導(dǎo)讀：
                           作為高速信息傳輸?shù)闹饕d體，如今光通信技術(shù)已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心中得到了廣泛應(yīng)用，從距離幾米服務(wù)器間的光互連到連接世界各地?cái)?shù)據(jù)中心的光網(wǎng)絡(luò)。
           

           

               

　　OFweek光通訊網(wǎng)訊 由于互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的流量已經(jīng)占據(jù)全球通信網(wǎng)絡(luò)流量絕大部分。作為高速信息傳輸?shù)闹饕d體，如今光通信技術(shù)已經(jīng)在數(shù)據(jù)中心中得到了廣泛應(yīng)用，從距離幾米服務(wù)器間的光互連到連接世界各地?cái)?shù)據(jù)中心的光網(wǎng)絡(luò)。本文概要介紹了數(shù)據(jù)中心的光通信技術(shù)，包括數(shù)據(jù)中心之間互連的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器及交換機(jī)之間光互連技術(shù)，并對(duì)各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)一些不同的技術(shù)方案做了簡(jiǎn)要的討論和比較。

　　1、引言

　　互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入了人們生活的各個(gè)方面，正在對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。從電子商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)游戲，到網(wǎng)絡(luò)視頻、云計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等，互聯(lián)網(wǎng)上各種新的應(yīng)用層出不窮，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量和對(duì)通信容量和計(jì)算能力的需求一直在以指數(shù)級(jí)快速增長(zhǎng)。

　　基本上所有的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)和應(yīng)用的處理與計(jì)算都是在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行的。在數(shù)據(jù)中心，成千上萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，像一臺(tái)巨大的超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣協(xié)同一致地工作。根據(jù)《Cisco全球云計(jì)算指數(shù)白皮書(shū)》，到2019年，全球通信網(wǎng)絡(luò)流量的99%是和數(shù)據(jù)中心相關(guān)的，其中數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)流量占到全部流量的70%以上，如圖1所示。

　　圖1 Cisco發(fā)布的2019年全球通信網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)

　　高餛博士1966年指出光纖的損耗可以降到20 dB/km以下，1970年美國(guó)康寧公司第一次拉出損耗為17 dB/km的光纖，光纖通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今已有50年。

　　1977年第一個(gè)商用光纖通信系統(tǒng)由AT&T在美國(guó)芝加哥投入使用，容量為45 Mbit/s，今天單模光纖的容量已達(dá)到100 Tbit/s，技術(shù)的發(fā)展使光纖通信系統(tǒng)的容量在過(guò)去30多年里提高了6個(gè)數(shù)量級(jí)。

　　從距離幾米服務(wù)器交換機(jī)之間的連接、到連接千家萬(wàn)戶的接入網(wǎng)、再到跨越1萬(wàn)多公里的海底光纜，今天的光纖通信已經(jīng)覆蓋了信息傳輸從短距到長(zhǎng)距的各個(gè)方面，成為了今天信息社會(huì)和大數(shù)據(jù)時(shí)代的重要基礎(chǔ)設(shè)施。

　　近年來(lái)，由于互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的發(fā)展，光纖通信的應(yīng)用主體已經(jīng)從電信運(yùn)營(yíng)商的中心機(jī)房轉(zhuǎn)向了數(shù)據(jù)中心。在美國(guó)，2008年互聯(lián)網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心對(duì)光纖通信的需求超過(guò)了電信運(yùn)營(yíng)商，今天數(shù)據(jù)中心或許已經(jīng)成為光纖通信的最大市場(chǎng)。

　　本文描述了數(shù)據(jù)中心中使用和需要的光通信技術(shù)，包括連接數(shù)據(jù)中心間的廣域網(wǎng)和城域網(wǎng)技術(shù)以及數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的光互連技術(shù)。首先對(duì)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)作了簡(jiǎn)單的概述，使讀者對(duì)光纖通信在數(shù)據(jù)中心中的應(yīng)用有個(gè)總體的了解;而后對(duì)數(shù)據(jù)中心廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)及數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)中使用的光通信技術(shù)作了詳細(xì)的闡述;最后進(jìn)行了簡(jiǎn)要的總結(jié)。

　　2、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　圖2給出了典型的大型互聯(lián)網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)。分布在不同地區(qū)的數(shù)據(jù)中心通過(guò)廣域網(wǎng)相互連接，根據(jù)架構(gòu)的不同，每個(gè)或部分?jǐn)?shù)據(jù)中心通過(guò)外部通道和公共互聯(lián)網(wǎng)相連，用戶通過(guò)公共互聯(lián)網(wǎng)和外部通道進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。為改善用戶體驗(yàn)、降低訪問(wèn)時(shí)延，一般會(huì)在靠近用戶或用戶集中的地方設(shè)立POP點(diǎn)，POP點(diǎn)通過(guò)專線直接連接到數(shù)據(jù)中心。這樣可以減少用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)在公共互聯(lián)網(wǎng)中的滯留時(shí)間。

　　圖2 典型的大型互聯(lián)網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　一般每個(gè)地區(qū)的數(shù)據(jù)中心有幾個(gè)不同的數(shù)據(jù)中心組成，主要為了容災(zāi)和備份的需求，也有的是為了將位于同一個(gè)地區(qū)內(nèi)幾個(gè)數(shù)據(jù)中心組成一個(gè)超級(jí)虛擬數(shù)據(jù)中心，這樣每個(gè)數(shù)據(jù)中心可以相對(duì)較小，設(shè)計(jì)和建設(shè)相對(duì)容易。同一地區(qū)的數(shù)據(jù)中心通過(guò)城域網(wǎng)連接起來(lái)。因?yàn)闀r(shí)延的要求，城域網(wǎng)中不同數(shù)據(jù)中心的距離不容許超過(guò)80公里。

　　每個(gè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部有成千上萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，這些服務(wù)器通過(guò)數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)相互連接。數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)有幾個(gè)重要的參數(shù)：可連接的服務(wù)器的數(shù)量(可擴(kuò)張性)、對(duì)分帶寬和時(shí)延?？蓴U(kuò)展性指在增加服務(wù)器數(shù)量時(shí)不需要改變網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。最理想的情況是在一個(gè)大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)的任何兩個(gè)服務(wù)器之間都能以很小的時(shí)延和服務(wù)器的全部帶寬進(jìn)行通信，但在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中必須考慮成本，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)選擇必須在成本和性能之間進(jìn)行平衡。今天的數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)大多采用多層結(jié)構(gòu)，但隨著技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)有走向扁平化的趨勢(shì)。

　　從上面的描述可以看出，和傳統(tǒng)的電信網(wǎng)絡(luò)不同，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)主要是機(jī)器和機(jī)器之間通信的網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)速率的不斷提高，光通信技術(shù)在數(shù)據(jù)中心得到大量的使用。在如今的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，幾乎每個(gè)連接都采用了光通信技術(shù)，包括數(shù)據(jù)中心內(nèi)部距離幾米的服務(wù)器和交換機(jī)之間的連接。下面對(duì)廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心內(nèi)網(wǎng)中采用的光通信技術(shù)分別進(jìn)行詳細(xì)的闡述。