隨著大數據時代的到來，以及人工智能、虛擬/增強現實、物聯網等新型技術的出現，數據流量呈現爆發式增長。據Cisco預測，截至2021年，全球數據中心的IP流量將會增長至20.6ZB，而99%的網絡流量都與數據中心有關。可見互聯網業務對數據中心的依賴程度越來越高，而且數據中心的流量也不再僅限于南北向流量，數據中心之間的同步、災備、虛擬機遷移，以及數據中心云化、并行計算等新需求的出現，使數據中心東西向流量迅速增加，未來數據中心的東西向流量和占比還會持續增加，可能會占到80%以上。

數據中心互聯成為迫切需求

互聯網流量特別是跨數據中心的流量增長，使得數據中心互聯成為迫切需求，而且大帶寬的互聯需求會越來越多。從電信運營商數據中心互聯的情況來看，目前對于城域網范圍可以基于傳輸專線提供獨占帶寬的DCI服務，也可以利用163/IP城域網提供共享帶寬的DCI服務；對于跨骨干的DCI服務或與天翼云的連接，則通過延伸交換機連接到骨干DCI/CN2，底層采用波分系統承載需求。

對于城域范圍的數據中心互聯，上述方式目前可以滿足幾Mbit/s到100Gbit/s的帶寬需求，但運營商一般對于構建DC互聯網絡的驅動力不足，主要是在客戶提出需求時，根據客戶的需求來提供相應的傳輸專線服務，如MSTP、OTN，對于需求不高或考慮經濟因素的中小企業客戶也可能采用MPLS VPN的方式來提供DCI服務。當DC互聯的需求流量不大時，開通專線的方式可以滿足需求，但是考慮到大帶寬流量需求，運營商也正在考慮成本更低的方式來滿足業務承載。

與電信運營商不同的是，在數據中心光互聯方面，大型互聯網廠商處于領跑地位。由于DC東西向流量需求的驅動，很多大型互聯網選擇租用裸纖，采用自建波分系統的方式來滿足100G以上甚至T級別的DC互聯需求。在這種需求場景中，由于主要是點到點互聯，設備資源無法共享，所以成本較為敏感，并且希望可以按需快速部署；考慮到數據中心機房的機柜尺寸、通風散熱方式、供電方式等特點，對設備外觀和尺寸的要求也異于傳統波分設備；除此之外，也會對波分系統的管控提出要求，包括光、電層設備硬件參數的配置，性能數據的上報和分析、告警信息的獲取等。如何構建低成本的、適用于DC互聯場景的波分系統，同時為其提供靈活的管控能力，是值得探索的問題。

開放與分解的光網絡來破局

構建開放與分解的波分網絡，來實現數據中心的光層互聯，可能是解決上述問題的較好思路。2018年，ONF成立了ODTN（Open Disaggregated Transport Network）項目，該項目由運營商主導，旨在利用光電解耦的設備、開放且通用的標準和開源的軟件來構建數據中心互聯。ODTN項目希望分解網絡組件并提供開源軟件來控制多廠商設備，供應商可以專注于特定的組件而不必構建完整的解決方案，達到加快創新和降低成本的目的，同時允許運營商自由選擇同類的最優組件，規避供應商鎖定的問題。圖1為ODTN的系統架構圖。

圖1??ODTN系統架構圖

除ODTN以外，Facebook主導了致力于光和IP網絡中開放技術的OOPT(Open Optical & Packet Transport)?項目 ，AT&T主導OpenROADM項目并定義了開放、分解的ROADM系統及相關的業務、網絡模型、設備和數據模型，圖2為OpenROADM的系統架構圖。

圖2 OpenROADM系統架構圖

開放是縱向的解耦

開放是縱向的、控制平面和數據平面的解耦，可以引入SDN理念實現光網絡管控，達到軟件開放源碼、接口規范標準、數據模型統一、控制轉發分離和網絡能力開放的目的。縱向的開放使SDN理念得以引入光網絡，同時也推動了設備的白盒化，因此可認為白盒化與SDN是相伴相生的。

在傳統模式下，廠商設備以黑盒的方式提供，是完全封閉的，由設備廠商提供設備，并由廠商私有網管控制設備，實現功能配置；接口私有化，設備的軟硬件更新迭代依賴于主流設備廠商的研發能力和市場策略。

而在完全開放實現SDN管控的情況下，設備可以由設備廠商或光器件廠商提供，設備內部的光器件、模塊均可以通過統一接口被納管，控制粒度更細，需要針對主要器件的物理參數建立信息模型，并制定業界統一的接口規范，技術迭代也會更快。

傳統方式已經受到挑戰，而完全開放的SDN管控目前還不具備條件，從實現設備商開放能力和運營商管控需求兩者匹配的角度而言，“灰盒”可能是目前的最佳選擇，即能力“部分開放”，由設備廠商提供設備，并按標準化接口開放能力，允許跨廠商統一納管。

分解是橫向的解耦

分解是橫向的、數據平面硬件之間的解耦，它可以達到硬件通用化和降低成本的目的，同時也可以避免廠商鎖定。根據分解程度的不同，可以分為部分分解和完全分解兩種方式：將電層的終端設備和光層的線路系統分解是部分分解；將網絡中的各個功能模塊均分解為獨立的設備被稱之為完全分解。

從目前的商用情況來看，主要還是以部分分解為主，即實現了光層與電層的解耦。比起完全分解的方式，部分分解的方式難度相對較小，目前階段可以作為傳輸系統分解的一種推薦方式，但是也需要解決諸如性能評估和運維管控等問題。從開放管控的角度來看，這種部分分解的設備形態，其實就是灰盒模式，所以無論從開放還是分解的角度來看，部分分解的灰盒模式更有利于商業化推動。

分解可以帶來設備形態上的變化，使機架和設備完全解耦，允許設備容量按需配置。另外，傳統通信機房的制冷系統能耗占比已經超過設備的能耗占比，在散熱架構和冷卻手段的應用上都落后于數據中心。

而且，分解后的設備可設計為刀片式，這種方式風道簡單、阻力小、能耗低、噪聲小，能夠更好地適應各種先進的數據中心冷卻方案，同時供電方式也由直流改為交流，更好地適應數據中心機房的供電。此外，將光模塊從板卡中分解出來，采用可插拔的方式設計，也屬于分解的一種，它可以驅動模塊廠商專注于模塊研發，減小模塊體積、降低模塊功耗，而設備廠商也可以減少整體研發投入，提升板卡集成度，降低板卡功耗。

運營商面臨機遇與挑戰

由于需求驅動的原因，率先致力于推動利用開放與分解的波分系統來構建數據中心互聯網絡的主要是大型的互聯網公司如騰訊、阿里等，盡管沒有公開數據，但可以預見未來加大投入的互聯網公司會越來越多，這種技術方案的開放、分解特性也使得更多光器件廠商、傳輸設備廠商直接參與進來。在此趨勢下，運營商也在積極開展相關設備和管控系統的測試與研究工作。

在互聯網流量持續增長的背景下，越來越多的互聯網公司會面臨TB/s級別的高速率數據中心互聯需求，波分系統的引入將成為未來數據中心互聯場景中的主要技術選擇。很多大型互聯網廠商在需求驅動下已經開始著手自建波分系統，且出于打破廠商鎖定、降低建設成本、利于快速迭代、強化網絡管控等多方面考慮，傾向于選擇開放與分解的方式構建光網絡，與芯片、器件廠商深度合作，實現光電解耦，多廠商統一管控。

這對于運營商來說是機遇也是挑戰。運營商在網絡領域有較為豐富的規劃建設和運營維護經驗，面對客戶帶來的迫切的大帶寬需求，可以考慮針對數據中心互聯場景建設專用的波分傳輸系統。數據中心互聯波分系統建設的技術方案可以借鑒互聯網企業和國外運營商在光網絡開放和解耦方面的經驗，結合電信運營商自身在網絡領域的建設和運維方面的優勢，向著靈活解構、全面管控的數據中心互聯光網絡演進。

開放必定會帶來靈活性，分解必定會降低成本，利用開放與分解的光網絡來構建數據中心光層互聯，會成為業內越來越受關注的技術方向。
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