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5G 时代云数据中心光通信技术解析

1. 数据中心通信基础设施概述

在当今数字化时代，数据中心（DC）的通信基础设施至关重要。为了满足通信容量、延迟、可靠性、灵活性和可扩展性的需求，光数据中心互连（optical DCIs）被广泛部署。对于数据中心内部的连接，大量的光收发器和光纤被用于以低成本和低每比特功耗提供所需的连接。

1.1 区域数据中心园区与全球光网络的连接

区域数据中心园区通常包含多个可用区（AZ），每个 AZ 又有多个数据中心（DC）。以一个具有三个 AZ，每个 AZ 有两个 DC 的区域数据中心园区为例，两个区域网络网关（RNGs）用于将该区域内六个 DC 的数据流量聚合到全球光网络，并实现高容错性。同时，RNGs 也将全球光网络的数据流量解聚合到六个 DC。

假设该区域数据中心园区有 100,000 台服务器，每台服务器的连接速率为 50 Gb/秒，且约 23% 的总流量为南北向流量，那么 RNGs 与全球光网络之间的总通信带宽约为 1 Pb/秒。因此，需要高容量的密集波分复用（DWDM）技术来实现 RNGs 与全球网络之间的连接。

典型的 C 波段 DWDM 传输，使用 80 个 50 - GHz 间隔、100 - Gb/秒的波长通道，每条光纤的传输容量为 8 Tb/秒，每个方向需要超过 100 条光纤链路来支持 RNGs 与全球光网络的连接。这就要求不断提高每根光纤的传输容量，例如通过在超 C 波段使用 120 个 50 - GHz 间隔、200 - Gb/秒的波长通道，将传输容量提高到 24 Tb/秒。

同样，RNGs 与六个 DC 之间的连接也需要高容量的 DWDM 传输，这些连接的传输距离通