核心路由器全面邁向400GE超高速時(shí)代

  當前，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(shí)代，將長(cháng)期處于快速增長(cháng)之中的骨干網(wǎng)流量帶入了新一輪的爆炸式增長(cháng)周期。IEEE帶寬評估報告稱(chēng)，每秒將會(huì )有100萬(wàn)分鐘的視頻內容流經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，網(wǎng)絡(luò )帶寬尤其是骨干網(wǎng)帶寬每18個(gè)月翻一倍， 到2020年年底，全球IP流量將達到每年2.3ZB。

  網(wǎng)絡(luò )設備應對流量增長(cháng)的必經(jīng)之路就是持續提升端口容量，從100M、GE、2.5G、10GE到當前主流的100GE，端口速率不斷提升，從而適配網(wǎng)絡(luò )流量持續增長(cháng)對設備的需求。隨著(zhù)100GE端口應用部署的持續增長(cháng)，光纖多、配置復雜、維護工作量大等問(wèn)題也日益突顯，領(lǐng)先運營(yíng)商紛紛考慮引入下一代端口技術(shù)來(lái)支撐骨干網(wǎng)的發(fā)展演進(jìn)。眼下，整個(gè)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)界普遍認為，2019年將成為400GE的商用元年，400GE將是核心路由器未來(lái)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(gè)端口等同于4個(gè)100GE端口，用戶(hù)側光纖資源可以減少75%，同時(shí)端口配置工作量減少75%。對于當前動(dòng)輒承載30Tbit/s以上流量的骨干單節點(diǎn)而言，采用單端口400GE可將路由器端口由原來(lái)的3萬(wàn)個(gè)100GE減少到7500個(gè)400GE，高集成度帶來(lái)的成本效益由此可見(jiàn)一斑。此外端口聚合后，還可以解決多個(gè)100GE鏈路負載不均衡的問(wèn)題。

  400GE標準先行 促商用進(jìn)程加速

  客觀(guān)來(lái)看，任何一項新技術(shù)的規模商用，都需要標準先行。1985年，首個(gè)10M的IEEE 802.3以太標準誕生;2010年，IEEE正式批準了802.3ba標準，標志著(zhù)40G/100G商用之路正式開(kāi)啟;2013年年初，業(yè)界就開(kāi)始在IEEE 802.3討論100GE端口的下一代以太網(wǎng)標準，400GE標準提上日程……

  由于以太網(wǎng)標準十分復雜，因此400GE的標準制訂之路需要考慮諸多因素，可謂克服了重重挑戰：第一，400GE標準的核心——邏輯層架構，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標準制訂還需要解決物理層光鏈路帶寬極限、光通道數量極限、超高速信號的線(xiàn)速數據報文處理等技術(shù)難題。

  作為全球以太網(wǎng)標準領(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)標準難題。據了解，華為積極貢獻IEEE 802.3 400GE標準提案，提交了超過(guò)50篇的技術(shù)文稿，承擔了400GE 2/10km標準工作組主席和光層標準編輯、400GE 40km標準工作組主席職位。

  早在2011年，華為即啟動(dòng)了400GE基礎技術(shù)的研究，早于IEEE 802.3啟動(dòng)100GE之后下一代以太網(wǎng)標準研究的時(shí)間。此后，華為率先完成了以太網(wǎng)邏輯層架構技術(shù)方案的研究，完成了支持400Gbit/s高速率數據處理、FEC算法及適配等研究成果儲備。這些基礎技術(shù)，最終應用于已發(fā)布的400GE標準之中。

  2012年，華為又啟動(dòng)了400GE物理層高速信號傳輸技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)。華為率先進(jìn)行了8×50Gbit/s PAM4(Pulse Amplitude Modulation)物理層光收發(fā)系統的研究、開(kāi)發(fā)，以支持10/40km長(cháng)距離、高可靠性傳輸，全面滿(mǎn)足IEEE 802.3對技術(shù)可行性和成本可行性的嚴苛要求，從而實(shí)現低成本、可商用的400GE。

  2016年，華為與中國電信成立400GE聯(lián)合創(chuàng )新團隊，分別基于系統架構模型、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)工作組正式批準了新的IEEE 802.3bs以太網(wǎng)定義標準，包括200GE、400GE兩大以太網(wǎng)標準。至此，400GE標準已全面成熟，可以有效支撐未來(lái)的商用部署。

  400GE已實(shí)現商用Ready

  在積極推動(dòng)400GE的標準化進(jìn)程中，伴隨著(zhù)核心路由器端口速率的增長(cháng)，華為核心路由器也一直保持著(zhù)持續快速的發(fā)展，攜手上下游產(chǎn)業(yè)共同推動(dòng)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(gè)480Gbit/s路由線(xiàn)卡，領(lǐng)先業(yè)界半年;2013年4月，華為發(fā)布了1Tbit/s路由線(xiàn)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(gè)400GE測試。該測試依托中國電信網(wǎng)絡(luò )與終端重點(diǎn)實(shí)驗室，基于真實(shí)網(wǎng)絡(luò )應用所設計的測試用例展開(kāi)?；谌A為T(mén)比特大容量骨干路由器線(xiàn)卡，驗證了400GE端口的線(xiàn)速轉發(fā)、多業(yè)務(wù)疊加、故障上報等多個(gè)維度的功能。這一測試的成功完成，標志著(zhù)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(dòng)400GE產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步成熟發(fā)展，為400GE的商用部署夯實(shí)基礎。

  與此同時(shí)，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(gè)不同的電平來(lái)傳輸，在高速信號互聯(lián)場(chǎng)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(zhù)光模塊可以在不增加現有光器件帶寬及最小化光路數量增加的情況下，即可實(shí)現400GE的傳輸速率，大幅降低網(wǎng)絡(luò )成本。目前業(yè)界主流廠(chǎng)家基于PAM4調制技術(shù)的光模塊產(chǎn)品都已實(shí)現商用Ready，并具備規模發(fā)貨能力。

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

  另外，值得一提的是，通過(guò)400GE核心路由器與400G光傳送設備的組合，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(yíng)商打造端到端的400GE商用網(wǎng)絡(luò )。

  作者：岳明