云数据中心光模块/光器件需求类型

        随着云计算的渗透，传统 IT 架构向云架构迁移，传统数据中心将逐步被云数据中心取代，催生海量的高速光模块需求。

        1）传统数据中心内部网络光纤渗透率低，云数据中心服务器接入仍存在铜缆（DAC），交换机互联已全面使用光纤传输；

       2）传统数据中心主要在采用 1G/10G 低速光模块，云数据中心主要使用 40G/100G高速光模块；

       3）传统数据中心以南北向流量为主，云数据中心东西向流量崛起，催生大量的东西向连接，大幅拉升单服务器光模块使用量。目前，高速光模块需求以北美为主，北美云巨头亚马逊、微软和互联网巨头谷歌、Facebook 已基本转向 25G/100G 平台，而国内国内 BAT 正从 10G/40G 向 25G/100G 平台升级，相比北美互联网巨头，需求量相对还较小。

       为什么云数据中心对光模块的需求如此大

传统数据中心主要承载是客户机/服务器模式的应用，其流量以南北向（客户机与服务器之间）为主，网络是典型的三层架构，包括接入、汇聚和核心。在该架构下，数据中心内不在同一网段上的服务器间通信必须通过接入层-汇聚层-核心层-汇聚层-接入层的路径。

如果把云数据中心类比为超级大脑，其内部高速光互联即是其强大的神经网络。云数据中心要求服务器间的数据交互，流量以数据中心内部服务器之间交互的东西向流量为主，根据思科，云数据中心中 76%的流量为东西向流量。数据中心流量由“南北”为主转变为“东西”为主，推动数据中心向便于东西向传输的叶脊(leaf -Spine)网络结构演进，该结构主要由叶交换层和脊交换层两部分组成，集群内每一个叶交换节点都与每一个脊交换节点相连，集群内部不同机架中任意两台服务的通信，只需要经过 ToR-->集群交换机-->ToR，减少阻塞、降低延迟、提升了服务器间的交互效率，同时，便于根据业务需要逐渐增加交换机和网络设备进行扩容，扩展性强。

        传统三层网络架构下，单个集群规模小，汇聚层和核心层的连接有限，而叶脊（leaf-Spine）网络架构支持超大规模服务器集群，2014 年 Facebook 宣称其 Altoona 数据中心一个服务器集群可支持 10 万台服务器，大规模集群中叶交换节点和脊交换节点互联，大大增加了云数据中心光纤连接数，从而衍生海量的光模块需求。

         粗略测算，同样出口流量的云数据中心光模块用量为传统数据中心的 5 倍以上。出口流量即为南北流量，对于传统数据中心，以内部流量以南北流量为主，内部流量与出口流量相当；对于云数据中心，东西流量崛起，以思科的数据测算，东西向流量是南北向流量的 4.5 倍（76%/17%），粗略测算，相当于需新增 4.5 倍的光模块需求。
 

       数据中心光模块类型
       云数据中心内部连接包括两层，一层是服务器接入，即服务器到架顶交换机（Server-TOR），一层是交换机互联（包括 ToR、Leaf 、Spine、Core 交换机）。而数据中心间的互联，即 DCI，主要是不同数据中心间 Core交换机的连接。目除服务器接入仍然有部分在使用 DAC（Direct Attach Cable，直连铜缆）外，光连接已经全面渗透云数据中心。

从速率来说，数据中心光模块产品有 10G、25G、40G、100G（封装形式分别主要为 SFP/SFP+、SFP28、QSFP+、QSFP28），且已有厂商推出 200G、400G 产品。一般而言，交换机互联使用的接口带宽是服务器接入的 4 倍，在 10G/40G 平台，服务器接入使用 10G DAC（Direct Attach Cable，直连铜缆）或 10G AOC（Active OpticalCable，有源光缆），交换机互联采用 40G 光模块，在 25G/100G 平台，服务器接入使用 25G DAC 或 25G AOC，交换机互联采用 100G 光模块。

       数据中心互连场景的多样化及客户需求的个性化特征，催生对不同类型光模块的需求。为满足不同传输距离和布线的要求，同一速率产品又分为多种品类，以 100G 产品为例主流的品类有：AOC（Active Optical Cable）、SR4（Short Reach 4 lanes）、PSM4（Paralell Single Mode 4 lanes）、CWDM4/CLR4（Coarse Wavelength Division Multiplexing 4 lanes）、LR4（Long Reach 4 lanes）。服务器到 ToR 的连接主要使用 DAC/AOC，ToR 到 Leaf 主要使用 AOC/SR4/PSM4，Leaf 到 Spine 主要使用 PSM4/CWDM4，Spine 到 Core 主要使用 CWDM4/LR4，DCI 主要使用 LR4/ER4/相干。