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隨著數字化的進程，數據的處理、存儲和傳輸得到了飛速的發展。高帶寬的需求使得短距互聯成了系統發展的瓶頸。受損耗和串擾等因素的影響，基于銅線的電互聯的高帶寬情況下的傳輸距離受到了限制，成本也隨之上升。而且過多的電纜也會增加系統的重量和布線的復雜度。與電互連相比，基于多模光纖的光互連具有高帶寬、低損耗、無串擾和匹配及電磁兼容等優勢，廣泛地應用于機柜間、框架間和板間的高速互連。

根據Synergy第三方報告顯示，預測到2019年底之前，全球超大規模數據中心數量將超過500個，屆時83%的公有云服務器和86%的公有云負載都將承載在超級數據中心，超級數據中心服務器部署量占比將從21%上升到47%，處理能力占比從39%提升到68%，流量占比從34%提升到53%。

數據中心網絡結構

數據中心網絡內部互聯速率上升到吉比特之后，光互聯因其帶寬、連接距離和易部署等優勢而被大量使用。隨著網絡規模的擴大，特別是隨著云業務的發展，東西向流量急劇增加，能占到總流量的70%左右。這就使得數據中心內部的網絡節點數越來越多，互聯端口的類型也越來越豐富。光模塊在數據中心的使用數量成指數增長，光互聯對網絡系統穩定性的影響日趨加大，在網絡硬件成本中的占比也相當可觀。

數據中心網絡中的互聯示例

網絡設備互聯的應用場景日益豐富，光模塊的技術方案也隨之不斷發展，從傳統的分立器件、化合物半導體芯片發展到光學集成PIC、硅基光子SiP，光互聯技術始終按照摩爾定律向高速、集成、低功耗的方向發展。下圖列出數據中心用到的模塊類型演進路線。面對眾多的光模塊類型和互聯方案，需要根據網絡所承載的業務需求靈活選擇，在優化網絡性能的同時降低綜合成本。

雖然光收發模塊的設計初衷是可插拔和標準化，但是出于部署習慣和系統兼容性的考慮，網絡設備廠商往往將光模塊與設備捆綁起來提供給數據中心用戶。終端用戶只能被動接受網絡設備廠家選擇的光模塊類型和技術方案。但是隨著數據中心網絡規模逐步增加，網絡架構變得更加復雜和多樣化，技術方案的自主和降低成本的壓力驅使我們解耦光模塊與網絡設備的綁定。更進一步，隨著網絡的開放化和網絡設備的白盒化，自主引入的定制光模塊變得勢在必行。

京東云數據中心光互聯實踐

統一技術標準：解決光模塊與網絡設備兼容問題，簡化網絡建設與運維

作為可插拔組件，光模塊要適應來自不同廠家的不同類型的網絡設備，這就需要統一的技術指標來實現最廣泛的兼容性。MSA作為業內普遍遵循的光模塊技術規范，定義了電氣特性、連接器、管理接口及機械結構等基本規則。但是MSA的限制相對來說比較寬松，不同的廠家在具體執行時不盡相同。網絡建設者需要根據自身的應用需求和運維習慣來完善和細化技術要求，不但對光模塊提出要求，同時也對網絡設備光端口提出技術要求。

定制化功能：光端口自適應控制，降低故障率

作為網絡的建設者和使用者，我們將網絡設備與光模塊結合起來，從系統層面實現光模塊與網絡設備的動態自動適配。以設備端數據鏈路層幀錯誤校驗為判斷依據，自動調整光模塊及網絡設備的信號完整性參數，形成正向反饋機制。在不增加硬件成本的基礎上，降低因信號完整性失配帶來的光鏈路失效。

優化方案：降低系統成本和認證成本
a)根據網絡部署情況，從眾多光互聯方案中靈活選擇光互聯方案，滿足應用需求的同時最大限度降低綜合成本。以100G節點互聯為例，根據不同的連接場景對幾種主流方案做綜合對比，以實現最優性價比。

b)直接與模塊/設備廠家合作，充分利用廠家的技術資源，構建光模塊功能與可靠性認證體系，簡化供應關系。

開放與定制化優勢

• 光模塊與交換機解耦，自主選擇光互聯技術方案，適應網絡迭代
• 統一標準，解決光模塊與網絡設備兼容問題，簡化網絡建設與運維
• 定制化電氣特性及管理接口，降低故障率與運維成本
• 直接與光模塊廠家合作，引導技術方案，降低成本

數據中心光互連技術具有較大的潛力解決云計算網絡所面臨的一系列問題。盡管該領域仍存在一系列待解決的問題，但可以預期，隨著光器件的成熟和研究的深入，低成本、低能耗、高帶寬、低時延的數據中心光互連架構將有力推動云計算技術的發展。

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總結

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