在建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施時，網(wǎng)絡(luò)運營商所面臨的一系列挑戰(zhàn)和需求決定了光傳送設(shè)備的演進。

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2024年3月1日

光傳送平臺需要高OTN和分組吞吐量。圖片來源：metamorworks via Shutterstock

云應(yīng)用、內(nèi)容業(yè)務(wù)和大帶寬連接技術(shù)的日益普及，不斷驅(qū)動運營商光傳送網(wǎng)絡(luò)的容量需求。

伴隨這些驅(qū)動因素，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化。集中式數(shù)據(jù)中心和分布式數(shù)據(jù)中心的需求推動了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，這些數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生了越來越多的入站、出站和東西向（DC到DC）流量。最后，這些行業(yè)趨勢也推動著運營商業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，以更好地滿足基于數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)和應(yīng)用的客戶需求，從而再次影響光網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的設(shè)計。

隨著帶寬需求的持續(xù)增長和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞牟粩嘧兓\營商必須應(yīng)對數(shù)據(jù)中心流量的大幅增長，也需要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)建設(shè)和改造。這種可持續(xù)性要求有效轉(zhuǎn)化為提高能源效率，以及充分地利用部署地點的可用空間。它還有利于提升所有類型網(wǎng)絡(luò)（包括光傳送）的自動化和可管理性。最后，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)必須在財務(wù)上做到可持續(xù)發(fā)展，必須利用可快速、輕松規(guī)模部署的技術(shù)，提供可接受的價格。

光傳送網(wǎng)絡(luò)的這種演進是電信生態(tài)系統(tǒng)的代際變化所驅(qū)動的，由以下因素驅(qū)動：

●不斷擴張的數(shù)據(jù)中心需求：云服務(wù)、社交媒體、內(nèi)容平臺的增長，以及日益旺盛的游戲和以AI為中心的算力需求，推動了對數(shù)據(jù)中心的需求，尤其是對大型數(shù)據(jù)中心的需求。此外，對服務(wù)質(zhì)量要求的提高（例如，更低時延的需求）迫使云服務(wù)提供商和內(nèi)容提供商將其數(shù)據(jù)緩存在離用戶更近的地方。這種趨勢推動了在城域網(wǎng)范圍內(nèi)建立更多數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心的激增越來越大地影響著對光傳送設(shè)備的需求，非電信運營商（如云服務(wù)提供商或內(nèi)容提供商）大量購買傳送業(yè)務(wù)，或者建立自己的網(wǎng)絡(luò)。

●更多地關(guān)注光纖利用率：核心流量的不斷增長，以及100GE、400GE和800GE客戶接口的廣泛采用，推動了光纖利用率的提高。大多數(shù)廠商都押注于增加波長容量，相干解決方案的單波容量一般可達到1.2T，并已宣稱推出1.6T解決方案。自2018年以來，大多數(shù)相干解決方案都具有更高的內(nèi)置靈活性，支持使用高階調(diào)制方案（如64QAM），從而使容量和傳輸距離達到平衡，適配已部署的光纖固有特性。對于長距應(yīng)用，新相干解決方案的最高速度應(yīng)該僅作為一個標(biāo)簽，因為在實際的部署場景中，最終可能會使用支持更長的距離單波速率。此外，最新的相干芯片組可以更好地將FlexE客戶端接口映射到線路接口，從而進一步提高光纖利用率。

●性能導(dǎo)向和成本優(yōu)化的傳送：伴隨光傳送領(lǐng)域日益增長的帶寬需求，相干光傳送解決方案已分為兩大類：高性能獨立的解決方案和成本優(yōu)化的可插拔模塊。高性能的解決方案使運營商能夠最大限度地提高光傳送的頻譜利用率和傳輸距離，但成本較高，且占用空間更大和能耗更高。可插拔相干模塊的頻譜利用率和傳輸距離不及高性能模塊，但允許運營商在注重節(jié)省功耗、空間和成本的場景中部署相干線路接口。在核心分組光纖中，采用一種或另一種相干解決方案將視具體情況而定，從而供應(yīng)商能夠更好地根據(jù)客戶需求提供產(chǎn)品。

●不斷演進的網(wǎng)絡(luò)控制和管理：日益增長的流量、不斷變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌约皩μ岣邩I(yè)務(wù)可用性、質(zhì)量、速度和靈活性的需求持續(xù)上漲，意味著運營商無法依賴?yán)吓f的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)來高效運營光網(wǎng)絡(luò)。軟件支持演進的光纖網(wǎng)絡(luò)必須能支持更高水平的自動化、完整和實時的網(wǎng)絡(luò)可觀測性，并減少中斷時間和配置錯誤，從而實現(xiàn)在不影響生產(chǎn)網(wǎng)的情況下進行網(wǎng)絡(luò)變更測試。

網(wǎng)絡(luò)運營商在發(fā)展其基礎(chǔ)設(shè)施時所面臨的一系列挑戰(zhàn)和需求決定了光傳送設(shè)備的演進。因此，光傳送平臺的設(shè)計原則和平臺能力正朝著以下方向發(fā)展：

●增強的容量和交換特性：光傳送平臺要求高OTN和分組吞吐量。基于OTN光業(yè)務(wù)單元（Optical Service Unit，OSU）路徑層的網(wǎng)絡(luò)，越來越多地用于提高OTN靈活性，并增強其適用性，主要用于專線業(yè)務(wù)。

●高密度的高速客戶端口：城域的流量和網(wǎng)絡(luò)容量增長持續(xù)激發(fā)核心中對客戶接口高密度的需求。隨著城域中更多地使用100G和400G線路接口，核心分組光平臺最重要的特性是支持高密度100GE、400GE和OTU4客戶接口。很快，支持傳送800GE的接口將成為關(guān)鍵，因為這項技術(shù)在IP網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用越來越多。

●高性能相干傳送：以DC為中心網(wǎng)絡(luò)中使用的平臺，主要是在日益復(fù)雜的（網(wǎng)狀或環(huán)形）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲性诓煌嚯x上傳送大量數(shù)據(jù)。這需要在大帶寬和傳輸距離（通過相干模塊可調(diào)）之間取得平衡，通常需要運營商選擇合適的平臺和方案，使其能夠在整個網(wǎng)絡(luò)中最大化地利用光譜和光纖資源。理想情況下，核心光傳送平臺需要在長距離上支持非常高的最大單波帶寬。

●先進的傳送特性：隨著來自大型DC的流量高度集中，核心光傳送節(jié)點的容量也在增長。光供應(yīng)商正在積極開發(fā)解決方案，使容量平滑地增長到超過100Tbps吞吐量。隨著單波線路接口的速度增加到1.6T（甚至可能更高），插槽容量也在不斷擴展，從1.6Tbps到3.2Tbps甚至更高。兩種選擇正在成為主流：第一種是多子架集群，將其作為單個網(wǎng)絡(luò)實體進行管理；第二種是大規(guī)模光交叉連接。

●自動化和AI助力網(wǎng)絡(luò)靈活性和可管理性：光系統(tǒng)供應(yīng)商越來越努力在其網(wǎng)絡(luò)軟件解決方案中實現(xiàn)自動化——既提高可管理性，又減少與故障和維護相關(guān)的中斷時間。在主動維護中，人工智能越來越多地用于分析復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)流量模式、告警關(guān)聯(lián)、故障根因定位和故障前狀態(tài)識別。供應(yīng)商們也開始嘗試生成式人工智能（GenAI），特別是在管理界面軟件中推動自然語言人機交互。

●物理屬性更加重要：部署核心平臺的運營商不斷尋求在增加容量的同時減少網(wǎng)絡(luò)功耗。現(xiàn)有平臺的功率/傳輸容量比遠(yuǎn)低于1W/Gb——越低越好。隨著單個機箱容量增至100T及以上，線路接口速度增長到1.6T，供應(yīng)商需要更加關(guān)注降低功耗和優(yōu)化散熱。目前的發(fā)展趨勢是，為數(shù)據(jù)中心環(huán)境量身定制的平臺應(yīng)采用600 mm機架深度，并配備“前進風(fēng)后出風(fēng)”散熱等適合數(shù)據(jù)中心的功能。對于數(shù)據(jù)中心場景，平臺需要兼容19英寸機架，并且提供匹配數(shù)據(jù)中心環(huán)境的供電選項（AC/DC/HVDC）。

光傳送網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計更多地著眼于承載進出數(shù)據(jù)中心的、以及數(shù)據(jù)中心之間日益增長的流量。為滿足以DC為中心的網(wǎng)絡(luò)需求，需要一種全新的光傳送平臺來滿足數(shù)據(jù)中心安裝、高性能和頻譜效率，以及復(fù)雜拓?fù)渲胁渴鹚璧南冗M功能集合。

運營商和超大規(guī)模提供商應(yīng)仔細(xì)檢查其網(wǎng)絡(luò)是否適用于以DC為中心的環(huán)境，并調(diào)整其網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略，以滿足當(dāng)前和未來數(shù)據(jù)中心的流量需求，提供所需的容量、可管理性和可擴展性。