2016年光网络趋势

2016-04-13Ovum智能网络首席分析师RonKline本刊编辑部编译

通信世界 2016年4期

Ovum智能网络首席分析师│Ron Kline本刊编辑部编译

2016年光网络趋势

Ovum智能网络首席分析师│Ron Kline本刊编辑部编译

在光通信领域，光传输容量每4年就增长10倍。100G技术于2010年首次部署于现网，目前200G技术已经进入总体部署阶段，接下来即将部署的是单载波400G技术。

2016年，运营商加快了云计算的落地，面向市场推出了云服务并加速完善云服务能力，加快了电信网络基础生态系统的升级改造，这对于支撑骨干网大量数据传输的设备商而言，也是直接的市场影响，主要体现在：骨干网传输设备的设计与以前相比已产生变化；日益增长的数据流量促使网络管理技术不断加强和提升；未来的网络设备提供商市场竞争更加激烈。

光网络市场发展关键

● 趋势1：网络上流量的快速增长和大流量业务的激增，使传统的网络建设模式已经无法适应，并且电信服务提供商和OTT企业对网络体系结构的变化有着不同看法。

● 趋势2：在光通信领域，光传输容量每4年就增长10倍。100G技术于2010年首次部署于现网，目前200G技术已经进入总体部署阶段，接下来即将部署的是单载波400G技术。

● 趋势3：光通信市场的主导权越来越集中于少数几家全球供应商手中，竞争越来越激烈。

网络流量的变化和激增

不可否认，网络流量已经成为影响光网络演进的最大因素，未来10年网络流量仍将呈现指数级增长。在全球范围内，未来5年来自全部消费者移动终端和固定宽带的网络数据流量复合年增长率(CAGR)将达到25%，2020年数据量将超过100万PB。

基础应用使用体验的好快主要依赖于两个方面：一是最终用户与数据中心之间（通常称为南-北向）光纤网络的联通性，二是取决于托管于数据中心内部不同应用之间（通常称为东-西向）的网络连通性。只有当这两方面网络能力都足够强大时，数据中心之间的互联网络才能满足较高容量需求的流量增长。除此之外，内容提供商还面临着加密视频不断激增的困境，这些加密视频甚至无法被监控、缓存和优化，因此，内容提供商目前惟一能做的就是不断增加他们的容量。

可以看到，目前云计算服务正在成为光网络改造与升级的最大驱动力，这也同时增加了消费者和商业用户使用在线应用程序、服务和工具(即non-telco服务)的几率，通过云计算来完场商业交付。据OVUM最新企业调查显示，截至2015年底已有70%的企业使用或计划使用云基础设施服务。

此外，物联网的增长也将对网络产生巨大影响。物联网将进一步增加终端节点和最终流量的数量级。OVUM的相关预测数据显示，2019年底全球M2M连接数仅在移动终端方面就将达到5.29亿，并以年复合成长率（CAGR）17%的速度增长。思科、爱立信、华为和更多的企业预测，全部物联网设备连接数在2020年将超过500亿。

在驱动程序已经不重要的当下，移动网络演进到5G毫无疑问将增加数据中心互连（DCI）的通信流量。LTE需要的网络带宽是3G时代的10倍，而LTE-A需要的带宽是LTE的6倍。这些不断增加的网络容量需求和即将到来的4.5G、5G以及追求低成本驱动的云RAN（C-RAN）、光fronthaul技术的应用，加之运营商的虚拟化运行越来越多地在数据中心环境中处理，这些都进一步加大了对DCI的需求。

同时，数据中心快速发展的另一个增长驱动力是通信服务提供商（CSP）将越来越广泛地应用NFV架构来改善网络性能并完善服务能力。

最终，在日常生活中，我们所看到的改变是在消费内容上的彻底转变，包括内容的制作、发布、商业支付方式等的转变。在任何一个晚上，Netflix和YouTube上占据通信流量50%以上的都是在线视频，而浏览这些网站的消费者中有62%以上也都在观看在线视频。总之，以4K视频为趋势的在线视频已经极大地影响了网络的改变，未来8K视频的普及将更进一步对网络升级提出新需求。

流量模式的改变

前面讨论的市场趋势对光网络的演化有极具破坏性的影响。

在传统的电信网络中（从最终用户到核心网络的回路），流量模型通常都是南-北走向的。但在数据中心以外由OTT服务提供商和电信运营商构建的网络，正在对流量产生着剧烈的影响。在数据中心内部的网络流量大部分是由数据中心之间的机器对机器通信所产生的，我们称其为东-西向流量。而通过对OTT互联网内容提供商（ICP）的讨论表明，相比于南-北向流量的10%，东-西向流量几乎占到了全网流量的90%。

网络流量模式的改变是一个根本性的转变，这也导致运营商重新思考如何构建网络。事实上，为了更好地支撑流量的突发、多元化和大容量传输，运营商和互联网服务提供商更需要一个简化的新型网络体系结构模型，把传统的功能层电信网络收敛到高效的平台上，而不是使用复杂的无处不在的IP路由。

超越100G

在光传输领域一直有一个趋势——向更高的带宽演进。这需要运营商更换网络架构中的一些关键要素，这一方法被认为是节省成本和节省时间、具有很高性价比的做法。人们已经在20世纪90年代的从2.5G到10G的演进过程中，以及本世纪的40G部署过程中看到了这一趋势。

和高带宽密切相关的DSP扫清了100G部署过程中的障碍，改变了光传输领域的游戏规则。

自2010年相干100G技术引入后，全球厂商的100G线卡出货量已超过28万块，此外，厂商已从2014年开始推出16QAM 200G／400G线卡，目前已出货近3500块。

100G传输时代已经到来，市场也已开始部署基于16QAM更高速率的200G/400G技术。如图所示，不同颜色代表了不同速率接口的市场部署量，图中的针则表示了第四季度的总出货量，可以看到，基于16QAM的200G和400G在出货量中只占据一小部分，但我们预计随着越来越多的厂商推出该产品、运营商部署意愿的提升、产品价格的下降，200G和400G的出货量将大幅增加。

如果条件允许，光纤网络的容量将不断增加，芯片技术历经30年容量越来越高、体积越来越小。然而现实情况并不是理想的，目前应用于地铁、长途传输网络中的单个光纤仍受制于传输噪声限制，无法显著提高容量，这被称为香农极限。因此，提高频谱效率、提升光纤的承载能力成为新趋势。

光物理学家多方着手，致力于破除引入上述技术的瓶颈，包括引入新的调制格式、新类型的光纤、超级传输通道和空分复用技术等。

预期到2016年，基于16QAM的200G在经过现场测试和早期部署阶段后将进入规模部署阶段，其出货量和市场规模将急剧增长。使用同样DSP芯片的情况下，200G提供的带宽是100G的两倍。因此，尽管厂商的确收取了更高的费用，但是其费用不到100G费用的两倍。由此可见，从成本角度来看是否采用200G对于运营商而言并不是难以抉择的问题，尤其是在城域网中200G能够提供更低的比特传输成本。此外，ICP已经在城域数据中心之间的连接上开始使用该技术，在一些采用拉曼放大器的长距离传输和海底短距传输中我们也看到了200G的应用。

运营商在网络上实现16QAM能力时需要牺牲一些传输距离。为此，光网络厂商提出了新的8QAM调制技术，提供了一个超过100G的信道速率(通常是150G/300G双载体），对运营商而言，这比基于16QAM的200G和400G实现起来更为容易。

光技术在不断推陈出新，下一步单载波400G技术将得到发展。部分元器件厂商已经推出了新的调制技术、接收机和窄激光技术，以此支持400G技术的推广。我们期待DSP系统厂商开发的下一代产品也将支持400G，未来单通道400G有望降低成本（双通道系统都需要激光器和接收器），同时提供更好的频谱效率。