東數西算，共創可能 | VIAVI測試解決方案筑牢光網底座

10/14/2022，光纖在線訊，2021年5月，國家發改委發布《全國一體化大數據中心協同創新體系算力樞紐實施方案》，提出構建數據中心、云計算、大數據一體化的新型算力網絡體系，布局建設全國一體化算力網絡國家樞紐節點，加快推進“東數西算”工程。

2022年2月17日，國家發改委、中央網信辦、工信部、國家能源局四部門聯合印發文件，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝、內蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8 地啟動建設國家算力樞紐節點，并規劃10個國家數據中心集群。至此，全國一體化大數據中心體系完成總體布局設計，“東數西算”工程正式全面啟動。



國家“東數西算”規劃明確東西部樞紐定位和目標規模，10大集群節點共計規劃600+萬機架，西部集群機架數達200萬架以上，預估東西部的骨干網帶寬將達到2000T以上。這也將催生多個層面的超高數據傳送需求：數據中心園區內互聯（DCN）＜10km,城市數據中心間互聯（DCI）＜80km，跨區域數據中心互聯500-1000km或更遠，而超大帶寬、超低時延和靈活調度也將成為數據傳送的新挑戰。

專家認為，預計“東數西算”工程將為數據與通信產業鏈帶來超千億規模的市場價值。為此，VIAVI（唯亞威）結合自身在光通訊測試領域的領先優勢,聚焦DCN（園區內）和DCI（園區間）兩種典型應用場景，從產品的設計與研發，網絡的建設與開通，運行維護與故障處理等三個階段為行業提供真實完整的應用與測試解決方案，助推“東數西算”高質量發展。



產品的研發與設計階段：
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。隨著數據中心內部軟硬件復雜度越來越高，對光模塊的需求量的急劇增加，行業對專業化測試解決方案的需求更加迫切�；�于此，VIAVI推出了客戶側光模塊一站式測試方案系統，該系統可按照各種標準協議規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中的應用環境，便于研發驗證各種參數、性能，助力光模塊在生產線的生產提高效率及產能。


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：


在以太網的應用環境中，VIAVI測試方案在網絡節點使用交換機進行數據轉發，驗證光模塊與交換機的互聯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 

機房內跳線選擇：光纖跳線是網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）模塊可根據研發、生產或驗收測試環境配置參數，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系統演變，這種生態的最佳點出現在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100G和200G的可插拔模塊。2016年OIF以及相關MSA組織相繼發布一系列的行業標準，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系統隨著技術的發展而變化，比如相干CFP2 DCO的出現極大促進了城域網WDM盒式波分設備的研發和發展，目前主流廠家均在進行這類設備的開發和測試。據悉，這部分設備和系統工作在C波（191.35~196.1THz），設備的線路側需要支持16 QAM 調制格式的400G和QPSK 調制格式的200G CFP2 DCO，客戶側需要支持100G的100GE, OTU4, 100GE FLEXE等業務應用。該系統涉及的業務類型眾多，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。


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境下的抗拉、抗扭等性能進行驗證。IEC60794-1-21章節就對光纜在不同場景下的受力進行了規定，國際國內的主流光纜生產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)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，保證測試數據的精確和有效。



網絡建設與開通階段：
現網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中。
          ▷通過ONA1000將QSFPDD ZR的波長切換為規定波長（如191.3THz），等模塊進入Ready狀態，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。


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


高精度單向時延測試： “東數西算”工程不僅要求傳送的數據量大、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。按照目前的傳輸網設計要求，光傳輸網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。在行業需求的驅動下，VIAVI傳輸數據測試儀內嵌高精度銣原子鐘功能，實現了ns級別的高精度單向時延測試，并保證在機房內/外無衛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絡設計要求。



OSNR信噪比測試（相干信號的在線測試）：超100G OTN網絡中OSNR(信噪比)一直困擾著網絡建設和維護人員。這是由于多偏振態的存在，傳統依靠偏振分離技術的在線OSNR監測已無法實現，再加上ROADM/OXC的使用，經過濾波的波道信號已不具備和原始波形進行對比的條件，傳統依靠數學模型計算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，實現了對100 Gb/s、200 Gb/s和 400 Gb/s 相干傳輸信號（偏振復用）系統的帶內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絡或相關的波道。


圖：OSCA710 偏振復用網絡在線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，提高系統的OSNR，從而增加系統的無電中繼傳輸距離，減少中繼站數量，降低網絡時延，但其具備的特殊性能也對測試內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：內置智能交互系統，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。

智慧光網絡管理系統：
在實現原有光纜衰耗、長度、中斷判定等功能的基礎上，VIAVI增強型智慧光網絡管理系統增加了極速和極敏模式：
     ▷可以捕捉瞬間故障，故障持續時間＜1s
     ▷故障瞬間曲線快速記錄與存儲
     ▷結合分析系統給出故障經緯度
     ▷直接郵件、短信發出詳細的告警信息
     ▷根據模型分析原因，給出處理建議


圖：極速模式測試結果

安全防竊聽功能：
     ▷增強網絡安全管理
     ▷安全敏感網絡，政府，銀行，證券，軍隊，科研，公安等專網
     ▷預先發出告警防止信息竊取


光纜啞維度資源管理：
VIAVI增強型智慧光網絡管理系統，集成DTSS（分布式光纖傳感系統），實現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；


光纜同路由核查：


綜上所述，聚焦產品的研發與設計、網絡建設與開通、運行維護和故障排查三個階段，VIAVI為光通訊產品全生命周期護航，從實驗室到現場為行業提供了真實和完整的測試解決方案，為“東數西算”產業鏈的快速穩定發展構筑了堅實可靠的光網底座。