling vid fiberbrott. Med dessa planer på plats kommer ultra-långdistans-DCI att gå smärtfritt från proof-of-concept till produktion.

Slutsats

Som en global ledande DCI-leverantör med över 100 000 enheter levererade hittills, Sino-Telecoms framgångsrika demonstration av 200 G över 2 600 km och 400 G över 1 000 km – med hjälp av ultra-låg-förlust G.654E-glasfiber, EDFA-förstärkare och avancerad koherent optik – visar den imponerande utvecklingen inom optisk nätverksteknik. Med möjligheten till ultra-långsträckning DCI utan OEO-regenerering kan datacenter nu kopplas samman över stora avstånd, vilket möjliggör verkligt distribuerade molninstallationer och storskaliga krav på artificiell intelligensberäkning. Med vår fullständiga serie koherenta optiska transportslösningar – från våra kraftfulla DCI-lösningar, såsom den mycket kompakta 2U-plattformen STN6800-D16-2U som levererar en ultra-stor transmissionskapacitet på upp till 12,8 T, till vår omfattande rad optiska transceivers – kan Sino-Telecom stödja dina behov av ultra-långsträckning DCI. Vänligen kontakta oss idag för att diskutera dina behov av ultra-långsträckning DCI-nätverk, få ett prisförslag, se detaljerade specifikationer och granska fallstudier, inklusive vår demonstration av 2 600 km lång transmission för att utöka ditt nätverk längre än tidigare.