400G數(shù)據(jù)中心：致密化和區(qū)域互聯(lián)架構(gòu)

更高的帶寬和容量需求推動越來越多的光纖部署。15年前，數(shù)據(jù)中心中大多數(shù)光纖主干網(wǎng)絡(luò)的光纖芯數(shù)不超過96芯，且覆蓋了各種冗余路由。而如今的光纖芯數(shù)則一般為144、288和864，互連線纜以及用于超大規(guī)模和大規(guī)模云數(shù)據(jù)中心的線纜正向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(jié)構(gòu)設(shè)計實(shí)現(xiàn)密度提升

光纖芯數(shù)較多的線纜在管道中占據(jù)了寶貴的空間，因彎曲半徑有限，較大的線纜直徑就會帶來性能上的挑戰(zhàn)。為解決這些問題，線纜制造廠商正向著可卷曲式帶狀結(jié)構(gòu)和200微米光纖的方向發(fā)展。傳統(tǒng)帶狀光纖其整條線纜有12芯光纖束，而可卷曲式帶狀光纖則是并行光纖間斷斷續(xù)續(xù)地粘結(jié)在一起，從而可以卷曲、無需平放。平均而言，基于這種類型的設(shè)計可在兩英寸的管道內(nèi)容納3,456條光纖束，而相同的空間內(nèi)若采用扁平式光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計，則只能容納1,728條。

200微米光纖保留了標(biāo)準(zhǔn)的125微米包層，與當(dāng)前的和新興的光學(xué)器件完全兼容。區(qū)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，因光纖直徑變小，線纜設(shè)備制造商就能維持線纜尺寸不變，而光纖數(shù)量則可比傳統(tǒng)250微米扁平式帶狀線纜增加一倍。

超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心已部署了諸如可卷曲式帶狀光纖和200微米光纖之類的技術(shù)，以滿足數(shù)據(jù)中心間不斷增長的連接需求。在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，葉（LEAF）交換機(jī)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(yùn)營成本。因此，許多數(shù)據(jù)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，而通過多模將服務(wù)器連接到第一層葉（LEAF）交換機(jī)。隨著越來越多的設(shè)備采用400GE，與服務(wù)器的50G和100G光纖連接成為標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)管理員將需要通過這些方式來權(quán)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)

隨著向區(qū)域數(shù)據(jù)中心集群發(fā)展的趨勢持續(xù)，對大容量低成本數(shù)據(jù)中心互連（DCI）鏈路的需求也日益凸顯。全新IEEE標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)PAM4（四電平脈沖幅度調(diào)制），將能夠提供長達(dá)40 km的鏈路，同時直接兼容最新的400G數(shù)據(jù)中心交換機(jī)。此外，還有其他一些針對傳統(tǒng)DWDM傳輸鏈路類似功能的進(jìn)展。

隨著鏈路距離從40km增加到80km甚至更遠(yuǎn)，相干光系統(tǒng)能夠?yàn)檫h(yuǎn)程傳輸提供更強(qiáng)大的支持，有望占領(lǐng)大多數(shù)高速通信市場。相干光學(xué)器件克服了色散和偏振色散之類的限制，使其成為較長鏈路的理想技術(shù)選擇。傳統(tǒng)上，相干光學(xué)器件是高度定制化的（且價格昂貴），因此需要定制化的“調(diào)制解調(diào)器”，這一點(diǎn)與即插即用型光學(xué)模塊相反。隨著技術(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(xù)向高速遷移

數(shù)據(jù)中心向著更高速度的邁進(jìn)需要循序開展。隨著應(yīng)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處理重復(fù)性的定期升級，有助于減少規(guī)劃和落實(shí)更改所需的時間和成本。我們建議采用一種整體的方式，交換機(jī)、光學(xué)器件和光纖布線應(yīng)作為一個協(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)為全新和未來應(yīng)用提供可靠且有效支持的能力。當(dāng)今的挑戰(zhàn)是400G，未來將會是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(chǔ)設(shè)施的基本要求將持續(xù)。