数字化转型成为落实网络强国、数字中国、智慧社会战略的重要举措,在国家“新基建”“东数西算”等重大战略背景下,畅通全光运力大动脉,实现超宽绿色区域协同互联,是建设“算力+ICT网络”一体化新型数字基础设施的重要一环。在DCI的带宽需求下,迫切需要大容量超长距的光网络,持续挑战香农极限。亟需从当前100G/200G升级至400G,满足数据中心长距高速互联需求。同时,为了保障千行百业对网络的极致时延需求,需要构建分级时延圈。为响应国家对碳达峰、碳中和目标,在网络升级及演进时,还需考虑低碳方案。通过优化布局实现区域协同,用比特换取瓦特,实现绿色可持续的有效增长。
基于上述需求,中兴通讯推出Real 400G+ OXC方案,打造超宽扁平绿色算力光底座。
大带宽超长距:Real 400G是骨干长距传输最佳选择
近年来,运营商已规模部署200G系统,其传输距离与100G系统相当而系统容量更大,技术与器件均已成熟。同时,运营商开始部署400G 16QAM,但其传输性能受限,主要面向城域网、本地网的应用,还无法支撑骨干网应用。
400G骨干网部署应用需要满足两个条件:一是具有和100G/200G长距相近的传输能力,特别是在现有G.652光纤的系统中;二是能支撑80波的系统容量,保证传输速率提升之后系统的容量同步提升。
中兴通讯推出基于C+L的Real 400G方案,可实现100Gbps~1.2Tbps速率按需调整,在骨干400G长距场景下,传输距离相比业界当前方案提升60%。Real 400G方案在传输性能方面实现大幅提升,主要源于三大技术的演进及突破。
一是高速光电器件,带宽全面升级,包括数字电芯片DSP、模拟电芯片TIA/Driver、光芯片调制器及解调器;支持波特率从原来的96GBd提升到130GBd,以保障系统支持1.2T超高单波速率。
二是3D硅光封装技术突破,实现高编码方式下更优性能。传统2D封装采用方式为水平走线,传输距离较远性能较差;3D封装采用硅通孔技术,可实现垂直堆叠走线方式,性能优。以400G速率为例,相比2D方案距离提升10%。
三是新方案对算法进一步优化,从而实现场景最佳适应能力。传统算法支持固定点波特率可调,在容量和距离适配方面存在限制;Flex Shaping 2.0算法支持波特率连续可调,从而实现最佳场景匹配。
同时Real 400G通过波段扩展和系统功率管理等技术,助客户构建更简洁的C+L波段400G光系统,从而实现骨干网容量从原来的80x100G/ 200G升级到80x400G,容量翻倍。
波段扩展技术继承DWDM思想,进一步在传统C波段之外扩展L波段用传输带宽,通过提高光纤传输的波道数量来提升单纤传输容量。在光系统核心器件方面,光放大器和波长选择开关最为关键。光放大器以掺铒光纤放大器(erbium- doped fiber amplifier,EDFA)为主,目前L波段的放大的技术瓶颈已经突破,且通过现网测试验证。波长选择开关采用最新的高分辨率硅基液晶技术,业内已经将工作频带扩展到L波段。随着技术难点的攻克,扩展波段光器件供应链的发展进度符合预期,新一代C6T&L6T的12THz宽频光系统进入商用阶段。
系统功率管理方面,由于C+L系统中存在强烈的SRS(stimulated raman scattering)功率转移,在未进行功率调节前,系统末端单波功率平坦度劣化严重,无法满足系统应用需求。采用C+L光功率管理策略对EDFA的增益和增益斜率进行调整后,系统的功率平坦度、OSNR(optical signal to noise ratio)平坦度、最小OSNR均显著提升。C+L系统还需要采用填充波配置,使系统时刻保持满配状态,降低业务动态增减对已有业务的影响。在新增或删除波道时,只需用业务信号与填充波进行“真假替换”即可,业务开通调测方便快捷。自动功率调节算法和填充波配置已经在现网测试中得到充分验证。
超低时延:OXC构建分级超低时延圈
对光网络的另一个迫切需求是极致的时延体验。以DC为中心,构建分级超低时延圈,能够打通全光入云运力大动脉,满足千行百业对极致时延的迫切需求。
云间互联包括国家级DC、省级DC、边缘DC内部的东西向互联,以及三级DC之间的南北向连接。这就要求网络以云为中心,形成各级低时延圈,实现云间快速敏捷调度。
光网络架构从原来的分层分环向Mesh化扁平架构演进,具体举措包括梳理光缆直连路由、减化层次结构、消除迂回路由,以及OXC简运维。
中兴通讯提供三大光层OXC方案:LITE OXC、双子架OXC、集群OXC云化全连接。
LITE OXC方案,聚焦低维度、高集成度方案,降本提效;方案支持16个光方向,同时支持无业务上下站点单独组网,降低网络投资。
双子架OXC方案,支持东西向分离方案,安全可靠;支持最多32个光方向,可将存在保护关系的业务部署在不同子架,避免单子架故障所有业务全阻,提升网络的生存性。
集群OXC方案,支持大于32维光方向站点的全云化连接。目前我们根据现网需求分析,超过32维的站点比例较低,约在2%左右,因此对高维度的需求还不是很急迫。但随着云化程度的进一步加深,高维度是未来发展的趋势,未来将推出更高集成度单板如48维、64维,以实现节点无阻调度。
绿色低碳,用比特换瓦特
在绿色低碳方面,中兴通讯OXC方案主推高效绿色多方向云间互联,以1000个站模型为例,可以实现年降低381万度电,减排3322吨,相当于每年植树22万棵。此外,创新地在网元内置AI,动态优化网络能效,深挖节能降碳潜能,实现节能模式的一键部署、数据安全可靠、节能效果可视。
此外,中兴通讯通过先进工艺制程芯片,每代降耗20%+,进一步优化器件能效;通过AI赋智动态调整,降低15%+的网络能耗,多层次全方位地实现光网络的绿色低碳发展。
中兴通讯已联合国内运营商完成浙江宁波到贵州贵安C+L波段400G QPSK现网测试,跨越浙江、江西、湖南、贵州4省,基于现有G.652光纤,实现全程2808km无电中继传输,并创造了5616km现网最远传输纪录,最大化保护投资并提升部署效率;在系统容量方面,400G QPSK配合C+L 12THz波段,满足干线系统80波400G组网需求,实现现网单纤容量从16Tbps到32Tbps的倍增,提升光纤资源的利用率,降低机房空间占用率。
当前OXC技术也已经成熟,并逐步广泛应用。截止目前,中兴通讯OXC方案已服务于22个省份干线及本地网。
中兴通讯致力于筑牢算力网络全光底座,为数字经济发展贡献力量,促进”东数西算”工程全面发展,以开放、创新、合作、共赢为基本模式,共绘数字智能世界美好蓝图。