思享家丨2022，思科 400G 相干光技術發展 “ 大年 ”
思享家丨2022，思科 400G 相干光技術發展 “ 大年 ”
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是一個介紹如何利用思科先進技術解決客戶難題的欄目。每期聚焦一個技術熱點或應用場景，邀請資深思科技術專家深入淺出地介紹，為讀者提供實用性強的建議。
去年，在我參加完開放數據中心委員會（ODCC）2021 夏季全會後，曾預測今年將會是 400G 和數字相干光技術快速商用的一年。在上週四（6 月 2 日）的開放數據中心委員會（ODCC）公開線上會議中，我和思科解決方案架構師忻賢良分享了 400G ZR/ZR+ 數字相干光可插拔模塊技術的最新進展，以及新型 IP+光傳輸融合網絡架構的演進與實踐，這些都印證了我之前的預測。
在為大家介紹思科推出的一系列新技術前，先給大家科普一下數字相干光技術的應用領域。
隨著視頻內容快速增長、大數據與人工智能應用的普及，尤其是移動辦公與居家辦公成為新常態，網絡流量在未來的幾年中還會保持高速增長。如何保證網絡容量增長的同時降低成本，則成為互聯網企業和電信運營商日益關注的要點。
數字相干光技術是高速（200G+）長距離（80KM+）傳輸的關鍵技術。長期以來受限於復雜的數字信號處理芯片的尺寸與功耗，再加上光學器件的尺寸過大以及裝配，封測複雜等生產工藝的限制，數字相干光系統一直存在體積大、成本高、功耗高等諸多限制，因而難以大規模普及。
思科利用核心前向糾錯算法（FEC）的優化和最新 7nm 製程，成功地將數字處理芯片實現微型化量產，並大幅度降低功耗。同時設計了獨特的矽光子集成電路，將光學處理單元進一步微型化。並結合多芯片封裝技術使得組裝和封測更加方便，大幅度提升產量與良品率。思科在電域、光域和封裝多領域的協同創新造就了數字相干系統加速向微型化、低功耗、可插拔模塊化轉型（DCO）。
傳統數字相干光領域由於缺乏統一標準，不同廠家的技術與產品難以兼容與互通，這使得整個產業受限於規模效應難以得到快速的發展。思科與行業頭部企業在 OIF 標準化組織的框架下，共同製定了面向城域網互聯場景的 400G ZR DCO 行業標準。該技術標準簡化了數據封裝格式，並面向城域網 120 公里的應用場景進行優化，大大降低了系統的複雜程度和成本，從而加速了 400G ZR DCO 全行業的發展。
在 2022 年的 OFC 大會上來自傳輸、數據和測試儀表的眾多廠家共同完成了多廠家多系統的互聯互通演示與測試，從而進一步證明了 400G ZR DCO 領域的開放性與產業鏈的快速發展。在國內多家互聯網與運營商企業也都相繼完成了多廠家數據專業與傳輸專業的技術測試，以及跨專業，跨廠家的互聯互通測試，進一步推動了 400G ZR DCO 技術在中國的發展與落地。
在面向長途、高性能數字相干領域，思科也在推動技術與產品向微型化可插拔模塊方向演進。思科與行業頭部用戶和企業共同設立了 Open ZR+ MSA（Multi-Source Agreement）標準化項目，在 OIF 400G ZR 的基礎上，引入 OpenROADM 的部分標準，實現更加靈活的線路側編碼與速率選擇以及用戶側的速率適配與復用，並將思科高性能的 oFEC 算法貢獻給社區，從而使 400G ZR+ DCO 覆蓋省網和長途網絡的應用場景。思科還將於今年量產高功率（+1dbm ~+5dbm）的 400G ZR+ DCO 可插拔模塊，從而進一步消除了與 ROADM 系統以及現有傳輸系統整合時遇到的功率均衡難題，預計可以進一步推動 400G ZR+ 在城域與長途領域的應用。
借助在 400G ZR/ZR+ 技術的創新與 DCO 產品微型化、模塊化的成熟，再結合 IP 和光傳輸設備開放接口的發展，思科提出了新型 IP+光傳輸開放融合的網絡架構。該架構將微型化的數字相關光波長變換器光模塊直接插入路由器或數據中心互聯交換機，從而大幅度地簡化了網絡的層次，消除了獨立的電子架層（通過 DCO 光模塊實現），降低了 45% 總體擁有成本， 降低 70% 功耗，節約 84% 的機架空間佔用。同時融合網路架構賦能數通網絡設備直接感知光路的性能指標，如 OSNR, Pre-FEC 誤碼率，這帶來了跨專業技術創新的可能性，如：“ 無損業務倒換，從業務層到光路層一鍵業務開通，IP+光層故障根因關聯分析 ” 等創新功能的實現。
總結
作為思科融合 SDN 承載網絡架構的一部分，路由光網絡遵循網絡至簡的原則，通過 400G ZR/ZR+ 數字相干光可插拔模塊的開放創新，通過 IP+光傳輸網絡架構的融合來應對網絡建設與管理的挑戰。未來一年必將是 400G 相干光技術應用和發展的 “ 大年 ” ，思科願攜手客戶與合作夥伴共同推進面向未來的網絡技術與架構創新，以迎接更快、更便捷且無處不在的萬物互聯時代。
Comments
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