日前，在SReXperts China 2021論壇上，工信部通信科技委常務副主任、中國電信科技委主任韋樂平發表《400G時代已開啟》的主題演講。他指出，數字化轉型浪潮下，帶來大量新業務、新應用、新技術、新模式，對底層網絡的架構、容量、速率、性能、可用性提出了一系列新要求。

最直觀的表現是，業務帶寬的持續增加，流量如洪水猛獸般襲來，使得端口速率的提升依然是不竭的趨勢。韋樂平表示，這一發展趨勢任何手段都無法打斷，因而400G時代已經開啟。

韋樂平介紹，路由器400G端口的優勢首先在于能快速提升鏈路速率和網絡容量，同時減少鏈路的數量。其次能夠降低過多鏈路ECMP/UCMP帶來的弊端，如復雜度和地址消耗等。也能夠簡化路由/MPLS/SR的部署。更為重要的是，可插拔數字相干光模塊實現了IP和光的集成，進一步簡化部署和成本。

400G時代已開啟

根據市場調研機構Omdia的分析，數據中心(DC)率先開啟向400G的過渡，并在2019年已開始應用;預計到2023年，400G的銷售額將主導數據中心市場。

對于公用電信網而言，韋樂平表示，目前已經在網絡邊緣開啟了向400G的過渡。一是流量驅動：400G是來來5年光模塊的主要增長點，復合增長率44%;二是標準驅動：OIF定義的400ZR已實現多廠家互操作，400ZR+正在開發。

三是技術驅動：硅、硅光和DSP的進展催生了可用于40-120公里(放大)的可插拔數字相干光模塊，適用多個系統和多個網絡應用場景，替代了大量獨立轉發器，具備動耗、性能、尺寸和成本的綜合優勢;四是速率驅動：中國電信區城/長途網多個段落容量超30T，最高超100T，利用單波400GWDM替代單波100G WDM可節約大量轉發器和光纖。

韋樂平介紹，400G技術在不同網絡應用場景中的應用各有特點。DC/城域網接入場景下，400ZR單波單跨16QAM可傳40公里，帶放大器可達120公里，目前在DCI市場已啟動;城域網場景下，400ZR+單波單跨100-400G 8/16QAM或QPSK可傳400-600公里(帶放大)。

區域長途網場景下，基于常規G.652光纖和增強FEC，多跨100-400G 8/16QAM和QPSK可傳500-800公里(放大)。干線長途網場景下，基于常規G.652光纖和增強FEC，基于130G波特QPSK的400G傳輸距離有望達到1500公里，覆蓋中國電信干線傳輸99%的復用段距離，若采用G.656E光纖則距離還可擴展約80%。

HeavyReading數據顯示，2020年運營商部署400ZR的累積比例為12%，400ZR+為10%;預計到2022年，400ZR的部署比例為59%，400ZR+為51%。韋樂平表示，這一意味著，2022年將是一個轉折點，多數運營商會在2022年前考慮部署400ZR和400ZR+。

擴容節奏循序漸進

“回顧42年來傳送網擴容節奏，基本都是按照4倍速率升級，成本提高約2.5倍的規律發展，每次升級單比特成本下降約35%。”韋樂平表示，這么做的目的是避免了網絡基礎設施頻繁升級的諸多弊端和風險。

具體來看，1978年從PDH體系的2M開始到8M、34M、140M乃至非標準的560M，始終按速率提升4倍節奏發展。1988年SDH從155M開始到622M(STM4)、2.5G(STM16)、10G(STM64)，也是遵循4倍節奏發展。

2000年OTN體系從2.5G(ODU1)、10G(ODU2)、40G(ODU3)，也遵循4倍節奏。不過到100G就只有2.5倍了，韋樂平表示，主要原因是40G標準化很差，產業鏈碎片化，業界希望盡快轉向標準化的100G，形成健康的生態和規模效應，事實證明這一轉變是成功的。

因此，為規避網絡基礎設施的頻繁升級和簡化運營管理，原則上應繼續遵循4倍速率為基本擴容節奏，即從目前的100Gps直接升級至400Gps系統，以400Gps作為下一代傳送網的主導速率。

韋樂平表示，城域DCI、城域接入、城域網、區域長途網場景，400G已基本成熟，只要有需求和價格合理，可直接升級至400G，實現傳送網與路由器對接，無需200G這一中間速率。

干線長途網應用場景，受130G波特技術滯后的影響，干線長途網單波400G系統將推至2023年才可用。韋樂平建議，現階段必要的擴容仍可繼續使用價廉物美的100G系統;為應付擴容急需但光纖緊缺區域，先升至200G也不失為一種過渡性應對方案。

IP和光融合是趨勢

理論來說，多年來，光通信每比特成本的改進主要依賴譜效率的不斷改進，即更高的速率僅需更少的端口和更少的光纖。但譜效率越高，需更大發送動率，譜效率的提升開始受限于光纖非線性和逼近香農極限，成本代價正迅速上升，拓展空間已經十分有限。

因此，未來的關注點要從香農理論極限和非線性限制轉向不斷改進端口功耗和密度以及傳輸距離，來構建更經濟可行的傳送網。

韋樂平認為，最關鍵的技術途徑是提升傳輸波特率和降低每比特功耗。在譜效率不變前提下，基于更先進硅技術的DSP可以在同樣功耗下具備更復雜的處理能力和更高速率，從而不斷減少每比特的能耗。

隨著硅、硅光和DSP的進展，融合IP和Optics兩者的可插拔數字相干光模塊解決了尺寸、功耗、成本等集成障礙，可適用路由器、交換機和線路系統。

韋樂平表示，IP和Optics融合的好處，消除了獨立轉發器，減少了端口，降低了設備的功耗、尺寸和成本;突破了IP層和光層獨立運行管理的壁壘，可望實現跨層自動化運行，有效利用兩層資源，提升資源利用率，降低成本;具備全局視野后決策更快更有效;可望實現統一的、動態的可編程的網絡，快速適應網絡和業務需要;可按需靈活插拔光模塊，線卡不必一次投資到位，節約CAPEX。

“當然IP和Optics融合也面臨一些挑戰，主要在于多廠家環境下統一管理兩層設備和系統的標準化、互操作難題。”韋樂平表示，“這其實不是技術難題，而是多廠商之間利益格局博弈的難題。雖然在很大范圍內較難解決，但是在城域網或者在城域網的某個區段是完全可以突破的。”