深入分析數據中心光模塊趨勢及面臨的挑戰(zhàn)

  ICC訊 近年來，隨著光通信技術的快速發(fā)展和光器件產業(yè)投資不斷增加，全球光模塊市場發(fā)展迅速。據Yole預測，2019-2025全球光模塊市場規(guī)模將從77億美元增長至177億美元，年復合增長率達15%。其中，數據中心光模塊將以20%的年復合增速，從40億美元增長值121億美元。而數據中心光模塊的發(fā)展與網絡設備及其連接方式有著密切的關聯(lián)，它們決定著數據中心需要什么類型的光模塊及需要多少光模塊。本文將深入分析數據中心光模塊趨勢及面臨的挑戰(zhàn)。

  數據中心光模塊趨勢

  隨著云計算和5G網絡興起，數據中心趨于更高速率發(fā)展，因此，布局在數據中心不同位置的網絡設備必須適應變化，向更高速率升級。下表為歷年來服務器接入交換機的傳輸速率演變情況，企業(yè)服務器的接入從1G-10G向10G-25G發(fā)生轉變，大型云服務器的接入從10G-40G向25/50G-50/100G發(fā)生轉變。

  由于服務器、交換機等網絡設備趨于更高速率、更高性能的發(fā)展，光模塊也必將隨之發(fā)生轉變，這樣才能確保整個網絡的性能。下表為歷年來數據中心中各個位置網絡部署情況，從表格中我們可以看出，數據中心園區(qū)正在從40G向100G甚至更高速率發(fā)生轉變，如今，100G光模塊風頭正盛。(說明：表格中不同類型的光模塊旨在用于不同傳輸距離和應用環(huán)境的信號傳輸，如，40G LR4用于傳輸距離為10千米的鏈路，100G CWDM4用于傳輸距離為2千米的鏈路。)

  隨著時間的推移，400G/800G甚至更高速率的數據中心光模塊將占據光模塊市場的較大份額。下圖揭示了2016年~2021年交換機端口演變的過程，很顯然，從2018年到2021年100G都是主流，400G將從2021年開始起量，有望在2022年與100G保持相當水平，800G也從2021年開始得到一部分人的支持。

  此外，相比傳統(tǒng)的三層架構，未來數據中心將更多地采用脊葉結構。脊葉結構能最大限度地提高服務器之間的連接性，有利于快速部署數據中心光模塊，促進數據中心趨于更高速率發(fā)展。這也將會是未來超大規(guī)模數據中心部署200G/400G的最佳方式。

  數據中心光模塊面臨的挑戰(zhàn)

  隨著數據中心的快速發(fā)展，光模塊的設計制造、使用和維護都將面臨著更加嚴峻的挑戰(zhàn)。

  成本控制

  想要在確保光模塊性能的情況下，控制成本是件不容易的事情。隨著數據流量不斷增長，數據中心承載的壓力也越來越大，因此它對下一代網絡設備提出了更高的要求，如，必須具備更高的端口密度、更快的速率等特性，這也推動了光模塊趨于更小體積、更高速率的發(fā)展。但隨著速率的提升，對光模塊芯片的要求也會越來越高，光模塊的成本也會隨之增長，如，第三方供應商提供的400G光模塊高達數萬元，更不用說原設備制造商所提供的400G光模塊，運營商若要大規(guī)模部署400G，那么布線成本將會非常高。

  設計制造

  5G網絡的到來，推動了數據中心交換機和服務器的端口速率趨于更高速率發(fā)展，增加了數據中心交換機和服務器的專業(yè)集成電路(ASIC)的容量。然而，端口速率的增加，將會加大電信號通過線卡傳輸到路由器或交換機前面板的挑戰(zhàn)，從而增加了光模塊的設計和制造的復雜性。

  互操作性

  如今，數據中心的設備通常由不同的供應商所提供，雖然行業(yè)已明確規(guī)范了光模塊的接口標準，但不同供應商生產制造的光模塊的代碼存在著差異性，所以可能會出現某個供應商的光模塊與其他供應商制造的設備不兼容。即便是現在已有第三方供應商提供兼容光模塊和box(寫碼板)，但也只能解決部分兼容問題，數據中心光模塊與設備之間的互操作性仍然是一大挑戰(zhàn)。

  散熱性

  數據中心的設備在工作時都會產生熱量，如果設備散熱難，將會導致室內機房溫度急劇上升，這對于網絡傳輸來說是極其不友好的，如，光模塊在高溫的環(huán)境下持續(xù)工作將會引起丟包，嚴重時將會直接燒毀報廢;因此，數據中心光模塊的散熱性也是不容忽視的問題。

  除此之外，數據中心正在趨于綠色節(jié)能環(huán)保發(fā)展，考慮到可持續(xù)性，數據中心光模塊也應該趨于低功耗節(jié)能發(fā)展。

  數據中心光模塊的快速發(fā)展將會帶來哪些影響?

  相信在不久的將來，隨著數據中心趨于更高速率的發(fā)展，第三方兼容光模塊將會憑借高性價比和高互操作性等優(yōu)勢占據越來越大的市場份額，原裝光模塊將不再是數據中心唯一的選擇。