Znanje

1.400Г, стварно је овде

Не тако давно, у марту 2024. године, Цхина Мобиле је отворио прву на свету 400Г потпуно оптичку међупровинцијску линију (Пекинг Унутрашња Монголија), што се сматра важним догађајем.

Разлог за надоградњу окосне мреже на 400Г је очигледан.

С једне стране, раст потрошачког интернет саобраћаја који доноси дигитални живот становника (видео високе резолуције, телеконференције, онлајн пренос уживо, онлајн игрице, итд.) и даље се наставља.

С друге стране, читава индустрија промовише дигиталну трансформацију, а пораст саобраћаја из индустријских дигиталних система појачао је притисак на окосне мреже.

Нагли пораст притиска на окосну мрежу је такође због кључног разлога – експлозије АИ.

Након успона великог модела АИГЦ-а, покренуо је талас АИ. Да би се задовољиле потребе АИ пословања, потребно је изградити велики број интелигентних рачунарских центара. Модел је еволуирао од милијарди параметара до трилиона параметара, а кластер рачунарске снаге ГПУ-а је такође прешао са кластера од хиљаду картица у кластер од десет хиљада картица или чак сто хиљада кластера картица.

ГПУ рачунарски кластер је заправо низ масивних ГПУ картица (ГПУ сервера) повезаних заједно преко мрежа високих перформанси као што су ИнфиниБанд и РоЦЕв2. Има изузетно високе захтеве за перформансе и поузданост мреже, што директно утиче на ефикасност и цену обуке.

Што се тиче брзине мрежног порта само ГПУ сервера, он је већ почео са једним портом од 400Г, па чак захтева 800Г или више.

Мрежни портови ГПУ сервера

Раније су кластери рачунарске снаге ГПУ-а припадали категорији ДЦН (Мрежа центара података). Сада, уз континуирано ширење величине кластера, почели смо да разматрамо примену дистрибуираних интелигентних рачунарских центара за обуку модела.

Односно, неколико интелигентних рачунарских центара на различитим локацијама ће се користити заједно за обуку.

Ово поставља веће захтеве за ДЦИ (Мрежа међусобног повезивања центара података), а оптичка комуникациона мрежа окоснице мора бити у стању да задовољи ове захтеве у смислу техничких перформанси.

Стратегија наше земље у рачунарској снази се и даље држи идеје „националне координације и укупног распореда“. Почевши од фебруара 2022. године, Кина је покренула Еаст Вест Цомпутинг Пројецт за стварање националног интегрисаног рачунарског система.

Једноставно речено, с једне стране, морамо изградити велики број центара података (еквивалентних електранама), ас друге стране, такође морамо изградити робусну мрежу преноса (еквивалентну електричној мрежи) за дистрибуцију ове рачунарске снаге и задовољавају потребе различитих индустрија.

Како је постигнуто 400Г?

Тренутна оптичка комуникациона мрежа, као основа читавог дигиталног друштва, мора имати више карактеристика као што су ултра велики пропусни опсег (400Г, будући 800Г или чак 1,6Т), ултра-ниска латенција (круг кашњења на више нивоа), ултра велика обимно умрежавање (послуживање дистрибуираног рачунарства и АИ кластера поменутих раније), ултра-висока стабилност, ултра-висока поузданост, ултра-висока безбедност, ултра флексибилна распоређивање, интелигентна контрола рада и одржавања итд.

Данас ћемо углавном говорити о најважнијој брзини пропусног опсега.

Развој оптичке комуникационе технологије до данашњих дана, у циљу постизања побољшања брзине, није ништа друго него фокусирање на следеће аспекте:

Прво, ту је брзина преноса.

Брзина преноса, такође позната као брзина преноса, је број битова који се преносе у јединици времена, мерен у битовима у секунди.

Брзина преноса{0}}брзина преноса помножена бројем бинарних битова који одговарају једном стању модулације.

Брзина преноса података је број симбола који се преносе у јединици времена. Што је већа брзина преноса, више симбола се преноси у секунди, и наравно, већа је количина информација, што доводи до повећања брзине.

Брзина преноса је одређена способношћу оптичког уређаја. Што је процес чипа уређаја напреднији, то је већа брзина преноса и већа брзина преноса.

Тренутно се ЦМОС процес повећао са 16нм на 7нм и 5нм, а брзина преноса се постепено повећала са 30+ГБауд на 64+ГБауд, 90+ГБауд и 128+ ГБауд.

Тренутни 400Г је комерцијално доступан захваљујући брзини преноса која достиже 128Гбауд.

Хајде да још једном погледамо метод модулације.

'Бинарне цифре које одговарају једном стању модулације' у формули управо се одређују методом модулације.

Модулационе шеме 400Г технологије тренутно углавном укључују 16КАМ, 16КАМ-ПЦС (ПЦС је технологија обликовања вероватноће, која ће бити детаљно представљена следећи пут) и КПСК, који су погодни за различите сценарије примене.

Оптичка комуникација се разликује од бежичне комуникације по томе што не тежи слепо модулацији високог реда.

Што је ред модулације нижи, то су нижи захтеви за линију и нижи трошкови изградње мреже. Дакле, у раној фази пројектовања међуградских окосних мрежа, фокус је у основи био на 16КАМ и КПСК. Касније се конкуренцији придружио и 16КАМ-ПЦС.

Раније се није помињало "Источно-западно израчунавање", а оператери су веровали да 400Г неће захтевати пренос на превелику удаљеност. Стога је усвајање уређаја са ниском брзином преноса са зрелијом технологијом и нижим ценама, у комбинацији са 16КАМ са вишим редоследом модулације, главно мишљење у индустрији.

Касније се, с једне стране, због све већих захтева за даљином преноса повећао са преко 1000 км на неколико хиљада км. С друге стране, уређаји са брзином преноса од 128 ГБауд су брзо сазревали (у ДЦН сценарију, 800Г се брзо повећао, стимулишући и промовишући индустријски ланац), стварајући услове да се КПСК истиче.

КПСК има већу толеранцију на нелинеарност и може на одговарајући начин повећати улазну снагу у поређењу са 16КАМ-ПЦС. Друго, бацк-то-бацк ​​ОСНР праг КПСК је оптимизован у поређењу са 16КАМ-ПЦС. Штавише, постављање размака канала КПСК-а на 150ГХз обезбеђује скоро да нема трошкова филтрирања током преноса.

Ове предности су постепено учиниле КПСК преферираним избором индустрије за окосне мреже и ДЦИ.

Грубо поређење три опције

Сада се прве две опције чешће разматрају за урбане или провинцијске апликације.

Треће, то је проширење фреквенцијског опсега.

Брзина преноса и модулација углавном утичу на брзину једног таласа. Кабл са оптичким влакнима може имати више таласа, све док је спектрални опсег довољно велик.

Једноталасни пропусни опсег к таласни број једног влакна=пропусност једног влакна.

Као што је наведено у претходној табели, размак канала КПСК 400Г достиже 150ГХз. И традиционални Ц-опсег и проширени Ц-опсег нису довољни да задовоље потражњу за пропусним опсегом спектра.

Дакле, метода Ц6Т+Л6Т се постепено усваја, са укупним опсегом спектра од 12ТХз. Израчунајте, са 80 таласа и једним таласом од 400Г, укупан капацитет једног влакна је 32Т. Ако жртвујемо одређену удаљеност и користимо је да уштедимо трошкове, постављање КПСК или 16КАМ-ПЦС може још више повећати капацитет, достижући 48Т.

За детаљан увод у фреквентне опсеге, можете видети овде: Који су фреквентни опсези за оптичку комуникацију?

Највећи проблем са проширењем фреквенцијског опсега је да ли уређај то може да подржи и да ли се трошак може контролисати. Уређаји који се овде помињу укључују ИТЛА, ЦДМ, ИЦР, ЕДФА и ВСС, који укључују пренос и пријем светлости, као и размену и појачавање оптичких путања.

Када је у питању проширење бенда, ту је и питање укључено, а то је интеграција.

Садашње проширење опсега је заправо више као једноставно повезивање два система (Ц и Л). Два система раде независно, преносе путем мултиплексирања, а затим се деле на супротном крају, сваки наставља да обрађује.

Ако постоје два система, запремина ће бити већа, потрошња енергије ће бити већа, а дизајн ће бити сложенији. Дакле, индустрија треба да проучи како да интегрише уређаје и заиста направи систем који подржава различите проширене опсеге у исто време. Односно, постизање истинске интеграције.

Оптичка комуникација, поред оптичких модула и опреме, такође захтева пажњу и на оптичка влакна.

Тренутна главна оптичка влакна је Г.652Д оптичка влакна. 400Г КПСК такође може да преноси 1500км на Г.652Д са ЕДФА појачањем.

Након година верификације, индустрија је идентификовала Г.654Е влакно као новог наследника. Ако користите Г.654Е са бољим перформансама, под истим условима, раздаљина преноса од 400Г КПСК може се повећати за више од 30%.

Г. 654Е оптички кабл има могућност за производњу великих размера и биће распоређен на далеководним линијама у великом обиму. Г. Нека оптичка влакна са малим губицима серије 654 такође су постала пожељан избор за пренос на велике удаљености преко океана у подморским кабловским системима.

Осим традиционалних оптичких влакана. Индустрија такође верује да влакна са више језгара и шупља влакна имају широке изгледе за примену.

Вишејезгарно влакно је врста мултиплексирања са просторном поделом, у којој се више језгара влакана убацује у једно влакно и неколико модова се користи за значајно повећање капацитета влакна.

Каблови са шупљим оптичким влакнима су још импресивнији. Једноставно направите шупаљ оптички кабл и замените језгро од стаклених влакана ваздухом.

Доказано је да шупља влакна доносе већи капацитет, мање кашњење, мање губитке у преносу и ултра-ниску нелинеарност, и широко се сматрају једном од технологија које највише обећавају у оптичкој комуникацији у индустрији.

Следећи корак за 400Г, 800Г или 1.6Т?

Након званичне комерцијалне скале од 400Г, цела индустрија ће се фокусирати на систем техничких стандарда изнад 400Г.

Индустрија још увек интензивно расправља да ли да настави са 800Г, 1,2Т или 1,6Т.

Ако желите да постигнете веће брзине, морате наставити да радите на „методу модулације+брзина преноса“. 130ГБд, или чак и више од 260ГБд, је неизбежан правац. Већа брзина преноса значи да повезани уређаји морају да иду у корак и формирају зрео индустријски ланац.

Осим 400Г, више се не можемо ослонити на КПСК. 16КАМ модулација је тренутно широко призната опција у индустрији.

Фреквенцијски опсег такође треба додатно проширити. На основу проширења Ц и Л, размислите о проширењу на С-опсег, У-опсег, Е-опсег, итд. Ако је Ц+Л+С, онда је 12Т+5Т, постижући пропусни опсег од 17ТХз.

Комбинацијом више фактора, брзина преноса једног влакна у једном правцу може премашити 100 Тбпс, ​​што је одмах иза угла.

У оквиру дата центра, 800Г (на основу брзина преноса изнад 100ГБд, једноканални 100Г) је комерцијално доступан. Једноканални 200Г, 400Г, 800Г, само је питање времена. У том погледу, напредак је бржи у иностранству.

Уз континуирано повећање капацитета, повећавају се и технолошки изазови које он доноси. Другим речима, развој оптичке комуникације се ослања на уређаје, чипове, процесе и материјале.

Да би испунио раније поменуте захтеве потрошње енергије, безбедности, рада и одржавања, такође се ослања на низ иновација као што су технологија, архитектура, паковање, вештачка интелигенција и дигитални близанци. Има још доста посла који треба да се уради у узводном и низводном делу индустријског ланца. Пут пред нама је још дуг.