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“东数西算”助推光通信加速发展

日期:2022-04-14 10:30:01 人气:270

    近期,国家全面启动了“东数西算”工程,拟通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动。

    光纤通信网络是信息基础设施重要组成和关键承载底座,国家“十四五”规划、信息通信业“十四五”规划等对于光纤通信网络的未来发展高度重视,干兆光网发展、骨干网演进和服务能力升级成为重点内容。“东数西算”重大工程的启动实施,将对光通信领域的高速光模块和光器件、超大容量传输、多层协同、前沿技术演进等多个方面带来显性利好,助推技术和产业加速发展。


“东数西算”助推光通信加速发展


高速光模块、光器件迎来发展机遇

    基于传输容量、集成度、能耗和成本等天然优势,光模块、光器件成为数据中心内部设备单元之间信息数据进行交互的关键构成。数据中心所用光模块已占据数据通信所用光模块约75%的市场份额,数据中心成为光模块的主要应用场景之一。

目前,数据中心内高速光模块应用以100Gbit/s速率为主,同步引入了200Gbit/s和400Gbit/s光模块,且后(面两种光模块的占此逐歩提升尤舆是12km和500m的400Gbit/s的光模块需求增长更为明显。2km和500m的400Gbit/s的光模块需求增长更为明显。

    随着京津冀、长三角等八大国家算力枢纽节点,以及张家口、芜湖等10个国家数据中心集群建设工程的相继启动,运营商、云服务商、各类行业用户、科研单位等产业主体也将聚集于国家级数据中心集群的建设和应用,数据中心集群内数据交互的流量将显著增加,200Gbit/s、400Gbit/s、800Gbit/s和1.6Tbit/s等高速光模块将迎来新一轮发展机遇。

   综合考虑数据中心实际互联带宽需求、光模块和光器件发展水平、应用成本等因素,近期预计主要聚焦200Gbit/s和400Gbit/s速率的应用,未来应用将逐步向800Gbit/s和1.6Tbit/s等更高速率过渡,同时延伸推动50GBaud及以上速率高端光电芯片器件的研制和应用,进一步增强我国在高速光电子信号处理理论研究、高端芯片器件模块设计研制、多环节验证评估和国际国内标准制定等方面的综合能力。


 多样互联共推光传输加速发展

   随着我国“东数西算”工程的逐步推进,数据中心集群内部不同数据中心之间、不同数据中心集群之间可靠的互联通道十分关键,其重要性可类比于国家西气东输工程中油气管道。

   对于数据中心集群内部数据中心之间的互联,整传输距离在百干米量级以内以点到点互联方式为主,相应需求将推动百千米量级超大容量传输技术的发展和应用,典型如目前已逐渐步入商用的400Gbit/s WDM(波分复用)技术,以及目前正在研究的800Gbit/sWDM技术等。在具体传输设备形态和互联方式方面,目前存在路由器+集成型OTN/WDM、路由器+开放型OTN/WDM、“路由器+可插拔彩光模块”等,多种点到点互联潜在方案。由于国家数据中心集群内部数据中心互联需求相对简约,互联方案需要结合带宽和性能、集成度、管理模式与灵活性、整体成本等多种因素综合选择,当然某些场景也存在基于光传送网或可重构光分插复用设备(ROADM)技术实现多点互联组网的情形。

    对于不同数据中心集群之间的互联,整体上以传输距离在数百乃至上干干米量级的多点到多点网状互联方式为主,相关需求将推动上干干米量级超大容量传输及组网技术的逐步应用,典型如目前已步入规模商用的200Gbit/s WDM/OTN技术,以及目前正在研究推动的400Gbit/s、800Gbit/s WDM/OTN技术等。在具体传输设备形态和组网能力方面,选择集成式OTN和(或)ROADM进行组网的主流方案。整体而言,“东数西算”工程多样化高质量互联需求将进一步推动超高速光传输关键技术及应用加速发展。


算力和光网智能协同至关重要

   算力作为数字经济的核心生产力,在产业数字化和数字产业化发展中发挥着愈来愈重要的作用。在“东数西算”工程中,算力的整体分配及应用效能与数据中心、云计算、大数据、通信网络等技术环节及相互协同能力密切相关,相对光通信网络而言,实现基础网络设施之间的无缝联通并具备合理高效的网络结构不可或缺。作为在数据中心集群内部不同数据中心之间以及数据中心集群之间,提供超大容量、稳定可靠互联传输通道的基础网络,光通信网络目前正沿着基于软件定义架构、管控融合、智能增强等方向逐步发展。

   随着算力应用在带宽提供粒度、传输基础特性以及灵活按需调度等方面需求的日益增多,光通信网络灵活化、智能化等特性以及与算力之间的有效协同需求将变得至关重要,算力任务、算力可用资源及拓扑分布、算力可达路由等多维度参量之间的高效接滴开光网络灵活按需传送的支撑。

   整体来看,“东数西算”算力基础设施的构建将进一步推动光网络智能化发展水平的提升,以及算、云、光网络之间多层次高效协同机制的优化。

  

“东数西算”助力光通信多维演进

   结合与算力应用相关的宽带、时延、灵活智能、能耗和成本等关键需求,以及数据中心技术快速迭代的典型应用特性等,“东数西算”工程的实施将推动光通信技术加速演进,并与其他通信技术进一步深度融合。在超大带宽传输方面,数据中心集群之间海量数据的传输需求助推频谱扩展、空分复用等更大容量新型传输技术的发展;在低时延性能优化方面,当时延特性优先级逐步提高、现有技术无法进一步降低时延后,对面向长距离场景具备更低时延的空芯光纤传输技术的研究则显得十分必要;在灵活与智能化发展方面,随着数据中心集群的逐步建设和算力能力与需求的显性提升,算力、云、IP网络和光网络等多层次协同与融合更为迫切,人工智能、网络开放和虚拟化等找术网络中的应用进一步加速;在能耗和成本方面,全光组网除了在数据中心集群之间应用之外,还逐渐向数据中心集群内数据中心之间渗透。同时,数据中心内部超高速光模块集成形态将出现基于硅光的光电共封装(CPO)和可插拔模块共存的情形。

   纵观数字经济整体发展态势、数据中心内生发展需求、技术迭代较快等特性,“东数西算”工程的实施将助力光通信技术及应用加速演进。

   总体来看,算力已成为数字经济的核心生产力,“东数西算”工程的启动将逐步提升我国整体算力水平,同时助推东西部协调发展。作为新型算力网络体系的关键构成,光纤通信网络和关键模块单元主要在数据中心内部不同设备单元之间、数据中心集群内部不同数据中心之间、不同数据中心集群之间提供灵活可靠的互联通道,同时需要支持算力、云、IP网络等不同主体之间的灵活高效协同。

   依托算力、数据中心等相关应用的新型需求,兼顾技术快速迭代的典型应用特性等,“东数西算”工程的实施将加速推动高速光模块和光器件、超大容量传输、多层协同等前沿技术的发展。


 


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