摘. . 要：数据中心作为新基建中的重要组成部分，受到各方越来越多的关注。DC 云化的建设发展使其进入快速增长期。数据中心云化对 5G 承载网的需求带来更多的需求，大带宽、多连接成为主要特性。本文分析承载需求，优化网络承载方式，利用WDM/OTN 等技术实现不同数据中心的承载连接，为数据中心大带宽连接提供保障。
关键词：数据中心；云化；5G 承载需求
1、前言
数据中心是新基建中信息基础设施的重要组成部分，用户通过IP 网接入数据中心。本文探讨的是通过光传送网实现数据中心与 IP骨干网的互联，降低用户访问时延。
2、数据中心云化
ICT 产业发展的大趋势是业务云化，以“云网边端”协同为核心。
电信运营商在云化网络建设中采用边缘、本地、区域三层数据中心的布局，不同类型的数据中心提供边缘计算、网络功能虚拟化、云计算等功能，为数据中心互连解决新的承载需求。
边缘云的互连需求，与 5G 中传和回传接口的类型（10GE 或25GE 光接口）和流向比较接近，差异主要是业务连接的源宿 IP 地址不同。现有 5G 回传网络可实现多层云化 DC 互连。
由于相邻区县边缘 DC 之间的连接需通过上一级骨干汇聚节点实现跨区县的连接调度，因此网络传输时延和带宽占用都将增加，该组网方案对低时延业务性能的有一定的影响。为支撑边缘云 DC 的互连组网，5G 承载网络需要进行城域组网方案的优化调整，骨干汇聚节点之间的调度层实现全网状互连，并优化光纤路由，支持大量新增边缘 DC 之间的按需互连和灵活组网需求，并满足时延敏感类业务的就近转发和确定性低时延需求。
3、数据中心承载需求
按照数据中心在网络中位置的不同分别接入城域或骨干 IP 网，数据中心可通过光传送网实现数据中心与 IP 网的互联。
数据中心之间的互联包括同一个城市内多个数据中心之间的互联，主要用于实现业务的同城扩容和同城灾备。数据中心之间的互联还包括数据中心之间远程的广域互联，主要用于实现业务的异地容灾备份，当传输距离小于 40Km 并且光纤资源充足的情况下，可以采用交换机、路由器以太网接口直接连接的方式进行互联。受机房条件的限制以及容灾和备份的要求，一般每个地区的数据中心由几个地理上分散的小型数据中心组成，考虑业务对时延的要求，相同城市中不同数据中心的距离一般不超过 40~80 公里。城域数据中心之间可采用 WDM 传输设备进行互联。
广域数据中心之间的互联指位于不同城市的数据中心之间的连接，传送过程要解决光纤损耗、光纤线性损伤和光纤非线性损伤对传输容量和距离的限制，提高单通道速率、单根光纤的容量和无电中继的传输距离来满足数据中心互联的带宽要求。不同城市数据中心之间的距离通常在 400 公里以内，超大型数据中心之间的距离可能超过 400 公里。广域数据中心之间采用 WDM 设备互联或者传统传输设备互联。
数据中心通过专用的出口路由器实现和 IP 网的连接。根据数据中心和其所接入的 IP 骨干路由器距离的不同，数据中心和 IP 骨干路由器的互联可采用路由器直接互联、通过 WDM 传输设备互联或者传统传输设备互联。数据中心出口路由器一般采用以太网接口和WDM 传输设备互联，WDM 传输设备应支持 10GE、25GE、50GE、100GE、200GE、FlexE 等速率的接口。
数据中心内部网络和其它数据中心内部网络进行互联可采取多种方式：
a) 数据中心通过 IP 骨干网和其它数据中心进行互联，这种方式仅适用于采用二层交换和三层路由混合方式的小型数据中心或传统数据中心；根据数据中心互联带宽需求的不同大小，可采用 10GE、100GE 汇聚接口；b) 数据中心通过专用的传输链路互联，如出口路由器之间的直接互联，或者通过交换机端口和其它数据中心进行互联，这种方式主要适用于大规模数据中心之间的直接互联，数据中心网络设备和WDM 设备之间可采用10GE、100GE、400GE、FlexE 等速率的接口。
数据中心为满足云业务、视频、AR/VR 等新兴业务带来的网络爆炸式增长，且此类业务存在明显的动态特性，导致网络拥塞、网络过载和时延增加等影响应用性能的情况。通过跟多部署分组路由器和分组交换机的方式，可以一定程度缓解网络拥塞和网络过载等情况，但也大幅提高了网络成本，同时设备利用率反而有所降低。采用全光交叉技术可有效满足数据中心业务动态特性的要求，对业务实现动态灵活调整，提高网络性能和设备利用率。由于端口级全光交叉矩阵端口数可达到数百至千量级，可有效提高网络的可扩展性。
4、系统设计
承载网系统设计时在组网时应考虑系统设计的余量，网络设计的余量应包括通道代价、老化余量、以及系统余量等因素，针对 DC的应用场景，可探索灵活的余量管理，在不影响网络性能的前提下适当降低余量的要求，以实现性价比优化的网络应用。WDM 终端设备线路接口和支持线路速率应具有可编程能力，根据不同的传输距离要求和线路条件，灵活选择效率最高的线路模式，满足不同的容量和不同距离的传送要求。根据不同的线路条件选择最优的线路码型和相应发射机参数，实现频谱效率的优化。通过传送带宽和线路条件之间的精确匹配，在满足设计余量要求情况下选择最高传送带宽的策略进行网络设计。对于跨段数量少的系统可采用更复杂的调制方式并对信号进行整形以实现线路条件和调制参数之间精细的匹配。
同时承载网设备应具备以下能力
1）业务保护能力
WDM 设备对数据中心互联业务一般采用光线路保护和光复用段保护，WDM 设备应支持 1+1 光线路 OLP 保护，支持光复用段保护（OMSP）。
2）业务在线监测功能
在每一个光放站和系统终端站上，主光通道应有不中断业务的监测接口，以便仪表可以接入，允许在不中断业务的情况下，对波分复用终端站和线路放大器中继站的主光通道进行实时监测。在网管上可以查看相应的物理量，在系统终端站、光上下路复用站，应具有在不中断业务的情况下测量电路端到端时延的功能，并将相应的数据送到网管系统中，在系统终端站点，应支持 CD/PMD、频偏以及SNR 等参数的实时监测上报。
3）线路 OTDR 功能
OTDR 在线监测用以监测光纤链路长度、损耗及反射事件点等来确定光纤质量损耗及反射事件点等来监测光纤质量、协助链路故障定位。
4）设备性能管理
WDM 设备的性能管理功能应包括：性能监测参数、性能监测管理、性能数据上报管理、性能门限管理、性能数据查询、性能数据存储、性能趋势分析等5、总结未来 5G 融合业务蓬勃发展，5G 承载网络面临不断扩容需求。
随着固移融合、网络云化发展和边缘 DC 部署规模增加，边缘云对高速光互连的网络连接数量和容量都会急剧增长。借鉴于大区和省核心 DC 之间采用 IP 承载网 +WDM/OTN 光网络的联合组网方案，并且高速光互连接口正从 100GE 向 400GE 发展；在边缘 DC 互连接口发展到100GE时，建议采用低成本的城域WDM实现光波长直接互连，可增加 ROADM/OXC 实现动态调度，并向开放光层互连方向发展。
参考文献：
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