韦乐平：400G时代已开启，扩容节奏应循序渐进
日前，在SReXperts China 2021论坛上，工信部通信科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平发表《400G时代已开启》的主题演讲。他指出，数字化转型浪潮下，带来大量新业务、新应用、新技术、新模式，对底层网络的架构、容量、速率、性能、可用性提出了一系列新要求。
最直观的表现是，业务带宽的持续增加，流量如洪水猛兽般袭来，使得端口速率的提升依然是不竭的趋势。韦乐平表示，这一发展趋势任何手段都无法打断，因而400G时代已经开启。
韦乐平介绍，路由器400G端口的优势首先在于能快速提升链路速率和网络容量，同时减少链路的数量。其次能够降低过多链路ECMP/UCMP带来的弊端，如复杂度和地址消耗等。也能够简化路由/MPLS/SR的部署。更为重要的是，可插拔数字相干光模块实现了IP和光的集成，进一步简化部署和成本。
400G时代已开启
根据市场调研机构Omdia的分析，数据中心（DC）率先开启向400G的过渡，并在2019年已开始应用；预计到2023年，400G的销售额将主导数据中心市场。
对于公用电信网而言，韦乐平表示，目前已经在网络边缘开启了向400G的过渡。一是流量驱动：400G是来来5年光模块的主要增长点，复合增长率44%；二是标准驱动：OIF定义的400ZR已实现多厂家互操作，400ZR+正在开发。
三是技术驱动：硅、硅光和DSP的进展催生了可用于40-120公里（放大）的可插拔数字相干光模块，适用多个系统和多个网络应用场景，替代了大量独立转发器，具备动耗、性能、尺寸和成本的综合优势；四是速率驱动：中国电信区城/长途网多个段落容量超30T，最高超100T，利用单波400G WDM替代单波100G WDM可节约大量转发器和光纤。
韦乐平介绍，400G技术在不同网络应用场景中的应用各有特点。DC/城域网接入场景下，400ZR单波单跨16QAM可传40公里，带放大器可达120公里，目前在DCI市场已启动；城域网场景下，400ZR+单波单跨100-400G 8/16QAM或QPSK可传400-600公里（带放大）。
区域长途网场景下，基于常规G.652光纤和增强FEC，多跨100-400G 8/16QAM和QPSK可传500-800公里（放大）。干线长途网场景下，基于常规G.652光纤和增强FEC，基于130G波特QPSK的400G传输距离有望达到1500公里，覆盖中国电信干线传输99%的复用段距离，若采用G.656E光纤则距离还可扩展约80%。
HeavyReading数据显示，2020年运营商部署400ZR的累积比例为12%，400ZR+为10%；预计到2022年，400ZR的部署比例为59%，400ZR+为51%。韦乐平表示，这一意味着，2022年将是一个转折点，多数运营商会在2022年前考虑部署400ZR和400ZR+。
扩容节奏循序渐进
“回顾42年来传送网扩容节奏，基本都是按照4倍速率升级，成本提高约2.5倍的规律发展，每次升级单比特成本下降约35%。”韦乐平表示，这么做的目的是避免了网络基础设施频繁升级的诸多弊端和风险。
具体来看，1978年从PDH体系的2M开始到8M、34M、140M乃至非标准的560M，始终按速率提升4倍节奏发展。1988年SDH从155M开始到622M（STM4）、2.5G（STM16）、10G（STM64），也是遵循4倍节奏发展。
2000年OTN体系从2.5G（ODU1）、10G（ODU2）、40G（ODU3），也遵循4倍节奏。不过到100G就只有2.5倍了，韦乐平表示，主要原因是40G标准化很差，产业链碎片化，业界希望尽快转向标准化的100G，形成健康的生态和规模效应，事实证明这一转变是成功的。
因此，为规避网络基础设施的频繁升级和简化运营管理，原则上应继续遵循4倍速率为基本扩容节奏，即从目前的100Gps直接升级至400Gps系统，以400Gps作为下一代传送网的主导速率。
韦乐平表示，城域DCI、城域接入、城域网、区域长途网场景，400G已基本成熟，只要有需求和价格合理，可直接升级至400G，实现传送网与路由器对接，无需200G这一中间速率。
干线长途网应用场景，受130G波特技术滞后的影响，干线长途网单波400G系统将推至2023年才可用。韦乐平建议，现阶段必要的扩容仍可继续使用价廉物美的100G系统；为应付扩容急需但光纤紧缺区域，先升至200G也不失为一种过渡性应对方案。
IP和光融合是趋势
理论来说，多年来，光通信每比特成本的改进主要依赖谱效率的不断改进，即更高的速率仅需更少的端口和更少的光纤。但谱效率越高，需更大发送动率，谱效率的提升开始受限于光纤非线性和逼近香农极限，成本代价正迅速上升，拓展空间已经十分有限。
因此，未来的关注点要从香农理论极限和非线性限制转向不断改进端口功耗和密度以及传输距离，来构建更经济可行的传送网。
韦乐平认为，最关键的技术途径是提升传输波特率和降低每比特功耗。在谱效率不变前提下，基于更先进硅技术的DSP可以在同样功耗下具备更复杂的处理能力和更高速率，从而不断减少每比特的能耗。
随着硅、硅光和DSP的进展，融合IP和Optics两者的可插拔数字相干光模块解决了尺寸、功耗、成本等集成障碍，可适用路由器、交换机和线路系统。
韦乐平表示，IP和Optics融合的好处，消除了独立转发器，减少了端口，降低了设备的功耗、尺寸和成本；突破了IP层和光层独立运行管理的壁垒，可望实现跨层自动化运行，有效利用两层资源，提升资源利用率，降低成本；具备全局视野后决策更快更有效；可望实现统一的、动态的可编程的网络，快速适应网络和业务需要；可按需灵活插拔光模块，线卡不必一次投资到位，节约CAPEX。
“当然IP和Optics融合也面临一些挑战，主要在于多厂家环境下统一管理两层设备和系统的标准化、互操作难题。”韦乐平表示，“这其实不是技术难题，而是多厂商之间利益格局博弈的难题。虽然在很大范围内较难解决，但是在城域网或者在城域网的某个区段是完全可以突破的。”