Page 29 - 网络电信2024年10月刊

光通信

数据中心“三超”光互联技术发展及应用

龚宇涵，杨超，周庭伊
中国信息通信科技集团有限公司 光通信技术和网络全国重点实验室，武汉 430073

摘要：随着大数据时代的到来，全球网络流量爆炸式增长，数据容量的增长从传统远距离传输逐
步向中短距离传输转变，面向远距离传输的“三超”方案也应该逐步转变为适用于数据中心光互联的技
术方案。本文基于数据中心光互联需求，对现有数据中心“超大容量，超低延迟，超低功耗”技术方案
及研究成果进行分析和总结，明确其目前面临的挑战和技术瓶颈，也根据技术方案案例阐述其未来发展
方向，证明了“超大容量，超低延迟，超低功耗”对于数据中心光互联的重要性，为未来“三超”光互
联的实现提供技术支持和指导。

关键词：数据中心；光互联；大容量；低延迟；低功耗

引言 应用前景，为未来数据中心“三超”光互联提供指导和技术支
持。
随着信息时代的到来，特别是互联网，云计算，视频流等
高带宽网络应用的发展，导致全球数据流量飞速增长[1-2]。国际 1 数据中心超大容量光互联技术
电信联盟(International Telecommunication Union,ITU)预
测，流量将呈指数级增长并持续下去，到2030年，整体移动数 1.1 波分复用技术
据流量会达到惊人的每月5ZB[3]。爆炸性的流量增长对传统电信 数据中心利用波分复用(Wavelength Division
网络提出了严峻的挑战，面对带宽、延迟等各方面的需求，传 Multiplexing,WDM)技术大幅度提升资源利用率，实现超大容量
统“超大容量，超远距离，超高速率”的“三超”传输方案并 光互联进而满足云计算等技术的带宽需求[9]。此外，新型光子
不符合数据中心光互联的应用理念[4]。因此，研究和探讨数据 材料和集成光学技术的发展逐步降低了WDM系统的成本[10]，这也
中心需要何种光互联方案变得尤为重要。 大大促进了其在数据中心的普及[11-20]。图1展示了部分近年来已
经成功实施的应用WDM实现数据中光互联案例。
面向数据中心的光互联首先需要应对海量数据传输和存储
需求，随着5G等技术的普及，用户和设备产生的数据量激增， 图1 利用WDM实现数据中心光互联案例
带宽限制愈加明显，所以“超大容量”的光互联是数据中心的
迫切需求[5]；其次，视频流媒体，自动驾驶等的广泛应用要求
数据中心具有“超低延迟”的光互联，这对于提升用户体验和
安全性是至关重要的，快速的响应能力同时也是数据中心的优
势之一[6]；此外，随着各种新技术的涌现和发展，人们对成本
问题的关注度日益提高，如何降低功耗，保证数据中心的可持
续发展也是数据中心光互联需要解决的关键问题[7]。

针对以上需求，具有简单性，高带宽及低功耗性的强度调
制直接检测(Intensity Modulation Direct Detection,IMDD)
[8]成为数据中心光互联的主要实现方式。本文介绍了基于IMDD
系统的面向数据中心“超大容量，超低延迟，超低功耗”光互
联技术发展及应用现状，重点讨论不同技术方案的实施成果与

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