隨着打造更加可持續的世界的壓力不斷增長，數據中心運營商必須繼續降低碳足跡，據估計，其碳足跡目前已超過航空業。近年來，光學技術的進步使數據中心互連 (DCI) 網絡速度、容量和覆蓋範圍顯著提高，正逐步向每波長太比特網絡邁進。然而，僅靠這些技術是不夠的——運營商需要考慮如何更有效地擴展網絡。

展望未來的 DCI 網絡，重點是那些能夠實現更快速度、更大覆蓋範圍和更高性能的技術。然而，核心挑战是如何優化所有這些功能，同時降低每比特每公裏的成本並提高可持續性。哪些下一代光網絡技術將使 DCI 網絡運營商能夠實現更綠色的數據中心網絡這一目標？

網絡轉型

毋庸置疑，當今的超大規模網絡運營商面臨着巨大的壓力，以滿足不斷增長的數據容量需求。事實上，分析公司 IDC 預測，數據將繼續以每年約 21% 的增長率增長，到 2026 年將超過 221 ZB。由於對 over-the-top (OTT) 服務的需求、物聯網 (IoT) 連接的普及以及雲計算、大數據分析和人工智能 (AI) 技術的融合，預計這種數據爆炸式增長在短期內不會放緩。

這些趨勢反過來又推動了 DCI 網絡的增長，而 DCI 網絡對於連接全球大規模超大規模數據中心之間的流量至關重要。更重要的是，這種增長導致與可擴展性、距離、延遲和可持續性相關的挑战日益增加，從而推動了這些網絡的架構、設計和運營的轉變。

增強可持續性

盡管對更多存儲和計算能力的需求不斷增加，但許多數據中心運營商仍面臨着持續的空間和預算限制。因此，網絡系統被集中在越來越小的空間內，增加了網絡設備的熱負荷。隨着熱負荷的增加，數據中心網絡需要更多的冷卻資源。

這種轉變不斷要求降低數據中心內部的能耗和減少熱量傳遞，在 DCI 網絡中也是如此。網絡運營商需要一種新的設計方法來降低功耗，而能源成本的上升和聯合國“奔向零排放”運動等全球倡議進一步加劇了這一需求的緊迫性。

採用傳統的空氣冷卻方法，當今的數據中心和 DCI 網絡中心局 (CO) 需要更大的風扇以越來越高的速度運行來處理熱量的產生。這不僅會產生震耳欲聾的噪音，還會消耗過多的能量。據估計，到 2027 年，全球數據中心的能耗將達到 803 太瓦時。

在超級計算機的世界裏，強烈的熱負荷可以產生超過 100 千瓦/平方米的熱密度。爲應對這一超級計算機熱挑战而开發的先進液體冷卻技術正在應用於下一代 DCI 傳輸網絡架構，以顯着降低運行溫度並將噪聲降低一半。

閉環液冷技術通過多種方式提高了 DCI 網絡的可持續性。首先，液冷提供更好的熱傳遞，以維持較低的工作溫度。此外，由於系統本身消耗的能量更少，因此功耗可降低 40% 以上；最後，液冷系統中的風扇運轉速度要慢得多，從而延長了風扇壽命，提高了可靠性，減少了碳足跡，並減少了維護。

提高規模和性能

盡管在可持續發展方面存在競爭，但對更高數據速度和帶寬的需求仍在推動對提高 DCI 網絡性能、容量和可擴展性的需求。爲了滿足這些需求並保持競爭力，超大規模企業必須削減成本並簡化運營效率，即使他們提高了容量。

傳統上，ROADM 網絡的波長範圍有限，因爲傳統傳輸解決方案分爲 C 波段和 L 波段。這在城域和長途 DCI 網絡中尤其成問題。連續 C+L ROADM 架構的最新進展使傳輸平台能夠同時處理兩個波長帶。這不僅增加了最大傳輸容量並簡化了網絡容量升級，而且與當前的附加或 C 波段過度建設方法相比，它還通過使用一半的公共线路系統設備來減少對環境的影響。

除了容量增強之外，技術進步也有助於增加長距離 DCI 網絡的距離。借助拉曼放大，網絡運營商可以構建具有更清晰的整體信號和更長覆蓋範圍的 ROADM 架構。然而，迄今爲止，拉曼放大僅限於向後配置，其中放大器僅位於光纖跨度的接收端。下一代前向拉曼技術允許在鏈路的兩端進行放大，從而將覆蓋範圍或容量提高 40%。

自動化操作

維護實時光纖網絡的任務曾經是一項手動、耗時的全職工作。然而，隨着管理端到端網絡的運營人員越來越精簡，許多網絡運營商开始更多地使用自動化和人工智能來安全可靠地執行簡單任務。這不僅可以讓經驗豐富的技術人員騰出時間從事更重要的活動，還可以降低人爲錯誤的風險並降低成本。

典型 ROADM 網絡的性能將根據光纖類型和有源光通道數量而變化。由於光纖工廠中混合了多種類型的光纖，因此需要進行大量測試和全面記錄，以確保正確的放大器偏置和波長優化。通過利用支持 AI 的自動化，可以快速表徵光纖工廠，以確定光纖類型、跨度損耗和延遲，從而實現零接觸啓動和優化，減少人爲錯誤並簡化操作，同時減少碳足跡。

照亮明天的道路

隨着當今的數據中心向太比特時代邁進，數據中心運營商和超大規模企業不斷面臨壓力，需要處理網絡流量的指數增長，即使他們降低了每比特成本。這種數字化發展正在推動 DCI 網絡架構的巨大變化，催生了液體冷卻、連續 C+L 波段操作、前向拉曼和支持 AI/ML 的自動化等下一代技術。這些光網絡進步將共同幫助 DCI 網絡運營商應對超快速度、擴大全球覆蓋範圍和指數增長的挑战，同時支持未來更大的可持續性。

作者： Rod Naphan

標題：數據中心如何推動世界更加可持續發展

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