China Mobile demonstra transmissão de sinal de 1,6 Tbps em uma única onda em 960 km de fibra padrão

O Instituto de Pesquisa da China Telecom, YOFC e ZTE concluíram a implementação do que eles chamam de primeira transmissão de dados bidirecional em tempo real em fibra óptica com mais de 1000 quilômetros, conforme anunciado pelo Instituto de Pesquisa da China Telecom em 2 de novembro, de acordo com fontes da IT Home e C114.

Em uma linha de 1007,48 km, os parceiros garantiram uma velocidade de 800 Gbps por comprimento de onda usando modulação PCS-16QAM na faixa estendida C+L, transmitindo sinais em ambas as direções através de um único cabo de fibra óptica, o que resultou em uma capacidade total de 128 Tbps. Essas três organizações colaboraram como construtoras conjuntas de um laboratório nacional chave.

Os parceiros anunciaram três conquistas significativas. Este experimento estabeleceu um recorde para a transmissão de dados unidirecional de ponto a ponto mais longa em tempo real em fibra óptica, mantendo uma margem de perda de pelo menos 3 dB em cada trecho e uma margem de relação sinal-ruído óptico (OSNR) de pelo menos 3 dB para suportar o sistema. Além disso, foi a primeira transmissão bidirecional em tempo real em uma única linha de fibra óptica em escala de 1000 km.

Embora os reflexos tenham reduzido o OSNR em um valor de 0,5 dB a 4 dB, a equipe acredita que isso prova a viabilidade de operações bidirecionais de longa distância. Por fim, foi construída a linha de fibra óptica mais longa na faixa estendida C+L, livre de absorção de linha de gás.

O último ponto diz respeito a um problema específico desta tecnologia. Como a luz na fibra de cavidade passa por um gás e não por vidro sólido, vestígios de dióxido de carbono e monóxido de carbono no núcleo podem absorver certos comprimentos de onda e degradar a transmissão. Para resolver esse problema, a equipe aprimorou o processo de fabricação para eliminar essas linhas de absorção em toda a faixa estendida C+L.

Em termos de equipamento, os parceiros dispensaram amplificadores de alta potência e utilizaram amplificadores comerciais com potência de saída padrão, ajustados ao perfil de perdas da fibra, para obter o melhor desempenho de um sistema 800G totalmente carregado. No nível do sistema, a pré-equalização leve no transmissor manteve a estabilidade do canal em toda a faixa. A equipe também desenvolveu um modelo ponta a ponta do impacto de reflexões e interferência intermodal na linha e testou um cenário extremo onde parte da faixa falha sem detectar perda de desempenho.

Os operadores estão mais interessados na latência. A luz na cavidade se move quase à velocidade do vácuo, cerca de 30% mais rápido do que na fibra de vidro tradicional, economizando cerca de 1,5 milissegundos em cada direção em uma rota de 1000 km. O anúncio não especificou o valor de latência medido. Até agora, a fibra de cavidade na China tem sido usada principalmente para conexões curtas, como entre centros de computação em Junwei, Ningsi, enquanto os clusters de computação no oeste frequentemente estão a mais de 1000 km da demanda no leste. A China Telecom declarou que o resultado obtido fornece uma base técnica prática para a criação de redes troncal de alta capacidade, longo alcance e baixa latência baseadas em fibra óptica.

Um grupo de pesquisa liderado por Chen Mohan da Universidade de Pequim adaptou o ABACUS — um pacote de código aberto para teoria do funcional da densidade (DFT) desenvolvido na China — para toda a linha de processadores Huawei Kunpeng 920. Além disso, a equipe otimizou 19 classes diferentes de operadores principais. A Huawei Computing relatou isso em uma publicação de 31 de outubro, conforme noticiado pelo IT Home. O código foi carregado no repositório do projeto no GitHub.

A Teoria do Funcional da Densidade (DFT) é um método fundamental de primeiro princípio para estudar as propriedades de materiais como metais e semicondutores. O ABACUS foi desenvolvido em colaboração com várias instituições e possui mais de mil usuários em mais de cem organizações.

De acordo com os dados da equipe, ao configurar ambos os lados com 28 núcleos e executar 28 processos com um thread por processo, a compilação Kunpeng 920, que utiliza o conjunto de instruções SVE, mostrou uma velocidade de 1,3 a 3,9 vezes superior à de uma CPU x86 padrão ao trabalhar com um conjunto padrão de 10 sistemas materiais contendo de 8 a 216 átomos, incluindo GaAs, MoS2, BaTiO3, ferro e silício. Ao usar o bloco de computação matricial do chip, a aceleração atingiu até 10,7 vezes ao operar em todos os núcleos de um nó. Em casos de DFT estocástica, a equipe registrou um aumento de velocidade de 2,8 a 3,1 vezes para SVE e de 6,1 a 20,1 vezes para a compilação usando o bloco matricial.

A primeira etapa foi a portabilidade, pois diferentes modelos do Kunpeng 920 suportam instruções vetoriais NEON, SVE ou SVE512, bem como um bloco matricial dedicado, que permanecem inutilizados ao usar opções de compilador genéricas. A equipe criou cadeias de ferramentas separadas: para compilações NEON e SVE, foi usado gcc com OpenMPI e OpenBLAS, e para os demais, clang com HMPI e KBLAS da Huawei, além de ter sido adicionada a opção USE_KML para integração da Biblioteca Matemática Kunpeng. Todas as versões compiladas passaram por testes de integração do ABACUS, cobrindo DFT por ondas planas e LCAO Kohn-Sham, DFT estocástica e DeePKS, com resultados consistentes com as implementações principais.

Em seguida, a equipe reescreveu operadores pequenos e frequentemente chamados. A substituição do procedimento recursivo do polinômio geral de Laguerre por um recursivo iterativo permitiu reduzir a complexidade para O(n) e tornou-o aproximadamente oito vezes mais rápido em um teste de milhão. A mudança da busca de interpolação para busca binária reduziu o número médio de comparações em uma tabela de 400 entradas de cerca de 200 para nove. Outras alterações incluíram recursões trigonométricas, elevação de invariantes de ciclo, ajuste de precisão mista e layout de memória, sendo que os resultados numéricos de cada operador foram verificados novamente.

Usando a otimização automática de código no DevKit da Huawei, a equipe também aumentou a velocidade de processamento do caso de carbono de alta densidade de 8 átomos em 2,28 vezes e do caso de silício de 512 átomos em 2,66 vezes no modelo Kunpeng 920 mais novo. A Huawei observa que a experiência de otimização obtida pode ser aplicada a outros softwares científicos.