Þekking

1.400G, það er í raun hér

Ekki alls fyrir löngu, í mars 2024, opnaði China Mobile fyrstu 400G algerlega sjónrænu millihéraðslínuna (Beijing Inner Mongolia) heimsins, sem er talin mikilvægur tímamótaviðburður.

Ástæðan fyrir því að uppfæra grunnnetið í 400G er augljós.

Annars vegar heldur vöxtur netumferðar neytenda sem stafar af stafrænu lífi íbúa (háskerpumyndbönd, fjarfundir, bein útsending á netinu, netleikir o.s.frv.) enn áfram.

Á hinn bóginn er allur iðnaðurinn að stuðla að stafrænni umbreytingu og aukningin í umferð frá stafrænum kerfum iðnaðarins hefur aukið þrýstinginn á burðarnet.

Skyndileg aukning á þrýstingi á burðarnetið er einnig vegna lykilástæðu - sprengingarinnar á gervigreind.

Eftir uppgang AIGC stóra líkansins, hrundi það af stað bylgju gervigreindar. Til þess að mæta þörfum gervigreindarviðskipta er nauðsynlegt að byggja upp mikinn fjölda greindra tölvumiðstöðva. Líkanið hefur þróast úr milljörðum færibreyta í trilljónir færibreyta og GPU tölvunaraflsklasinn hefur einnig færst úr þúsund kortaklasa í tíu þúsund kortaklasa eða jafnvel hundrað þúsund kortaklasa.

GPU tölvuafl þyrping er í raun fjöldi gríðarlegra GPU korta (GPU netþjóna) tengd saman í gegnum afkastamikil net eins og InfiniBand og RoCEv2. Það hefur mjög miklar kröfur um afköst netkerfisins og áreiðanleika, sem hefur bein áhrif á skilvirkni þjálfunar og kostnað.

Hvað varðar netgáttarhraða GPU netþjóna eingöngu, þá hefur hann þegar byrjað frá einni höfn upp á 400G og þarf jafnvel 800G eða hærra.

Nettengi fyrir GPU netþjóna

Áður tilheyrðu GPU-tölvuaflklasar flokki DCN (Data Center Network). Nú, með stöðugri stækkun klasastærðar, erum við farin að íhuga að beita dreifðum greindartölvumiðstöðvum við líkanaþjálfun.

Það er að segja að nokkrar greindar tölvumiðstöðvar á mismunandi stöðum verða notaðar saman við þjálfun.

Þetta setur fram meiri kröfur til DCI (Data Center Interconnection Network) og sjónsamskiptanetið verður að geta mætt þessari eftirspurn hvað varðar tæknilega frammistöðu.

Stefna lands okkar í tölvuafli fylgir enn hugmyndinni um "samhæfingu á landsvísu og heildarskipulagi". Frá og með febrúar 2022 hefur Kína hleypt af stokkunum East West Computing Project til að búa til samþætt tölvuorkukerfi á landsvísu.

Einfaldlega sagt, annars vegar þurfum við að byggja fjölda gagnavera (sem jafngildir virkjunum) og hins vegar þurfum við líka að byggja upp öflugt flutningsnet (sem jafngildir raforkuneti) til að dreifa. þessa tölvuafl og mæta þörfum ýmissa atvinnugreina.

Hvernig var 400G náð?

Núverandi sjónsamskiptakerfi, sem grunnur alls stafræna samfélagsins, verður að hafa marga eiginleika eins og ofurstór bandbreidd (400G, framtíð 800G eða jafnvel 1.6T), ofurlítil leynd (margþrepa leynd hring), ofurstór. netkerfi (sem þjónar dreifðri tölvu- og gervigreindarþyrpingum sem nefnd eru áðan), ofurmikill stöðugleiki, ofurmikill áreiðanleiki, ofurmikill öryggi, ofur sveigjanlegur dreifing, greindur rekstur og viðhaldsstýring o.fl.

Í dag munum við aðallega tala um mikilvægustu hraðabandbreiddina.

Þróun sjónsamskiptatækni til dagsins í dag, til að ná fram hraðaumbótum, er ekkert annað en að einbeita sér að eftirfarandi þáttum:

Í fyrsta lagi er það flutningshlutfallið.

Sendingarhraði, einnig þekktur sem bitahraði, er fjöldi bita sem sendir eru á tímaeiningu, mældur í bitum á sekúndu.

Bitahraði=baud hraði margfaldaður með fjölda tvíundarbita sem samsvarar einni mótunarstöðu.

Baudratinn er fjöldi tákna sem send eru á hverja tímaeiningu. Því hærra sem flutningshraði er, því fleiri tákn eru send á sekúndu, og auðvitað, því meira magn upplýsinga, sem leiðir til aukins hraða.

Baud hlutfallið er ákvarðað af getu sjóntækjabúnaðarins. Því lengra sem flísarferlið tækisins er, því hærra er baudratinn og því hærra bitahraðinn.

Sem stendur hefur CMOS ferlið aukist úr 16nm í 7nm og 5nm og baudratinn hefur smám saman aukist úr 30+GBaud í 64+GBaud, 90+GBaud og 128+ GBaud.

Núverandi 400G er fáanlegur í viðskiptum þökk sé flutningshraðanum sem nær 128Gbaud.

Við skulum líta aftur á mótunaraðferðina.

„Tvíundir tölustafir sem samsvara einu mótunarástandi“ í formúlunni núna eru ákvörðuð af mótunaraðferðinni.

Mótunarkerfi 400G tækni innihalda nú aðallega 16QAM, 16QAM-PCS (PCS er líkindamótunartækni, sem verður kynnt í smáatriðum næst) og QPSK, sem henta fyrir mismunandi notkunarsvið.

Optísk samskipti eru frábrugðin þráðlausum samskiptum að því leyti að þau stunda ekki í blindni hágæða mótun.

Því lægri sem mótunarröðin er, því lægri eru kröfurnar fyrir línuna og því lægri er kostnaður við netbyggingu. Svo, á fyrstu hönnunarstigi langlínugrunnneta, var áherslan í grundvallaratriðum á 16QAM og QPSK. Síðar bættist 16QAM-PCS einnig í keppnina.

Áður var ekkert minnst á "East West Calculation" og rekstraraðilar töldu að 400G myndi ekki krefjast of langlínusendingar. Þess vegna er almenn skoðun í greininni að taka upp tæki með lágum flutningshraða með þroskaðri tækni og lægra verði, ásamt 16QAM með hærri mótunarröð.

Síðar, annars vegar, vegna aukinna krafna um flutningsfjarlægð, jókst hún úr rúmlega 1000 km í nokkur þúsund km. Á hinn bóginn þroskuðu 128GBaud flutningshraða tæki hratt (í DCN atburðarás hækkaði 800G fljótt, örvaði og kynnti iðnaðarkeðjuna), sem skapaði skilyrði fyrir QPSK að skera sig úr.

QPSK hefur hærra þol fyrir ólínuleika og getur aukið inntaksaflið á viðeigandi hátt miðað við 16QAM-PCS. Í öðru lagi er bak-til-bak OSNR þröskuldur QPSK fínstilltur miðað við 16QAM-PCS. Ennfremur, að stilla rásabil QPSK á 150GHz tryggir nánast engan síunarkostnað meðan á sendingu stendur.

Þessir kostir hafa smám saman gert QPSK að vali iðnaðarins fyrir grunnnet og DCI.

Grófur samanburður á þremur valkostum

Nú eru fyrstu tveir valkostirnir oftar skoðaðir fyrir þéttbýli eða héruð.

Í þriðja lagi er það að stækka tíðnisviðið.

Baud-hraði og mótun hafa aðallega áhrif á einbylgjuhraðann. Ljósleiðari getur haft margar bylgjur, svo framarlega sem litrófssviðið er nógu stórt.

Bandbreidd einnar bylgju x eintrefjar bylgjunúmer=bandbreidd einnar trefjar.

Eins og fram kemur í fyrri töflunni nær rásabil QPSK 400G 150GHz. Bæði hefðbundið C-band og útvíkkað C-band er ófullnægjandi til að mæta eftirspurn eftir litrófsbandbreidd.

Svo, C6T+L6T aðferðin er smám saman tekin upp, með heildarrófsbandbreidd 12THz. Reiknaðu, með 80 bylgjum og einni bylgju 400G, er heildargeta eins trefjar 32T. Ef við fórnum nokkurri fjarlægð og notum hana til að spara kostnað, getur notkun QPSK eða 16QAM-PCS aukið afkastagetuna enn frekar og orðið 48T.

Fyrir nákvæma kynningu á tíðnisviðum er hægt að sjá hér: Hver eru tíðnisviðin fyrir sjónsamskipti?

Stærsta vandamálið við að lengja tíðnisviðið er hvort tækið geti stutt það og hvort kostnaður sé viðráðanlegur. Tækin sem vísað er til hér eru meðal annars ITLA, CDM, ICR, EDFA og WSS, sem fela í sér sendingu og móttöku ljóss, svo og skiptingu og mögnun ljósleiða.

Þegar það kemur að stækkun hljómsveitarinnar, þá er líka vandamál sem er í gangi, sem er samþætting.

Núverandi bandframlenging er í raun meira eins og einföld binding tveggja kerfa (C og L). Tvö kerfi starfa sjálfstætt, senda í gegnum margföldun og skiptast síðan á gagnstæðan enda, hvort um sig heldur áfram að vinna.

Ef það eru tvö kerfi verður rúmmálið stærra, orkunotkunin verður meiri og hönnunin verður flóknari. Svo, iðnaðurinn þarf að rannsaka hvernig á að samþætta tæki og sannarlega búa til kerfi sem styður mismunandi útbreiddar hljómsveitir á sama tíma. Það er að segja að ná raunverulegri samþættingu.

Ljósleiðarasamskipti, auk ljósleiðara og búnaðar, krefjast einnig athygli á ljósleiðara.

Núverandi almenni ljósleiðarinn er G.652D ljósleiðari. 400G QPSK getur líka sent 1500km á G.652D með EDFA mögnun.

Eftir margra ára sannprófun hefur iðnaðurinn bent á G.654E trefjar sem nýjan eftirmann. Ef notaður er G.654E sem skilar betri árangri, við sömu aðstæður, er hægt að auka flutningsfjarlægð 400G QPSK um meira en 30%.

G. 654E ljósleiðarinn hefur getu til framleiðslu í stórum stíl og verður settur á langlínur í stórum stíl. G. Sumir lágtaps ljósleiðarar af 654 seríunni hafa einnig orðið ákjósanlegur kostur fyrir langlínusendingar yfir höf í sæstrengskerfum.

Fyrir utan hefðbundna ljósleiðara. Iðnaðurinn telur einnig að fjölkjarna trefjar og holar trefjar hafi víðtæka notkunarmöguleika.

Fjölkjarna trefjar eru tegund af staðbundinni skiptingu margföldunar, þar sem fleiri trefjakjarna eru settir í eina trefjar og fáir stillingar eru notaðar til að auka verulega getu trefjanna.

Holir ljósleiðarar eru enn áhrifameiri. Gerðu einfaldlega ljósleiðarann ​​holan og skiptu um glertrefjakjarna fyrir loft.

Sýnt hefur verið fram á að holur trefjar gefa meiri afkastagetu, minni leynd, minna flutningstap og ofurlítið ólínuleika, og er almennt litið á þær sem ein af efnilegustu tækni í sjónsamskiptum í greininni.

Næsta skref fyrir 400G, 800G eða 1.6T?

Eftir opinbera viðskiptaskalann 400G mun allur iðnaðurinn einbeita sér að tæknilega staðlakerfinu umfram 400G.

Iðnaðurinn er enn að velta því fyrir sér hvort halda eigi áfram með 800G, 1.2T eða 1.6T.

Ef þú vilt ná meiri hraða verður þú að halda áfram að vinna á "mótunaraðferð+baud rate". 130GBd, eða jafnvel hærra við 260GBd, er óumflýjanleg átt. Hærri flutningstíðni þýðir að tengd tæki verða að halda í við og mynda þroskaða iðnaðarkeðju.

Fyrir utan 400G getum við ekki lengur treyst á QPSK. 16QAM mótun er nú almennt viðurkenndur valkostur í greininni.

Einnig þarf að stækka enn frekar tíðnisviðið. Á grundvelli þess að stækka C og L, skaltu íhuga að stækka í S-band, U-band, E-band, osfrv. Ef það er C+L+S, þá er það 12T+5T, sem nær bandbreidd sem nemur 17Þz.

Með samsetningu margra þátta getur flutningshraði eins trefjar í einni átt farið yfir 100Tbps, sem er rétt handan við hornið.

Innan gagnaversins hefur 800G (byggt á flutningshraða yfir 100GBd, einni rás 100G) verið fáanlegt í viðskiptum. Ein rás 200G, 400G, 800G, það er bara spurning um tíma. Í þessum efnum eru framfarirnar hraðari erlendis.

Með stöðugri aukningu á afkastagetu aukast tæknileg áskoranir sem það hefur í för með sér. Þróun sjónsamskipta byggir með öðrum orðum á tækjum, flísum, ferlum og efnum.

Til að mæta kröfum um orkunotkun, öryggi, rekstur og viðhald sem áður var getið, treystir það einnig á röð nýjunga eins og tækni, arkitektúr, umbúðir, gervigreind og stafræna tvíbura. Það er enn mikið verk óunnið í andstreymis og niðurstreymis iðnaðarkeðjunnar. Leiðin framundan er enn löng.