隨著5G和光纖入戶的普及，視頻應用和云應用正如雨后春筍般快速普及，網(wǎng)絡帶寬需求快速增長。而隨著DSP、硅光子和光電集成領域的技術進步，使相干通訊技術的應用大幅增加。相干DSP技術對于下一代互聯(lián)網(wǎng)的速度提升至關重要。為此，思科專門組織了一批業(yè)內(nèi)一流的開發(fā)人員，來滿足這一技術需求。通過將(思科于2021年1月收購的)Acacia開發(fā)的DSP與思科內(nèi)部開發(fā)的系統(tǒng)方案相結合，已交付的相干光通訊端口數(shù)量超過65萬個，根據(jù)Cignal AI發(fā)布的市場報告，這些端口大約占到全球已部署相干端口總數(shù)的25%。
相干技術最初出現(xiàn)在多種長途骨干網(wǎng)通訊應用場景中，然而隨著數(shù)據(jù)傳輸速率日益提高，相干技術的應用范圍正逐漸擴展到容量更大的邊緣網(wǎng)絡以及對功耗更敏感的城域網(wǎng)。展望將來，這些中、短距離接口在相干端口總數(shù)中所占的份額將越來越大。
相干DSP的設計通常要滿足兩種應用場景：一種是安裝在線路卡上或機箱內(nèi)部的嵌入式模塊，另一種則用于網(wǎng)絡接口的可插拔模塊之中。由于思科在路由器平臺和光傳輸系統(tǒng)方面的DSP應用很廣，所以我們才能深入理解嵌入式以及可插拔架構的不同需求。這只專門組建的團隊總共針對嵌入式模塊開發(fā)了6代DSP，針對可插拔模塊開發(fā)了3代DSP，在此過程中也積累了大量獨特的內(nèi)部設計經(jīng)驗。
靈活適應多種傳輸距離的解決方案
嵌入式模塊采用高性能DSP，同時依托多種復雜算法，以滿足最苛刻的應用場景，比如數(shù)據(jù)中心與城域網(wǎng)和長途國家骨干網(wǎng)絡之間的高容量長途鏈路，或者是洲際海底光纜傳輸?shù)取?/FONT>
Cisco依托Acacia Pico DSP開發(fā)的1.2T AC1200模塊就是一種嵌入式相干模塊，是網(wǎng)絡運營商部署在城域網(wǎng)、長途骨干網(wǎng)和越洋海纜網(wǎng)絡中的一種高性能且靈活解決方案。考慮到服務提供商要滿足的應用場景和距離要求比較復雜，嵌入模塊可以通過軟件定義的方式靈活適配城域網(wǎng)優(yōu)化和長途網(wǎng)絡優(yōu)化的多種應用場景，有利于節(jié)省資本支出，降低運營成本。舉個例子，澳大利亞學術和研究網(wǎng)絡(簡稱AARNet)正是因為在其城域、大區(qū)和海纜網(wǎng)絡中部署了相同的NCS1004平臺，所以才能充分利用AC1200嵌入模塊的多距離優(yōu)化傳輸能力。
路由光網(wǎng)絡(Routed Optical Network)
再來看可插拔相干模塊，例如四通道小型雙密度可插拔模塊(簡稱QSFP-DD)，其關鍵優(yōu)勢包括體積小、功耗低、容量高。最近推出的像400ZR、OpenZR+等傳輸速率在400Gbps的新一代相干可插拔模塊則可以直接插入交換機和路由器的標準網(wǎng)絡接口。這樣一來，運營商和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)就能靈活設計一系列不同的、創(chuàng)新性的網(wǎng)絡架構。舉個例子，思科路由光網(wǎng)絡解決方案就是通過這些400G相干可插拔光模塊實現(xiàn)的，與運行IP流量的傳統(tǒng)光傳輸網(wǎng)絡相比，其網(wǎng)絡架構更加簡化。
路由光網(wǎng)絡具有以下的突出優(yōu)勢
● 可以將網(wǎng)絡的總體擁有成本降低45%
● 基于開放標準，可以多廠商互聯(lián)互通
● 低功耗，400G 相干光模塊低至18W
● 消除額外的波長變換器和光纖、模塊，簡化網(wǎng)絡架構
● 減少相配套的機架空間和耗電
● 支持開放的北向管理接口，IP +光傳輸統(tǒng)一管控
由于400G 相干光可插拔模塊可滿足多種接口需求，并且可多廠家兼容互通，因此市場接受速度也不斷加快，可以說，400G相干可插拔光模塊在整個行業(yè)的應用也是一個重要的市場轉(zhuǎn)折點。
盡管Acacia公司于2014年推出的100G CFP模塊即標志著可插拔相干技術已經(jīng)問世，但預計400G相干可插拔光模塊將進一步擴大可插拔相干技術的應用。實際上行業(yè)分析師LightCounting已經(jīng)給出了預測，那就是到2025年，100G及以上的可插拔相干端口部署規(guī)模將增加超過200%。
互聯(lián)網(wǎng)帶寬批發(fā)運營商Telia Carrier已成為2020年首批使用思科路由光網(wǎng)絡(Routed Optical Networking)的新網(wǎng)絡架構的主流運營商之一。
在該網(wǎng)絡中，運營商的路由器將通過波分復用(WDM)鏈路與400G ZR可插拔光模塊逐跳連接。通過簡化的網(wǎng)絡架構，Telia Carrier將受益于不再需要分別管理光傳輸網(wǎng)絡和IP網(wǎng)絡就可以在120公里的距離內(nèi)提供400 Gbps的連接性。
相干DSP在推動光傳輸速率的提升以及新能力的廣泛應用上發(fā)揮了重要作用，這種推動作用未來仍將繼續(xù)。從迄今為止已交付的思科/Acacia DSP端口數(shù)量來看，很明顯，這項技術能讓網(wǎng)絡供應商以簡單經(jīng)濟的方式滿足全球?qū)Ω邘挼男枨蟆Ｎ覀儗⑼ㄟ^DSP、硅光子、集成以及創(chuàng)新設計方面的不斷提升來實現(xiàn)這一目標。
作者：蔣星
思科解決方案架構師
（轉(zhuǎn)載）
