騰訊開(kāi)放光學(xué)平臺（TOOP）：大道至簡(jiǎn)，衍化至繁

      本文轉載微信公眾號“鵝廠(chǎng)往事”，原創(chuàng )作者：李方超

  ICC訊 TOOP(Tencent open optical platform)，近日TOOP硬件家族又添新的成員，TPC-4開(kāi)放電層產(chǎn)品!其實(shí)它是基于原有OPC-4平臺子框進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，通過(guò)設計一款電層板卡T2X4C8來(lái)實(shí)現傳送功能，其特點(diǎn)是采用基于400G CFP2-DCO線(xiàn)路側方案，實(shí)現相干器件分離設計。每塊T2X4C8單板可以支持兩個(gè)400G線(xiàn)路口，8個(gè)100GE客戶(hù)側端口。在2U的機架空間內可以容納4塊業(yè)務(wù)板卡，600W+的功耗能提供3.2Tbit/s的互聯(lián)業(yè)務(wù)容量。每個(gè)線(xiàn)路口使用64 GBaud 16QAM調制，在單個(gè)波長(cháng)上傳輸400Gbps的數據，并且可以在75GHz波道間隔上調諧至64個(gè)波長(cháng)通道，從而在單根光纖上實(shí)現高達25.6Tbps的總傳輸容量。

  對于多跨段系統或大損耗跨段，可以采用200G QPSK調制方式來(lái)提升傳送性能實(shí)現復雜跨段場(chǎng)景的應用 。凡支持Tencent CFP2-DCO MSA的DCO模塊均可在T2X4C8上應用，即電層核心器件也是開(kāi)放解耦的!至此我們的TOOP算是實(shí)現了波分系統的全部功能模塊，同時(shí)徹底的將原有波分系統的封閉實(shí)現了全面的開(kāi)放。

  TOC(騰訊光網(wǎng)絡(luò )控制器)+ OPC-4(開(kāi)放光層產(chǎn)品)+ TPC-4(開(kāi)放電層產(chǎn)品)將為騰訊今后數據中心互聯(lián)提供強有力的基礎能力支持。但這一切也僅僅是開(kāi)始，后面還有很長(cháng)的路要走，TOOP到底做了個(gè)什么事?為什么要做TOOP?為什么要徹底開(kāi)放?今天我們就來(lái)聊聊，TOOP以及它的未來(lái)。

  TOOP誕生的背景

  大家看到，隨著(zhù)數據中心業(yè)務(wù)的爆發(fā)式增長(cháng)，數據中心互聯(lián)需求已經(jīng)在過(guò)去的若干年里給光傳輸設備帶來(lái)顯著(zhù)而不同以往的特點(diǎn)。不同于傳統電信級光通信設備，數據中心互聯(lián)設備有高帶寬，接口開(kāi)放，簡(jiǎn)化運維，快速部署，網(wǎng)絡(luò )應用模式固定等特點(diǎn)。傳統的波分設備，各商用設備差別較大，在產(chǎn)品應用設計上沒(méi)有統一標準。就像MAC OS和Windows的差異一樣，每一個(gè)廠(chǎng)商有自己的一套邏輯。這樣的差異化導致使用者要付出額外的學(xué)習成本。每多一個(gè)廠(chǎng)商，需要重新的培訓。這就導致傳統波分系統在多廠(chǎng)商、規?；渴饡r(shí)對運營(yíng)成本帶來(lái)了很大的挑戰。

  同時(shí)，我們注意到在數據中心互聯(lián)場(chǎng)景應用中，如上圖所示，波分系統在數據中心網(wǎng)絡(luò )結構中位于最底層，提供節點(diǎn)間的互聯(lián)。單個(gè)網(wǎng)絡(luò )平面內，IP設備可以是多供應商來(lái)源混合部署，即不同節點(diǎn)的IP設備可以是來(lái)自于不同供應商。波分設備通常每個(gè)平面采用單一供應商進(jìn)行組網(wǎng)，波分系統長(cháng)期以來(lái)處于一個(gè)相對封閉的系統。一個(gè)平面全部為單一來(lái)源時(shí)，當發(fā)生供應商風(fēng)險時(shí)，運營(yíng)團隊將面臨十分棘手的狀態(tài)。TOOP也正是基于這樣的原因而誕生，為降低數據中心互聯(lián)這一類(lèi)用戶(hù)的運營(yíng)復雜度與提高系統健壯性的痛點(diǎn)而生。

  那TOOP給我們帶來(lái)了什么?

  波分系統是由光層、電層設備組成，到底他們的區別是什么呢?從功能上區分，光層設備是提供不同波長(cháng)的光信號的合并與分離、光信號的監控與管理，以及光信號的放大的作用。簡(jiǎn)單的來(lái)理解就好比是高速公路，光層設備合分波器件就相當于高速公路入口與出口的收費站，將不同車(chē)道的車(chē)匯聚進(jìn)入高速公路，同時(shí)收費站也提供從高速公路駛離的出口。高速公路沿途的電子眼、道路指示牌就類(lèi)似光層設備提供的監控與管理功能，保證每一輛車(chē)都按照規定速度行駛，各司其咎。沿途的加油站就相當于光層設備的光放大器，提供光信號的供功率補償。而波分系統電層設備功能就很專(zhuān)一了，就是負責將客戶(hù)側信號(交換機/路由器的100GE/400GE端口)通過(guò)一系列的信號處理算法調制成可以在光纖中傳送的光信號，例如TOOP的自研電層產(chǎn)品，T2X4C8單板可以提供2路400G 16QAM信號，即可將8個(gè)100GE的交換機端口數據封裝到2個(gè)400G的波分線(xiàn)路側端口中用于傳送。電層設備呢就好比跑在高速公路上的貨車(chē)，一輛輛車(chē)傳輸著(zhù)來(lái)自交換機的數據包。

  TOOP可以解決什么呢?傳統的波分系統就好比，波分廠(chǎng)商自己修建了自己的高速公路，且這條高速公路只能跑自己廠(chǎng)的貨車(chē)，其他廠(chǎng)商的貨車(chē)即使能駛入，也無(wú)法被監控和管理系統所識別，導致維護這條高速公路交通的工作變得十分麻煩，如果車(chē)輛發(fā)生召回事件或者批次問(wèn)題時(shí)，面臨很大的系統穩定隱患。TOOP呢改變了這個(gè)游戲規則，我們自己修建了可以支持任意貨車(chē)的高速公路(OPC-4)，并且通過(guò)對每輛貨車(chē)簡(jiǎn)單的加裝標準化監控協(xié)議(Tencent Yang module)實(shí)現了多廠(chǎng)商車(chē)輛在我們的道路上安全有序的行駛，在TOC(騰訊光網(wǎng)絡(luò )控制器)的指揮下讓指揮調度人員(NOC運營(yíng)人員)可以快速、安全的無(wú)差異化的監控不同廠(chǎng)商的貨車(chē)并將貨物送抵目的地。這就是TOOP第一階段所解決的問(wèn)題，無(wú)論下面硬件是來(lái)自“方塊、圓圈、三角、菱形”，都可以無(wú)差異化的在統一的TOOP控制器下管理，“軟硬解耦，大道至簡(jiǎn)!”即，傳輸系統在TOOP框架下是一個(gè)開(kāi)放的場(chǎng)景，光層與電層完全分離，需求量與成本最高的電層產(chǎn)品在TOC(控制器)的協(xié)助下通過(guò)打破封閉從而將單一來(lái)源的風(fēng)險解除。同時(shí)TOC配合Tencent Yang的管控模型，將差異化在控制器與設備北向層面完全屏蔽，極大的減少了我們對不同供應商產(chǎn)品的學(xué)習成本。

  光電解耦喊了很多年了，為什么還要搞TOOP，搞自研波分硬件?

  隨著(zhù)14年～18年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的全面發(fā)展，數據中心互聯(lián)帶寬急劇增長(cháng)，隨之而來(lái)的網(wǎng)絡(luò )規模也成倍增長(cháng)。因為出于成本與供應鏈安全角度，我們引入了多供應商的策略，但隨之而來(lái)的管控與運營(yíng)成本問(wèn)題愈發(fā)凸顯。同時(shí)波分系統的封閉性，也導致老系統擴容成本居高不下;這些因素導致我們需要更好的解決方案來(lái)應對如此爆發(fā)式的增長(cháng)，在傳統方案局限性凸顯的情況下，我們走上了TOOP的道路。

  18年的時(shí)候我們啟動(dòng)了TOOP，也定下了一個(gè)愿景，“讓價(jià)值回歸其根本，讓技術(shù)回歸其應有的位置?！蔽覀兊哪繕耸谴蛟煲豢詈糜玫墓饩W(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品，我們對此還是很有信心的。因為沒(méi)有人比我們更了解我們的需求，我們是在打造更符合我們需求的軟硬件產(chǎn)品。包括在成本上幫助我們節約CapEx和OpEx即資產(chǎn)采購成本和運營(yíng)成本。我們開(kāi)始給波分設備作減法，因為它太復雜。我們從幾個(gè)角度來(lái)對TOOP硬件產(chǎn)品進(jìn)行設計：

  ● 刪減不必要功能，例如TPC設計時(shí)，我們不做overhead開(kāi)銷(xiāo)處理，降低復雜度，僅通過(guò)MDIO對DCO寄存器對應PM數據進(jìn)行抓取，包括LLDP、PM等全量數據進(jìn)行抓取;

  ● 增加人性化設計，增加LCD、Button等提示與反饋按鍵，實(shí)現現場(chǎng)操作時(shí)可以與NOC相互確認，避免誤操作;

  ● 增加精細化運營(yíng)功能，通過(guò)gRPC反饋回臂，實(shí)現1秒telemetry推送，OPC與TPC每秒上報各采集點(diǎn)的性能數據，這些數據將協(xié)助我們做告警事件分析;

  ● 提升快速交付能力，通過(guò)高器件集成度設計，減少板卡類(lèi)型與架內尾纖的數量，提升交付效率。同時(shí)產(chǎn)品含包裝小于23kg重量符合單人搬運限制規定，連接器與安裝套件精心設計減少部署環(huán)節的時(shí)間成本;

  TOOP采用集中化控制的思路，TOC為國王角色，OPC與TPC為臣民的角色。硬件設計就如同傳感器一樣，采集數據回傳給控制器，由控制器進(jìn)行決策。這樣減少硬件OS內開(kāi)發(fā)工作量，降低bug與系統的復雜度。

  安全方面我們設計選用了符合電器規范的帶屏蔽蓋的LC法蘭，當光纖拔出時(shí)端口會(huì )立即自動(dòng)閉合，實(shí)現Class 1M的激光安全規范。同時(shí)所有功率會(huì )超過(guò)Class 1M限定的端口均支持APR功能(自動(dòng)功率衰減)，對于OA單板的系統口我們也設計了反向ARP功能防止意外發(fā)生。

  當然這些描述起來(lái)是很容易，但做起來(lái)是十分復雜和困難的，器件的選擇、功能的取舍都是難點(diǎn)，在這過(guò)程中也體現了光器件行業(yè)的痛。以單波速率400G的電層產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，oDSP的開(kāi)發(fā)，IC-TROSA的開(kāi)發(fā)國內少有人做，在深入到ADC/DAC的IP基本上還是來(lái)自于北美。說(shuō)到國產(chǎn)化程度最高的光層器件，高維度WSS也還沒(méi)有成功攻克，甚至一個(gè)LC法蘭也是有專(zhuān)利保護。這些問(wèn)題在與商用系統廠(chǎng)商溝通中或多或少的影響我們定制化需求，這也是我們做自己的硬件的原因。我們理解商用系統廠(chǎng)商面對眾口難調的難處，導致目前的產(chǎn)品面對IDC應用的需求還有一些優(yōu)化的空間。當然TOOP也歡迎各商用系統商一起加入進(jìn)來(lái)，希望可以一起推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

  TOOP用互聯(lián)網(wǎng)思維方式設計通信產(chǎn)品

  OPC-4是TOOP產(chǎn)品的第一個(gè)硬件產(chǎn)品，這個(gè)是一個(gè)通用的光層平臺產(chǎn)品。我們在設計這款產(chǎn)品時(shí)選用了很多創(chuàng )新產(chǎn)品與一些高品質(zhì)器件，就像我們的愿景一樣，讓價(jià)值回歸其根本，讓技術(shù)回歸其應有的位置。其主要特性如下：

  ● 體積小巧，便于部署，可以安裝在19英寸、600mm深的機柜內，同時(shí)散熱與安裝方式適合數據中心場(chǎng)景等多種不同場(chǎng)景應用

  ● 高集成度設計，單個(gè)子框實(shí)現OMSP的部署

  ● 端口標識具備防錯插/拔設計，減少誤操作造成的業(yè)務(wù)損失

  ● PANEL設計有狀態(tài)顯示LCD屏幕，顯示當前告警狀態(tài)，屏幕依據告警級別進(jìn)行對應顏色顯示，同時(shí)常態(tài)顯示本機管理IP地址，用于定位子框使用

  ● 設計有反饋按鍵，按鍵操作會(huì )觸發(fā)Notifaction至NOC，TOC上會(huì )顯示該設備被操作，配合PANEL的LCD屏幕，每次現場(chǎng)對設備進(jìn)行操作時(shí)可以通過(guò)反饋確認，并根據屏幕顯示開(kāi)始/停止內容進(jìn)行操作，減少誤操作的可能。同時(shí)按鍵支持查看重要線(xiàn)路狀態(tài)信息，包括OPS工作路由，A/B路接收功率等

  ● OPC 系統邏輯設計有維護狀態(tài)模式，便于現場(chǎng)人員確認并識別子框信息與狀態(tài)，即子框、子卡、電源、風(fēng)扇單元具備提示指示燈，NOC人員可以通過(guò)預設提示狀態(tài)指引現場(chǎng)人員進(jìn)行對應部件的識別確認操作

  ● 無(wú)源背板設計，減少子框故障的可能，設備主控單元CU支持1+1熱備，CU選用多核高性能處理器，單板與器件內置flight recorder功能，實(shí)現硬件原生支持故障異?？伤菰?，器件壽命到期前警告

  ● 電源單元支持1+1熱備，支持多種電源規格，AC 100~230v / HDC 230v，DC -48V電源系統

  ● 支持50GHz間隔96波系統 / 75Ghz間隔64波系統 / 以及Flex Grid(50GHz +/- 6.25GHz)的系統

  ● 高性能 OCM 支持500ms內完成 C 波段掃描，OTDR 支持 36dB 跨段的探測能力

  ● 高性能 EDFA 覆蓋多場(chǎng)景跨段需要，寬增益調節范圍7～32dB可調節，其中15～30dB為平坦增益范圍 (NF<6.5板卡SIG ?àLINE)

  ● 1s 級別的 Telemetry 能力，全部 PM 采集點(diǎn)支持 1s 級別的數據推送(包括OCM、各節點(diǎn)端口PD、溫度、風(fēng)扇轉速、增益、平坦度、激光器溫度、偏置電壓電流等全部可讀取節點(diǎn))

  ● 1GE的OSC交互帶寬，靈活的管理網(wǎng)接入方案及DCN方案，支持OSPF協(xié)議

  ● 支持基于Netconf協(xié)議的管控方案，以及Tacacs+的認證機制

  ● 原生支持 Tencent Yang model

  ● 支持電層板卡混插實(shí)現TPC-4功能

  化繁為簡(jiǎn)，減少誤操作的可能

  OPC-4的一些功能源于現場(chǎng)運營(yíng)的痛點(diǎn)，我們在設計時(shí)犧牲前面板寬度增加了一個(gè)PANEL子卡。

  PANEL板卡上有LCD屏幕與Button按鍵。PANEL會(huì )顯示當前運行告警，按照告警級別匹配對應顏色。Button作為交互信息按鍵，提供網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)中心NOC與現場(chǎng)維護人員的確認/反確認的能力。出于安全考慮IDC可能沒(méi)有做手機信號覆蓋，亦或噪音很大的情況下難以通過(guò)電話(huà)說(shuō)清信息。通過(guò)button，現場(chǎng)運營(yíng)人員點(diǎn)按Button后，NOC會(huì )在TOC上收到事件提示，顯示該設備被人觸碰，從而確認所維護的設備是否正確。NOC也可以下發(fā)簡(jiǎn)單命令信息如“GO，STOP，NEXT STEP，OK”等信息，通知現場(chǎng)人員可以進(jìn)行操作或者停止，來(lái)避免產(chǎn)生誤操作的可能。

  真能有人找錯機框?會(huì )有人拔錯板卡嗎?不幸的是，這個(gè)答案是肯定的。其實(shí)我也有過(guò)類(lèi)似的疑問(wèn)，經(jīng)歷過(guò)這么巧合的故障后發(fā)現，人是運營(yíng)環(huán)節中的一個(gè)不可靠因素。其實(shí)就如同法航447空難一樣，人在緊張的情況下是不可靠因素，特別是面對復雜的設備很容易發(fā)生誤操作?，F在大多采用雙平面組網(wǎng)方案，平面A故障時(shí)，如果誤操作了平面B帶來(lái)的損失將是極大的。如何通過(guò)系統有效規避誤操作是OPC-4設計時(shí)重點(diǎn)考慮的一個(gè)因素。

  除了PANEL之外，對于OPC-4上的端口，通過(guò)絲印設計進(jìn)行提示，OPC與TPC產(chǎn)品的絲印遵循色標含義。連接外線(xiàn)光纖的端口為紅色絲印;本子框內互聯(lián)的端口為藍色絲印;不同子框間互聯(lián)的端口為綠色絲印。同時(shí)默認配發(fā)的是單管雙芯跳纖，成倍數的減少光纖布防的數量，精簡(jiǎn)現場(chǎng)操作。相比傳統設備安裝調測可能需要數天，我們曾經(jīng)計時(shí)對比，開(kāi)通1.6T帶寬業(yè)務(wù)，從庫房拆箱開(kāi)始計時(shí)，1個(gè)人耗時(shí)2個(gè)半小時(shí)完成單個(gè)站點(diǎn)的調試與業(yè)務(wù)開(kāi)通，極大的縮短了業(yè)務(wù)交付的時(shí)間。

  將復雜留給設備內部，精簡(jiǎn)留給用產(chǎn)品的人

  波分設備長(cháng)久以來(lái)是需要專(zhuān)業(yè)人員運維的，即使波分系統一直是通過(guò)UI界面的網(wǎng)管進(jìn)行操作，但不同廠(chǎng)商的網(wǎng)管也有著(zhù)各樣的設計。從架構方案設計、現場(chǎng)工程交付、后期故障運營(yíng)維護，人性化缺失在各個(gè)環(huán)節?？偨Y其原因，還是單一系統承載了太多需求，同時(shí)滿(mǎn)足各家需求時(shí)往往產(chǎn)品會(huì )非常繁冗。因此需要專(zhuān)業(yè)團隊來(lái)維護這樣一個(gè)封閉的，復雜的系統。我們能否化繁為簡(jiǎn)?答案也是肯定的，通過(guò)內繁外簡(jiǎn)的思路，將傳統設備眾多功能的板卡集成在一塊板卡中實(shí)現。精簡(jiǎn)信號流關(guān)系，減少架內連纖數量，我們可以看到，傳統設備一個(gè)光方向可能需要36根光纖，而OPC-4 將這些復雜的功能小型化集成在單一板卡內時(shí)，一個(gè)標準OMSP應用也僅僅需要5根雙芯纖實(shí)現。節省下來(lái)的是復雜度，在進(jìn)行故障排查時(shí)會(huì )減少難度，對于工程建設也會(huì )縮減工作量。

  OPC系統是如何做到這一點(diǎn)的呢?

  以線(xiàn)路放大器單板ILA-SWG為例，一塊單板相當于傳統設備5塊業(yè)務(wù)單板的功能。OPC-4的OA-SWG單板內置2塊高性能OCM、OTDR、OSC、VOA、無(wú)緣濾波器、雙向的PA單元。每一個(gè)器件在傳統設備中都是單獨以板卡形態(tài)存在。以BA/PA為例，我們選用了高功率Switchable gain EDFA，輸出功率高達23dBm，增益范圍支持7～32dB可調節，其中平坦增益段支持15～30dB可調(NF < 6.5)，這個(gè)噪聲系數是EDFA單板的噪聲系數，相當于傳統設備的一個(gè)光方向的噪聲系數。

  采用可切換分段增益EDFA的好處是，一塊板卡實(shí)現適應眾多跨段，傳統的光層產(chǎn)品，以華為OSN系列為例，光放種類(lèi)高達十余種，即使是較為常用的也有OAU101～OAU107之多。每次進(jìn)行架構設計時(shí)需要根據光纜工勘結果進(jìn)行配置，不同跨段損耗，配置不同增益范圍、輸出功率的OA，對應備件也應配置相應的OA，因此對于系統設計復雜度，維護便利性均帶來(lái)了很大的挑戰。傳統波分系統的各功能均采用獨立單板設計，單板之間通過(guò)架內尾纖進(jìn)行連接，維護人員需要根據圖紙進(jìn)行操作，端口設計密集操作難度大。OPC-4的單光放設計規避了這些問(wèn)題，高集成度，一塊單板解決眾多應用場(chǎng)景，精簡(jiǎn)設備連纖，端口采用色標標記，邏輯清晰方便開(kāi)站應用。采用新器件、新技術(shù)來(lái)解開(kāi)操作的繁瑣的難題。器件與設計繁冗但操作簡(jiǎn)便，是OPC-4的一個(gè)特點(diǎn)，我們相信隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )規模增長(cháng)降低運營(yíng)成本將會(huì )更劃算。

  對于OPS光保護單板我們也做了全新的設計，并融入了重量級功能——倒換精準計時(shí)。我們在OPS單板的每個(gè)端口均增加了PD，這個(gè)也賦予我們一個(gè)能力，OPS在發(fā)生了主備路由切換時(shí)，OPS單板可以精確的計算出切換的時(shí)間，即光切換瞬間丟失信號多次時(shí)間，并通過(guò)切換時(shí)間上報給TOC騰訊光網(wǎng)絡(luò )控制器。結合TPC的同樣的保護倒換瞬態(tài)業(yè)務(wù)丟失計時(shí)功能，我們可以精確的知道，一個(gè)保護倒換在光層上丟失了多少ms，在電層上丟失了多少ms。并借此可以定位故障，比如當OPS顯示0.7ms完成切換，而電層設備的DSP記錄到resync時(shí)間達到了1-2秒，那我們有理由相信，可能OTU單板的入光功率接近靈敏度了，或者線(xiàn)路OSNR余量不足，需要進(jìn)行線(xiàn)路或者系統優(yōu)化。這樣我們可以精準的記錄系統的每一個(gè)細節變動(dòng)，這是精細化運營(yíng)的基本要素。每一次網(wǎng)絡(luò )抖動(dòng)我們都希望知道真實(shí)的發(fā)生了什么，波分層、underlay層網(wǎng)絡(luò )、overlay層網(wǎng)絡(luò )，每一層上面業(yè)務(wù)損失了多少時(shí)間。為什么損失我們希望調查明白，這樣當發(fā)生故障時(shí)，我們知道整個(gè)系統的SLA是否可以保證，分配給波分系統的50ms是否可以守住，這個(gè)從硬件層面我們做了這些工作來(lái)理解切換的那一瞬間到底發(fā)生了什么。

  其實(shí)類(lèi)似的細節設計還有很多，我們重新定義了光網(wǎng)絡(luò )硬件設備的PM信息。OA、ILA、OPS、WSS、T2X4C8電層單板，包括即將發(fā)布的CMUX-64(支持Flex-grid的合分波板卡)均支持全量PM數據的1秒級別的Telemetry。

  TOOP硬件層面原生支持1秒及telemetry的性能采集是什么意思?傳統波分設備僅有15分鐘及24小時(shí)性能記錄，這樣的數據經(jīng)常的給我們帶來(lái)故障判斷的困擾。從故障分析、硬件故障預判方面1秒級的telemetry讓TOOP系統大有可為。這個(gè)賦能讓我們頭一次徹底的在微觀(guān)層面，在秒級尺度上進(jìn)行了故障描述。以前我們常遇到光纜抖動(dòng)一下，瞬間業(yè)務(wù)有丟包，但是尋找故障并無(wú)法得知具體原因，因為PM數據無(wú)法給到更精確的信息，這些故障統一的歸類(lèi)給光纜抖動(dòng)因素。但是現在，我們可以在光域、電域內進(jìn)行更微觀(guān)尺度的檢查，精準定位到底是光纜真的發(fā)生了瞬間的抖動(dòng)還是激光器存在異常。

  TOC—TOOP項目的精髓

  所謂大道至簡(jiǎn)，衍化至繁。當前TOOP的成功部署，其實(shí)僅僅是個(gè)開(kāi)始，我們用了2年時(shí)間，日以繼夜的設計、開(kāi)發(fā)、測試實(shí)現了這個(gè)系統由0至1的遷躍，而這也為TOC(騰訊光網(wǎng)絡(luò )控制器)帶來(lái)了無(wú)盡的想象，我們做到了對光網(wǎng)絡(luò )的數字化轉變。TOC這里我們有太多的創(chuàng )新與設計，待后續單獨呈現這部分內容?；诜答伝乇鬯鶐?lái)的海量PM數據，我們現在每周可以抓取到數百G的運行數據，這些數據都是基于我們類(lèi)似傳感器一樣的各個(gè)器件所反饋回來(lái)的性能數據。我們希望能夠通過(guò)機器學(xué)習的方式將這些數據利用起來(lái)，我們有燃料，我們需要火箭來(lái)燃燒他們，與我們尋找未知的高度。有相關(guān)愿景的小伙伴們可以聯(lián)系我們哦，歡迎加入我們一起改變世界!

  (例如，下圖中的每一個(gè)細點(diǎn)都是那一秒的PMD數據。讓我們試想一下，光纜收到應力作用PMD會(huì )發(fā)生變化，原理是光纜因施工或其他因素產(chǎn)生應力變化，從而產(chǎn)生雙折射。進(jìn)而有沒(méi)有可能我們從DSP的數據中采集到這個(gè)變化，基于這個(gè)數值，我們是否可以推斷出現場(chǎng)有施工?或者兩條光纜是否統一時(shí)刻產(chǎn)生了類(lèi)似的問(wèn)題，是否是同路由?當然從更精確的角度來(lái)看，我們也在推動(dòng)DSP供應商上報SOP等信息，震動(dòng)是否可以帶來(lái)更具有價(jià)值的數據?)

  電層核心器件解耦，TOOP徹底擁抱開(kāi)放

  在19年OFC上，我們看到業(yè)內在7nm芯片DSP(數字信號處理芯片)上推出了兩款產(chǎn)品，即低功耗版本和高性能版本。其中低功耗版本應用于DCO模塊，主要是為400G-ZR產(chǎn)品設計，應對80km的傳送距離的需求。但是如大家所知，國內的環(huán)境與海外有很大的不同，海外的城市規模較小，數據中心相距較近，光纜損耗相對較小，因此400G-ZR的應用十分適合。而國內城市相對大很多，輕輕松松的在城市內光纜距離超過(guò)100km，同時(shí)光纜損耗較大以及光層保護的加入使得400G-ZR性能不足以滿(mǎn)足場(chǎng)景需求。我們發(fā)現這款低功耗的DSP如果采用高性能的FEC(前向糾錯編碼)配合模塊內置SOA或EDFA實(shí)現高功率輸出時(shí)，其性能相比傳統的波分設備并沒(méi)有相差太多，可以輕松的應對城域網(wǎng)的應用環(huán)境，而成本相比400G-ZR并未增加太多，同時(shí)考慮到100GE的應用還有大量需求，因此TPC-4平臺的第一塊業(yè)務(wù)板卡T2X4C8的設計概念就浮現出來(lái)?；谶@個(gè)背景，我們又結合了此前我們已經(jīng)自研的光層設備OPC-4產(chǎn)品，采用相同的平臺子框去支持這塊T2X4C8板卡，減少重復研發(fā)的成本，并加速研發(fā)速度。

  不同的光學(xué)前端ITTRA+DSP的組合讓我們有了更多的選擇余地，我們可以更好的挑選相應的組合，也可以更好的把握不同器件的特點(diǎn)，比如硅光的低功耗，磷化銦高帶寬性能。從最底層進(jìn)行波分系統的設計從而實(shí)現對需求的準確把控，這也是TOOP所帶來(lái)的價(jià)值。相比傳統的5x7英寸相干模塊來(lái)說(shuō)，DCO的方案成本具有一定優(yōu)勢(相同速率情況下)，兩者的發(fā)貨量有著(zhù)非常大的差距。雖然5x7模塊的性能更好，短距離應用可以提供更大單波速率，但是在光纜距離較長(cháng)，應用OMSP保護的場(chǎng)景下400G DCO可以充分發(fā)揮其價(jià)值。我們輸出了Tencent CFP2-DCO MSA，繼而實(shí)現單一OTU板卡支持多廠(chǎng)商相干模塊的能力，在避免供應商危機、批次故障方面具備了相當靈活的可能性。硬件解耦后最大的收益是控制器開(kāi)發(fā)工作降低，以前每一款新的板卡引入，均需要對其進(jìn)行適配、軟件測試、硬件系統測試等一系列工作。通過(guò)在板卡層面屏蔽硬件差異性，標準的MSA保證電器性能與管理接口可控，極大的釋放了控制器研發(fā)的需求量。對于運營(yíng)也十分便捷，統一軟、硬件架構，像管理客戶(hù)側光模塊一樣簡(jiǎn)單。這就是擁抱開(kāi)放所帶來(lái)的好處，也是TOOP的愿景“讓價(jià)值回歸其根本，讓技術(shù)回歸其應有的位置?！?，讓我們通過(guò)技術(shù)方案的創(chuàng )新來(lái)降低成本，而不是通過(guò)使用廉價(jià)器件，正所謂工欲善其事必先利其器，好的設計與品質(zhì)器件選擇將幫助我們降低故障發(fā)生的可能。

  TOOP的未來(lái)

  軟硬解耦，大道至簡(jiǎn)之后，便是衍化至繁。這里的繁是繁華的意思，功能多而不雜，產(chǎn)品優(yōu)而簡(jiǎn)潔是我們TOOP設計的目標。TOOP硬件產(chǎn)品有2個(gè)事情近期將實(shí)現，一個(gè)是對于Flex-grid的支持，一個(gè)是20維方向調度能力的支持。以前對波分業(yè)務(wù)開(kāi)通調整，需要現場(chǎng)配合，擴容和故障替換的效率也因此而受到影響，能否做到真的Zero-Touch，資源池儲備后按需投產(chǎn)，通過(guò)技術(shù)換來(lái)一種從容感。

  另一方面，開(kāi)放解耦后我們面臨一個(gè)問(wèn)題，即OTU是否需要互聯(lián)互通，即FEC的統一。我們知道OIF等一些組織在推動(dòng)FEC的標準化，但我們認為，FEC和其他一些算法的差異性也恰恰是波分系統的精髓，趨同有時(shí)未必是一件好事。同時(shí)巨頭的壟斷可能讓市場(chǎng)喪失創(chuàng )新性，標準成立前和成立后對不同玩家會(huì )帶來(lái)不同的影響。因此騰訊不會(huì )強迫各廠(chǎng)商去支持相同的FEC，可由此而來(lái)的端到端設備同供應商的問(wèn)題我們通過(guò)TOOP產(chǎn)品解決。即Colorless實(shí)現現場(chǎng)電層設備無(wú)規則任意連接，電層設備安裝后，可以隨意的在CMUX-64單板對應的端口上進(jìn)行連接，無(wú)需考慮波長(cháng)的因素，連接好后系統會(huì )自動(dòng)的對齊兩端波分設備，實(shí)現即使沒(méi)有相同FEC，系統也可以自動(dòng)的無(wú)需人員干預的實(shí)現端到端業(yè)務(wù)的創(chuàng )建。

  對于更遠的未來(lái)，多維度大容量CDC、L-band、800G,我們會(huì )根據需求進(jìn)行開(kāi)發(fā)，TOC會(huì )給予整個(gè)網(wǎng)絡(luò )更靈活與更智能的變化，我們相信光網(wǎng)絡(luò )的未來(lái)會(huì )朝向智慧互聯(lián)發(fā)展，期待著(zhù)大家一起來(lái)討論，共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。