AI驱动下的数据中心光互连(DCI)：需求增长、技术选型与未来展望

本文档基于LightWave主办、Nokia赞助的Data Center Interconnection Strategies Webinar，聚焦数据中心互连（DCI）策略，邀请三位行业专家从不同视角分享趋势与技术进展，包括Dell'Oro Group副总裁Jimmy Yu（分析师视角）、Zayo网络架构高级经理Todd McWhirter（服务提供商视角）、诺基亚解决方案营销副总裁Tim Doiron(厂商视角）。

（一）分析师视角：DCI市场趋势与设备采购

1. DCI需求驱动因素

- 核心驱动力：内容增长仍是基础（历史年带宽增长率30%），AI成为新增关键变量——AI基础设施需提前建设，且AI模型需大量数据传输，云厂商在AI基础设施上投入数十亿美元，需通过DCI实现“云-云”“云-企业”“云-家庭”连接以实现商业化。

- 关键挑战：数据中心因电力资源稀缺向偏远地区扩散，导致互连距离增加；AI引发的机器间流量、新应用需求尚不明确，但整体需求将远超纯内容增长时期。

2. DCI实现方式：不止于WDM，而是“混合模式”

DCI是一类应用，而非单一技术，实现方式包括：

- 自建（直接采购）：购买WDM系统、路由器，或采用“IP over DWDM”架构；

- 租赁（间接）：从运营商租赁带宽、暗光纤（Dark Fiber）；

- 混合模式：结合自建与租赁，如购买WDM系统+租赁暗光纤。

3. DCI设备直接采购趋势

- 规模增长：2014年直接采购额10亿美元，2024年达40亿美元，因数据中心成为企业核心资产，DCI重要性同步提升。

- 技术方向变化：

2014年：100%为集成式WDM系统（当时仅通信服务商可用技术）；

2015年后：云厂商推动“开放解耦WDM”（分离转发器、光线路系统、可插拔光模块），2020年开放解耦WDM占比近50%；

2021-2022年：ZR光模块兴起（400G ZR/ZR+小型可插拔光模块），“IP over DWDM”落地，路由器/交换机集成ZR光模块成为新方向；

2024年：路由器/交换机（带ZR光模块）占DCI直接采购的25%，开放解耦WDM占比持续提升，集成式WDM持续下降。

- 细分趋势：开放解耦WDM中，2020年以转发器采购为主，2024年云厂商开始增加光线路系统采购（占解聚式的25%），预计未来3年占比达40%；路由器/交换机将逐步支持800G 、1.6T（未来3年可用）。

4. 直接与间接采购的平衡

- 间接采购需求上升：云厂商虽有资金，但受限于人力资源、地域法规、光纤资源，且需多路径保障网络弹性（如2-3条光纤路由应对故障），因此更多依赖运营商建设光纤路径、提供波长资源。

- 未来预期：直接与间接采购需求将同步增长，云厂商从“倾向自建”转向“混合依赖运营商”。

5. 波长速率与容量

- 当前主流：2024年WDM系统中60%为400G波长（路由器/交换机端100%为400G），虽部分设备支持1.2T，但会根据传输距离下调速率（如长距离用400G/600G）；DCI对高速率的采纳速度远超其他场景（非DCI场景400G占比仅20-25%），因需通过高速率实现“低比特成本、低瓦特/比特、高光谱效率”。

- 未来趋势：2029年WDM系统80%容量将来自800G/1T波长；未来3年直接采购容量将达2024年的3倍，其中路由器/交换机贡献5倍于WDM系统的容量（因架构简单、成本低），但WDM系统多用于500km以上长距离，路由器/交换机多用于100km以内，按“比特-公里”归一化后二者占比约1:1。

（二）服务提供商视角：Zayo的DCI基础设施与技术实践

1. Zayo的全球网络基础设施

- 核心架构：包含一级全球IP网络（陆地+海底波长容量）、400G/800G就绪波长网络，均基于Zayo核心长距离暗光纤网络构建；海底波长容量来自“全球覆盖”业务单元，陆地容量来自核心波长网络。

2. DCI相关产品与客户迁移路径

- 核心产品：以太网服务、波长服务、私有网络服务、暗光纤服务。

- 客户迁移逻辑：

1. 初期：通过MLS基础设施部署以太网服务，满足基础带宽需求；

2. 进阶：追求确定性时延、物理路由与更大带宽，迁移至波长服务；

3. 过渡：采用私有网络服务（提供专属光纤、分组/光设备并托管），实现容量自主控制；

4. 终极：选择暗光纤服务，客户完全自主选择带宽与设备，实现最大控制度。

3. 光传输设计：受管波长服务vs光谱服务

- 受管波长服务（当前主力）：

- 组成：暗光纤+WDM线路系统+基于性能的转发器+LOA CFA面板（Zayo与客户的责任分界点）；

- 监控能力：Zayo可监控转发器（客户/线路侧光功率、误码、前向纠错状态）与线路系统（光信道功率、光谱宽度、中心频率、连续性），保障服务质量。

- 光谱服务（暂不提供）：

- 特点：客户需自行提供DWDM线路系统的光谱容量，Zayo仅提供部分基础设施；

- 局限：Zayo仅能监测光信道功率、光谱信道宽度中心频率和站点间信号连续性，无法监控转发器性能，且管理复杂度高、易影响其他客户，从运营与经济性角度暂不推出。

- 暗光纤服务：

- 特点:为客户提供了最大的灵活性，客户可自主选择采用集成或者开放解耦的方案，搭建专属DCI网络。

4. 当前与未来技术趋势

- 速率与线路系统适配：

- 历史：2009年40G以太网、2013年100G，2021年400G，当前推进800G；

- 关键要求：支持800G需满足“单模光纤+灵活栅格（或≥150GHz固定间距）线路系统+≥130Gbaud相干调制解调器”，2017年后因相干传输需求，信道间距从50GHz升级为灵活栅格。

- 硬件形态与光模块变化：

- 机框形态：从传统电信300mm深机框，转向数据中心600mm深机框；

- 光模块：100G从LR4（103.125Gbps）转向LR1（106.125Gbps，二者不可直接互通）；800G需求兴起，LR8需16根光纤，存在部署复杂度顾虑；相干可插拔光模块的光谱信道宽度持续翻倍。

- 未来建议：选择支持“下一代光谱信道宽度”的线路系统，以兼容400ZR、800ZR、1600ZR等多代可插拔相干光模块，实现技术前瞻性和平滑演进。

（三）厂商视角：诺基亚的DCI解决方案与技术方向

1. DCI的场景覆盖与服务需求：从本地到全球，从成熟到前瞻

数据中心并非孤立存在，其互连需求覆盖“园区-城域-区域-长距-海底”全场景，其中海底网络投资增长的核心驱动力之一便是DCI——需连接全球分布的数据中心，确保数据与应用的高效触达。从服务类型看，当前市场需求呈现梯度特征：100G服务已成熟，400G透明波长服务加速普及，800G服务（含客户接口与传输服务）成为未来方向。

数据中心运营商获取DCI传输服务的路径主要有三类：从运营商购买托管带宽服务、自建暗光纤网络、“托管光纤网络（MOFN）”（客户与运营商协作定制，由运营商托管），三类路径分别对应“轻资产”“全控制”“平衡灵活”的需求场景。

2. 光引擎技术瓶颈与可插拔光模块的崛起

长期以来，光引擎性能提升依赖DSP技术提升光谱效率，但最近几代嵌入式或高性能光引擎已进入“平台期”——受限于香农极限的实际应用边界，光谱效率提升幅度显著放缓。为应对容量需求，行业需通过“增加并行度（更多光纤）+部署更多线路系统”突破瓶颈。

与此同时，相干可插拔光模块快速崛起：得益于光子学与DSP的微型化，模块体积大幅缩小，可直接插入路由器/服务器端口（如400G ZR/ZR+、800G ZR），在“低功耗、小体积”上具备显著优势。在部分场景中，“降低功耗与体积”的优先级已超过“追求极致性能”——适当牺牲少量性能以换取部署灵活性，成为行业新的权衡逻辑。

3. 诺基亚DCI解决方案的核心组件：光引擎、线路系统与自动化

诺基亚围绕“多场景适配”构建DCI解决方案，核心组件涵盖三大维度：

（1）光引擎：全谱系覆盖，不同传输距离适配

光引擎方案覆盖“嵌入式+可插拔”，根据不同距离场景灵活选择：

- 接入边缘侧：部署100G相干可插拔光模块，满足短距接入需求；

- 核心场景：400G相干可插拔光模块广泛应用，800G ZR/ZR+正逐步兴起，且支持“多距离适配”——不仅覆盖100公里短距，还能支持1000公里以上长距；

- 稀缺光纤场景：采用嵌入式光引擎，通过极致光谱效率挖掘现有光纤潜力（适用于光纤成本高或资源稀缺的区域）。

（2）线路系统：按需演进，覆盖极端场景

线路系统的核心设计理念是“按需演进”，关键发展方向包括：

- 多频段利用：充分挖掘C波段与L波段潜力，未来探索O、S、E等其他波段，最大化单根光纤容量；

- 多光纤并行放大：在小尺寸设备中实现多根光纤的在线放大（ILA），提升并行传输能力；

- 空芯光纤技术：用气体介质替代传统硅基光纤，通过提升发射功率突破硅基光纤的带宽限制；

- hyperscale集成方案：如C波段部署32路800G可插拔光模块，叠加L波段32路，实现单光纤对超50T传输容量，适用于容量需求明确且规模庞大的场景；

- 模块化与集成化并存：既提供“按需付费”的模块化方案（灵活组合组件），也提供高度集成的hyperscale方案，适配不同客户需求。

（3）自动化：缩短交付时间，提升运营效率

自动化的核心是“开放接口+智能分析”——从海量运维数据中提取决策信息，实现“已部署容量快速激活”与“需求预判”。对服务提供商而言，“服务交付时间”是DCI业务的核心竞争力，自动化正是缩短交付时间、降低运维成本的关键支撑。

4. 800G可插拔光模块与“第三种选择”：瘦转发器

（1）800G可插拔光模块的核心能力

一款具备市场领先性的800G可插拔光模块需满足五大特性：

- 多速率配置：支持400G/600G/800G，适配渐进式升级需求（如800G模块运行在400G模式，接入现有400G路由器）；

- 多频段支持：覆盖C波段与L波段，充分利用光纤资源；

- 多厂商互通：基于MSA协议（如FEC、PCS）实现跨厂商互通，包括800G与800G、800G与400G的互通；

- 易部署性：动态调整调制方式、发射功率，降低运维复杂度；

- 智能化：具备一定“系统级能力”，无论部署在光系统还是IP路由设备中，均能提供一致的管理体验。

（2）薄型转发器：平衡灵活与可控的“第三种选择”

针对“嵌入式光引擎（高性能、高功耗）”与“可插拔光模块（低功耗、需运营变革）”的局限，诺基亚提出“薄型转发器（Thin Transponder）”方案——本质是一款可插入紧凑型模块化光系统的设备，集成客户侧与线路侧端口，可搭载800G可插拔光模块。

其核心价值在于：帮助运营商“渐进式”引入可插拔技术，无需直接采用“IP over DWDM”架构（避免运营流程大幅变革），在获取“低功耗、小体积”优势的同时，保留对光传输系统的可控性，还能实现“虚拟带宽”（灵活分配客户侧与线路侧容量）。

5. 方案选择逻辑：基于场景的差异化适配

三类光引擎方案的选择需结合场景需求：

- 嵌入式光引擎：适用于光纤稀缺或成本极高的场景，追求极致光谱效率；

- 薄型转发器：适用于服务类型单一、空间与功耗有要求，但无需激进架构变革的场景；

- IP over DWDM（可插拔光模块）：适用于追求极致低功耗与小体积，且主要传输IP/以太网流量的场景。

◆ 问答环节

1. CPO与可插拔光模块的关系：CPO在高速率（1.6T/3.2T）场景适用性提升，当前800G阶段可插拔光模块仍是主流，且相干可插拔光模块将持续存在多代；CPO当前主要在数据中心内部短距场景萌芽。

2. 传统电信服务商对400G ZR/ZR+的采纳：已开始采纳，初期因云厂商大量采购导致供应紧张，当前更关注高发射功率的ZR+（0dBm，适配现有网络）；Zayo已部署400G ZR/ZR+连接400G核心路由器，并探索开放线路系统支持。

3. Zayo对托管光纤网络与暗光纤的需求：长距离MOFN/私有网络需求更强，Zayo提供该服务已25年，近年逐步统一命名；暗光纤需求稳定，二者均为客户重要选择。

4. DCI中可插拔光模块的整体采用率：整体达80%——路由器/交换机端100%为可插拔，WDM系统端40%为可插拔（60%嵌入式用于长距离/海底，需高光谱效率）。

◆ 核心总结

1. 需求端：内容增长+AI驱动DCI带宽需求激增，数据中心扩散增加互连距离，云厂商与企业对“混合DCI模式”（自建+租赁）需求上升。

2. 技术端：从“集成式WDM”向“解耦式WDM+IP over DWDM”演进，400G ZR/ZR+成当前主流，800G加速落地，可插拔光模块占比超80%，线路系统需适配多频段与多代光模块。

3. 服务端：服务提供商提供“以太网-波长-私有网络-暗光纤”阶梯式产品，关注“托管服务质量”与“客户自主控制度”平衡，托管光纤网络需求上升。

4. 厂商端：通过“可插拔+嵌入式+薄型转发器”多方案覆盖场景，线路系统向多频段、空芯光纤、自动化发展，助力客户平衡“性能、成本、部署效率”。