Проект Petal: создание первого в мире трансокеанского подводного кабеля петабитного класса
- Petal — новый шаг в развитии подводных инноваций Meta — станет первым подводным кабелем с петабитной пропускной способностью на трансокеанских расстояниях, соединяющим Францию и США на протяженности около 7000 км (4300 миль).
- Ожидается, что он будет введен в эксплуатацию в 2029 году и станет первой подводной кабельной системой, в которой в промышленных масштабах будет развернута технология многосердцевинных оптических волокон, что позволит удвоить пропускную способность на одно волокно без пропорционального увеличения энергопотребления или физической инфраструктуры.
- Petal будет построен в партнерстве с NEC и Sumitomo Electric Industries при поддержке компании Orange в отношении наземной станции во Франции.
Сегодня мы анонсируем Petal — первый трансокеанский подводный кабель петабитной емкости и первую систему, в которой в широких масштабах применяется многосердцевинное волокно. Протянувшись на 7000 км между Францией и США, Petal обеспечит пропускную способность 1 Pbps (1 петабит в секунду или 1000 терабит в секунду), что вдвое превышает показатели самых передовых современных подводных кабелей на таких расстояниях.
Это примерно соответствует сетевой емкости, необходимой для того, чтобы 75% населения земного шара могли одновременно слушать музыку в режиме онлайн.*
Petal является ключевым элементом инвестиций Meta в подводные кабели, которые обеспечивают Европе повышенную пропускную способность, более высокую надежность и устойчивую к будущим вызовам инфраструктуру на фоне непрерывного роста спроса на связь и надежное подключение к сети.
Путь к этому моменту занял годы совместной инженерной работы с нашими партнерами и потребовал полного переосмысления подхода подводной отрасли к проектированию кабелей.
Инновации в области пропускной способности подводных кабелей
Подводный кабель — наименее заметный, но при этом один из самых критически важных элементов интернета. Примерно 99% межконтинентального трафика данных — практически каждое сообщение, телефонный или видеозвонок между континентами — передается по стеклянным нитям на дне океана.
С момента появления волоконно-оптических усилителей, легированных эрбием (EDFA), в 1980-х годах в пропускной способности подводных кабелей произошло несколько революционных изменений. В 2010-х годах технологии когерентной оптической передачи икабельные конструкции без компенсации дисперсии открыли десятилетие стремительного роста пропускной способности волокна в 10 и более раз, пока этот процесс наконец не уперся в неизбежный предел Шеннона.
Чтобы преодолеть это ограничение, индустрия перешла кпространственному мультиплексированию (SDM) для увеличения количества волокон в подводном кабеле. Компания Meta поэтапно развивала свой подход к прокладке подводных кабелей: от 8 пар волокон в Marea до 16 пар волокон в Amitié и 24 пар волокон в Anjana (первой трансатлантической кабельной системе емкостью 0,5 Pbps).
Три инновации могли бы снова удвоить пропускную способность:
- Продолжить движение по традиционному пути увеличения числа волокон до 48 пар.
- Расширить полосу оптической передачи за счет использования L-диапазона, как мы сделали скабелем PLCN, что привело к созданию 24-парной системы передачи C+L.
- Принять решение на базе 2-сердцевинного волокна.
В проекте Petal мы остановили свой выбор на технологии 2-сердцевинного волокна в системе с 24 парами волокон (что эквивалентно 48 парам волокон), чтобы совершить скачок до 1 Pbps на трансатлантических расстояниях. Это вдвое превышает емкость кабеля Anjana и делает Petal рекордным поколенческим скачком пропускной способности среди всех когда-либо созданных подводных систем с репитерами.
Некоторые из кабельных инвестиций Meta. Наш последний инвестиционный проект Petal будет обладать пропускной способностью в 5,5 раза выше, чем Marea, наша первая трансатлантическая инвестиция.
Инженерные проблемы создания экосистемы из 2-сердцевинного волокна
Передача петабита через один кабель позволяет значительно сократить объем материалов, ресурсов и углеродный след по сравнению со строительством двух систем на 0,5 Pbps. Однако переход на экосистему 2-сердцевинного волокна сопряжен с трудностями, влияющими как на само волокно, так и на подводные репитеры.
Снимок заготовки многосердцевинного оптического волокна Sumitomo Electric, демонстрирующий две сердцевины для распространения света. Из заготовки длиной 2–3 м и диаметром 20 см будет вытянута нить длиной в тысячи километров и диаметром 125 мкм, что примерно равно толщине человеческого волоса.
Волокно: переход от односердцевинного к 2-сердцевинному волокну
При создании 2-сердцевинного волокна для проекта Petal необходимо решить две основные задачи. Первая — обеспечить низкое затухание при сохранении физических размеров внешней оболочки волокна, включая ширину 125 мкм. Вторая — минимизировать перекрестные помехи (crosstalk) между сердцевинами для максимального повышения оптической производительности и пропускной способности.
Первая задача решается за счет использования сверхчистого синтетического кремнезема при производстве заготовки. Вторая достигается путем тщательного контроля высоких показателей преломления в сердцевинах по сравнению с более низкими показателями в окружающей среде и за счет встречного распространения оптических сигналов, что приводит к практически неизмеримым перекрестным помехам.
Односердцевинное волокно позволяет отрасли организовывать встречный трафик с помощью пары волокон. 2-сердцевинное волокно Petal объединит эту емкость в одной волоконной нити.
Репитер: усиление 96 волоконных сердцевин в корпусе единого репитера
Для подводного кабеля протяженностью 7000 км обычно требуется около сотни репитеров для усиления цифровых сигналов на всем протяжении трассы. В репитере Petal с 96 усилителями в едином корпусе используется усиление односердцевинного волокна с интерфейсом разветвления (FIFO — Fan-In/Fan-Out), который преобразует 2-сердцевинное волокно в два односердцевинных внутри каждого репитера, а после усиления снова объединяет их в 2-сердцевинное. Такая конструкция позволяет Petal сохранить высочайшую эффективность и надежность односердцевинного усиления в сочетании с архитектурой SDM с совместным использованием накачки.
Интерфейс FIFO в сочетании с высокоэффективным усилением и качественным волокном с низкими потерями позволит Petal удвоить пропускную способность без пропорционального роста требуемой мощности питания. Petal останется в пределах существующих лимитов оборудования электропитания (напряжение до 18 кВ), что позволяет избежать необходимости повторной квалификации подводной экосистемы, которая неизбежна при более высоких напряжениях оборудования.
Партнеры, стоящие за проектом Petal
Реализация концепции Meta в отношении Petal была бы невозможна без инженерного потенциала наших партнеров из компаний NEC, Sumitomo Electronic Industries и Orange.
NEC, наш генеральный подрядчик по системе «под ключ», спроектировал и сертифицировал первую в мире петабитную трансокеанскую систему на базе нового поколения SDM (кабель с 2-сердцевинным волокном, репитеры, системы FIFO, питание системы) и отвечает за производство и установку готового продукта. Компания NEC вложила значительные средства в свои производственные мощности для выпуска петабитных SDM-репитеров, многосердцевинного волоконного кабеля и сопутствующих технологий.
«Достижение петабитной пропускной способности в трансокеанской подводной системе представляет собой важнейшую технологическую веху в истории глобальных телекоммуникаций. Это достижение отражает непрерывные инвестиции NEC в исследования и разработки в сочетании с многолетним опытом создания одних из самых передовых, надежных и защищенных подводных сетей в мире, объединяющих всю планету», — Эдуардо Матео (Eduardo Mateo), директор по стратегии подразделения подводных сетей, NEC Corporation.
Sumitomo Electric Industries, поставщик волокна для компании NEC, разработала и произвела 2-сердцевинное волокно со сверхнизкими потерями и практически неизмеримыми перекрестными помехами для сигналов встречного распространения, что обеспечило оптические характеристики, практически идентичные односердцевинному волокну.
«Мы очень рады, что инновационное подводное многосердцевинное волокно Sumitomo Electric »2C Z-PLUS ULL Fiber» внесет свой вклад в создание «Petal» — эпохальной трансатлантической кабельной системы петабитного класса. Будучи пионером с почти сорокалетним опытом производства подводного волокна со сверхнизкими потерями, мы стремимся содействовать расширению глобальной сети, необходимой для реализации цифрового будущего». — Такехико Окада (Takehiko OKADA), генеральный менеджер подразделения оптического волокна и кабеля, Sumitomo Electric Industries, Ltd.
Orange и Meta совместно работают над планами вывода кабеля Petal на атлантическое побережье Франции, включая организацию наземного соединения с европейской сетью.
«Достижение пропускной способности в один петабит на трансатлантическом канале спустя 25 лет после освоения терабитного рубежа — это значительный прорыв, позволяющий справиться с экспоненциальным ростом трафика при одновременной оптимизации пропускной способности сети. Мы очень гордимся тем, что приветствуем в нашей инфраструктуре это новое поколение подводного кабеля петабитного класса с технологией двухсердцевинного волокна в качестве партнера по приему кабеля во Франции. Этот новый проект подкрепляет наши обязательства перед Meta и демонстрирует нашу передовую экспертизу в развертывании подводных систем и расширении связности с другими европейскими странами. Он подчеркивает нашу преданность делу создания надежной инфраструктуры, гарантирующей безопасность и устойчивость наземного сегмента этих соединений». — Жан-Луи Ле Ру (Jean-Louis Le Roux), исполнительный вице-президент Orange International Networks.
Новая пропускная способность для новой эры
Meta является одним из крупнейших в мире инвесторов в подводную кабельную инфраструктуру, создавая цифровую основу, которая соединяет континенты, укрепляет глобальный интернет и открывает доступное для всех будущее.
Мы переводим многосердцевинное волокно из категории экспериментальных технологий в разряд мейнстрима, делая его практичным решением для масштабного строительства подводных систем — сдвиг, от которого выиграет вся индустрия.Наша цель — установить новый стандарт для возможностей подводной инфраструктуры и пригласить экосистему инвестировать вместе с нами.
*Расчет основан на общей пропускной способности 1 Pbps при битрейте аудиопотока ~0,16 Мбит/с (160 кбит/с) для ≈ 6,25 млрд одновременных потоков.
