核心路由器全面邁向400GE超高速時代

  當(dāng)前，4K高清視頻、VR/AR、云以及物聯(lián)網(wǎng)等業(yè)務(wù)蓬勃發(fā)展，業(yè)務(wù)進(jìn)入了前所未有黃金時代，將長期處于快速增長之中的骨干網(wǎng)流量帶入了新一輪的爆炸式增長周期。IEEE帶寬評估報告稱，每秒將會有100萬分鐘的視頻內(nèi)容流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)帶寬尤其是骨干網(wǎng)帶寬每18個月翻一倍， 到2020年年底，全球IP流量將達(dá)到每年2.3ZB。

  網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)對流量增長的必經(jīng)之路就是持續(xù)提升端口容量，從100M、GE、2.5G、10GE到當(dāng)前主流的100GE，端口速率不斷提升，從而適配網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)增長對設(shè)備的需求。隨著100GE端口應(yīng)用部署的持續(xù)增長，光纖多、配置復(fù)雜、維護(hù)工作量大等問題也日益突顯，領(lǐng)先運營商紛紛考慮引入下一代端口技術(shù)來支撐骨干網(wǎng)的發(fā)展演進(jìn)。眼下，整個電信網(wǎng)絡(luò)就站在了骨干網(wǎng)升級發(fā)展的新路口，業(yè)界普遍認(rèn)為，2019年將成為400GE的商用元年，400GE將是核心路由器未來十年的理想技術(shù)選擇。

  采用400GE單端口，可極大提升單板端口集成度，一個端口等同于4個100GE端口，用戶側(cè)光纖資源可以減少75%，同時端口配置工作量減少75%。對于當(dāng)前動輒承載30Tbit/s以上流量的骨干單節(jié)點而言，采用單端口400GE可將路由器端口由原來的3萬個100GE減少到7500個400GE，高集成度帶來的成本效益由此可見一斑。此外端口聚合后，還可以解決多個100GE鏈路負(fù)載不均衡的問題。

  400GE標(biāo)準(zhǔn)先行 促商用進(jìn)程加速

  客觀來看，任何一項新技術(shù)的規(guī)模商用，都需要標(biāo)準(zhǔn)先行。1985年，首個10M的IEEE 802.3以太標(biāo)準(zhǔn)誕生;2010年，IEEE正式批準(zhǔn)了802.3ba標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著40G/100G商用之路正式開啟;2013年年初，業(yè)界就開始在IEEE 802.3討論100GE端口的下一代以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，400GE標(biāo)準(zhǔn)提上日程……

  由于以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)十分復(fù)雜，因此400GE的標(biāo)準(zhǔn)制訂之路需要考慮諸多因素，可謂克服了重重挑戰(zhàn)：第一，400GE標(biāo)準(zhǔn)的核心——邏輯層架構(gòu)，需要面向骨干IP網(wǎng)絡(luò)，支持廣泛的互聯(lián)互通以及高可靠性和兼容性;第二，400GE標(biāo)準(zhǔn)制訂還需要解決物理層光鏈路帶寬極限、光通道數(shù)量極限、超高速信號的線速數(shù)據(jù)報文處理等技術(shù)難題。

  作為全球以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域的重要參與者，以華為為代表的上下游產(chǎn)業(yè)鏈在全面攻克400GE的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)難題。據(jù)了解，華為積極貢獻(xiàn)IEEE 802.3 400GE標(biāo)準(zhǔn)提案，提交了超過50篇的技術(shù)文稿，承擔(dān)了400GE 2/10km標(biāo)準(zhǔn)工作組主席和光層標(biāo)準(zhǔn)編輯、400GE 40km標(biāo)準(zhǔn)工作組主席職位。

  早在2011年，華為即啟動了400GE基礎(chǔ)技術(shù)的研究，早于IEEE 802.3啟動100GE之后下一代以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)研究的時間。此后，華為率先完成了以太網(wǎng)邏輯層架構(gòu)技術(shù)方案的研究，完成了支持400Gbit/s高速率數(shù)據(jù)處理、FEC算法及適配等研究成果儲備。這些基礎(chǔ)技術(shù)，最終應(yīng)用于已發(fā)布的400GE標(biāo)準(zhǔn)之中。

  2012年，華為又啟動了400GE物理層高速信號傳輸技術(shù)的研究與開發(fā)。華為率先進(jìn)行了8×50Gbit/s PAM4(Pulse Amplitude Modulation)物理層光收發(fā)系統(tǒng)的研究、開發(fā)，以支持10/40km長距離、高可靠性傳輸，全面滿足IEEE 802.3對技術(shù)可行性和成本可行性的嚴(yán)苛要求，從而實現(xiàn)低成本、可商用的400GE。

  2016年，華為與中國電信成立400GE聯(lián)合創(chuàng)新團(tuán)隊，分別基于系統(tǒng)架構(gòu)模型、算法和軟硬件平臺等進(jìn)行研發(fā)，從而保證400GE產(chǎn)品具備可商用性。

  2017年12月6日，IEEE802.3以太網(wǎng)工作組正式批準(zhǔn)了新的IEEE 802.3bs以太網(wǎng)定義標(biāo)準(zhǔn)，包括200GE、400GE兩大以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。至此，400GE標(biāo)準(zhǔn)已全面成熟，可以有效支撐未來的商用部署。

  400GE已實現(xiàn)商用Ready

  在積極推動400GE的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程中，伴隨著核心路由器端口速率的增長，華為核心路由器也一直保持著持續(xù)快速的發(fā)展，攜手上下游產(chǎn)業(yè)共同推動400GE產(chǎn)業(yè)的成熟，從而加速400GE的商用進(jìn)程。

  2012年9月，華為發(fā)布業(yè)界首個480Gbit/s路由線卡，領(lǐng)先業(yè)界半年;2013年4月，華為發(fā)布了1Tbit/s路由線卡，領(lǐng)先業(yè)界1年以上;2017年10月，中國電信廣州研究院與華為完成了全球首個400GE測試。該測試依托中國電信網(wǎng)絡(luò)與終端重點實驗室，基于真實網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所設(shè)計的測試用例展開?；谌A為T比特大容量骨干路由器線卡，驗證了400GE端口的線速轉(zhuǎn)發(fā)、多業(yè)務(wù)疊加、故障上報等多個維度的功能。這一測試的成功完成，標(biāo)志著下一代大容量端口技術(shù)400GE已經(jīng)具備商用條件。目前華為正協(xié)同上下游產(chǎn)業(yè)共同推動400GE產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步成熟發(fā)展，為400GE的商用部署夯實基礎(chǔ)。

  與此同時，400GE光模塊產(chǎn)業(yè)也在快速成熟。作為400GE高速光模塊的核心技術(shù)，PAM4信號采用4個不同的電平來傳輸，在高速信號互聯(lián)場景中，基于同樣的波特率PAM4可以使傳輸效率提升一倍，這意味著光模塊可以在不增加現(xiàn)有光器件帶寬及最小化光路數(shù)量增加的情況下，即可實現(xiàn)400GE的傳輸速率，大幅降低網(wǎng)絡(luò)成本。目前業(yè)界主流廠家基于PAM4調(diào)制技術(shù)的光模塊產(chǎn)品都已實現(xiàn)商用Ready，并具備規(guī)模發(fā)貨能力。

  在400GE的通信測試領(lǐng)域，主流通信測試廠商都已針對400GE的國際標(biāo)準(zhǔn)推出了對應(yīng)的測試解決方案，可以有效支撐400GE的商用部署。

  另外，值得一提的是，通過400GE核心路由器與400G光傳送設(shè)備的組合，目前華為已經(jīng)可以提供業(yè)界首家端到端的400GE商用解決方案，全面支撐全球運營商打造端到端的400GE商用網(wǎng)絡(luò)。

  作者：岳明