2016年光網絡趨勢

Ovum智能網絡首席分析師│Ron Kline本刊編輯部編譯

2016年光網絡趨勢

Ovum智能網絡首席分析師│Ron Kline本刊編輯部編譯

在光通信領域，光傳輸容量每4年就增長10倍。100G技術于2010年首次部署于現網，目前200G技術已經進入總體部署階段，接下來即將部署的是單載波400G技術。

2016年，運營商加快了云計算的落地，面向市場推出了云服務并加速完善云服務能力，加快了電信網絡基礎生態系統的升級改造，這對于支撐骨干網大量數據傳輸的設備商而言，也是直接的市場影響，主要體現在：骨干網傳輸設備的設計與以前相比已產生變化；日益增長的數據流量促使網絡管理技術不斷加強和提升；未來的網絡設備提供商市場競爭更加激烈。

光網絡市場發展關鍵

● 趨勢1：網絡上流量的快速增長和大流量業務的激增，使傳統的網絡建設模式已經無法適應，并且電信服務提供商和OTT企業對網絡體系結構的變化有著不同看法。

● 趨勢2：在光通信領域，光傳輸容量每4年就增長10倍。100G技術于2010年首次部署于現網，目前200G技術已經進入總體部署階段，接下來即將部署的是單載波400G技術。

● 趨勢3：光通信市場的主導權越來越集中于少數幾家全球供應商手中，競爭越來越激烈。

網絡流量的變化和激增

不可否認，網絡流量已經成為影響光網絡演進的最大因素，未來10年網絡流量仍將呈現指數級增長。在全球范圍內，未來5年來自全部消費者移動終端和固定寬帶的網絡數據流量復合年增長率(CAGR)將達到25%，2020年數據量將超過100萬PB。

基礎應用使用體驗的好快主要依賴于兩個方面：一是最終用戶與數據中心之間（通常稱為南-北向）光纖網絡的聯通性，二是取決于托管于數據中心內部不同應用之間（通常稱為東-西向）的網絡連通性。只有當這兩方面網絡能力都足夠強大時，數據中心之間的互聯網絡才能滿足較高容量需求的流量增長。除此之外，內容提供商還面臨著加密視頻不斷激增的困境，這些加密視頻甚至無法被監控、緩存和優化，因此，內容提供商目前惟一能做的就是不斷增加他們的容量。

可以看到，目前云計算服務正在成為光網絡改造與升級的最大驅動力，這也同時增加了消費者和商業用戶使用在線應用程序、服務和工具(即non-telco服務)的幾率，通過云計算來完場商業交付。據OVUM最新企業調查顯示，截至2015年底已有70%的企業使用或計劃使用云基礎設施服務。

此外，物聯網的增長也將對網絡產生巨大影響。物聯網將進一步增加終端節點和最終流量的數量級。OVUM的相關預測數據顯示，2019年底全球M2M連接數僅在移動終端方面就將達到5.29億，并以年復合成長率（CAGR）17%的速度增長。思科、愛立信、華為和更多的企業預測，全部物聯網設備連接數在2020年將超過500億。

在驅動程序已經不重要的當下，移動網絡演進到5G毫無疑問將增加數據中心互連（DCI）的通信流量。LTE需要的網絡帶寬是3G時代的10倍，而LTE-A需要的帶寬是LTE的6倍。這些不斷增加的網絡容量需求和即將到來的4.5G、5G以及追求低成本驅動的云RAN（C-RAN）、光fronthaul技術的應用，加之運營商的虛擬化運行越來越多地在數據中心環境中處理，這些都進一步加大了對DCI的需求。

同時，數據中心快速發展的另一個增長驅動力是通信服務提供商（CSP）將越來越廣泛地應用NFV架構來改善網絡性能并完善服務能力。

最終，在日常生活中，我們所看到的改變是在消費內容上的徹底轉變，包括內容的制作、發布、商業支付方式等的轉變。在任何一個晚上，Netflix和YouTube上占據通信流量50%以上的都是在線視頻，而瀏覽這些網站的消費者中有62%以上也都在觀看在線視頻。總之，以4K視頻為趨勢的在線視頻已經極大地影響了網絡的改變，未來8K視頻的普及將更進一步對網絡升級提出新需求。

流量模式的改變

前面討論的市場趨勢對光網絡的演化有極具破壞性的影響。

在傳統的電信網絡中（從最終用戶到核心網絡的回路），流量模型通常都是南-北走向的。但在數據中心以外由OTT服務提供商和電信運營商構建的網絡，正在對流量產生著劇烈的影響。在數據中心內部的網絡流量大部分是由數據中心之間的機器對機器通信所產生的，我們稱其為東-西向流量。而通過對OTT互聯網內容提供商（ICP）的討論表明，相比于南-北向流量的10%，東-西向流量幾乎占到了全網流量的90%。

網絡流量模式的改變是一個根本性的轉變，這也導致運營商重新思考如何構建網絡。事實上，為了更好地支撐流量的突發、多元化和大容量傳輸，運營商和互聯網服務提供商更需要一個簡化的新型網絡體系結構模型，把傳統的功能層電信網絡收斂到高效的平臺上，而不是使用復雜的無處不在的IP路由。

超越100G

在光傳輸領域一直有一個趨勢——向更高的帶寬演進。這需要運營商更換網絡架構中的一些關鍵要素，這一方法被認為是節省成本和節省時間、具有很高性價比的做法。人們已經在20世紀90年代的從2.5G到10G的演進過程中，以及本世紀的40G部署過程中看到了這一趨勢。

和高帶寬密切相關的DSP掃清了100G部署過程中的障礙，改變了光傳輸領域的游戲規則。

自2010年相干100G技術引入后，全球廠商的100G線卡出貨量已超過28萬塊，此外，廠商已從2014年開始推出16QAM 200G／400G線卡，目前已出貨近3500塊。

100G傳輸時代已經到來，市場也已開始部署基于16QAM更高速率的200G/400G技術。如圖所示，不同顏色代表了不同速率接口的市場部署量，圖中的針則表示了第四季度的總出貨量，可以看到，基于16QAM的200G和400G在出貨量中只占據一小部分，但我們預計隨著越來越多的廠商推出該產品、運營商部署意愿的提升、產品價格的下降，200G和400G的出貨量將大幅增加。

如果條件允許，光纖網絡的容量將不斷增加，芯片技術歷經30年容量越來越高、體積越來越小。然而現實情況并不是理想的，目前應用于地鐵、長途傳輸網絡中的單個光纖仍受制于傳輸噪聲限制，無法顯著提高容量，這被稱為香農極限。因此，提高頻譜效率、提升光纖的承載能力成為新趨勢。

光物理學家多方著手，致力于破除引入上述技術的瓶頸，包括引入新的調制格式、新類型的光纖、超級傳輸通道和空分復用技術等。

預期到2016年，基于16QAM的200G在經過現場測試和早期部署階段后將進入規模部署階段，其出貨量和市場規模將急劇增長。使用同樣DSP芯片的情況下，200G提供的帶寬是100G的兩倍。因此，盡管廠商的確收取了更高的費用，但是其費用不到100G費用的兩倍。由此可見，從成本角度來看是否采用200G對于運營商而言并不是難以抉擇的問題，尤其是在城域網中200G能夠提供更低的比特傳輸成本。此外，ICP已經在城域數據中心之間的連接上開始使用該技術，在一些采用拉曼放大器的長距離傳輸和海底短距傳輸中我們也看到了200G的應用。

運營商在網絡上實現16QAM能力時需要犧牲一些傳輸距離。為此，光網絡廠商提出了新的8QAM調制技術，提供了一個超過100G的信道速率(通常是150G/300G雙載體），對運營商而言，這比基于16QAM的200G和400G實現起來更為容易。

光技術在不斷推陳出新，下一步單載波400G技術將得到發展。部分元器件廠商已經推出了新的調制技術、接收機和窄激光技術，以此支持400G技術的推廣。我們期待DSP系統廠商開發的下一代產品也將支持400G，未來單通道400G有望降低成本（雙通道系統都需要激光器和接收器），同時提供更好的頻譜效率。

圖 2014年第四季度到2015年第三季度，10G/40G/100G/200G線卡發貨量（來源于：Ovum）

編輯｜刁興玲 diaoxingling@bixintong.com.cn