中國移動(dòng)王瑞雪：硅光技術(shù)前景廣闊，規(guī)模商用仍待時(shí)機(jī)

4月7日消息（九九）數(shù)據(jù)中心作為未來網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點(diǎn)和內(nèi)容載體，正在經(jīng)歷著云化以及ICT融合帶來的巨大變革。網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)中心的三大基礎(chǔ)設(shè)施之一，能否滿足5G業(yè)務(wù)對于云資源池吞吐、并發(fā)等高性能需求，也成為5G時(shí)代衡量云數(shù)據(jù)中心核心競爭力的試金石。

在今天舉行的“硅光集成與數(shù)據(jù)中心應(yīng)用線上研討會(huì)”上，中國移動(dòng)研究院項(xiàng)目經(jīng)理王瑞雪表示，5G運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)形成端-邊-網(wǎng)-云的端到端協(xié)同新架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與光模塊息息相關(guān)。硅光技術(shù)因集合低成本、低功耗、高速和高集成度等優(yōu)勢極具發(fā)展空間，但當(dāng)前硅光模塊的市場占有率并沒有達(dá)到產(chǎn)業(yè)預(yù)期。

5G時(shí)代運(yùn)營商數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)趨勢：極簡、極智、極質(zhì)

王瑞雪介紹，5G驅(qū)動(dòng)運(yùn)營商規(guī)模建設(shè)分布式網(wǎng)絡(luò)云數(shù)據(jù)中心，5G云網(wǎng)融合時(shí)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)將向高帶寬、高可靠和智能化持續(xù)演進(jìn)。

一是極簡網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)解耦部署。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)需求與網(wǎng)絡(luò)能力相互制約，業(yè)務(wù)個(gè)性化需求使得網(wǎng)絡(luò)能力不斷迭代，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較差。并且，隨著業(yè)務(wù)種類和需求的不斷增加，各個(gè)業(yè)務(wù)所需的計(jì)算資源也存在較大差異，例如裸金屬、虛擬機(jī)和容器的部署需求，使得網(wǎng)絡(luò)編排管理愈加復(fù)雜，不同類型云網(wǎng)絡(luò)部署和運(yùn)維差異大。

在這樣的技術(shù)背景下，網(wǎng)絡(luò)能力必須在滿足業(yè)務(wù)靈活性的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)定制化，并向通用化、極簡化演進(jìn)。此外，需要構(gòu)建一套面向異構(gòu)編排系統(tǒng)的統(tǒng)一插件，滿足多類型計(jì)算統(tǒng)一入口拉通部署，實(shí)現(xiàn)運(yùn)網(wǎng)能力統(tǒng)一。

二是極智網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)智能運(yùn)維體系。隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)規(guī)模日益擴(kuò)大，以及云計(jì)算、虛擬化等技術(shù)在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的加速落地，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度提升。與此同時(shí)，業(yè)務(wù)穩(wěn)定性要求越來越高，網(wǎng)絡(luò)實(shí)施性要求和精細(xì)化程度日益嚴(yán)苛，迫切需要在網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，逐步實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)智能化運(yùn)維體系的構(gòu)建。

“簡單來說，需要通過引入Telemetry這種遙測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對于全網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)信息的采集，通過對于采集信息的分析評估網(wǎng)絡(luò)的健康度，快速預(yù)測并感知網(wǎng)絡(luò)故障。”王瑞雪說。在此基礎(chǔ)上，通過 AI算法形成網(wǎng)絡(luò)知識圖譜，快速定位故障根因，推薦智能修復(fù)方案，變“被動(dòng)運(yùn)維”為“主動(dòng)運(yùn)維”，進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性。

三是極質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，為網(wǎng)絡(luò)提供無損及大帶寬的網(wǎng)絡(luò)保障。隨著分布式計(jì)算和存儲的引入，計(jì)算存儲性能大幅上升，服務(wù)器的端口速率也在不斷提升，網(wǎng)絡(luò)丟包和時(shí)延成為算力瓶頸。對此，王瑞雪建議，一方面，通過引入Roce等技術(shù)，為業(yè)務(wù)提供高帶寬、低時(shí)延、零丟包的高品質(zhì)承載網(wǎng)絡(luò)；另一方面，引入一張更高性能的交換網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建統(tǒng)一融合的智能無損數(shù)據(jù)中心；此外，建議交換機(jī)端口速率從10G接入40G互聯(lián)向25G接入100G互聯(lián)演進(jìn)，并開始探索100GE接入400GE互聯(lián)。

硅光模塊市場占有率逐年提升，但仍存技術(shù)瓶頸

王瑞雪強(qiáng)調(diào)，5G運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)形成端-邊-網(wǎng)-云的端到端協(xié)同新架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量與光模塊息息相關(guān)。

當(dāng)前光模塊在運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)部署中遇到兩個(gè)比較大的挑戰(zhàn)：一是光模塊應(yīng)用領(lǐng)域多、機(jī)房環(huán)境挑戰(zhàn)大，對光模塊環(huán)境適配要求高，故障影響范圍也比較大，并且速率越高影響范圍越大；二是光模塊采購成本比較高，運(yùn)營功耗也比較高，從而導(dǎo)致后期網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本居高不下。

為了降低光模塊價(jià)格，需要從源頭開始考慮如何降低物料成本以及制造成本。硅光技術(shù)恰恰集合了低成本、低功耗、高速和高集成度的優(yōu)勢，硅光模塊將光/電芯片全面集成在硅光芯片上，實(shí)現(xiàn)像制造芯片一樣制造光模塊，從而有效降低材料成本、芯片成本、封裝成本。

王瑞雪介紹，目前100G PSM4光模塊和CWDM4光模塊已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)規(guī)模商用，部分領(lǐng)先的互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)進(jìn)入400G時(shí)代，400G DR4光模塊開始量產(chǎn)。這一方面體現(xiàn)了硅光技術(shù)在光通信領(lǐng)域占據(jù)的地位越來越重要，另一方面也說明硅光技術(shù)越來越成熟，即將進(jìn)入規(guī)模商用階段。

王瑞雪同時(shí)指出，截至2020年，硅光模塊的市場占有率雖然在逐年上升，但并沒有達(dá)到產(chǎn)業(yè)預(yù)期?，F(xiàn)階段，硅光仍然存在一些難以突破的技術(shù)瓶頸。從產(chǎn)業(yè)趨勢預(yù)測，硅光模塊可能會(huì)在400G時(shí)代切入，但能否大規(guī)模發(fā)力，避免重蹈100G覆轍，關(guān)鍵在于與傳統(tǒng)DML方案對比形成的競爭力。

目前來看，400G的商用時(shí)間略有些遲滯，這在一定程度上為硅光技術(shù)的發(fā)展?fàn)幦×藭r(shí)間。800G時(shí)代仍將選用可插拔的光模塊，彼時(shí)硅光模塊是否能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模部署，取決于未來幾年硅光產(chǎn)業(yè)在光模塊功耗、成本以及規(guī)模量產(chǎn)方面能否有所突破。

王瑞雪進(jìn)一步指出，除光模塊外，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)帶寬的發(fā)展同樣對交換芯片的容量提出了更高的要求，“數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的變化和交換芯片容量的發(fā)展其實(shí)是同步的。”目前12.8T的交換芯片已經(jīng)規(guī)模商用，25.6T芯片也開始流片，預(yù)計(jì)兩三年后51.2T芯片將逐步進(jìn)入市場。

在端口密度方面，從12.8T芯片來看，400G光模塊時(shí)代，1U的最高密度可以滿足32個(gè)400G；800G光模塊時(shí)代，1U下最大能提供25.6Tb的容量。此外，采用CPO交換芯片可以直接出光，通過小型連接器實(shí)現(xiàn)高密高速互聯(lián)，單槽位利用率可提升10倍，可實(shí)現(xiàn)部分場景下盒式設(shè)備替換框式設(shè)備組網(wǎng)，降低交換機(jī)采購成本和運(yùn)行功耗。

在功耗方面，隨著電口速率提升到112G，高速信號在 PCB傳輸中的損耗也隨之增加，為了滿足信號完整性，PCB設(shè)計(jì)難度、材料成本和功耗均大幅提升，同時(shí)可插拔光模塊的運(yùn)行功耗也會(huì)導(dǎo)致整機(jī)的運(yùn)行功耗成為一個(gè)瓶頸。

為了解決芯片架構(gòu)以及可插拔光模塊帶來的功耗問題，業(yè)界的普遍做法是將光模塊不斷向交換芯片靠近，從而縮短芯片和模塊間的走線距離，并逐步替代可插拔光模塊。王瑞雪介紹，CPO技術(shù)通過將光引擎和電交換芯片封裝成一個(gè)芯片，來減少PCB的距離，進(jìn)而降低成本和功耗。

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