緩解骨干網(wǎng)帶寬壓力 400G平臺(tái)成本優(yōu)勢(shì)凸顯

從早年間“全球村”到現(xiàn)在“云時(shí)代”，將近30億互聯(lián)網(wǎng)用戶已重新定義網(wǎng)絡(luò)。過去五年間，全球被創(chuàng)造和分享的數(shù)字信息足足增長(zhǎng)了5倍，2013年接近4 Zettabytes(ZB)。到2020年，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信息將會(huì)增長(zhǎng)到40ZB，意味著地球上的每個(gè)人分?jǐn)偭?200GB。

龐大的數(shù)據(jù)流量迅速填充了現(xiàn)有的骨干網(wǎng)絡(luò)，盡管運(yùn)營(yíng)商對(duì)于骨干網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容以幾乎每年翻番的速度在進(jìn)行，但是仍然無法滿足互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)的需求，運(yùn)營(yíng)商早先投資建設(shè)的40G平臺(tái)，經(jīng)過多年不斷的單板擴(kuò)容，業(yè)務(wù)槽位已經(jīng)所剩無幾，這使得帶寬壓力的矛盾更加突顯。從2012年開始，運(yùn)營(yíng)商開始在骨干網(wǎng)引入100G平臺(tái)路由器，在一定程度上對(duì)帶寬需求的矛盾有所緩解，但是隨著近年來云計(jì)算、視頻應(yīng)用等新需求的出現(xiàn)，運(yùn)營(yíng)商骨干網(wǎng)面臨的寬帶壓力迅速增長(zhǎng)，骨干核心節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容升級(jí)變得尤為重要。

三種擴(kuò)容方式

據(jù)統(tǒng)計(jì)，作為國(guó)內(nèi)主要承載互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的兩大干線網(wǎng)絡(luò)之一，163骨干網(wǎng)流量已經(jīng)超過40T, 并且以每年60%的幅度增長(zhǎng)，另外一張169骨干網(wǎng)的情況也基本類似。面對(duì)龐大流量的沖擊，運(yùn)營(yíng)商只有不斷擴(kuò)容骨干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來應(yīng)對(duì)，而目前擴(kuò)容的方法有三個(gè)：

第一種是將現(xiàn)網(wǎng)大量40G平臺(tái)老舊設(shè)備升級(jí)到100G平臺(tái)，在空間不增加，功耗增加有限的情況下，這種方法可提供2.5倍的容量空間。按目前骨干網(wǎng)年增長(zhǎng)60%流量的速度計(jì)算，估計(jì)僅可再支撐兩年。

第二種是在單一節(jié)點(diǎn)上使用40G或100G集群技術(shù)，這也是目前運(yùn)營(yíng)商在不改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)前提下，為擺脫容量限制較多采用的方法。路由器集群技術(shù)是將兩臺(tái)或兩臺(tái)以上普通核心路由器(線卡框)通過中央交換網(wǎng)絡(luò)(中央框)連接起來組成一個(gè)統(tǒng)一的路由系統(tǒng)，從而大幅度提高路由器系統(tǒng)的總體容量。目前業(yè)內(nèi)部署的最大集群路由器為2+8集群，可將單個(gè)路由系統(tǒng)的端口容量上限提高到5.12T(40G 2+8集群)或者12.8T(100G 2+8集群)。但是在帶來大容量的同時(shí)，集群路由器也面臨電源、散熱、光纖布放等方面的挑戰(zhàn)。

第三種供運(yùn)營(yíng)商選擇的方案就是部署單體容量更大的全新平臺(tái)路由器，如400G路由器平臺(tái)。在容量方面，一臺(tái)400G平臺(tái)路由器相當(dāng)于一套2+4的100G集群，相當(dāng)于10臺(tái)40G路由器單機(jī)，并且具備向集群升級(jí)的能力。因此，無論在空間、功耗、未來擴(kuò)容演進(jìn)上都具有一定優(yōu)勢(shì)。但400G的問題是，由于目前器件模塊成本仍然比較高，導(dǎo)致單一設(shè)備的成本居高不下，使運(yùn)營(yíng)商望而卻步。

孰優(yōu)孰劣

對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來講，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和部署必須考慮到未來5-10年的業(yè)務(wù)發(fā)展。那么面向未來，以上三種擴(kuò)容方式哪一種更具優(yōu)勢(shì)?我們不防以一個(gè)國(guó)內(nèi)骨干網(wǎng)上的中型節(jié)點(diǎn)為樣本，根據(jù)其未來五年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行分析，來找出適合的擴(kuò)容方式。

目前國(guó)內(nèi)骨干網(wǎng)上中型節(jié)點(diǎn)的平均流量約為2T(按端口帶寬計(jì))，以目前國(guó)內(nèi)流量增長(zhǎng)均值每年60%計(jì)算，那么5年后的流量將達(dá)到21T(按端口帶寬計(jì)，5年間端口帶寬分別為3.2T、5.1T、8.2T、13.1T、21T)，則整機(jī)交換容量需達(dá)到42T。

假設(shè)目前節(jié)點(diǎn)內(nèi)均為40G路由設(shè)備，采用簡(jiǎn)單升級(jí)到100G路由器單機(jī)或者40G集群的方式，都無法滿足未來5年的流量要求，最先被淘汰。

第二種擴(kuò)容方式采用100G路由集群，我們從設(shè)備、能耗、配套成本三個(gè)方面計(jì)算其總體擁有成本。若以五年后的總需求計(jì)算的話，該節(jié)點(diǎn)需要一套2+8和一套2+6 100G集群，為計(jì)算方便，此處取目前幾家主流廠商的設(shè)備價(jià)格均值，并忽略每年設(shè)備成本的下降來計(jì)算設(shè)備成本。功耗方面，100G平臺(tái)平均功耗為3W/Gbit，若滿足60%的流量增長(zhǎng)需求的話，不考慮周邊配套耗電，保守估計(jì)5年共消耗電能1,329,524 Kwh，商業(yè)用電單位成本按每度1元來計(jì)算用電成本。在機(jī)房空間成本方面，集群的建設(shè)一般會(huì)按照2+8的集群需求來考慮，一臺(tái)2+8集群相當(dāng)于10臺(tái)40G路由器，由于要滿足60%的流量增長(zhǎng)需求，該節(jié)點(diǎn)按照兩套2+8 100G集群建設(shè)，該節(jié)點(diǎn)五年的用地情況為第一年用地4m2，第二年5m2，第三年6m2，第四年8 m2，第五年10 m2(理想狀態(tài)，不包括通道、空調(diào)等增加的用地)，如果機(jī)房租金以骨干網(wǎng)中型節(jié)點(diǎn)城市主流價(jià)格每平方米約3000元/年來計(jì)算，且不考慮租金上漲的情況下，計(jì)算五年內(nèi)的租金成本。即便是運(yùn)營(yíng)商自己的機(jī)房，這種集群設(shè)備對(duì)網(wǎng)管人員操作熟練程度和光纖維護(hù)頻率都要求較高，但由于不好量化，這里就不將培訓(xùn)和維護(hù)成本計(jì)算在內(nèi)。通過以上方式計(jì)算100G平臺(tái)集群的總體擁有成本，并得出每GEbps單位CapEx約為60000元。

第三種擴(kuò)容方式是整體升級(jí)到400G平臺(tái)，則需要3臺(tái)滿配400G的路由器，1臺(tái)配置2T端口容量的400G路由器。成本計(jì)算仍然由設(shè)備、能耗、租金三個(gè)方面組成。400G 平臺(tái)平均功耗為1.8W/ Gbit，設(shè)備消耗電能為753,397Kwh，計(jì)算用電成本;該節(jié)點(diǎn)五年的用地情況為前兩年用地0.5m2，第三年1m2，第四年1.5 m2，第五年2 m2，計(jì)算五年內(nèi)租金成本。得出400G平臺(tái)總體擁有成本后，計(jì)算每GEbps單位CapEx約為55000元。

400G平臺(tái)優(yōu)勢(shì)明顯

盡管上面的計(jì)算和推導(dǎo)是在比較理想的前提和假設(shè)下進(jìn)行的，沒有考慮設(shè)備降價(jià)和折舊，但是仍然具有一定的代表性。從結(jié)果我們不難看出，400G平臺(tái)的設(shè)備成本比100G集群下降了將近8個(gè)百分點(diǎn)。我們還應(yīng)考慮到，一旦400G在國(guó)內(nèi)規(guī)模上量，其設(shè)備成本還會(huì)有較大下降空間。而在能耗、租金方面，400G平臺(tái)相比100G集群分別降低了44%和84%，400G成本優(yōu)勢(shì)更加突出。因此，現(xiàn)階段對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中擁有大量老舊10G/40G平臺(tái)的骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，直接選擇400G平臺(tái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)改造升級(jí)，是最為明智的做法，既節(jié)省總體擁有成本，又避免重復(fù)投資。

隨著芯片技術(shù)和光模塊等關(guān)鍵技術(shù)的突破，近年來400G平臺(tái)無論在技術(shù)性能上還是應(yīng)用部署上，都已經(jīng)趨于成熟。華為、阿朗和思科等主流路由器廠商均支持400G大容量單板，可以支持4×100GE，10×40GE和40×10GE的端口密度，配合靈活子卡能夠?qū)崿F(xiàn)客戶按需部署。

面對(duì)增速越來越快的網(wǎng)絡(luò)流量，是保守的選擇久經(jīng)考驗(yàn)但總體擁有成本偏高的100G平臺(tái)?還是面向未來3～5年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展需求，選擇業(yè)已被多家主流運(yùn)營(yíng)商驗(yàn)證的400G平臺(tái)?答案已經(jīng)很明顯了。