深入分析數據中心光模塊趨勢及面臨的挑戰

  ICC訊 近年來(lái)，隨著(zhù)光通信技術(shù)的快速發(fā)展和光器件產(chǎn)業(yè)投資不斷增加，全球光模塊市場(chǎng)發(fā)展迅速。據Yole預測，2019-2025全球光模塊市場(chǎng)規模將從77億美元增長(cháng)至177億美元，年復合增長(cháng)率達15%。其中，數據中心光模塊將以20%的年復合增速，從40億美元增長(cháng)值121億美元。而數據中心光模塊的發(fā)展與網(wǎng)絡(luò )設備及其連接方式有著(zhù)密切的關(guān)聯(lián)，它們決定著(zhù)數據中心需要什么類(lèi)型的光模塊及需要多少光模塊。本文將深入分析數據中心光模塊趨勢及面臨的挑戰。

  數據中心光模塊趨勢

  隨著(zhù)云計算和5G網(wǎng)絡(luò )興起，數據中心趨于更高速率發(fā)展，因此，布局在數據中心不同位置的網(wǎng)絡(luò )設備必須適應變化，向更高速率升級。下表為歷年來(lái)服務(wù)器接入交換機的傳輸速率演變情況，企業(yè)服務(wù)器的接入從1G-10G向10G-25G發(fā)生轉變，大型云服務(wù)器的接入從10G-40G向25/50G-50/100G發(fā)生轉變。

  由于服務(wù)器、交換機等網(wǎng)絡(luò )設備趨于更高速率、更高性能的發(fā)展，光模塊也必將隨之發(fā)生轉變，這樣才能確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的性能。下表為歷年來(lái)數據中心中各個(gè)位置網(wǎng)絡(luò )部署情況，從表格中我們可以看出，數據中心園區正在從40G向100G甚至更高速率發(fā)生轉變，如今，100G光模塊風(fēng)頭正盛。(說(shuō)明：表格中不同類(lèi)型的光模塊旨在用于不同傳輸距離和應用環(huán)境的信號傳輸，如，40G LR4用于傳輸距離為10千米的鏈路，100G CWDM4用于傳輸距離為2千米的鏈路。)

  隨著(zhù)時(shí)間的推移，400G/800G甚至更高速率的數據中心光模塊將占據光模塊市場(chǎng)的較大份額。下圖揭示了2016年~2021年交換機端口演變的過(guò)程，很顯然，從2018年到2021年100G都是主流，400G將從2021年開(kāi)始起量，有望在2022年與100G保持相當水平，800G也從2021年開(kāi)始得到一部分人的支持。

  此外，相比傳統的三層架構，未來(lái)數據中心將更多地采用脊葉結構。脊葉結構能最大限度地提高服務(wù)器之間的連接性，有利于快速部署數據中心光模塊，促進(jìn)數據中心趨于更高速率發(fā)展。這也將會(huì )是未來(lái)超大規模數據中心部署200G/400G的最佳方式。

  數據中心光模塊面臨的挑戰

  隨著(zhù)數據中心的快速發(fā)展，光模塊的設計制造、使用和維護都將面臨著(zhù)更加嚴峻的挑戰。

  成本控制

  想要在確保光模塊性能的情況下，控制成本是件不容易的事情。隨著(zhù)數據流量不斷增長(cháng)，數據中心承載的壓力也越來(lái)越大，因此它對下一代網(wǎng)絡(luò )設備提出了更高的要求，如，必須具備更高的端口密度、更快的速率等特性，這也推動(dòng)了光模塊趨于更小體積、更高速率的發(fā)展。但隨著(zhù)速率的提升，對光模塊芯片的要求也會(huì )越來(lái)越高，光模塊的成本也會(huì )隨之增長(cháng)，如，第三方供應商提供的400G光模塊高達數萬(wàn)元，更不用說(shuō)原設備制造商所提供的400G光模塊，運營(yíng)商若要大規模部署400G，那么布線(xiàn)成本將會(huì )非常高。

  設計制造

  5G網(wǎng)絡(luò )的到來(lái)，推動(dòng)了數據中心交換機和服務(wù)器的端口速率趨于更高速率發(fā)展，增加了數據中心交換機和服務(wù)器的專(zhuān)業(yè)集成電路(ASIC)的容量。然而，端口速率的增加，將會(huì )加大電信號通過(guò)線(xiàn)卡傳輸到路由器或交換機前面板的挑戰，從而增加了光模塊的設計和制造的復雜性。

  互操作性

  如今，數據中心的設備通常由不同的供應商所提供，雖然行業(yè)已明確規范了光模塊的接口標準，但不同供應商生產(chǎn)制造的光模塊的代碼存在著(zhù)差異性，所以可能會(huì )出現某個(gè)供應商的光模塊與其他供應商制造的設備不兼容。即便是現在已有第三方供應商提供兼容光模塊和box(寫(xiě)碼板)，但也只能解決部分兼容問(wèn)題，數據中心光模塊與設備之間的互操作性仍然是一大挑戰。

  散熱性

  數據中心的設備在工作時(shí)都會(huì )產(chǎn)生熱量，如果設備散熱難，將會(huì )導致室內機房溫度急劇上升，這對于網(wǎng)絡(luò )傳輸來(lái)說(shuō)是極其不友好的，如，光模塊在高溫的環(huán)境下持續工作將會(huì )引起丟包，嚴重時(shí)將會(huì )直接燒毀報廢;因此，數據中心光模塊的散熱性也是不容忽視的問(wèn)題。

  除此之外，數據中心正在趨于綠色節能環(huán)保發(fā)展，考慮到可持續性，數據中心光模塊也應該趨于低功耗節能發(fā)展。

  數據中心光模塊的快速發(fā)展將會(huì )帶來(lái)哪些影響?

  相信在不久的將來(lái)，隨著(zhù)數據中心趨于更高速率的發(fā)展，第三方兼容光模塊將會(huì )憑借高性?xún)r(jià)比和高互操作性等優(yōu)勢占據越來(lái)越大的市場(chǎng)份額，原裝光模塊將不再是數據中心唯一的選擇。