Dell'Oro觀點(diǎn)：人工智能時(shí)代，光傳輸也必須升級(jí)

　　當(dāng)被要求解釋光傳輸時(shí)，人們通常會(huì)以汽車和公路為例。一個(gè)人駕駛跑車比駕駛轎車能更快地到達(dá)目的地，因?yàn)榍罢吣芤愿叩乃俣刃旭偂Ａ硗猓黾榆嚨揽蓽p少交通流量或擁堵，使車輛能夠準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地而不會(huì)延誤。這些使用汽車和道路的例子與光波長(zhǎng)信號(hào)速度和密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM)類似。雖然這種比喻很好地解釋了DWDM技術(shù)的目的，但卻未能體現(xiàn)其重要性。

　　Jimmy Yu認(rèn)為，用樹來(lái)闡釋光傳輸?shù)闹匾愿鼮橘N切。每棵樹都有根系，為樹枝和樹葉輸送養(yǎng)分，而且必須按比例分配。如果根系不發(fā)達(dá)，樹枝就得不到足夠的養(yǎng)分，最終會(huì)折斷。一般來(lái)說(shuō)，根系越龐大、越穩(wěn)固，樹木就越強(qiáng)壯、越健康。

　　在服務(wù)提供商的網(wǎng)絡(luò)中，光傳輸層起著至關(guān)重要的作用。它如同樹木的根系，支撐著為客戶提供服務(wù)的所有分支。正如樹根為樹木的健康生長(zhǎng)提供必要的養(yǎng)分一樣，光傳輸層確保了與家庭、移動(dòng)終端、企業(yè)和數(shù)據(jù)中心更好的連接性。光傳輸層必須足夠強(qiáng)大，以支持運(yùn)營(yíng)商所提供的所有服務(wù)，否則業(yè)務(wù)會(huì)有中斷的風(fēng)險(xiǎn)。

　　因此，就像一棵樹，每出現(xiàn)新一代的接入技術(shù)，就需要有新一代的光傳輸技術(shù)與之匹配。目前，服務(wù)提供商在推出下一代服務(wù)(如5G-A和F5G-A)，而且企業(yè)在利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)(AI/ML)開發(fā)新應(yīng)用方面的投資也有目共睹。這些熱門接入技術(shù)需要與之匹配的光傳輸層來(lái)為它們所需的資源提供支持。

　　下一代接入服務(wù)

　　接入服務(wù)正朝著下一代方向發(fā)展，以提供更高的速度、更低的時(shí)延和更高的可靠性。包括面向50G PON、5G-Advanced以及AI/ML數(shù)據(jù)中心之間的超高速連接。在某些情況下，網(wǎng)絡(luò)邊緣的帶寬需要增加一倍，而在許多情況下，帶寬需要增加10倍以上。例如，在家庭寬帶方面，正從GPON向10G-PON和50G-PON發(fā)展，意味著回傳容量可能需要增加20倍之多。

　　同時(shí)，服務(wù)提供商需要升級(jí)網(wǎng)絡(luò)的速度和架構(gòu)，以滿足終端用戶在運(yùn)行應(yīng)用程序時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量和時(shí)延的期望。試想一下，用戶使用了運(yùn)營(yíng)商的50G-PON網(wǎng)絡(luò)，但仍是10Gbps寬帶服務(wù)，在時(shí)延和服務(wù)質(zhì)量與之前相同的情況下玩虛擬現(xiàn)實(shí)游戲。為10Gbps支付更高的費(fèi)用?他們會(huì)繼續(xù)使用嗎?答案都是“不”。

　　此外，雖然還不知道AI/ML會(huì)催生哪些應(yīng)用和服務(wù)，但它們需要更高帶寬、超低時(shí)延和更高的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有目共睹。另外，由于 AI/ML 系統(tǒng)功耗較高，數(shù)據(jù)中心需要在地理位置上實(shí)現(xiàn)分布式布局，并通過(guò)高速、高可用性的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

　　因此，除了新一代接入技術(shù)之外，光傳輸層也必須與之相匹配。樹根必須生長(zhǎng)，才能支撐更粗壯的樹枝。

　　下一代光傳輸

　　下一代光傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求是什么?為了回答這個(gè)問(wèn)題，我們列出了一些與關(guān)鍵客戶需求相對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

　　(1)400 Gbps以上的波長(zhǎng)速度：終端用戶希望更快地連接到他們的設(shè)備，使用新的寬帶接入技術(shù)需要更高的回傳速度。因此，匯聚、城域和長(zhǎng)途網(wǎng)絡(luò)中的光模塊速度需要提高到100/200 Gbps。光傳輸網(wǎng)絡(luò)將需要演進(jìn)到至少單波長(zhǎng)400Gbps，甚至是800Gbps，以支持網(wǎng)絡(luò)上的更高負(fù)載。此外，升級(jí)到單波長(zhǎng)400+Gbps還有更多其他優(yōu)勢(shì)，包括更高的網(wǎng)絡(luò)效率、更少的機(jī)架空間、更低的每比特功率和更低的每比特成本。

　　(2)C+L波段放大器和濾波器：有兩個(gè)因素使得提高每根光纖容量的需求愈發(fā)迫切。首先，自互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代伊始，對(duì)帶寬的需求逐年攀升，而且在未來(lái)許多年里還會(huì)繼續(xù)上升。其次，由于香農(nóng)極限的存在，每一代新的波長(zhǎng)速度都采用更高的波特率，這會(huì)消耗更多的頻譜。由于這些因素，運(yùn)營(yíng)商需要光纖能夠承載更多的容量。否則，他們就需要增加更多的光纖芯數(shù)，但這可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，從而導(dǎo)致某些線路出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁堵。解決辦法就是在一根光纖中增加更多可用頻譜。

　　最初，光設(shè)備被設(shè)計(jì)為在C波段的4THz(80通道，50GHz間隔)光纖頻譜范圍內(nèi)運(yùn)行。隨著時(shí)間的推移，設(shè)備制造商將其提高到4.8THz(96通道，50GHz間隔)。下一代設(shè)備將不可避免地設(shè)計(jì)為在6.0THz(120通道，50GHz間隔)的頻譜中運(yùn)行，即超級(jí)C波段。僅此一項(xiàng)就可將每根光纖的帶寬增加25%。增加L波段后，頻譜幾乎翻了一番，支持100個(gè)50GHz信道間隔。因此，最大容量38.4Tbps的光纖(使用頻譜效率為8計(jì)算)現(xiàn)在可以支持88.0Tbps。

　　(3)全光傳輸和交換：傳輸速度固然重要，但對(duì)于某些需要實(shí)時(shí)響應(yīng)和反饋的應(yīng)用而言，時(shí)延也至關(guān)重要。游戲是消費(fèi)級(jí)應(yīng)用，但在醫(yī)療、電力、汽車和航空航天等行業(yè)中對(duì)時(shí)延的要求更高。改善或降低時(shí)延的方法之一是消除信號(hào)傳輸過(guò)程中光電轉(zhuǎn)換的任何環(huán)節(jié)。因此，這種方法盡可能使用光傳輸和交換，如ROADM或OXC。

　　(4)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)最短路徑和多路徑保護(hù)：網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)：減少端點(diǎn)之間的跳數(shù)、改進(jìn)路徑保護(hù)和提高網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性。更重要的是，與環(huán)形拓?fù)湎啾龋盘?hào)到達(dá)目的地的路徑數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，因此網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量顯著提高，網(wǎng)絡(luò)可用性達(dá)到6個(gè)9。

　　“一切的根源”

　　光傳輸是提供消費(fèi)者所需服務(wù)和功能的網(wǎng)絡(luò)層。因此，任何升級(jí)或?yàn)榻K端用戶增加新服務(wù)都需要改變光傳輸層。用對(duì)樹的比喻：沒(méi)有根系就沒(méi)有樹木，沒(méi)有光傳輸就沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)。因此，為了支持運(yùn)營(yíng)商和云服務(wù)提供商推出的所有下一代服務(wù)(5G-A、F5G-A、AI/ML應(yīng)用和 DCI)并確保高質(zhì)量的體驗(yàn)，光傳輸層也必須升級(jí)。