400GE燎原前夜，智能IP網(wǎng)絡(luò)的核心路由器巔峰際會(huì)

原標(biāo)題：400GE燎原前夜，智能IP網(wǎng)絡(luò)的核心路由器巔峰際會(huì)

智能技術(shù)所描繪的一系列宏偉藍(lán)圖，都離不開(kāi)新一代IP網(wǎng)絡(luò)的支撐。

根深葉茂的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施革新，自然是無(wú)法一蹴而就的。作為各種數(shù)字業(yè)務(wù)的核心載體，IP骨干網(wǎng)絡(luò)就自然站到了升級(jí)的第一線。

原因也很簡(jiǎn)單，萬(wàn)物智聯(lián)浪潮的一路高歌猛進(jìn)，讓傳統(tǒng)IP骨干網(wǎng)正面撞上了暴漲的流量、異構(gòu)化的數(shù)據(jù)，以及千奇百怪的新應(yīng)用連接需求，其局限性越來(lái)越充分地暴露了出來(lái)。

而骨干網(wǎng)絡(luò)想要升級(jí)，核心要塞——骨干路由器就成了一顆必須摘取的產(chǎn)品明珠。但這一戰(zhàn)略高地，也是最能衡量廠家技術(shù)標(biāo)桿的絕對(duì)領(lǐng)域，并不那么容易拿下。

如今，100GE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模部署，向400Gb/s速率的400GE技術(shù)進(jìn)發(fā)，就成了骨干路由器（又稱核心路由器）必須肩負(fù)的時(shí)代使命。

這條產(chǎn)業(yè)之路的攀爬究竟有多少艱難險(xiǎn)阻？路由器端口速率的提升，又為什么對(duì)通信產(chǎn)業(yè)乃至智能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展如此重要？

星火燎原的前夜，萬(wàn)物智聯(lián)的骨干網(wǎng)變局

在尋找核心路由器的破題方法論之前，我們不妨先將變局中的重要“已知條件”一一羅列出來(lái)。

目前來(lái)看，解答這道“綜合大題”需要注意三個(gè)前提：

1.暴漲的流量

作為現(xiàn)代社會(huì)最重要的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一，互聯(lián)網(wǎng)要求核心層設(shè)備必須具備“大容量、可擴(kuò)展”的特性，以滿足多種業(yè)務(wù)的傳輸需要。而5G商用落地、企業(yè)上云浪潮、人工智能激變，以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)字生活的無(wú)處不在，都讓運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)絡(luò)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。

不僅上網(wǎng)并發(fā)率、業(yè)務(wù)流量和帶寬需求全面增長(zhǎng)，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新技術(shù)還不斷挑戰(zhàn)著IP網(wǎng)絡(luò)的承載上限。

IEEE帶寬評(píng)估報(bào)告稱，每秒將會(huì)有100萬(wàn)分鐘的視頻內(nèi)容流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)帶寬尤其是骨干網(wǎng)帶寬每18個(gè)月翻一倍，到2020年年底，全球IP流量將達(dá)到每年2.3ZB。

帶寬的幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，骨干網(wǎng)絡(luò)自然也需要與時(shí)俱進(jìn)，使得運(yùn)營(yíng)商往往擴(kuò)容工程剛剛結(jié)束或尚未結(jié)束，就需要準(zhǔn)備下一期擴(kuò)容，頻繁升級(jí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)/數(shù)據(jù)中心的自動(dòng)化、智能化管理也帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)。

2. 躍升的成本

早期IP網(wǎng)絡(luò)只需要考慮連接、傳輸?shù)韧ㄓ霉δ芫涂梢粤?，但今天網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的創(chuàng)新疊出，大量新興業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了更高的要求。

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，借助通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)實(shí)現(xiàn)更高效率的超高速傳輸，就刻不容緩了。

舉個(gè)例子，隨著4K、8K高清視頻，以及直播、VR游戲、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動(dòng)駕駛等影像應(yīng)用，其資源量級(jí)非常大，也就需要更多的帶寬支持、更大的存儲(chǔ)空間。

同時(shí)，為了保證業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，實(shí)際運(yùn)營(yíng)中還需要成倍數(shù)量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源來(lái)保障運(yùn)行安全，這些都將帶來(lái)運(yùn)營(yíng)商成本的快速增長(zhǎng)。

如何提升運(yùn)營(yíng)商的規(guī)?；呺H收益，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)新繼續(xù)降低建網(wǎng)成本就至關(guān)重要。

3.運(yùn)維的挑戰(zhàn)

IP骨干網(wǎng)絡(luò)的不斷升級(jí)與擴(kuò)張，直接帶來(lái)的就是設(shè)備容量和數(shù)量增加，運(yùn)維人員需要配合運(yùn)營(yíng)商的業(yè)務(wù)需求等進(jìn)行不斷地部署和調(diào)整，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力、投資巨大，還可能會(huì)嚴(yán)重影響其他業(yè)務(wù)的推廣與網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。

如果按照傳統(tǒng)的運(yùn)維模式，隨著網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)增加，網(wǎng)絡(luò)故障帶來(lái)的損失也會(huì)成倍增加，這也是運(yùn)營(yíng)商的不可承受之重。

在這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)，想要托舉起千億級(jí)“新基建”的時(shí)代大幕，面向智能時(shí)代的的400GE骨干網(wǎng)就閃亮登場(chǎng)了。

而要讓超大帶寬IP網(wǎng)絡(luò)成功落地產(chǎn)業(yè)，點(diǎn)燃萬(wàn)物智聯(lián)的宏大未來(lái)，核心路由器是至關(guān)重要的基石。

ICT的隱秘角落：作為IP網(wǎng)絡(luò)基石的核心路由器

從上世紀(jì)90年代末，“核心路由器”一詞被廣泛使用以來(lái)，它就代表了當(dāng)時(shí)最大、能力最強(qiáng)的路由器。作為金字塔頂尖的技術(shù)，核心路由器的進(jìn)化也伴隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向不斷演進(jìn)。

2010年100GE網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始規(guī)模部署，十年一代，400GE產(chǎn)業(yè)的變更節(jié)點(diǎn)，已近在咫尺。這一次，IP網(wǎng)絡(luò)與智能技術(shù)的相遇，也碰撞出了核心路由器進(jìn)入400GE的火花。

那么，400GE究竟代表著什么呢？

1.更高的性能

網(wǎng)絡(luò)流量的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)備容量更新的速度。有相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示，互聯(lián)網(wǎng)流量每12個(gè)月增長(zhǎng)1倍，而路由器的容量每24個(gè)月才增長(zhǎng)1倍。

過(guò)去幾十年間，端口速率從100M、GE、2.5G、10GE到當(dāng)前主流的100GE，不斷成長(zhǎng)，以便能更好地適配網(wǎng)絡(luò)流量的增長(zhǎng)需求。

100GE端口應(yīng)用部署的契機(jī)，是IP視頻業(yè)務(wù)需求的崛起。網(wǎng)絡(luò)游戲、在線視頻、視頻通話開(kāi)始興盛，將運(yùn)營(yíng)商和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)帶入了全面IP化階段。

如今，IP骨干網(wǎng)又進(jìn)一步對(duì)核心路由器提出了端口容量?jī)赡陜?nèi)翻一番的升級(jí)需求，100GE端口光纖多、規(guī)劃困難、配置復(fù)雜、維護(hù)工作量大等問(wèn)題日益凸顯，成為整體網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，引入下一代端口技術(shù)就成了必然。

站在骨干網(wǎng)升級(jí)的十字路口，400GE作為核心路由器下一代端口的理想技術(shù)，被時(shí)代選中了。

（華為NetEngine 5000E-20 2+8集群路由器）

2.更高的效率

相比100GE路由器產(chǎn)品，400GE幫助運(yùn)營(yíng)商降低建網(wǎng)成本上，顯然具備了明顯的優(yōu)勢(shì)。

首先，400GE產(chǎn)品在空間成本上就有直觀的體現(xiàn)。以400GE產(chǎn)品為例，一個(gè)400GE端口相當(dāng)于4個(gè)100GE端口，用戶側(cè)光纖資源可以減少75%，在板卡數(shù)量、機(jī)框數(shù)量、供電、機(jī)房空間都更有競(jìng)爭(zhēng)力。

其次，400GE高速光模塊采用PAM4編碼技術(shù)，采用4個(gè)不同的電平來(lái)傳輸，在高速信號(hào)互聯(lián)場(chǎng)景中，可以使傳輸效率提升一倍，這意味著光模塊可以在現(xiàn)有成熟的25G光器件速率、最小化光路數(shù)量的情況下，實(shí)現(xiàn)400GE的傳輸速率，大幅降低建網(wǎng)成本，同時(shí)相比100GE光模塊單比特功耗降低15%以上，這也為取代100GE奠定了規(guī)?；逃玫幕A(chǔ)。

3.更簡(jiǎn)的運(yùn)維

除了成本、節(jié)能方面的考量，運(yùn)維效率也成為核心路由器亟待更新的關(guān)鍵指標(biāo)。

骨干網(wǎng)面對(duì)的業(yè)務(wù)與數(shù)據(jù)日趨多元與復(fù)雜，直接提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和管理的難度，有數(shù)據(jù)顯示，網(wǎng)元的形態(tài)、數(shù)量、業(yè)務(wù)多樣性，將網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度提升了至少10倍。其中80%的配置靠人工下發(fā)，90%的問(wèn)題處理靠用戶投訴驅(qū)動(dòng)。

這種局面既讓IP骨干網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)也容易“一發(fā)而動(dòng)全身”，產(chǎn)生時(shí)延抖動(dòng)大、流量不均衡擁塞丟包等問(wèn)題。

所以，運(yùn)營(yíng)商對(duì)運(yùn)維效率的訴求達(dá)到了前所未有的高度。

采用單端口400GE，一方面可將路由器端口相對(duì)100GE數(shù)量減少75%，很好地解決并行鏈路負(fù)載分擔(dān)不均、規(guī)劃復(fù)雜等問(wèn)題，將端口配置工作量減少75%，直接簡(jiǎn)化運(yùn)維過(guò)程。

另一方面，通過(guò)AI技術(shù)創(chuàng)新，讓核心路由器具備自動(dòng)化運(yùn)維能力，比如支持鏈路的智能檢測(cè)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的預(yù)測(cè)，通過(guò)智能的主動(dòng)防御有效阻止網(wǎng)絡(luò)攻擊，以及在出現(xiàn)異常時(shí)可以自動(dòng)恢復(fù)等等，都能夠有效提升骨干網(wǎng)的運(yùn)維效率。

話說(shuō)回來(lái)，400GE這么好，為什么從標(biāo)準(zhǔn)研究到商用部署走了十幾年的時(shí)間呢？答案是，為了讓大家用上優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的400GE網(wǎng)絡(luò)，產(chǎn)業(yè)鏈的成熟是必經(jīng)之路。

那么當(dāng)下，屬于核心路由器的400GE時(shí)代真實(shí)到來(lái)了嗎？目前看來(lái)，幾大基礎(chǔ)條件已經(jīng)俱備：

首先，是技術(shù)價(jià)值的錨定。

跟隨網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)的訴求而動(dòng)，是核心路由器進(jìn)化與部署的公開(kāi)秘密。如今，8K高清視頻、在線游戲、AR/VR等需要超大帶寬支撐的新數(shù)字產(chǎn)業(yè)蓬勃崛起，處于金字塔頂端的骨干網(wǎng)也就需要更強(qiáng)大的核心路由器來(lái)支撐，徹底升級(jí)到400GE時(shí)代。

無(wú)論是需要更高密度數(shù)據(jù)中心的云服務(wù)商，還是面對(duì)流量洪潮的電信運(yùn)營(yíng)商，以及大型園區(qū)等環(huán)境中的寬帶網(wǎng)絡(luò)，都將400GE看做是當(dāng)前的最佳解決方案。

商業(yè)價(jià)值的清晰化，是核心路由器迎來(lái)400GE的前提條件。

其次，是產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的先行完善。

任何一項(xiàng)新技術(shù)的規(guī)?；逃?，都需要率先確定標(biāo)準(zhǔn)。比如2010年6月，IEEE正式批準(zhǔn)了802.3ba標(biāo)準(zhǔn)，就標(biāo)志著40G/100G商用之路的開(kāi)啟。

而早在2013年年初， IEEE802全體會(huì)議上正式?jīng)Q定400GE項(xiàng)目建立，標(biāo)志著400Gb/s速率標(biāo)準(zhǔn)化工作正式啟動(dòng)。2017年12月，新的IEEE 802.3bs以太網(wǎng)定義標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)，其中就包括400GE。至此，400GE標(biāo)準(zhǔn)全面成熟，具備了支撐大規(guī)模商用的能力，成為業(yè)界公認(rèn)的下一代以太端口技術(shù)。

最后，是產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的推動(dòng)。

運(yùn)營(yíng)商都是最新款的核心路由產(chǎn)品的積極測(cè)試者和使用者。

100GE時(shí)期，標(biāo)準(zhǔn)獲批之前，主流網(wǎng)絡(luò)廠商的單端口100GE單板就已經(jīng)迫不及待地上市了，而運(yùn)營(yíng)商們也都迫于網(wǎng)絡(luò)升級(jí)壓力急于部署100GE網(wǎng)絡(luò)，根本等不到新一代產(chǎn)品上市。

據(jù)第三方分析機(jī)構(gòu)對(duì)400GE的預(yù)測(cè)，400GE光模塊發(fā)貨量預(yù)測(cè)將高速增長(zhǎng)，在2019~2023 CAGR達(dá)158%。

可以說(shuō)，市場(chǎng)價(jià)值、產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)鏈成熟的三者疊加，凝練出了核心路由器的技術(shù)進(jìn)化坐標(biāo)。

當(dāng)然，處于金字塔尖的核心路由器是相當(dāng)重要的設(shè)備，對(duì)技術(shù)水平的要求也更高，真正滿足客戶需求的產(chǎn)品并不多。如何判斷某個(gè)核心路由器產(chǎn)品是否優(yōu)異呢？

要解答這道難題，有必要請(qǐng)一位優(yōu)等生現(xiàn)身說(shuō)法。

十年磨劍，華為解碼400GE的三叉戟

在核心路由器走向400GE的時(shí)代賽道上，華為的步伐可以說(shuō)是貫穿始終、一騎絕塵。

首先，作為全球以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的重要參與者，華為在核心路由器向400GE進(jìn)化上，占據(jù)了重要的話語(yǔ)權(quán)。

這與華為在通信基礎(chǔ)領(lǐng)域的研究與技術(shù)突破密不可分。在核心路由器領(lǐng)域，華為更是每年投入收入的10~15%用于研發(fā)。早在2011年，華為就啟動(dòng)了400GE基礎(chǔ)技術(shù)的研究；2012年，又啟動(dòng)了400GE物理層高速信號(hào)傳輸技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。

這些研究成果，比如支持400Gbit/s高速率數(shù)據(jù)處理、FEC算法及適配等，就被IEEE的400GE標(biāo)準(zhǔn)采納。

據(jù)了解，華為提交了超過(guò)50篇的技術(shù)文稿，承擔(dān)了400GE 2/10km標(biāo)準(zhǔn)工作組主席和光層標(biāo)準(zhǔn)編輯、400GE 40km標(biāo)準(zhǔn)工作組主席職位。

其次，技術(shù)探索也快速落地在了華為核心路由器的產(chǎn)品層面。

2012年9月，華為發(fā)布了業(yè)界首個(gè)480Gbit/s路由線卡，領(lǐng)先業(yè)界半年；2013年4月，華為發(fā)布了1Tbit/s路由線卡，領(lǐng)先業(yè)界1年以上；

2017年10月，中國(guó)電信廣州研究院與華為完成了全球首個(gè)400GE測(cè)試。依托中國(guó)電信網(wǎng)絡(luò)與終端重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，基于真實(shí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所設(shè)計(jì)的測(cè)試用例，驗(yàn)證了400GE端口的線速轉(zhuǎn)發(fā)、多業(yè)務(wù)疊加、故障上報(bào)等多個(gè)維度的功能。

這一測(cè)試的成功，也標(biāo)志著下一代大容量端口技術(shù)400GE具備了商用條件。

技術(shù)的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)也讓華為路由器先人一步，在2019年率先商用部署了業(yè)界首個(gè)400GE端口。

2020年6月，華為攜手中國(guó)移動(dòng)率先完成P比特核心路由器NetEngine 5000E-20新一代小型化光模塊封裝QSFP-DD的400GE測(cè)試，完全滿足商用標(biāo)準(zhǔn)要求，并于7月8日在江蘇移動(dòng)無(wú)錫IDC出口路由器成功商用部署了基于QSFP-DD封裝的單端口400GE，標(biāo)志著核心路由器400GE規(guī)模商用時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

（江蘇移動(dòng)攜手華為完成核心路由器QSFP-DD 400GE全球首個(gè)商用部署）

最后，如果說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)參與、產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)都是華為在“秀肌肉”，那么協(xié)同上下游產(chǎn)業(yè)共同推動(dòng)400GE產(chǎn)業(yè)的成熟，則是華為作為底層平臺(tái)托舉起新網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要支撐。

2014年賽靈思（Xilinx）、思博倫通信（Spirent）與華為公司發(fā)布了全球首個(gè)路由器端口400GE以及測(cè)試平臺(tái)，驗(yàn)證了400GE技術(shù)的可行性，推動(dòng)了商用化產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程。

2016年，華為與中國(guó)電信成立400GE聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，基于系統(tǒng)架構(gòu)模型、算法和軟硬件平臺(tái)等進(jìn)行合作研發(fā)。

2019年，華為與中國(guó)移動(dòng)成立400GE聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，基于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用業(yè)務(wù)場(chǎng)景、測(cè)試方法、測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和光模塊小型化等共同進(jìn)行研發(fā)。

從這個(gè)邏輯出發(fā)，我們就可以明白，最近發(fā)布的2019年度全球路由器運(yùn)營(yíng)商領(lǐng)域市場(chǎng)份額報(bào)告中，華為NetEngine系列路由器產(chǎn)品市場(chǎng)份額再度排名第一，核心路由器產(chǎn)品更是連續(xù)三年排名全球第一，并不是毫無(wú)根由的。

歷史的鐘擺調(diào)到上世紀(jì)九十年代，華為創(chuàng)辦之初，任正非直接定位國(guó)際上最先進(jìn)的技術(shù)，短短幾年時(shí)間，華為開(kāi)發(fā)出了具有國(guó)際先進(jìn)水平的C&C 08程控交換機(jī)。

站在當(dāng)下，正如華為數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品線總裁胡克文所說(shuō)，IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至今，從萬(wàn)維網(wǎng)時(shí)代的Internet IP發(fā)展到以視頻驅(qū)動(dòng)的All IP， 現(xiàn)如今進(jìn)入到面向5G和云時(shí)代的智能IP網(wǎng)絡(luò)。

（華為數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品線總裁胡克文）

為客戶打造端到端的智能IP網(wǎng)絡(luò)，是華為在2020智能IP網(wǎng)絡(luò)的商用元年，交付的一份答卷。

信息技術(shù)的生命力在哪里？我想一個(gè)核心標(biāo)志就是，突破時(shí)間和空間的限制，極大地提升整個(gè)社會(huì)的運(yùn)作效率和生產(chǎn)力。

在ICT的產(chǎn)業(yè)變革中，總會(huì)有幾個(gè)關(guān)鍵詞如同恒星一樣，帶動(dòng)整個(gè)領(lǐng)域進(jìn)入新的生長(zhǎng)周期。核心路由器，無(wú)疑就擁有這種產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)的特殊引力。

華為正是踩準(zhǔn)了這個(gè)變革趨勢(shì)，用前瞻的眼光、壓強(qiáng)式的投入，再次引領(lǐng)核心路由器的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)智能IP骨干網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)。

新產(chǎn)品、新網(wǎng)絡(luò)、新世界，正從華為的智變魔術(shù)手中綻放出來(lái)。而效率與技術(shù)的傳奇，也將永不停歇地刷新篇章。

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