韦乐平：400G时代已开启，扩容节奏应循序渐进

近日，在SReXperts中国2021论坛上，工信部通信科学技术委员会常务副主任、中国电信科学技术委员会主任魏乐平发表了《400G时代已开启》主题演讲。他指出，在数字化转型的浪潮下，带来了大量新业务、新应用、新技术、新模式，对底层网络的架构、容量、速度、性能和可用性提出了一系列新的要求。。

最直观的表现就是随着服务带宽的不断增加，流量如猛兽般涌来，这使得港口速度的提升依然是取之不尽用之不竭的趋势。黎俊杰表示，400Gb/s传输的理想非常饱满。魏乐平表示，这种发展趋势无论如何都不能中断，所以400G时代已经开始了。

据魏乐平介绍，路由器400G端口的优势在于可以快速增加链路速率和网络容量，同时减少链路数量。其次，它可以减少过多链接ECMP/UCMP带来的缺点，如复杂性和地址消耗。它还可以简化路由/多协议标签交换/服务请求的部署.更重要的是，可插拔数字相干光模块实现了IP和光的融合，进一步简化了部署和成本。

400G时代已经开始。

据市场调研机构Omdia分析，数据中心率先开启向400G的过渡，2019年已应用；预计到2023年，400G的销量将主导数据中心市场。

对于公共电信网络，魏乐平表示，向400G的过渡已经在网络边缘开始。一是流量驱动的3336.04万g是近五年光模块的主要增长点，复合增长率为44%；第二，标准驱动：OIF定义的400ZR已经实现了多厂商互通，400ZR正在开发中。

三是技术驱动的：硅、硅光、DSP的发展，催生了可40-120公里使用的可插拔数字相干光模块，适用于多系统、多网络应用场景，替代了大量独立的应答机，在功耗、性能、尺寸、成本等方面具有综合优势；第四是速率驱动的：中国电信区域城市/长途网。多段容量超过30T，最大超过100T。用单波400克WDM代替单波100克WDM可以节省大量的中继器和光纤。

魏乐平介绍，400G技术在不同网络应用场景中的应用各有特点。在DC/城域接入场景下，400ZR单波单跨16QAM可传输40公里，放大器可达120公里，目前已在DCI市场推出。在城域网场景下，400ZR单波单跨100-400G 8/16QAM或QPSK可传输400-600km。

在区域长途网络场景中，基于常规的G.652光纤和增强的FEC，可以跨越100-400G 8/16QAM和QPSK传输500-800公里。在长途干线网场景下，基于常规G.652光纤、增强型FEC和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复用段距离的99%。如果采用G.656E光纤，距离可以延长80%左右。

HeavyReading数据显示，2020年运营商部署400ZR的累计比例为12%，400ZR为10%；预计到2022年，400ZR的部署比例为59%，400ZR的部署比例为51%。魏乐平表示，这意味着2022年将是一个转折点，大部分运营商会考虑在2022年之前部署400ZR和400ZR。

扩张的步伐是渐进的。

回顾过去42年传输网扩容的步伐，基本按照4倍速率升级，成本增加约2.5倍的规律发展，每次升级的单比特成本下降约35%。魏乐平表示，这样做的目的是为了避免网络基础设施频繁升级带来的诸多弊端和风险。

具体到1978年，从PDH系统的2M到8M、34M、140M甚至非标560M，始终以4倍提速的节奏发展。1988年，SDH从155M起步到622M，2.5G(STM16)和10G(STM64)，也是遵循4倍节奏。

2000年，OTN系统遵循2.5G、10G(ODU2)和40G(ODU3)的四倍节奏。但当达到100G时，只有2.5倍。在标准层面，ITU-T从2016年到2018年连续三年制定标准规范，OIF从2015年开始相关工作，国内CCSA也发布了400Gb/sWDM系统的技术要求。魏乐平说测试

魏乐平表示，400G在DCI都市圈、都市圈接入、城域网和区域长途网场景下已经基本成熟。只要有需求，价格合理，可以直接升级到400G，实现传输网和路由器的连接，不需要200G G的中间速率.

在干线长途网的应用场景中，由于130G波特率技术的滞后，干线长途网的单波400G系统要到2023年才能面世。魏乐平建议，现阶段必要的扩容还是可以继续使用物美价廉的100G系统；为了应对产能扩张的迫切需求但光纤短缺，先将产能提升到200G也是一种过渡性的解决方案。

IP和光融合是趋势。

理论上，多年来，光通信每比特成本的提高主要依赖于频谱效率的不断提高，即更高的速率需要更少的端口和更少的光纤。然而，频谱效率越高，传输速率越大。光纤的非线性和接近香农极限限制了光谱效率的提高。成本快速上升，扩张空间非常有限。

因此，未来的重点应该从香农理论极限和非线性极限转移到不断提高端口功耗和密度以及传输距离，从而构建更加经济可行的传输网络。

魏乐平认为，最关键的技术途径是提高传输波特率，降低每比特功耗。在频谱效率不变的前提下，基于更先进硅技术的DSP可以在相同功耗下拥有更复杂的处理能力和更高的速度，从而不断降低每比特的能耗。

随着硅、硅光学和数字信号处理器的发展，集成IP和光学的可插拔数字相干光模块解决了尺寸、功耗和成本等集成障碍，可应用于路由器、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。

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