東數(shù)西算，共創(chuàng)可能 | VIAVI測試解決方案筑牢光網(wǎng)底座

  ICC訊 2021年5月，國家發(fā)改委發(fā)布《全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系算力樞紐實施方案》，提出構建數(shù)據(jù)中心、云計算、大數(shù)據(jù)一體化的新型算力網(wǎng)絡體系，布局建設全國一體化算力網(wǎng)絡國家樞紐節(jié)點，加快推進“東數(shù)西算”工程。

  2022年2月17日，國家發(fā)改委、中央網(wǎng)信辦、工信部、國家能源局四部門聯(lián)合印發(fā)文件，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8 地啟動建設國家算力樞紐節(jié)點，并規(guī)劃10個國家數(shù)據(jù)中心集群。至此，全國一體化大數(shù)據(jù)中心體系完成總體布局設計，“東數(shù)西算”工程正式全面啟動。

  國家“東數(shù)西算”規(guī)劃明確東西部樞紐定位和目標規(guī)模，10大集群節(jié)點共計規(guī)劃600+萬機架，西部集群機架數(shù)達200萬架以上，預估東西部的骨干網(wǎng)帶寬將達到2000T以上。這也將催生多個層面的超高數(shù)據(jù)傳送需求：數(shù)據(jù)中心園區(qū)內(nèi)互聯(lián)(DCN)<10km,城市數(shù)據(jù)中心間互聯(lián)(DCI)<80km，跨區(qū)域數(shù)據(jù)中心互聯(lián)500-1000km或更遠，而超大帶寬、超低時延和靈活調(diào)度也將成為數(shù)據(jù)傳送的新挑戰(zhàn)。

  專家認為，預計“東數(shù)西算”工程將為數(shù)據(jù)與通信產(chǎn)業(yè)鏈帶來超千億規(guī)模的市場價值。為此，VIAVI(唯亞威)結合自身在光通訊測試領域的領先優(yōu)勢,聚焦DCN(園區(qū)內(nèi))和DCI(園區(qū)間)兩種典型應用場景，從產(chǎn)品的設計與研發(fā)，網(wǎng)絡的建設與開通，運行維護與故障處理等三個階段為行業(yè)提供真實完整的應用與測試解決方案，助推“東數(shù)西算”高質(zhì)量發(fā)展。

  產(chǎn)品的研發(fā)與設計階段：

  客戶側高速光模塊及物理鏈路測試方案(DCN)：多通道客戶側光模塊的主要功能是光電/電光轉換，該功能是光通訊工程中的重要一環(huán)。隨著數(shù)據(jù)中心內(nèi)部軟硬件復雜度越來越高，對光模塊的需求量的急劇增加，行業(yè)對專業(yè)化測試解決方案的需求更加迫切?；诖?，VIAVI推出了客戶側光模塊一站式測試方案系統(tǒng)，該系統(tǒng)可按照各種標準協(xié)議規(guī)范制定的指標和方法對客戶側光模塊(100G, 200G, 400G, 800G)進行光電模擬、仿真、驗證和測試分析，能夠在實驗室模擬光模塊在實際傳輸系統(tǒng)中的應用環(huán)境，便于研發(fā)驗證各種參數(shù)、性能，助力光模塊在生產(chǎn)線的生產(chǎn)提高效率及產(chǎn)能。

  圖1：VIAVI客戶側光模塊測試方案

  客戶側高速光模塊的測試項目：

  在以太網(wǎng)的應用環(huán)境中，VIAVI測試方案在網(wǎng)絡節(jié)點使用交換機進行數(shù)據(jù)轉發(fā)，驗證光模塊與交換機的互聯(lián)以查看全鏈路能力是否滿足需求。

  圖2. VIAVI ONT與交換機進行雙向測試

  DAC和 AOC兩端固定相連，解決了光口外漏問題，是機架內(nèi)或相鄰機架之間互連的具有成本效益的解決方案。VIAVI測試方案實現(xiàn)了直連、Breakout兩種測試模式。同時支持兩種方式，極大方便客戶。

圖3. VIAVI ONT測試400GE breakout 2*200GE

  ◆200G QSFP56(PAM4 50Gb*4) AOC breakout 2*100G QSFP56(50Gb*2) AOC

  ◆200G QSFP56(PAM4 50Gb*4) AOC to 200G QSFP56(PAM4 50Gb*4) AOC

  ◆400G QSFP56DD(PAM4 50Gb*8) AOC breakout 2*200G QSFP56(50Gb*4) AOC

  ◆400G QSFP56DD(PAM4 50Gb*8)) AOC to 400G QSFP56DD(PAM4 50Gb*8) AOC

  機房內(nèi)跳線選擇：光纖跳線是網(wǎng)絡設備互連的重要紐帶,跳線兩端的連接器性能直接影響光傳輸質(zhì)量，因此，光纖跳線的管理變得越來越重要。在高速光模塊的測試與驗證中，VIAVI MAP 系列平臺，PCT (IL/RL測試)模塊可根據(jù)研發(fā)、生產(chǎn)或驗收測試環(huán)境配置參數(shù)，進行從單模到 OM1/2/3/4/5 的所有主要光纖類型的測試。同時，VIAVI MAP系列平臺可結合光開光模塊，支持高速增長的 MPO 多纖芯連接器的IL/RL測試，支持光背板等大型多纖芯器件的連通性和極性驗證，此外也可測量線卡和光收發(fā)模塊的RL。

  相干光模塊及物理鏈路測試方案(DCI)：相干光傳輸正在改變光網(wǎng)絡的設計和構建方式，從設計的高性能線卡到開放的互操作生態(tài)系統(tǒng)演變，這種生態(tài)的最佳點出現(xiàn)在400GE，應用和服務于DCI和DWDM兩種不同的場景，但當前供應商多是生產(chǎn)100G和200G的可插拔模塊。2016年OIF以及相關MSA組織相繼發(fā)布一系列的行業(yè)標準，其中包括ZR400, OpenZR+，OpenROADM等，由此相干光傳輸有望進入下一波增長，預期目標是實現(xiàn)互操作性、長距離和高性能，這些細分領域將是主流光模塊廠家搶占的制高點。

  圖4. VIAVI相干400ZR光模塊測試方案

  相干400ZR模塊的測試項目：

  相干DCO光模塊(DCI盒式設備)：WDM系統(tǒng)隨著技術的發(fā)展而變化，比如相干CFP2 DCO的出現(xiàn)極大促進了城域網(wǎng)WDM盒式波分設備的研發(fā)和發(fā)展，目前主流廠家均在進行這類設備的開發(fā)和測試。據(jù)悉，這部分設備和系統(tǒng)工作在C波(191.35~196.1THz)，設備的線路側需要支持16 QAM 調(diào)制格式的400G和QPSK 調(diào)制格式的200G CFP2 DCO，客戶側需要支持100G的100GE, OTU4, 100GE FLEXE等業(yè)務應用。該系統(tǒng)涉及的業(yè)務類型眾多，并包括了各類開銷、告警以及光學特性。針對以上特點，VIAVI定義和描述了相關的測試項目。

圖5.VIAVI DCI設備測試方案

  VIAVI DCI設備測試項目：

  長距離光纜選型：除了考慮纖芯類型(如G.654E)，廠商還需要對光纜在野外環(huán)境下的抗拉、抗扭等性能進行驗證。IEC60794-1-21章節(jié)就對光纜在不同場景下的受力進行了規(guī)定，國際國內(nèi)的主流光纜生產(chǎn)廠家也同樣進行了相關研究，光纜應力變化不能大于0.2%，才能保證光纜的健康與安全。

  VIAVI的DTSS(分布式溫度與應力系統(tǒng))具有國際專利，是可對溫度與應力解耦合測試的此類型儀表，更符合實際應用中的復雜性需求，保證測試數(shù)據(jù)的精確和有效。

圖：VIAVI DTSS設備光纜應力驗證測試

  網(wǎng)絡建設與開通階段：

  現(xiàn)網(wǎng)ZR設備建設與開通：在部署和開通階段可以采用ONA1000便攜式儀表進行QSFPDD ZR的驗證測試：

   將ONA1000插入QSFPDD ZR，通過光纖接入到波分系統(tǒng)中。

   通過ONA1000將QSFPDD ZR的波長切換為規(guī)定波長(如191.3THz)，等模塊進入Ready狀態(tài)，同時將對端通道的QSFPDD ZR模塊的波長切換為相同波長并在對端路由器進行回環(huán)設置，以便信號從同通道返回。

   在ONA1000儀表上進行查看是否有告警，如果結果正常，可以切入下一個波長，重復上述步驟，以完成所有通道測試。

   如果所有通道一切正常，則驗證完畢。

  業(yè)務測試與開通：VIAVI Metro系列提供全速率(10M至400GE)、高效的以太網(wǎng)自動化測試模板，內(nèi)嵌獨有的快速收斂算法，對比其他慣用的測試模板，可節(jié)省20%-50%的測試時間，極大提高了業(yè)務的開通效率。同時，VIAVI推出行業(yè)首個支持OTN業(yè)務開通標準化測試流程的OTN Check功能，以保證OTN業(yè)務開通的標準化和高效率。

  高精度單向時延測試： “東數(shù)西算”工程不僅要求傳送的數(shù)據(jù)量大、可靠性高，還希望盡可能降低傳輸時延，以滿足更多低時延應用的需求，如計費、游戲等。按照目前的傳輸網(wǎng)設計要求，光傳輸網(wǎng)在城市間的單向時延不大于10ms，在樞紐間的單向時延不大于20ms。在行業(yè)需求的驅動下，VIAVI傳輸數(shù)據(jù)測試儀內(nèi)嵌高精度銣原子鐘功能，實現(xiàn)了ns級別的高精度單向時延測試，并保證在機房內(nèi)/外無衛(wèi)星信號時也可進行高精度單向時延測試。

  有源線纜及扇出線纜驗證：通過ONA1000/800、MTS5800等進行有源線纜AOC/DAC/扇出線纜的一鍵式自動化測試與性能驗證，保證線纜指標達到網(wǎng)絡設計要求。

  OSNR信噪比測試(相干信號的在線測試)：超100G OTN網(wǎng)絡中OSNR(信噪比)一直困擾著網(wǎng)絡建設和維護人員。這是由于多偏振態(tài)的存在，傳統(tǒng)依靠偏振分離技術的在線OSNR監(jiān)測已無法實現(xiàn)，再加上ROADM/OXC的使用，經(jīng)過濾波的波道信號已不具備和原始波形進行對比的條件，傳統(tǒng)依靠數(shù)學模型計算OSNR的方式已不在具有可行性。

  為此，VIAVI推出首款使用譜間相關性技術(SCorM，VIAVI 專利)的儀器Pol-Mux OSCA-710，實現(xiàn)了對100 Gb/s、200 Gb/s和 400 Gb/s 相干傳輸信號(偏振復用)系統(tǒng)的帶內(nèi)OSNR精準測試，以及每波道色度色散(CD)的測試，且測試中無需關閉網(wǎng)絡或相關的波道。

圖：OSCA710 偏振復用網(wǎng)絡在線OSNR測試

  綜合布線Tier1/Tier2測試認證：VIAVI OLTS 和 MPOLx 光損耗測試套件可針對基于第1層 光纖長度認證、光損耗和正確極性(對于MPO特別重要)提供必要的測試，從而可對單模和多模光纖進行快速準確的測試，同時生成認證報告。與此同時，VIAVI高精度OTDR提供了第2層光纖全功能解決方案，可通過精確找出導致過大損耗的任何事件的準確位置來排查網(wǎng)絡問題。對于銅纜測試，Certifier10G/40G 可快速準確地測試銅纜或光纖線纜。

光纜線路性能測試G.654E完整方案

  VIAVI不僅支持傳統(tǒng)G.652D和G.655光纖的性能測試，還為新的G.654E光纖匹配了新的測試方案。G.654E具有更低的衰減系數(shù)和更大的有效面積，可顯著降低光纖的非線性效應，提高系統(tǒng)的OSNR，從而增加系統(tǒng)的無電中繼傳輸距離，減少中繼站數(shù)量，降低網(wǎng)絡時延，但其具備的特殊性能也對測試內(nèi)容提出了更高的要求：

  測試波長：G.654E光纖的截止波長不同，需要全新的OTDR測試波長1550、1625或1650nm;

  雙向測試：內(nèi)置智能交互系統(tǒng)，一鍵式雙向測試，解決OTDR測試事件不準及雙向測試復雜&極性易出錯問題;支持單芯和多芯光纜(MPO 12/24)的雙向測試功能。

圖：多芯(MPO 12/24)一鍵式雙向測試

  另外，VIAVI還提供基于G.654E光纖的色散解決方案，為CD/PMD/AP一體化設計。

  運行維護與故障排查階段：

  關于傳輸設備與業(yè)務的測試在前一部分的建設與開通階段中已有介紹，測試方案同樣適用于運行維護排查階段，如業(yè)務開通測試、光模塊性能測試、AOC/DAC線纜測試、光纜測試等。

  智慧光網(wǎng)絡管理系統(tǒng)：

  在實現(xiàn)原有光纜衰耗、長度、中斷判定等功能的基礎上，VIAVI增強型智慧光網(wǎng)絡管理系統(tǒng)增加了極速和極敏模式：

   可以捕捉瞬間故障，故障持續(xù)時間<1s

   故障瞬間曲線快速記錄與存儲

   結合分析系統(tǒng)給出故障經(jīng)緯度

   直接郵件、短信發(fā)出詳細的告警信息

   根據(jù)模型分析原因，給出處理建議

圖：極速模式測試結果

  安全防竊聽功能：

   增強網(wǎng)絡安全管理

   安全敏感網(wǎng)絡，政府，銀行，證券，軍隊，科研，公安等專網(wǎng)

   預先發(fā)出告警防止信息竊取

  光纜啞維度資源管理：

  VIAVI增強型智慧光網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，集成DTSS(分布式光纖傳感系統(tǒng))，實現(xiàn)啞維度資源管理與光纜健康情況分析，典型指標包括：

  光纜架空段落核查;

  光纜型號判斷與光纜混接核查;

  圖：光纜的布里淵頻譜特性與光纜類型

  光纜余長資源核查;

  光纜健康度分析：無損耗異常光纜，可能存在應力超標點，處于亞健康狀態(tài);

  光纜同路由核查：

  綜上所述，聚焦產(chǎn)品的研發(fā)與設計、網(wǎng)絡建設與開通、運行維護和故障排查三個階段，VIAVI為光通訊產(chǎn)品全生命周期護航，從實驗室到現(xiàn)場為行業(yè)提供了真實和完整的測試解決方案，為“東數(shù)西算”產(chǎn)業(yè)鏈的快速穩(wěn)定發(fā)展構筑了堅實可靠的光網(wǎng)底座。