DCI Khoảng cách Siêu xa: Quang học Đồng pha Cho Phép Truyền dẫn 2.600 km

DCI Khoảng cách Siêu xa: Quang học Đồng pha Cho Phép Truyền dẫn 2.600 km

Khi điện toán đám mây, khối lượng công việc AI và lưu trữ phân tán tiếp tục mở rộng, nhu cầu về dịch vụ DCI đang đạt đến mức mới. Các nhà thiết kế mạng trung tâm dữ liệu đang tìm kiếm khả năng hỗ trợ giao tiếp trên hàng nghìn kilômét, ở khoảng cách cực xa, mà không cần thực hiện nhiều lần tái tạo điện tử tốn kém. Công ty TNHH Công nghệ Viễn thông Trung Quốc đã chứng minh khả năng truyền dẫn 200G trên khoảng cách 2.600 km — đây là ứng dụng thực tế, không phải lý thuyết.

Điều gì khiến việc truyền dẫn khoảng cách xa trở nên đặc biệt thách thức?

Việc truyền tín hiệu trên hàng trăm và hàng nghìn kilômét sợi quang gặp phải nhiều thách thức vật lý. Khi tín hiệu đi qua hàng trăm và hàng nghìn kilômét sợi quang, sẽ xuất hiện một số suy hao tín hiệu, bao gồm (nhưng không giới hạn ở): CD (Phân tán sắc ký), PMD và suy giảm tỷ số OSNR tổng thể (Tỷ số tín hiệu quang trên nhiễu). Một bộ thu phát IM-DD (Điều chế cường độ và dò trực tiếp) về cơ bản cố gắng phân biệt một mức tín hiệu nào đó và không được tích hợp sẵn các phương pháp chống lại sự phân tán và nhiễu.

Chúng thường dựa vào các phép chuyển đổi OEO (Quang–Điện–Quang) để tái tạo tín hiệu. Mặc dù phương pháp này đã chứng minh được hiệu quả về mặt thông lượng, nhưng lại phát sinh chi phí phụ dưới dạng độ trễ và tiêu thụ năng lượng, đồng thời làm tăng độ phức tạp khi triển khai trong bất kỳ hệ thống bộ định tuyến nào. So sánh với điều này, một tuyến đường dài 2.600 km — vốn đòi hỏi 35 bộ tái tạo quang — đơn giản là không khả thi khi sử dụng IM-DD.

Công nghệ đồng bộ đằng sau việc truyền tải khoảng cách xa — Câu chuyện thành công của Sino-Telecom

Quang học đồng bộ là một công nghệ truyền dẫn tiên tiến hơn, dựa trên việc phát hiện cả cường độ và pha của tín hiệu quang, thường kết hợp với kỹ thuật ghép kênh phân cực kép và các thuật toán xử lý tín hiệu số (DSP). Khác với phương pháp phát hiện trực tiếp – chỉ đo cường độ – phát hiện đồng bộ yêu cầu thêm một laser dao động nội để trộn với tín hiệu quang đầu vào, từ đó cho phép phát hiện pha và phân cực (cùng với cường độ tín hiệu). Sino-Telecom luôn nỗ lực mở rộng khoảng cách truyền dữ liệu, và một trong những dự án gần đây nổi bật nhất của chúng tôi sử dụng sợi quang G.654E có độ suy hao thấp cùng loạt bộ khuếch đại quang EDFA mạnh mẽ nhằm khuếch đại tín hiệu lên mức chấp nhận được. Tuy nhiên, lõi của giải pháp này chính là động cơ xử lý tín hiệu số (DSP), cho phép bù trừ kỹ thuật số các hiện tượng tán sắc chromatic (CD), tán sắc phân cực (PMD) và dịch tần số theo thời gian thực. Việc bù trừ kỹ thuật số này loại bỏ nhu cầu sử dụng nhiều module bù tán sắc đặt dọc tuyến và mở rộng đáng kể khoảng cách giữa các bộ khuếch đại quang. Nhờ đó, việc truyền dẫn ở khoảng cách xa trở nên kinh tế hơn, như đã được minh chứng trong dự án sợi quang G.654E của chúng tôi.

200G trên 2.600 km — Một trường hợp triển khai thực tế

Sự đổi mới của Sino-Telecom được thể hiện rõ qua dự án thử nghiệm này. Mục tiêu của chúng tôi là xây dựng một mô hình mạng quang mở dành cho truyền dẫn khoảng cách xa, sử dụng sợi quang G.654E và bộ khuếch đại EDFA nhằm cải thiện độ lợi tín hiệu và đạt được mức hiệu năng truyền dẫn phù hợp. Trong dự án này, chúng tôi đã thiết kế và kiểm tra một hệ thống 200G trên sợi quang G.654E, có khả năng truyền tín hiệu đơn bước sóng trên khoảng cách 2.600 km chỉ với 35 đoạn lặp quang, không cần tái tạo điện (electrical regeneration). Đây là một bước tiến vượt bậc so với công nghệ tái tạo OEO và đánh dấu một bước nhảy vọt lớn trong kết nối liên trung tâm dữ liệu xuyên lục địa.

400G trên 1.000 km và những gì tiếp theo

Đạt được tốc độ cao (400G trở lên) trên khoảng cách xa đôi khi có thể phức tạp hơn vì tốc độ cao hơn thường đồng nghĩa với tốc độ ký hiệu cao hơn hoặc định dạng điều chế cao hơn, điều này có thể gây thêm suy hao OSNR. Trong cùng một kịch bản thử nghiệm, Sino-Telecom đã kiểm tra và đạt được hệ thống 400G trên một bước sóng duy nhất truyền đi 1.000 km trên sợi quang G.654E chỉ với 15 đoạn khuếch đại quang (một lần nữa, không sử dụng tái tạo điện). Khi dung lượng tăng lên, khoảng cách giảm xuống do các suy hao liên kết gia tăng. Trong tương lai, sự tiến bộ của các thuật toán xử lý tín hiệu số (DSP) với khả năng sửa lỗi tiến trước (FEC) nâng cao và định hình chòm sao xác suất, cũng như tốc độ baud cực cao đạt 200Gbaud, sẽ tiếp tục mở rộng giới hạn khoảng cách cho cả các mạng DCI siêu xa 400G, sau đó là 800G và 1,6T.

Lập kế hoạch tuyến đường dài: Lựa chọn địa điểm và thiết kế dự phòng

Triển khai tuyến đường siêu xa DCI việc triển khai liên kết không đơn thuần là thao tác cắm và chạy; việc lập kế hoạch cẩn thận là điều thiết yếu. Loại sợi quang là một yếu tố quan trọng cần xem xét tại hiện trường. Trong trường hợp này, sợi G.654E mang lại tổn hao rất thấp, nhưng cùng một mạch như vậy nếu được xây dựng bằng loại sợi G.652 đời trước sẽ đòi hỏi phải lên kế hoạch cho hệ thống quản lý độ tán sắc. Vị trí và mật độ các trạm khuếch đại cũng cần được tính toán kỹ lưỡng; bạn cần cân bằng giữa việc tăng công suất tín hiệu và việc làm gia tăng nhiễu không mong muốn. Thiết kế dự phòng (margin) cũng là một thành phần then chốt. Các mô hình phân tích chất lượng truyền dẫn (QoT) cần bao gồm các giá trị dự phòng nhằm bù đắp cho những yếu tố chưa biết như tổn hao tại đầu nối, biến thiên độ khuếch đại của bộ khuếch đại và sự khác biệt giữa các loại sợi quang. Ở những mạng nâng cao hơn, một số nhà khai thác sử dụng các mô hình học máy có khả năng dần giảm các giá trị dự phòng này khi dữ liệu tích lũy ngày càng nhiều.

Từ kiểm thử sang vận hành: Những điều nhà khai thác cần biết

Khi một mô hình đã được xác thực và sẵn sàng triển khai sản xuất, các kỹ thuật viên cần thực hiện các bước sau: Tiến hành kiểm tra nghiêm ngặt hệ thống đường truyền quang, bao gồm đặc tả đầy đủ tất cả bộ khuếch đại trong mọi điều kiện vận hành. Triển khai các giao diện mạng mở như SNMP và NETCONF, đồng thời tích hợp hệ thống quản lý mạng (NMS) mạnh mẽ dựa trên kiến trúc trình duyệt–máy chủ (B/S), nhằm đảm bảo khả năng tích hợp liền mạch với các hệ thống quản lý mạng tích hợp của bên thứ ba và cho phép cấp phát động. Lập kế hoạch triển khai từng giai đoạn, bắt đầu bằng một cặp sợi quang chưa hoạt động (dark fiber), tiến hành kiểm tra và giám sát, sau đó mở rộng mạng. Đảm bảo có các cơ chế bảo vệ mạnh mẽ như bảo vệ OCH để chuyển đổi nhanh sang đường dự phòng khi xảy ra đứt sợi quang. Với những kế hoạch này, giải pháp DCI cự ly siêu xa sẽ vận hành trơn tru từ giai đoạn chứng minh nguyên lý đến giai đoạn sản xuất.

Kết luận

Là nhà cung cấp DCI hàng đầu toàn cầu với hơn 100.000 đơn vị đã được giao đến nay, Cuộc trình diễn thành công của Sino-Telecom của 200 G trên 2.600 km và 400 G trên 1.000 km — sử dụng sợi quang G.654E tổn hao cực thấp, bộ khuếch đại EDFA và quang học đồng pha tiên tiến — cho thấy sự tiến bộ đáng kinh ngạc trong mạng quang. Với khả năng liên kết trung tâm dữ liệu (DCI) cự ly siêu xa mà không cần tái tạo quang-điện-quang (OEO), giờ đây các trung tâm dữ liệu có thể được kết nối ở khoảng cách rất lớn, từ đó hiện thực hóa các triển khai điện toán đám mây phân tán thực sự cũng như đáp ứng nhu cầu tính toán quy mô lớn cho trí tuệ nhân tạo. Nhờ toàn bộ dòng giải pháp vận chuyển quang đồng pha của chúng tôi — từ các giải pháp DCI mạnh mẽ như nền tảng STN6800-D16-2U nhỏ gọn chỉ 2U, đạt dung lượng truyền dẫn cực lớn lên đến 12,8 T, cho đến loạt bộ thu phát quang đa dạng — Sino-Telecom có thể đáp ứng mọi yêu cầu về DCI cự ly siêu xa của quý vị. Vui lòng liên hệ với chúng tôi liên hệ ngay hôm nay để thảo luận về nhu cầu mạng DCI cự ly siêu xa của quý vị, nhận báo giá, xem thông số kỹ thuật chi tiết và tham khảo các nghiên cứu điển hình, bao gồm cả minh chứng truyền dẫn 2.600 km của chúng tôi nhằm mở rộng mạng lưới của quý vị xa hơn bao giờ hết.