400G數據中心：致密化和區域互聯(lián)架構

更高的帶寬和容量需求推動(dòng)越來(lái)越多的光纖部署。15年前，數據中心中大多數光纖主干網(wǎng)絡(luò )的光纖芯數不超過(guò)96芯，且覆蓋了各種冗余路由。而如今的光纖芯數則一般為144、288和864，互連線(xiàn)纜以及用于超大規模和大規模云數據中心的線(xiàn)纜正向3,456條光纖束遷移。部分光纖制造商如今還提供6,912芯的光纜，且7,776芯的光纖也已面世。

全新光纜結構設計實(shí)現密度提升

光纖芯數較多的線(xiàn)纜在管道中占據了寶貴的空間，因彎曲半徑有限，較大的線(xiàn)纜直徑就會(huì )帶來(lái)性能上的挑戰。為解決這些問(wèn)題，線(xiàn)纜制造廠(chǎng)商正向著(zhù)可卷曲式帶狀結構和200微米光纖的方向發(fā)展。傳統帶狀光纖其整條線(xiàn)纜有12芯光纖束，而可卷曲式帶狀光纖則是并行光纖間斷斷續續地粘結在一起，從而可以卷曲、無(wú)需平放。平均而言，基于這種類(lèi)型的設計可在兩英寸的管道內容納3,456條光纖束，而相同的空間內若采用扁平式光纖結構設計，則只能容納1,728條。

200微米光纖保留了標準的125微米包層，與當前的和新興的光學(xué)器件完全兼容。區別在于典型的250微米涂層縮減到了200微米。配合可卷曲式帶狀光纖使用時(shí)，因光纖直徑變小，線(xiàn)纜設備制造商就能維持線(xiàn)纜尺寸不變，而光纖數量則可比傳統250微米扁平式帶狀線(xiàn)纜增加一倍。

超大規模數據中心已部署了諸如可卷曲式帶狀光纖和200微米光纖之類(lèi)的技術(shù)，以滿(mǎn)足數據中心間不斷增長(cháng)的連接需求。在數據中心內，葉（LEAF）交換機到服務(wù)器的連接距離要短很多，密度要更高，主要考量因素是光模塊的投資和運營(yíng)成本。因此，許多數據中心一直使用的都是基于多模光纖的低成本垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL）收發(fā)器。其他則采取混搭的方式，即在上層SPINE網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )層中使用單模，而通過(guò)多模將服務(wù)器連接到第一層葉（LEAF）交換機。隨著(zhù)越來(lái)越多的設備采用400GE，與服務(wù)器的50G和100G光纖連接成為標準，網(wǎng)絡(luò )管理員將需要通過(guò)這些方式來(lái)權衡成本和性能。

80 km的DCI空間：相干光技術(shù)與直接檢測技術(shù)

隨著(zhù)向區域數據中心集群發(fā)展的趨勢持續，對大容量低成本數據中心互連（DCI）鏈路的需求也日益凸顯。全新IEEE標準提供各種低成本的方式，可提供即插即用的點(diǎn)對點(diǎn)部署。用于直接檢測的收發(fā)器基于傳統PAM4（四電平脈沖幅度調制），將能夠提供長(cháng)達40 km的鏈路，同時(shí)直接兼容最新的400G數據中心交換機。此外，還有其他一些針對傳統DWDM傳輸鏈路類(lèi)似功能的進(jìn)展。

隨著(zhù)鏈路距離從40km增加到80km甚至更遠，相干光系統能夠為遠程傳輸提供更強大的支持，有望占領(lǐng)大多數高速通信市場(chǎng)。相干光學(xué)器件克服了色散和偏振色散之類(lèi)的限制，使其成為較長(cháng)鏈路的理想技術(shù)選擇。傳統上，相干光學(xué)器件是高度定制化的（且價(jià)格昂貴），因此需要定制化的“調制解調器”，這一點(diǎn)與即插即用型光學(xué)模塊相反。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，相干光解決方案的尺寸有望縮減，且部署成本有望降低。最終，相對成本差異可能會(huì )降低到較短鏈路也能受益于該技術(shù)的發(fā)展程度。

整體把控，持續向高速遷移

數據中心向著(zhù)更高速度的邁進(jìn)需要循序開(kāi)展。隨著(zhù)應用程序和服務(wù)的發(fā)展，存儲和服務(wù)器的速度也必須提高。采用模塊化的方法來(lái)處理重復性的定期升級，有助于減少規劃和落實(shí)更改所需的時(shí)間和成本。我們建議采用一種整體的方式，交換機、光學(xué)器件和光纖布線(xiàn)應作為一個(gè)協(xié)同的傳輸路徑。最終，所有這些組件如何協(xié)同工作，將決定網(wǎng)絡(luò )為全新和未來(lái)應用提供可靠且有效支持的能力。當今的挑戰是400G，未來(lái)將會(huì )是800G和1.6T。雖然網(wǎng)絡(luò )技術(shù)不斷變化，但對高質(zhì)量光纖基礎設施的基本要求將持續。