中國移動王瑞雪：硅光技術前景廣闊，規(guī)模商用仍待時機

4月7日消息（九九）數(shù)據(jù)中心作為未來網(wǎng)絡的控制節(jié)點和內(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)絡作為數(shù)據(jù)中心的三大基礎設施之一，能否滿足5G業(yè)務對于云資源池吞吐、并發(fā)等高性能需求，也成為5G時代衡量云數(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)中心應用線上研討會”上，中國移動研究院項目經(jīng)理王瑞雪表示，5G運營商網(wǎng)絡形成端-邊-網(wǎng)-云的端到端協(xié)同新架構(gòu)，網(wǎng)絡質(zhì)量與光模塊息息相關。硅光技術因集合低成本、低功耗、高速和高集成度等優(yōu)勢極具發(fā)展空間，但當前硅光模塊的市場占有率并沒有達到產(chǎn)業(yè)預期。

5G時代運營商數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡演進趨勢：極簡、極智、極質(zhì)

王瑞雪介紹，5G驅(qū)動運營商規(guī)模建設分布式網(wǎng)絡云數(shù)據(jù)中心，5G云網(wǎng)融合時代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡將向高帶寬、高可靠和智能化持續(xù)演進。

一是極簡網(wǎng)絡，實現(xiàn)網(wǎng)絡與業(yè)務解耦部署。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡，業(yè)務需求與網(wǎng)絡能力相互制約，業(yè)務個性化需求使得網(wǎng)絡能力不斷迭代，網(wǎng)絡穩(wěn)定性較差。并且，隨著業(yè)務種類和需求的不斷增加，各個業(yè)務所需的計算資源也存在較大差異，例如裸金屬、虛擬機和容器的部署需求，使得網(wǎng)絡編排管理愈加復雜，不同類型云網(wǎng)絡部署和運維差異大。

在這樣的技術背景下，網(wǎng)絡能力必須在滿足業(yè)務靈活性的基礎上，逐步實現(xiàn)定制化，并向通用化、極簡化演進。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，滿足多類型計算統(tǒng)一入口拉通部署，實現(xiàn)運網(wǎng)能力統(tǒng)一。

二是極智網(wǎng)絡，構(gòu)建網(wǎng)絡智能運維體系。隨著數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡規(guī)模日益擴大，以及云計算、虛擬化等技術在運營商網(wǎng)絡中的加速落地，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡復雜度提升。與此同時，業(yè)務穩(wěn)定性要求越來越高，網(wǎng)絡實施性要求和精細化程度日益嚴苛，迫切需要在網(wǎng)絡自動化的基礎上，逐步實現(xiàn)網(wǎng)絡智能化運維體系的構(gòu)建。

“簡單來說，需要通過引入Telemetry這種遙測技術來實現(xiàn)對于全網(wǎng)設備狀態(tài)信息的采集，通過對于采集信息的分析評估網(wǎng)絡的健康度，快速預測并感知網(wǎng)絡故障。”王瑞雪說。在此基礎上，通過 AI算法形成網(wǎng)絡知識圖譜，快速定位故障根因，推薦智能修復方案，變“被動運維”為“主動運維”，進一步提升網(wǎng)絡的可靠性。

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

王瑞雪強調(diào)，5G運營商網(wǎng)絡形成端-邊-網(wǎng)-云的端到端協(xié)同新架構(gòu)，網(wǎng)絡質(zhì)量與光模塊息息相關。

當前光模塊在運營商網(wǎng)絡部署中遇到兩個比較大的挑戰(zhàn)：一是光模塊應用領域多、機房環(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，運營功耗也比較高，從而導致后期網(wǎng)絡運維成本居高不下。

為了降低光模塊價格，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)中心實現(xiàn)規(guī)模商用，部分領先的互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)進入400G時代，400G DR4光模塊開始量產(chǎn)。這一方面體現(xiàn)了硅光技術在光通信領域占據(jù)的地位越來越重要，另一方面也說明硅光技術越來越成熟，即將進入規(guī)模商用階段。

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

目前來看，400G的商用時間略有些遲滯，這在一定程度上為硅光技術的發(fā)展爭取了時間。800G時代仍將選用可插拔的光模塊，彼時硅光模塊是否能夠?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。

王瑞雪進一步指出，除光模塊外，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡帶寬的發(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，預計兩三年后51.2T芯片將逐步進入市場。

在端口密度方面，從12.8T芯片來看，400G光模塊時代，1U的最高密度可以滿足32個400G；800G光模塊時代，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，通過小型連接器實現(xiàn)高密高速互聯(lián)，單槽位利用率可提升10倍，可實現(xiàn)部分場景下盒式設備替換框式設備組網(wǎng)，降低交換機采購成本和運行功耗。

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設計難度、材料成本和功耗均大幅提升，同時可插拔光模塊的運行功耗也會導致整機的運行功耗成為一個瓶頸。

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技術通過將光引擎和電交換芯片封裝成一個芯片，來減少PCB的距離，進而降低成本和功耗。

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