Các hệ thống đường kèo nhà cái châu á đang phát triển như thế nào trong kỷ nguyên AI: những đổi mới trong thời gian ngắn

Nhiều yếu tố đang thúc đẩysự phát triển của hệ thống đường kèo nhà cái châu á (OLS):

• Tăng trưởng lưu lượng truy cập đang tăng nhanh, được khuếch đại bởiXây dựng cơ sở hạ tầng AI. 
• Hiệu suất kèo nhà cái châu á phổ tăng dần khi chúng ta tiếp cậnShannongiới hạn. 
• Các công cụ kèo nhà cái châu á học kết hợp đang phát triển cùng vớitốc độ truyền cao hơn và hệ số dạng có thể cắm được. 
• Tốc độ truyền cao hơn có nghĩa là ít bước sóng trên mỗi băng tần và trên mỗi sợi kèo nhà cái châu á hơn. 
• Những hạn chế về không gian và năng lượng đang trở nên nghiêm trọng hơn. 
• kèo nhà cái châu á số nhà cung cấp đám mây và AI lớn đang áp dụng kiến trúc đường dài điểm-điểm.
• Ứng dụng và yêu cầu của khách hàng ngày càng đa dạng.

Đây là blog đầu tiên trong loạt bài gồm hai phần, tìm hiểu xem các yếu tố này đang tác động như thế nàoSự phát triển của OLStrong ngắn hạn và trung hạn. Phần 2 sẽ xem xét triển vọng dài hạn.

Hiệu suất nâng cao

Khi các công cụ kèo nhà cái châu á học kết hợp nhúng tiếp cậnShannonlimit, OLS đã giới thiệu nhiều cải tiến hiệu suất để sử dụng tốt nhất phổ tần hiện có. Bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium (EDFA) đã được phát triển với độ nhiễu thấp hơn, đặc biệt ở mức tổn thất nhịp dài hơn/mức tăng cao hơn. Bộ khuếch đại nội tuyến (ILA) có bộ cân bằng khuếch đại động (DGE) tích hợp. Các thuật toán điều khiển liên kết giúp tối ưu hóa mức công suất bước sóng và mức khuếch đại của bộ khuếch đại đã được nâng cao để cân bằng OSNR và các hình phạt phi tuyến kèo nhà cái châu á cách tối ưu hơn trên cơ sở mỗi bước sóng.

Phổ phổ rộng hơn: C+L, Super C, Super L

Với việc tăng hiệu suất phổ ngày càng tăng, OLS đã tiến bộ để tăng dung lượng sợi kèo nhà cái châu á bằng cách mở rộng phổ sẵn có. Tùy chọn này đặc biệt hấp dẫn khi tính sẵn có của sợi bị hạn chế và chi phí của sợi mới rất cao. Ngoài 4,8 THz của băng tần C mở rộng, tùy chọn được triển khai rộng rãi nhất là thắp sángBăng tần L, cho tổng cộng 9,6 THz. Tùy chọn thứ hai làSiêu C, mở rộng băng tần C từ 4,8 THz lên 6,1 THz. Điều này có thể tăng công suất mà không phải trả toàn bộ chi phí (thường >2 lần) và độ phức tạp (ví dụ: độ nghiêng SRS) của C+L. Nó cũng cung cấp đường dẫn tới 11,6 THz với việc bổ sung Super-L. Hình 1 minh họa việc mở rộng phổ tần sẵn có.

Hình 1 – Phổ tăng với L, Super C và Super L

Đa ray

Mặc dù các tùy chọn phổ bổ sung này có thể tăng gấp đôi công suất cáp kèo nhà cái châu á, nhưng các nhà cung cấp đám mây và AI hàng đầu đang yêu cầu khả năng mở rộng lớn hơn nhiều để đáp ứng các yêu cầu về công suất liên quan đến AI. Đáp lại, các nhà cung cấp OLS như Nokia đang giới thiệubộ khuếch đại nội tuyến đa đường ray (ILA)hỗ trợ khuếch đại hai chiều cho nhiều cặp sợi quang trong kèo nhà cái châu á thẻ ~1RU. Lợi ích về chi phí, công suất và dấu chân đến từ việc chia sẻ các thành phần như màn hình kênh quang (OCM), kênh giám sát quang (OSC) và bộ cân bằng khuếch đại động (DGE), cũng như từ việc sử dụng laser bơm nhiều chip và/hoặc không làm mát công suất thấp. Ví dụ: ILA Nokia đa đường rayđược công bố tại OFC 2026cho phép tối đa 160 ILA C+L trong giá 40 RU (độ sâu 600 mm) với 4 ILA trên mỗi RU. Điều này so với công nghệ ILA hiện tại thường yêu cầu 8 RU (độ sâu 300 mm) cho bốn ILA C+L. Đồng thời, mức tiêu thụ điện năng trên mỗi ILA giảm hơn 60%.

CDC đính kèm trực tiếp và số lượng cổng thấp

Khi tốc độ truyền tăng và số bước sóng trên mỗi sợi giảm, kiến trúc thêm/bỏ ROADM mới trở nên hấp dẫn. Ví dụ: số lượng cổng thấpkhông màu, không phương hướng, không tranh chấp (CDC)kiến trúc sử dụng công nghệ chuyển mạch phát đa hướng không được khuếch đại có thể cung cấp tùy chọn tiết kiệm chi phí (Hình 2). kèo nhà cái châu á tùy chọn mới hấp dẫn khác là gắn trực tiếp không màu, trong đó bộ phát đáp được gắn trực tiếp vào cổng chuyển mạch chọn lọc bước sóng ROADM (WSS) mà không cần lớp thêm/thả trung gian.

Hình 2 – Ví dụ về CDC có số lượng cổng thấp

Giảm dấu chân

Dấu chân của OLS đang giảm dần khi các thành phần ROADM chính, bao gồm WSS và bộ khuếch đại, thu nhỏ lại và khi các chức năng như OSC và phép đo phản xạ miền thời gian quang học (OTDR) trở nên khả dụng dưới dạng ổ cắm nhỏ gọn.  Ví dụ: vào khoảng năm 2010, ROADM đường dài thường yêu cầu khoảng 6 RU mỗi độ, so với 3 RU đối với ROADM đô thị. Nền tảng mô-đun nhỏ gọn hiện đại có thể cung cấp hai cấp độ ROADM trong 1 RU. kèo nhà cái châu á ví dụ điển hình khác về quá trình phát triển dấu chân làNokia 1830 GX RD66(Hình 3), cung cấp bộ tiền khuếch đại C và L EDFA, bộ khuếch đại tăng cường C và L EDFA, kèo nhà cái châu á C+L 1x66 WSS đôi, nhiễu phát xạ tự phát khuếch đại (ASE) tích hợp, OSC, OCM và OTDR, tất cả đều có trong kệ 2 RU 1830 GX G32E, với hai khe dự phòng bổ sung có thể được sử dụng cho bộ khuếch đại hoặc bộ tiếp sóng Raman.

Hình 3 – Nokia 1830 GX RD66 với 66 lưới linh hoạt C+L, cổng gắn trực tiếp không màu

Phạm vi nhiệt độ mở rộng

kèo nhà cái châu á vectơ khác cho sự phát triển OLS là phạm vi nhiệt độ mở rộng (ETR), có kèo nhà cái châu á số lợi ích và ứng dụng. Do OLS ngày càng được triển khai nhiều hơn trong các mạng truy cập tàu điện ngầm, bao gồm cả các hệ thống đường phố không có điều hòa, nên cần có ETR để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy. Ứng dụng thứ hai cho ETR là giảm bớt các biện pháp kiểm soát môi trường trong các trạm ILA của mạng lưới đường dài. Tính khả dụng cao hơn là kèo nhà cái châu á lợi ích bổ sung vì các thiết bị vẫn có thể hoạt động ngay cả khi hệ thống làm mát bị lỗi. ETR được hỗ trợ trongNokia 1830 XTM, và trongNokia 1830 PSScấu hình, bao gồm ILA mới và tùy chọn ROADM bốn độ.

Cải tiến hoạt động

kèo nhà cái châu á số cải tiến giúp giảm chi phí vận hành và nâng cao khả năng quản lý. Cung cấp cảm ứng không chạm, xác minh cáp, tự động phát hiện bộ tiếp sóng và ổ cắm kết hợp trong bộ định tuyến và bộ khuếch đại khuếch đại có thể chuyển đổi đều góp phần đơn giản hóa việc cài đặt. Kiểm soát liên kết hiệu suất cao không còn yêu cầu lập kế hoạch và cấu hình phức tạp. OTDR đã trở thành kèo nhà cái châu á tính năng tiêu chuẩn, với các trường hợp sử dụng bao gồm định vị các vết cắt sợi, phát hiện sự mất mát sợi quang gia tăng và phát hiện xâm nhập. OTDR hiện có sẵn dưới dạng mô-đun, thiết bị cắm nhỏ gọn hoặc được tích hợp vào các mô-đun hệ thống đường dây như ROADM-on-a-blade hoặc ILA.

Mạng kèo nhà cái châu á mở

OLS đã trở nên cởi mở hơn, với OCM tích hợp và hỗ trợ đơn giản hóa sự suy giảm dựa trên WSS- hoặc DGE cho các bước sóng của bên thứ ba, trong khi khả năng của lưới linh hoạt cung cấp đường dẫn đến các dịch vụ phổ tần. Các giao diện quản lý như TL1 và SNMP đã phát triển thành các API mở (ví dụ: NETCONF và RESTCONF) với các mô hình dữ liệu OpenConfig và OpenROADM YANG. Các giao thức quản lý dựa trên kéo như SNMP đang phát triển thành dựa trên đẩy (ví dụ: gNMI, gRPC) với phép đo từ xa truyền trực tuyến.

Đáp ứng yêu cầu ngắn và trung hạn của kỷ nguyên AI

Tăng trưởng lưu lượng truy cập đang tăng tốc nhờ việc xây dựng cơ sở hạ tầng AI. Đồng thời, mức tăng hiệu quả kèo nhà cái châu á phổ đang bắt đầu đạt đến giới hạn Shannon. Để đáp lại, OLS đang phát triển để tăng công suất, giảm chi phí, không gian và năng lượng, đơn giản hóa hoạt động và tối đa hóa tính khả dụng. Trong thời gian tới, sự đổi mới của OLS tập trung vào việc mở rộng quy mô công suất bằng cách cải thiện hiệu suất mạch lạc, tăng phổ tần và bằng cách hỗ trợ các kiến ​​trúc đa đường ray. Các cải tiến ngắn hạn bổ sung bao gồm thêm/thả CDC gắn trực tiếp và số lượng cổng thấp, phạm vi nhiệt độ mở rộng, cải tiến hoạt động và kèo nhà cái châu á học mở.

Để tìm hiểu thêm về chủ đề quan trọng này, hãy tải xuống sách trắng Nokia mới:Sự phát triển của hệ thống đường kèo nhà cái châu á cho kỷ nguyên AI.