韋樂平：400G時代已開啟，擴容節(jié)奏應(yīng)循序漸進

10月29日消息（水易）日前，在SReXperts China 2021論壇上，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國電信科技委主任韋樂平發(fā)表《400G時代已開啟》的主題演講。他指出，數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮下，帶來大量新業(yè)務(wù)、新應(yīng)用、新技術(shù)、新模式，對底層網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)、容量、速率、性能、可用性提出了一系列新要求。

最直觀的表現(xiàn)是，業(yè)務(wù)帶寬的持續(xù)增加，流量如洪水猛獸般襲來，使得端口速率的提升依然是不竭的趨勢。韋樂平表示，這一發(fā)展趨勢任何手段都無法打斷，因而400G時代已經(jīng)開啟。

韋樂平介紹，路由器400G端口的優(yōu)勢首先在于能快速提升鏈路速率和網(wǎng)絡(luò)容量，同時減少鏈路的數(shù)量。其次能夠降低過多鏈路ECMP/UCMP帶來的弊端，如復(fù)雜度和地址消耗等。也能夠簡化路由/MPLS/SR的部署。更為重要的是，可插拔數(shù)字相干光模塊實現(xiàn)了IP和光的集成，進一步簡化部署和成本。

400G時代已開啟

根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)Omdia的分析，數(shù)據(jù)中心（DC）率先開啟向400G的過渡，并在2019年已開始應(yīng)用；預(yù)計到2023年，400G的銷售額將主導(dǎo)數(shù)據(jù)中心市場。

對于公用電信網(wǎng)而言，韋樂平表示，目前已經(jīng)在網(wǎng)絡(luò)邊緣開啟了向400G的過渡。一是流量驅(qū)動：400G是來來5年光模塊的主要增長點，復(fù)合增長率44%；二是標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動：OIF定義的400ZR已實現(xiàn)多廠家互操作，400ZR+正在開發(fā)。

三是技術(shù)驅(qū)動：硅、硅光和DSP的進展催生了可用于40-120公里（放大）的可插拔數(shù)字相干光模塊，適用多個系統(tǒng)和多個網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景，替代了大量獨立轉(zhuǎn)發(fā)器，具備動耗、性能、尺寸和成本的綜合優(yōu)勢；四是速率驅(qū)動：中國電信區(qū)城/長途網(wǎng)多個段落容量超30T，最高超100T，利用單波400G WDM替代單波100G WDM可節(jié)約大量轉(zhuǎn)發(fā)器和光纖。

韋樂平介紹，400G技術(shù)在不同網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景中的應(yīng)用各有特點。DC/城域網(wǎng)接入場景下，400ZR單波單跨16QAM可傳40公里，帶放大器可達120公里，目前在DCI市場已啟動；城域網(wǎng)場景下，400ZR+單波單跨100-400G 8/16QAM或QPSK可傳400-600公里（帶放大）。

區(qū)域長途網(wǎng)場景下，基于常規(guī)G.652光纖和增強FEC，多跨100-400G 8/16QAM和QPSK可傳500-800公里（放大）。干線長途網(wǎng)場景下，基于常規(guī)G.652光纖和增強FEC，基于130G波特QPSK的400G傳輸距離有望達到1500公里，覆蓋中國電信干線傳輸99%的復(fù)用段距離，若采用G.656E光纖則距離還可擴展約80%。

HeavyReading數(shù)據(jù)顯示，2020年運營商部署400ZR的累積比例為12%，400ZR+為10%；預(yù)計到2022年，400ZR的部署比例為59%，400ZR+為51%。韋樂平表示，這一意味著，2022年將是一個轉(zhuǎn)折點，多數(shù)運營商會在2022年前考慮部署400ZR和400ZR+。

擴容節(jié)奏循序漸進

“回顧42年來傳送網(wǎng)擴容節(jié)奏，基本都是按照4倍速率升級，成本提高約2.5倍的規(guī)律發(fā)展，每次升級單比特成本下降約35%。”韋樂平表示，這么做的目的是避免了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施頻繁升級的諸多弊端和風(fēng)險。

具體來看，1978年從PDH體系的2M開始到8M、34M、140M乃至非標(biāo)準(zhǔn)的560M，始終按速率提升4倍節(jié)奏發(fā)展。1988年SDH從155M開始到622M（STM4）、2.5G（STM16）、10G（STM64），也是遵循4倍節(jié)奏發(fā)展。

2000年OTN體系從2.5G（ODU1）、10G（ODU2）、40G（ODU3），也遵循4倍節(jié)奏。不過到100G就只有2.5倍了，韋樂平表示，主要原因是40G標(biāo)準(zhǔn)化很差，產(chǎn)業(yè)鏈碎片化，業(yè)界希望盡快轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)化的100G，形成健康的生態(tài)和規(guī)模效應(yīng)，事實證明這一轉(zhuǎn)變是成功的。

因此，為規(guī)避網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的頻繁升級和簡化運營管理，原則上應(yīng)繼續(xù)遵循4倍速率為基本擴容節(jié)奏，即從目前的100Gps直接升級至400Gps系統(tǒng)，以400Gps作為下一代傳送網(wǎng)的主導(dǎo)速率。

韋樂平表示，城域DCI、城域接入、城域網(wǎng)、區(qū)域長途網(wǎng)場景，400G已基本成熟，只要有需求和價格合理，可直接升級至400G，實現(xiàn)傳送網(wǎng)與路由器對接，無需200G這一中間速率。

干線長途網(wǎng)應(yīng)用場景，受130G波特技術(shù)滯后的影響，干線長途網(wǎng)單波400G系統(tǒng)將推至2023年才可用。韋樂平建議，現(xiàn)階段必要的擴容仍可繼續(xù)使用價廉物美的100G系統(tǒng)；為應(yīng)付擴容急需但光纖緊缺區(qū)域，先升至200G也不失為一種過渡性應(yīng)對方案。

IP和光融合是趨勢

理論來說，多年來，光通信每比特成本的改進主要依賴譜效率的不斷改進，即更高的速率僅需更少的端口和更少的光纖。但譜效率越高，需更大發(fā)送動率，譜效率的提升開始受限于光纖非線性和逼近香農(nóng)極限，成本代價正迅速上升，拓展空間已經(jīng)十分有限。

因此，未來的關(guān)注點要從香農(nóng)理論極限和非線性限制轉(zhuǎn)向不斷改進端口功耗和密度以及傳輸距離，來構(gòu)建更經(jīng)濟可行的傳送網(wǎng)。

韋樂平認為，最關(guān)鍵的技術(shù)途徑是提升傳輸波特率和降低每比特功耗。在譜效率不變前提下，基于更先進硅技術(shù)的DSP可以在同樣功耗下具備更復(fù)雜的處理能力和更高速率，從而不斷減少每比特的能耗。

隨著硅、硅光和DSP的進展，融合IP和Optics兩者的可插拔數(shù)字相干光模塊解決了尺寸、功耗、成本等集成障礙，可適用路由器、交換機和線路系統(tǒng)。

韋樂平表示，IP和Optics融合的好處，消除了獨立轉(zhuǎn)發(fā)器，減少了端口，降低了設(shè)備的功耗、尺寸和成本；突破了IP層和光層獨立運行管理的壁壘，可望實現(xiàn)跨層自動化運行，有效利用兩層資源，提升資源利用率，降低成本；具備全局視野后決策更快更有效；可望實現(xiàn)統(tǒng)一的、動態(tài)的可編程的網(wǎng)絡(luò)，快速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)需要；可按需靈活插拔光模塊，線卡不必一次投資到位，節(jié)約CAPEX。

“當(dāng)然IP和Optics融合也面臨一些挑戰(zhàn)，主要在于多廠家環(huán)境下統(tǒng)一管理兩層設(shè)備和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、互操作難題。”韋樂平表示，“這其實不是技術(shù)難題，而是多廠商之間利益格局博弈的難題。雖然在很大范圍內(nèi)較難解決，但是在城域網(wǎng)或者在城域網(wǎng)的某個區(qū)段是完全可以突破的。”

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