【深度】數據中心光通信技術(shù)綜述

　　ICCSZ訊  由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，數據中心的流量已經(jīng)占據全球通信網(wǎng)絡(luò )流量絕大部分。作為高速信息傳輸的主要載體，如今光通信技術(shù)已經(jīng)在數據中心中得到了廣泛應用，從距離幾米服務(wù)器間的光互連到連接世界各地數據中心的光網(wǎng)絡(luò )。本文概要介紹了數據中心的光通信技術(shù)，包括數據中心之間互連的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)技術(shù)和數據中心內部服務(wù)器及交換機之間光互連技術(shù)，并對各個(gè)領(lǐng)域內一些不同的技術(shù)方案做了簡(jiǎn)要的討論和比較。

        1、引言

　　互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入了人們生活的各個(gè)方面，正在對人類(lèi)社會(huì )產(chǎn)生深遠的影響。從電子商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)絡(luò )游戲，到網(wǎng)絡(luò )視頻、云計算、虛擬現實(shí)等，互聯(lián)網(wǎng)上各種新的應用層出不窮，所產(chǎn)生的數據量和對通信容量和計算能力的需求一直在以指數級快速增長(cháng)。

　　基本上所有的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和應用的處理與計算都是在數據中心進(jìn)行的。在數據中心，成千上萬(wàn)臺服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)，像一臺巨大的超級計算機一樣協(xié)同一致地工作。根據《Cisco全球云計算指數白皮書(shū)》，到2019年，全球通信網(wǎng)絡(luò )流量的99%是和數據中心相關(guān)的，其中數據中心內部的網(wǎng)絡(luò )流量占到全部流量的70%以上，如圖1所示。

　　圖1 Cisco發(fā)布的2019年全球通信網(wǎng)絡(luò )流量預測

　　高餛博士1966年指出光纖的損耗可以降到20 dB/km以下，1970年美國康寧公司第一次拉出損耗為17 dB/km的光纖，光纖通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今已有50年。

　　1977年第一個(gè)商用光纖通信系統由AT&T在美國芝加哥投入使用，容量為45 Mbit/s，今天單模光纖的容量已達到100 Tbit/s，技術(shù)的發(fā)展使光纖通信系統的容量在過(guò)去30多年里提高了6個(gè)數量級。

　　從距離幾米服務(wù)器交換機之間的連接、到連接千家萬(wàn)戶(hù)的接入網(wǎng)、再到跨越1萬(wàn)多公里的海底光纜，今天的光纖通信已經(jīng)覆蓋了信息傳輸從短距到長(cháng)距的各個(gè)方面，成為了今天信息社會(huì )和大數據時(shí)代的重要基礎設施。

　　近年來(lái)，由于互聯(lián)網(wǎng)和云計算的發(fā)展，光纖通信的應用主體已經(jīng)從電信運營(yíng)商的中心機房轉向了數據中心。在美國，2008年互聯(lián)網(wǎng)公司數據中心對光纖通信的需求超過(guò)了電信運營(yíng)商，今天數據中心或許已經(jīng)成為光纖通信的最大市場(chǎng)。

　　本文描述了數據中心中使用和需要的光通信技術(shù)，包括連接數據中心間的廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)技術(shù)以及數據中心內部的光互連技術(shù)。首先對數據中心的網(wǎng)絡(luò )作了簡(jiǎn)單的概述，使讀者對光纖通信在數據中心中的應用有個(gè)總體的了解;而后對數據中心廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)及數據中心內網(wǎng)中使用的光通信技術(shù)作了詳細的闡述;最后進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結。

　　2、數據中心網(wǎng)絡(luò )架構

　　圖2給出了典型的大型互聯(lián)網(wǎng)公司數據中心網(wǎng)絡(luò )架構，包括廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和數據中心內網(wǎng)。分布在不同地區的數據中心通過(guò)廣域網(wǎng)相互連接，根據架構的不同，每個(gè)或部分數據中心通過(guò)外部通道和公共互聯(lián)網(wǎng)相連，用戶(hù)通過(guò)公共互聯(lián)網(wǎng)和外部通道進(jìn)入數據中心。為改善用戶(hù)體驗、降低訪(fǎng)問(wèn)時(shí)延，一般會(huì )在靠近用戶(hù)或用戶(hù)集中的地方設立POP點(diǎn)，POP點(diǎn)通過(guò)專(zhuān)線(xiàn)直接連接到數據中心。這樣可以減少用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)數據在公共互聯(lián)網(wǎng)中的滯留時(shí)間。

　　圖2 典型的大型互聯(lián)網(wǎng)公司數據中心網(wǎng)絡(luò )架構

　　一般每個(gè)地區的數據中心有幾個(gè)不同的數據中心組成，主要為了容災和備份的需求，也有的是為了將位于同一個(gè)地區內幾個(gè)數據中心組成一個(gè)超級虛擬數據中心，這樣每個(gè)數據中心可以相對較小，設計和建設相對容易。同一地區的數據中心通過(guò)城域網(wǎng)連接起來(lái)。因為時(shí)延的要求，城域網(wǎng)中不同數據中心的距離不容許超過(guò)80公里。

　　每個(gè)數據中心內部有成千上萬(wàn)臺服務(wù)器，這些服務(wù)器通過(guò)數據中心內網(wǎng)相互連接。數據中心內網(wǎng)有幾個(gè)重要的參數：可連接的服務(wù)器的數量(可擴張性)、對分帶寬和時(shí)延?？蓴U展性指在增加服務(wù)器數量時(shí)不需要改變網(wǎng)絡(luò )架構。最理想的情況是在一個(gè)大型數據中心內的任何兩個(gè)服務(wù)器之間都能以很小的時(shí)延和服務(wù)器的全部帶寬進(jìn)行通信，但在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò )設計中必須考慮成本，網(wǎng)絡(luò )架構設計和技術(shù)選擇必須在成本和性能之間進(jìn)行平衡。今天的數據中心內網(wǎng)大多采用多層結構，但隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )架構有走向扁平化的趨勢。

　　從上面的描述可以看出，和傳統的電信網(wǎng)絡(luò )不同，數據中心的網(wǎng)絡(luò )主要是機器和機器之間通信的網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )速率的不斷提高，光通信技術(shù)在數據中心得到大量的使用。在如今的數據中心網(wǎng)絡(luò )中，幾乎每個(gè)連接都采用了光通信技術(shù)，包括數據中心內部距離幾米的服務(wù)器和交換機之間的連接。下面對廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和數據中心內網(wǎng)中采用的光通信技術(shù)分別進(jìn)行詳細的闡述。

　　3、數據中心的廣域網(wǎng)光通信技術(shù)

　　光通信具有大帶寬、長(cháng)距離傳輸信息的優(yōu)點(diǎn)，它的主要應用場(chǎng)景是在兩點(diǎn)之間提供大帶寬的信息傳輸通道，所以在誕生之初，主要應用領(lǐng)域是長(cháng)途干線(xiàn)網(wǎng)。長(cháng)距離、大容量的干線(xiàn)傳輸網(wǎng)技術(shù)一直是光通信技術(shù)的前沿研究領(lǐng)域，致力于解決噪聲(光纖損耗)、光纖線(xiàn)性損傷(如色散)和光纖非線(xiàn)性損傷對傳輸容量和距離的限制，提高單信道速率、單根光纖的容量和無(wú)電中繼的傳輸距離。

　　圖3給出了自1985年以來(lái)單根光纖容量的發(fā)展。在過(guò)去30年里，光通信單信道的速率從1 Gbit/s發(fā)展到1 Tbit/s、單模光纖的容量從1 Gbit/s發(fā)展到100 Tbit/s，分別提高了1000倍和10萬(wàn)倍。無(wú)電中繼的傳輸距離從最初的10 km到提高到跨域太平洋的1萬(wàn)多公里。

　　圖3 單根光纖的容量發(fā)展

　　這些容量和距離的進(jìn)展得益于光纖技術(shù)、光放大技術(shù)、非線(xiàn)性管理技術(shù)、調制解調技術(shù)、光信號檢測技術(shù)等的發(fā)展。今天單模光纖的容量已經(jīng)接近了香農極限。

　　為進(jìn)一步提高光纖的容量，近年來(lái)，空分復用技術(shù)受到了廣泛的重視?？辗謴陀眉夹g(shù)采用多芯子和多模光纖來(lái)提高單根光纖的傳輸容量，該技術(shù)不僅包括多芯子和多模光纖本身，還涉及空分復用光放大技術(shù)和多進(jìn)多出信號處理技術(shù)。采用空分復用技術(shù)，單根光纖高達2 Pbit/s傳輸容量光通信系統已經(jīng)在實(shí)驗室得到驗證。

　　今天數字相干光通信技術(shù)已經(jīng)成為干線(xiàn)傳輸網(wǎng)的主要技術(shù)。圖4給出了數字相干光通信系統框架。

　　圖4 數字相干光通信系統框架

　　數字相干光通信不僅僅是提高了接收機的靈敏度，更重要的有以下3點(diǎn)：可以利用正交相位和正交極化方向來(lái)調制信號，信號空間從強度調制時(shí)的一維擴大到四維，大大提高了頻譜效率;可以在發(fā)射端和接收端大量使用數字信號處理技術(shù)，使得許多傳輸系統的損傷，包括線(xiàn)性和非線(xiàn)性損傷，可以在電領(lǐng)域采用數字信號處理技術(shù)來(lái)補償，這大大簡(jiǎn)化了線(xiàn)路系統的設計和管理;容易在系統中采用復雜的編解碼技術(shù)，使得系統的容量接近香農極限。

　　目前100 Gbit/s PDM-QPSK在陸地和跨洋干線(xiàn)系統中得到廣泛應用，采用EDFA光放大器技術(shù)和SD-FEC技術(shù)，無(wú)電中繼傳輸距離在陸地和跨洋系統中可以超過(guò)3000 km和10000 km。使用靈活柵格和C波段，容量可達12 Tbit/s。進(jìn)一步提高系統容量可以采用高階調制格式如8QAM，但是高階調制需要更高的光信噪比(OSNR)。對于同樣的符號速率，16QAM所需的OSNR比QPSK高近7 dB，這意味著(zhù)在同樣的光纖、光放大器和跨段距離的條件下，采用16QAM雖然可以把容量提高一倍，但無(wú)電中繼的傳輸距離會(huì )降低5倍。

　　有許多技術(shù)可以提高16QAM的傳輸距離，如采用拉曼光放大器、低損耗和低非線(xiàn)性光纖、編碼調制技術(shù)、非線(xiàn)性補償技術(shù)等等。

　　實(shí)驗證明，采用新型低損耗低非線(xiàn)性光纖及拉曼放大器技術(shù)，16QAM可以達到和QPSK在標準單模光纖和EDFA系統中相同的傳輸距離。采用16QAM和L波段技術(shù)，系統的容量可以比現在提高4倍，達48 Tbit/s。

　　對于呈指數形式增加的網(wǎng)絡(luò )流量需求，單從硬件角度來(lái)提高網(wǎng)絡(luò )的容量已經(jīng)難以滿(mǎn)足需求，特別是在光纖傳輸容量已接近香農極限的今天。

　　必須硬件和軟件結合，從廣域網(wǎng)的層面建立一個(gè)靈活開(kāi)放的光傳輸網(wǎng)來(lái)提高廣域網(wǎng)的效率，以滿(mǎn)足社會(huì )對網(wǎng)絡(luò )流量快速增長(cháng)的需求。

　　如圖5所示，一個(gè)靈活開(kāi)放的傳輸網(wǎng)將分開(kāi)線(xiàn)路系統和終端系統，不同廠(chǎng)商的設備可以相互連接，采用統一的管理控制平臺，如SDN控制器或NMS。ROADM 和靈活可編程的收發(fā)信機可以大大提高網(wǎng)絡(luò )的靈活性和對流量的靈活調度能力。

　　圖5 開(kāi)放靈活的光傳輸網(wǎng)絡(luò )

　　4、數據中心的城域網(wǎng)光通信技術(shù)

　　幾年前貝爾實(shí)驗室城域網(wǎng)流量增長(cháng)白皮書(shū)指出，城域網(wǎng)流量的增長(cháng)速度將大大高于干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，城域網(wǎng)將成為光通信的最大市場(chǎng)，其中數據中心的城域網(wǎng)占很大一部分。數據中心的城域網(wǎng)和電信運營(yíng)商的城域網(wǎng)有很大的不同，主要的不同點(diǎn)列在表1中。

　　表1 數據中心城域網(wǎng)和電信運營(yíng)商城域網(wǎng)比較

　　從表1可以看出，相對于電信運營(yíng)商，數據中心的城域網(wǎng)要簡(jiǎn)單得多。由于節點(diǎn)較少、距離較短、業(yè)務(wù)單一，數據中心城域網(wǎng)基本是點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸系統，但是因為大量數據傳輸的需求，對容量要求較大。

　　數據中心城域網(wǎng)是目前很熱門(mén)的研究領(lǐng)域，各種新的技術(shù)和方案層出不窮。從檢測技術(shù)角度，可以把數據中心城域網(wǎng)方案分成相干檢測和直接檢測兩種技術(shù)方案。

　　相干檢測方案即采用數字相干光通信技術(shù)，和廣域網(wǎng)中相干光通信技術(shù)類(lèi)似。但因為傳輸距離短，很多方面可以簡(jiǎn)化，如可以采用低成本的光器件如硅光器件、HD-FEC、簡(jiǎn)化數字信號處理模塊中的色散補償等，即使性能低一些也能滿(mǎn)足要求。另外，一些高階的調制格式如64 QAM，雖然傳輸距離短，但仍然可以滿(mǎn)足80 km的需求，適合在數據中心城域網(wǎng)中使用，因為單波長(cháng)可達400 Gbit/s，可以大大降低單位比特的傳輸成本。

　　對于直接檢測方案，有許多不同的技術(shù)。最簡(jiǎn)單的是二進(jìn)制強度調制即OOK技術(shù)，但該技術(shù)對器件的帶寬要求較高，而且對光纖色散匹配的要求很高。為減輕這些要求，人們開(kāi)始采用高階強度調制，如四電平幅度調制PAM4對系統帶寬的要求比OOK降低一半，對色散的容忍性可以比OOK提高4倍。隨著(zhù)PAM4的芯片的成熟，PAM4已經(jīng)在實(shí)際系統中得到應用。

　　另外一種得到大量研究的直接檢測技術(shù)是DMT技術(shù)。DMT實(shí)際上是一種多載波技術(shù)，它對每個(gè)載波不是采用同一種調制格式，而是根據每個(gè)載波的信噪比的不同對每個(gè)載波采用不同調制格式，即對高信噪比的載波采用高階調制格式、低信噪比的載波采用低階調制格式，從而可以最大限度地優(yōu)化信道的頻譜效率。

　　DMT技術(shù)包括強度調制一直接檢測的DMT技術(shù)和單邊帶一直接檢測的DMT技術(shù)。單邊帶DMT技術(shù)比強度調制DMT技術(shù)的頻譜效率高一倍，同時(shí)對光纖色散的容忍度很高，但它需要正交相位調制技術(shù)，發(fā)射機的復雜度比強度調制DMT技術(shù)高很多。此外還有其他的直接檢測技術(shù)如Stoke、矢量直接檢測接收機技術(shù)。

　　直接檢測和相干檢測最大的不同是在接收端不需要本震源，發(fā)射端有的采用強度調制，相對簡(jiǎn)單，有的采用正交相位調制，和相干檢測的復雜度一樣。

　　相干檢測和直接檢測技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)。直接檢測相對比較簡(jiǎn)單、成本低、尺寸小，有可能做成可插拔的光模塊，直接插在交換機和路由器上，但是它對線(xiàn)路系統要求較高，如系統色散需要精確匹配、所需光信噪比較高，此外它的容量比相干檢測系統低，C波段一般只可以達到4~8 Tbit/s。相干檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)一是容量高，如采用64QAM，在C波段的容量可達36 Tbit/s;二是對線(xiàn)路系統要求低，對系統色散基本沒(méi)有什么要求。它的缺點(diǎn)一是成本相對較高，但因為高階調制可以大幅降低單位比特的成本，這個(gè)缺點(diǎn)將會(huì )越來(lái)越不顯著(zhù)，二是尺寸相對較大，做成目前100 Gbit/s普遍采用的QSFP28封裝模式難度很大。

　　城域網(wǎng)數據中心光互連一般是交換機或路由器通過(guò)灰光光模塊連接到波分光傳輸設備，波分傳輸設備不同波長(cháng)的信道通過(guò)合波器集中到一根光纖后經(jīng)過(guò)光放大器和傳輸光纖傳送到另一個(gè)數據中心，如圖6(a)所示。近年來(lái)出現了另一種設備形態(tài)，如圖6(h)所示，即交換機或路由器直接出彩光，該彩光可以是外接可插拔彩光光模塊，也可以是彩光光模塊直接集成到交換機或路由器中。

　　這些不同波長(cháng)的彩光直接連接到合波器再經(jīng)過(guò)放大后傳送到另一個(gè)數據中心。方案A的好處是交換機、路由器及波分傳輸設備是分開(kāi)的，用戶(hù)可以自由選擇各自最合適的方案。方案B的優(yōu)點(diǎn)是省了一對灰光光模塊，但是如果采用相十檢測彩光光模塊，交換機和路由器端口的密度會(huì )降低，如采用直接檢測彩光光模塊，對線(xiàn)路系統要求提高且傳輸容量受到限制，另外方案B把光傳輸和交換機/路由器結合在一起，有可能會(huì )限制技術(shù)的選擇自由度?；夜?A href="http://joq5k4q.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e5%85%89%e6%a8%a1%e5%9d%97&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">光模塊成本比彩光光模塊低很多，所以從成本上比較，這兩種方案難分仲伯，各自有自己的應用場(chǎng)景。

　　圖6 城域網(wǎng)數據中心互連方案形態(tài)

　　5、數據中心內光互聯(lián)技術(shù)

　　數據中心內的鏈路距離較短，大多在幾米到幾百米的范圍內。有的大型數據中心包括幾個(gè)大的建筑物，建筑物和建筑物間的連接距離相對較長(cháng)，但最長(cháng)距離在2 km之內。雖然距離短，但隨著(zhù)數據中心速率的提高，銅纜已經(jīng)難以勝任連接的要求，越來(lái)越多的連接采用光互連技術(shù)。

　　圖7是目前數據中心以太網(wǎng)速率的演變圖，這里有兩個(gè)速率：服務(wù)器至交換機的速率和交換機至交換機的速率提高。一般數據中心的速率指的是交換機至交換機的速率。今天的數據中心正從40 Gbit/s向100 Gbit/s演變，下一代可能會(huì )跳過(guò)200 Gbit/s直接演進(jìn)到400 Gbit/s。

　　圖7 數據中心以太網(wǎng)速率

　　在這樣的速率下，大多數鏈路采用光互連方案。因為距離短，光纖容易鋪設，和長(cháng)途干線(xiàn)不同，數據中心內部一般采用平行鏈路來(lái)提高互聯(lián)速率，如圖8所示。

　　圖8 數據中心光互連鏈路框架

　　如對于40 Gbit/s和100 Gbit/s，采用4條平行通道，即4x 10 Gbit/s和4x25 Gbit/s。這4條平行通道可以是4根光纖或4個(gè)波長(cháng)。在發(fā)射端，信號被分成平行的幾路通道，經(jīng)驅動(dòng)電路放大后驅動(dòng)激光器陣列(對于采用外調制器的方案，信號驅動(dòng)調制器陣列)，電光轉換后的信號藕合進(jìn)光纖后傳送到接收端。在接收端，光信號經(jīng)探測器陣列轉換成電信號，再經(jīng)接收機電路處理后送到信號目的地。

　　自從1996年VCSEL被建議用作短距離數據通信以來(lái)，VCSEL一直在短距離數據通信中占有重要的地位。直到40 Gbit/s，多模技術(shù)(多模光纖和VCSEL相結合的技術(shù))一直是數據中心光互連的主要技術(shù)。

　　到100 Gbit/s后，單通道速率達到25 Gbit/s，由于模式色散的影響，多模技術(shù)的傳輸距離受到限制，單模技術(shù)開(kāi)始在數據中心應用得到重視。

　　根據采用多模還是單模、多個(gè)光纖還是多個(gè)波長(cháng)，可以把100 Gbit/s技術(shù)分為4種類(lèi)型：SR4、SWDM4、PSM4和CWDM4。這4種類(lèi)型都是采用4個(gè)通道，每個(gè)通道速率為25 Gbit/s。

　　SR4和SWDM4采用多模技術(shù)，PSM4和CWDM4采用單模技術(shù)。SR4采用850 nm波長(cháng)的VCSEL陣列和MPO多模光纖(雙向8根光纖)，IEEE定義的最大傳輸距離為OM4光纖100 m。采用低線(xiàn)寬的VCSEL和均衡技術(shù)，SR4傳輸距離可增加到300 m。SWDM4也是采用多模技術(shù)，但和SR4不同的是它采用850~ 950 nm范圍內4個(gè)波長(cháng)的VCSEL陣列和雙向兩根多模光纖，傳輸距離和SR4相似。

　　PSM4和SR4相對應的單模技術(shù)，采用1 310 nm波長(cháng)的DFB激光器陣列和MPO單模光纖，最大傳輸距離為500 m。CWDM4采用單模粗波分技術(shù)，即1270~1330 nm范圍內相隔20 nm的4個(gè)波長(cháng)。

　　相對于PSM4，CWDM4對激光器要求更高，且需要合分波器，但傳輸距離可達2 km。

　　這4種技術(shù)具體特性和性能指標列在表2中。具體采用哪種技術(shù)需要綜合考慮性能和成本。單模技術(shù)傳輸距離較長(cháng)，而且技術(shù)升級到更高速率時(shí)光纖仍然可以使用，有的數據中心看中這一點(diǎn)會(huì )優(yōu)先考慮單模技術(shù)方案。但多模技術(shù)成本相對較低，對于大多數鏈路在100 m之內的數據中心，多模技術(shù)方案在成本上更具優(yōu)勢。

　　表2 4種100 Gbit/s技術(shù)

　　100 Gbit/s之后的下一個(gè)以太網(wǎng)速率很有可能是400 Gbit / s , IEEE 802.3在2014年啟動(dòng)了400Ghit/s以太網(wǎng)研究組，定義400 Gbit/s以太網(wǎng)標準。400 Gbit/s以太網(wǎng)物理層對多模光纖和單模光纖距離目標和100 Gbit/s一樣。如圖9所示，有多種方法可以使光通道達到400 Gbit/s。

　　圖9 提高速率到400 Gbit/s的方法

　　一是增加通道速率，如提高符號速率或調制階數，50 Gbaud的PAM4信號可以不改變現有通道數就可以實(shí)現400 Gbit/s;

　　二是增加光纖數，如在現有25 Gbit/s通道速率的基礎上，采用16根光纖可以達到400 Gbit/s;

　　三是增加波長(cháng)，如在PSM4基礎上，每根光纖4個(gè)波長(cháng)就可以實(shí)現400 Gbit/s。

　　不論采用哪種方法，400 Gbit/s的單位比特的成本和功耗應該比100 Gbit/s的低。

　　目前光模塊采用熱插拔的方式，通過(guò)交換機的面板接口和電子走線(xiàn)和交換芯片連接在一起，如圖10(a)所示。隨著(zhù)交換機速率的提高，這段電子走線(xiàn)將會(huì )對信號產(chǎn)生愈來(lái)愈大的損傷，同時(shí)可插拔接口也限制了面板的密度。為解決這個(gè)問(wèn)題，可以把光模塊移到交換機中去，使光模塊靠近交換芯片，光模塊通過(guò)光纖接到面板上，這種方式稱(chēng)為板載光模塊，如圖10(b)所示。板載光模塊不僅可以減少電子走線(xiàn)對信號的損傷，簡(jiǎn)化模塊設計，還可以大大增加面部密度。最終電子芯片和光子芯片將集成在一起，大大簡(jiǎn)化系統、降低功耗和成本，如圖10(c)所示。板載光模塊和光電集成模塊對器件的可靠性要求很高，因為板載模塊和光電集成器件的故障都需要更換整個(gè)交換機電路板，不像更換可插拔光模塊那樣簡(jiǎn)單易操作。

　　圖10 光和電結合的方式

　　6、結束語(yǔ)

　　本文綜述了數據中心網(wǎng)絡(luò )所需的光通信技術(shù)，包括廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和數據中心內網(wǎng)。

　　可以看到，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )速率的提高，光通信技術(shù)幾乎用在數據中心的所有鏈路中。從距離幾米的服務(wù)器互連到連接位于世界各地數據中心的跨洋廣域網(wǎng)，作為高帶寬、高密度和長(cháng)距離的信息傳輸載體，光通信技術(shù)將直接影響未來(lái)數據中心的發(fā)展。

　　如何在各個(gè)層面提高光傳輸通道的容量和效率來(lái)滿(mǎn)足數據中心快速發(fā)展的需求，將是一項十分挑戰的工作。