導讀：
                           作為高速信息傳輸?shù)闹饕d體，如今光通信技術已經在數(shù)據中心中得到了廣泛應用，從距離幾米服務器間的光互連到連接世界各地數(shù)據中心的光網絡。
           

           

               

　　OFweek光通訊網訊 由于互聯(lián)網業(yè)務的快速發(fā)展，數(shù)據中心的流量已經占據全球通信網絡流量絕大部分。作為高速信息傳輸?shù)闹饕d體，如今光通信技術已經在數(shù)據中心中得到了廣泛應用，從距離幾米服務器間的光互連到連接世界各地數(shù)據中心的光網絡。本文概要介紹了數(shù)據中心的光通信技術，包括數(shù)據中心之間互連的廣域網、城域網技術和數(shù)據中心內部服務器及交換機之間光互連技術，并對各個領域內一些不同的技術方案做了簡要的討論和比較。

　　1、引言

　　互聯(lián)網已經進入了人們生活的各個方面，正在對人類社會產生深遠的影響。從電子商務、社交網絡、網絡游戲，到網絡視頻、云計算、虛擬現(xiàn)實等，互聯(lián)網上各種新的應用層出不窮，所產生的數(shù)據量和對通信容量和計算能力的需求一直在以指數(shù)級快速增長。

　　基本上所有的互聯(lián)網業(yè)務和應用的處理與計算都是在數(shù)據中心進行的。在數(shù)據中心，成千上萬臺服務器通過網絡連接起來，像一臺巨大的超級計算機一樣協(xié)同一致地工作。根據《Cisco全球云計算指數(shù)白皮書》，到2019年，全球通信網絡流量的99%是和數(shù)據中心相關的，其中數(shù)據中心內部的網絡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年全球通信網絡流量預測

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

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

　　從距離幾米服務器交換機之間的連接、到連接千家萬戶的接入網、再到跨越1萬多公里的海底光纜，今天的光纖通信已經覆蓋了信息傳輸從短距到長距的各個方面，成為了今天信息社會和大數(shù)據時代的重要基礎設施。

　　近年來，由于互聯(lián)網和云計算的發(fā)展，光纖通信的應用主體已經從電信運營商的中心機房轉向了數(shù)據中心。在美國，2008年互聯(lián)網公司數(shù)據中心對光纖通信的需求超過了電信運營商，今天數(shù)據中心或許已經成為光纖通信的最大市場。

　　本文描述了數(shù)據中心中使用和需要的光通信技術，包括連接數(shù)據中心間的廣域網和城域網技術以及數(shù)據中心內部的光互連技術。首先對數(shù)據中心的網絡作了簡單的概述，使讀者對光纖通信在數(shù)據中心中的應用有個總體的了解;而后對數(shù)據中心廣域網、城域網及數(shù)據中心內網中使用的光通信技術作了詳細的闡述;最后進行了簡要的總結。

　　2、數(shù)據中心網絡架構

　　圖2給出了典型的大型互聯(lián)網公司數(shù)據中心網絡架構，包括廣域網、城域網和數(shù)據中心內網。分布在不同地區(qū)的數(shù)據中心通過廣域網相互連接，根據架構的不同，每個或部分數(shù)據中心通過外部通道和公共互聯(lián)網相連，用戶通過公共互聯(lián)網和外部通道進入數(shù)據中心。為改善用戶體驗、降低訪問時延，一般會在靠近用戶或用戶集中的地方設立POP點，POP點通過專線直接連接到數(shù)據中心。這樣可以減少用戶訪問數(shù)據在公共互聯(lián)網中的滯留時間。

　　圖2 典型的大型互聯(lián)網公司數(shù)據中心網絡架構

　　一般每個地區(qū)的數(shù)據中心有幾個不同的數(shù)據中心組成，主要為了容災和備份的需求，也有的是為了將位于同一個地區(qū)內幾個數(shù)據中心組成一個超級虛擬數(shù)據中心，這樣每個數(shù)據中心可以相對較小，設計和建設相對容易。同一地區(qū)的數(shù)據中心通過城域網連接起來。因為時延的要求，城域網中不同數(shù)據中心的距離不容許超過80公里。

　　每個數(shù)據中心內部有成千上萬臺服務器，這些服務器通過數(shù)據中心內網相互連接。數(shù)據中心內網有幾個重要的參數(shù)：可連接的服務器的數(shù)量(可擴張性)、對分帶寬和時延?？蓴U展性指在增加服務器數(shù)量時不需要改變網絡架構。最理想的情況是在一個大型數(shù)據中心內的任何兩個服務器之間都能以很小的時延和服務器的全部帶寬進行通信，但在實際的網絡設計中必須考慮成本，網絡架構設計和技術選擇必須在成本和性能之間進行平衡。今天的數(shù)據中心內網大多采用多層結構，但隨著技術的發(fā)展，網絡架構有走向扁平化的趨勢。

　　從上面的描述可以看出，和傳統(tǒng)的電信網絡不同，數(shù)據中心的網絡主要是機器和機器之間通信的網絡。隨著網絡速率的不斷提高，光通信技術在數(shù)據中心得到大量的使用。在如今的數(shù)據中心網絡中，幾乎每個連接都采用了光通信技術，包括數(shù)據中心內部距離幾米的服務器和交換機之間的連接。下面對廣域網、城域網和數(shù)據中心內網中采用的光通信技術分別進行詳細的闡述。