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ADVA und PSNC nähern sich dem Shannon-Limit in der Praxis an Ultra-High-Speed für HPC-Zentren

Autor / Redakteur: M.A. Dirk Srocke / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Gemeinsam haben ADVA und PSNC auf der diesjährigen Supercomputing'19 in Denver vorgeführt, wie Netzwerkbetreiber die Kapazität bestehender, optischer Netze deutlich erhöhen können.

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Mit den 1.200 Gbit pro Sekunde und Kanal will ADVA den Wettbewerb abhängen.
Mit den 1.200 Gbit pro Sekunde und Kanal will ADVA den Wettbewerb abhängen.
(Bild: ADVA)

Auf der Supercomputing'19 (SC19) in Denver hat ADVA Optical Networking (ADVA) vorgeführt, wie Netzbetreiber die Kapazität ihrer Glasfasern mit 1.200G-Datenkanälen steigern und die Kosten pro über übertragenem Bit senken können. Dabei konzentrierte sich der Anbieter diesmal nicht auf Rekorde hinsichtlich überbrückbarer Distanzen; stattdessen wollte man zeigen, wie sich die Technik praktisch in existierende Infrastrukturen einbinden lässt.

Dem entsprechend hatte sich der Anbieter mit dem PSNC zusammengetan. PSNC steht für „Poznan Supercomputing and Networking Center“, das zum Institut für bioorganische Chemie der polnischen Akademie der Wissenschaften gehört. Für ihre Demo haben die Partner eine Testinfrastruktur zwischen fünf polnischen High-Performance Computer Centers in Posen, Warschau, Breslau, Krakau und Danzig eingerichtet.

Dieser Aufbau sollte dabei einen operativen Einsatz des ADVA FSP 30000 TeraFlex Terminals im polnischen Forschungsnetz PIONIER abbilden. Innerhalb dessen könne man nun Daten mit bis zu drei mal 400GbE in einem 150-GHz-Kanal übermitteln. Besucher der Konferenz in Denver konnten sich per Live-Monitoring ein Bild über den Status der Systeme in Optical Laboratory Posen machen.

Konkret sei das TeraFlex Terminal auf einem Link zwischen Posen und Frankfurt zum Einsatz gekommen. Dabei wurden eine Loopback-Konfiguration genutzt, Sender und Empfänger gleichermaßen im Rechenzentrum Posen-W implementiert. Überdies spricht ADVA von Loopbacks an ROADM-Nodes (Rekonfigurierbare Optical Add/Drop Multiplexer) in Posen und Berlin.

Mit Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFA) und Kanalkonfigurationen von 1,2 Tbit/s und 800 Gbit/s lassen sich nominal übrigens Distanzen bis 100 respektive 500 Kilometern überbrücken.

Einschätzung und Anwendungen

Laut ADVA zeige die Demo, wie Netzbetreiber kostengünstig und ohne größere Updates die Kapazität ihrer Netze erhöhen können. Ideal seien dabei Superkanäle in spektralen Schritten von 50 GHz, um die Flexibilität der Client-seitigen Schnittstellen zu maximieren und die Kompatibilität mit älteren Leitungssystemen sicherzustellen.

Mit softwaredefinierter Fractional-QAM-Modulation und adaptiven Baudratenfunktionen unterstütze das FSP 3000 TeraFlex Terminal so die bereits erwähnten Datenkanäle mit 1.200 Gbit/s, die drei 400-Gbit/s-Client-Signale übertragen können; beziehungsweise 800Gbit/s Kanäle, die zwei 400-Gbit/s-Client-Signale übertragen.

Per Fractional QAM lassen sich Symbolraten flexibel anpassen. Die Menge pro Symbol übertragener Bits müsse dabei nicht mehr ganzzahlig sein.

Reichweite und die spektrale Effizienz der kohärenten Dual-Core-Implementierung seien zukünftigen Single-Core-Konzepten auf 800Gbit/s deutlich überlegen, da diese die Flexibilität der Client-seitigen Schnittstellen reduzierten und Teile des verfügbaren Spektrums häufig ungenutzt ließen.

Per Dual Core werden Daten mit halber Symbolrate auf zwei nebeneinander liegenden Trägersignalen übermittelt. Das verringere Einbußen bei der Implementierung und verbessere insbesondere bei hohen Symbolraten die Übertragungsleistung.

Ausblick

Mit der auf dem FSP 3000 TeraFlex Terminal aufbauenden Technik sowie einer spektralen Effizienz von acht Bit pro Sekunde und Hertz proklamiert ADVA Optical Networking (ADVA) nicht nur seinen Anspruch auf den Titel des technologisch führenden Anbieters. Zugleich nähert sich der Hersteller nach eigenem Bekunden auch den Grenzen des physikalisch Machbaren an.

„Wir nähern uns dem Shannon Limit“ sagt etwa Christoph Glingener. Damit meint der CTO von ADVA Optical Networking (ADVA), dass das Potential von Erbium-dotierten Faserverstärkern (EDFA) und C-Band beinahe ausgereizt seien. Mit weiteren Optimierungen der Netzwerkressourcen ließen sich Kapazitäten laut ADVA vielleicht noch um 30 Prozent steigern. Für mehr bräuchte es neu entwickelte Verstärker, Switching Nodes und Terminaltechnologien – respektive neue oder zusätzliche Kabel, die für Netzbetreiber mit zusätzlichen Kosten verbunden wären.

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