OFC 2016反映創新成果　光纖網路實現資料中心互連

有別於整合 分解式技術當紅

分解式技術由資料中心的運算結構延伸，運用在商用硬體上運行之開放原始碼軟體，進而降低資本支出。眾網路內容供應商(ICP)無不積極為高容量資料中心互連(DCI)尋求更具成本效益的傳輸方式，也因此分解式的概念受到業界熱烈推崇。數家光纖網路廠商已開始主攻這波商機，陸續引進符合分解式模式的下一代產品。這些產品的使用案例範圍大部分都集中在連結資料中心，功能組合(Feature Set)也偏向簡易，主要著眼於達成低成本與低耗能的目標。

從理論上來說，整合與分解是完全相反的概念，因而也在產業中掀起熱議。電信網路中的傳統光纖網路設備是經設計來支援多重用途的，包括辦公室間(Interoffice)傳輸、行動與住家寬頻網路回傳(Backhaul)、企業聯網與批發(Wholesale)傳輸服務等，此外還支援多元協議、交換(Switching)技術，並提供透過單一設備行使多重功能之服務粒度(Granularity)，藉此減少資本支出與營運成本。

對於資料中心互連的應用來說，分解式架構能壓低成本的效果十分顯著，特別是針對需要大量互連頻寬並能管理與營運此類網路的超大型資料中心營運商。今年美國光纖通訊大會(Optical Fiber Conference, OFC)上，包括ADVA、Ciena、Coriant、思科(Cisco)、富士通(Fujitsu)、英飛朗(Infinera)等廠商所展示之大量同調(Coherent)轉頻式(Transponder-based)專用(Purpose-built)資料中心互連產品，預計都能滿足此一需求。然而，更大的問題在於，這些產品是否也能支援資料中心互連以外的應用?表1顯示專用資料中心互連產品的規模。

表1 專用資料中心互連設備

美國電信商AT&T顯然認為自家網路適用分解式架構，但接著卻又轉而發展網路功能虛擬化(NFV)，實質上無非是決定採用資料中心架構。富士通也是分解式架構的擁護者，研發出整套模組化產品線1Finity系列，支援切換、連結與最重要的Lambda傳輸(Lambda Transport)等網路功能。

雖然同調轉頻式資料中心互連產品已開始受到注目，部署前仍須要先建立光纖線路系統。理論上來說，這些系統最終將會在開放式線路系統(Open Line System)上運作，但此類產品尚未出現，目前最理想的狀況是在現有的波長分波多工(Wavelength Division Multiplexing, WDM)線路系統上以異種波長(Alien Wavelength)進行運作。Ovum已觀察到開放式線路系統的發展開始漸上軌道，像Lumentum便使用開源網路操作系統(Open Network Operating System, ONOS)軟體，加上ADVA與富士通的專用資料中心互連，建造出原型白箱可重構型光分插複用器(White-box ROADM)(圖1)，並於OFC示範在E-CORD概念性驗證(Proof-of-concept)下運作(E代表企業，CORD表示中央辦公室以資料中心身分進行重新架構)。

圖1 開源平台白箱ROADM示範

直到建立分解式網路的所有條件皆到位前，整合與分解式網路的討論預計還會持續延燒數年。此外，也並非所有營運商都適用這套解決方案。無論來源是否開放，還是有人必須提供系統整合，而此舉便會蠶食省下的成本。對大型網路內容供應商與AT&T等第一級營運商來說，這確實是可行的方案，但並非所有廠商都具備此等專業條件。

Inphi實現80公里資料中心互連

OFC最重大的新聞，無疑是Inphi宣布推出ColorZ參考設計(Reference Design)，據稱是業界首款矽光100G PAM平台解決方案，可望在QSFP-28外型架構(Form Factor)之下將高密度分波多工(DWDM)資料中心互連涵蓋範圍擴增至80公里。過去100G同調技術不符成本效益，而調變式10G XFP/SFP+也不敷使用，此解決方案預計將能在2017年面世後補足高容量資料中心在10到80公里範圍的不足之處。Inphi一直以來皆與微軟(Microsoft)、Arista與AVDA維持合作關係，聯手建立支援此次展示的生態系統。

由於某些媒體機構與賣方分析師過去對專用同調資料中心互連並不看好，也因此微軟的參與著實在業界引起一陣騷動。其實，在過去微軟就曾大力推動專用資料中心互連的研發。雖然在80到100公里範圍的市場中有些重疊現象，該技術的目的並非是要取代同調技術，且專用市場短期內也還不會畫下句點。

資料中心朝更高速發展

為了跟上同調技術每年的發展腳步，2016 OFC上出現了不少新產品與技術發表展示。甫併購阿爾卡特-朗訊(Alcatel-Lucent)之諾基亞(Nokia)宣布推出首款使用最新光子服務引擎(Photonic Services Engine, PSE)第二版晶片之線路卡(Line Cards)，支援單載波(Single Carrier)400G、長程(Long-haul)200G，以及超長程(Ultra-long-haul)100G。

此外，諾基亞也展示了供1830光子服務交換機(Photonic Service Switch, PSS)使用之全新500G多工轉發器(Muxponder)，透過已於2月開始出貨之五款CFP4用戶介面，支援軟體可編程之單載波與雙載波、QPSK、8QAM以及16QAM調變(Modulation)。諾基亞最新的28奈米(nm)互補式金屬氧化物半導體(CMOS)每個晶片上植有14億個電晶體還有兩個獨立載波，總容量達500G，且能在32.5或44.5Gbaud速度之下以七種不同模式運作。全新模式包括：5千公里橫向螺旋彎電液晶(Uniform Lying Helix, ULH)傳輸專用之SP-QPSK(2 ×100G)、2千公里長程傳輸專用之8QAM(2×200G)、1,000公里城域/區域傳輸專用之16QAM (2×250G)，以及150公里城域傳輸專用之64QAM(1×400G)。

英飛朗(Infinera)則公布名為Infinite Capacity Engine之下一代兆位元光學子系統發展方向。此解決方案結合了尚未推出的第四代光電積體電路(Photonic Integrated Circuit, PIC)以及先進FlexCoherent數位訊號處理器(Digital Signal Processor, DSP)特定應用積體電路(ASIC)。全新ASIC搭載2億3千萬個邏輯閘(Gate)與16億個電晶體，以33Gbaud速度運作，且將能支援BPSK、ME-PSK、QPSK、8QAM、16QAM等各式調變。

此外，英飛朗自家擁有十二條獨立雷射的下一代PIC更讓此子系統如虎添翼，取決於建置的調變格式，從600Gbit/s到2.4Tbit/s 等超頻(Superchannel)容量皆能支援。Ovum預測此技術將在2016年底上市。

與此同時，Ciena也展示了其WaveLogic 3 Extreme同調晶片組，以16QAM和4D-8QAM調變為主要特色，能在旗下6500與Waveserver平台上運作，展現多維編碼(Multidimensional Coding)技術，除增加每段波長的傳輸流量，還能擴展系統可及範圍。Ciena則示範利用混合式光纖放大器(Hybrid EDFA)/拉曼放大器(Raman Amplifier)，讓200G 16QAM透過G.652光纖傳輸1,400公里之範圍，而150G 4D-8QAM更能擴展到3,500公里。若是利用超低耗損(Ultra Low Loss, ULL)光纖，還能讓8QAM涵蓋範圍成長至4,800公里。

思科則展示了提供客戶端400G以及400G中繼容量(Trunk Capacity)的全新XPonder線路卡，主要使用在自家廣為建置的NCS 2000系列光纖傳輸平台上。用戶流量被規劃在兩套200G中繼埠口(Trunk Port)或是400G雙波長超頻中，使用軟體可調式(Software-configurable)同調調變計畫，其中包括100G QPSK、150G 8QAM與200G 16QAM。

200G 16QAM解決方案能讓25.4Tbit/s的容量在單一對光纖上進行傳輸。全新線路卡還嵌入了光傳輸網路(OTN)切換功能，能支援客戶端以及中繼埠口間的ODU-0/1/2/3/4/Flex切換。

Coriant展出CloudWave光纖，能在自家hiT 7300 Multi-Haul傳輸平台、mTera Universal傳輸平台，以及Groove G30資料中心內部傳輸平台上使用。此技術利用數位訊號處理引擎、優化積體光學以及嵌入軟體，在100G(QPSK)、150G(8QAM)及200G(16QAM)上提供傳輸服務。

Juniper則展示自家PTX與MX系列路由器專用之光學與同調DWDM介面卡，此外也引進PTX3000專用之全新線路卡，能利用IP/MPLS層壓縮摺疊(Collapse)光層(Optical Layer)。除此之外，還有供PTX5000使用之首款1Tbit/s同調DWDM線路卡，以及供MX系列使用之同調100GbE DWDM介面卡，其中更內建可編程轉發(Forwarding)ASIC。此款線路卡特色還包括可編程式多層軟體定義網路(SDN)控制，專門支援多廠商互通性(Interoperability)、高效率資料中心互連以及城域網路。

眾元件廠商在2016 OFC也使出渾身解數，在資料中心內部連線與互連方面都有創新與數量的突破。Acacia宣布，在2014年底推出後，已有超過1萬3千組同調CFP模組出貨，並在今年展示將於2016下半年推出之CFP2-ACO。但更值得注目的消息是，原先美國商務部針對Acacia最大的客戶中興通訊(ZTE)設下諸多限制，現在同意先暫時鬆綁，讓2016的營收免於驟降的恐慌。

另一方面，ClariPhy則展示了CL20010 LightSpeed-II同調數位訊號處理器，此產品以整合CFP2類比同調光纖(Analog Coherent Optical, ACO)參考平台為基礎，並與富士通光學元件(Fujitsu Optical Components)、Finisar與Oclaro等合作建立生態系統。

ADVA曾於3月時宣布即將引領「矽光學應用之超大資料網路(Silicon Photonics Enabling Exascale Data Networks, SPEED)」。該計畫建立一個平台，讓以應用為目標的矽電光積體電路(Electro-photonic Integrated Circuits, ePICs)得以進行研發、製造與包裝，最終目標著眼於超高速資料中心互連專用之板裝(Board-mounted)光收發器。ADVA除作為領導角色外，在收發器的研發與設計方面也占有重要地位。SPEED計畫預計為期3年，已於2015年11月起跑，由德國聯邦科技教育部投資。參與對象包括AEMtec、Finetech、Fraunhofer HH、IZM、高性能微電子創新研究所(IHP)、帕德博恩大學(Paderborn University)、Ranovus、Sicoya、柏林工業大學(TU Berlin)以及Vertilas。 高速資料中心互連市場中確實能見到諸多創新，但傳統匯流式數據封包光學市場的蛻變才是最為突出的，2016 OFC上便有數款全新平台亮相。

匯流式數據封包設備漸露頭角

Ciena為旗下6500封包光學平台(6500 Packet Optical Platform)增加的最新技術包括12槽機箱(12-slot Chassis, T-12)，目前每槽能支援到500G切換與DWDM，總容量達到6Tbit/s。

另外一款較大型的24槽機箱(24-slot Chassis, T-24)則能支援到12Tbit/s的容量。Ciena表示，與現有的5400平台相比，新款機箱將能減少60%的覆蓋區(Footprint)以及44%耗能。T系列機箱的架構能讓每槽成長1Tbit/s，當更高容量線路卡上市後，還能將容量分別增加至12Tbit/s與24Tbit/s。

除此之外，T系列機箱還包括一套單槽無關波長、無關方向、無衝突(Colorless, Directionless, Contentionless, CDC)的可再配置光塞取多工器(ROADM)卡，在單一ROADM分支中能透過集成波長選擇開關(Wavelength Selective Switch, WSS)、放大器與振盪器(OSC)支援1×20群播開關(Multicast Switch)。T系列機箱和6500系列在同一軟體上運作，Ciena另外也加入應用程式介面(API)以開放編程。全新機箱在3月全面上市，Ciena也在大會上公布美國電信營運商Verizon正在其下一代100G城域網路中建置設備。

諾基亞也為1830光子業務交換機(Photonic Service Switch, PSS)系列引進全新機箱，能將光纖容量增至70Tbit/s。全新的1830 PSS-24x封包/光傳輸網路(OTN)開關在各框架上提供高達48Tbit/s的容量，並運用PSE2同調晶片組，以及QPSK、8QAM、16QAM等支援單載波與雙載波之軟體可編程500G DWDM多工轉發器。

思科在2016 OFC上引進的高密度電路模擬專用之NCS 4200系列，可以說是最大亮點。NCS 4200將分時多工(TDM)服務轉化為虛擬電路(Pseudowire)，能在高度可擴展多協議標籤交換(MPLS)核心網路上加速傳輸。有了這項技術加持，服務供應商將能在IP平台上運行所有服務並淘汰舊有網路，同時還能維持現有的營運模式與服務營收，更能減少高達90%的空間與能源。思科是目前唯一採用此款高容量虛擬電路設備的廠商，要協助其他廠商淘汰老舊數位訊號控制器(DSC)應非難事。思科也為光纖進行升級，改善NCS 4000系列產品的密度及彈性，以能在每個機箱支援6.4Tbit/s的容量；此外，更加入了能將每槽頻寬翻倍至400Gbit/s的線路卡，同時還能為OTN、封包、MPLS與同調DWDM服務提供埠口到埠口(port-by-port)、按需付費(Pay-as-you-grow)的彈性。

服務供應自動化大勢所趨

眾廠商所展示的創新技術皆偏向軟體端，大部分主軸都是運用SDN原則在多領域網路中提供自動化服務。Ciena則展示了Blue Planet多領域服務指揮調度(Multi-Domain Service Orchestration)軟體性能，其中包括改善實體與虛擬網域中自動化功能與服務的能力。另一款獨特的Emulation Cloud產品則讓服務供應商與第三方研發商不需投資硬體，而是在雲端研發環境中共同創造、測試、微調客製化應用。此軟體使用簡易，對Ciena的客戶來說也極具價值。

思科則透過聚合多層進階可編程網路管理員(Evolved Programmable Network Manager, EPN-M)示範多層SDN效能。該系統能在複雜的多層網路中將服務供應自動化，並支援一系列的思科光纖網路以及電信級乙太網路(Carrier Ethernet)解決方案。

而Coriant展示多層優化(Multi-layer-optimized)之服務控制功能，背後主要技術包括了供IP/MPLS與封包光傳輸網路專用之Transcend SDN，此外更有傳輸網路管理系統。展示功能包括多層資源與回復能力經優化的端對端服務，此外還有情境感知路由尋徑功能，建立於以OpenDaylight為基礎的開放、可編程SDN控制器與架構之上。

富士通也積極展示其他以OpenDaylight為基礎的Virtuora NC SDN控制器，目的在於支援多重廠商應用。控制器能提供資源發掘、路徑計算、動態服務之啟用與復原，以及多樣(Fragmentation)分析等功能。

Juniper公布了加強版的多層SDN編程能力，提供予旗下Junos運作系統及NorthStar控制器運用。在與PTX和MX系列路由器結合使用時，NorthStar控制器還能為聚合封包光學層級提供流量自動化(Traffic Automation)功能。

華為則推出以ONOS SDN控制器為基礎的T-SDN解決方案。此解決方案提供標準與開放的T-API，以能管理來自不同廠商之SDN網域控制器，在不同廠商傳輸網路中扮演協調角色。華為的T-SDN統一了該網路層級的模型，實現在多重廠商設備間進行端對端路徑計算、加速端對端服務提供，並縮短抵達市場的時間。

(本文作者為Ovum服務供應商技術首席分析師)