东数西算，共创可能 | VIAVI测试解决方案筑牢光网底座
发布时间：2022-10-14 12:17:20 热度：2543
10/14/2022，光纤在线讯，2021年5月，国家发改委发布《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》，提出构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系，布局建设全国一体化算力网络国家枢纽节点，加快推进“东数西算”工程。
2022年2月17日，国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局四部门联合印发文件，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8 地启动建设国家算力枢纽节点，并规划10个国家数据中心集群。至此，全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计，“东数西算”工程正式全面启动。
国家“东数西算”规划明确东西部枢纽定位和目标规模，10大集群节点共计规划600+万机架，西部集群机架数达200万架以上，预估东西部的骨干网带宽将达到2000T以上。这也将催生多个层面的超高数据传送需求：数据中心园区内互联（DCN）＜10km,城市数据中心间互联（DCI）＜80km，跨区域数据中心互联500-1000km或更远，而超大带宽、超低时延和灵活调度也将成为数据传送的新挑战。
专家认为，预计“东数西算”工程将为数据与通信产业链带来超千亿规模的市场价值。为此，VIAVI（唯亚威）结合自身在光通讯测试领域的领先优势,聚焦DCN（园区内）和DCI（园区间）两种典型应用场景，从产品的设计与研发，网络的建设与开通，运行维护与故障处理等三个阶段为行业提供真实完整的应用与测试解决方案，助推“东数西算”高质量发展。
产品的研发与设计阶段：
客户侧高速光模块及物理链路测试方案（DCN）：多通道客户侧光模块的主要功能是光电/电光转换，该功能是光通讯工程中的重要一环。随着数据中心内部软硬件复杂度越来越高，对光模块的需求量的急剧增加，行业对专业化测试解决方案的需求更加迫切。基于此，VIAVI推出了客户侧光模块一站式测试方案系统，该系统可按照各种标准协议规范制定的指标和方法对客户侧光模块（100G, 200G, 400G, 800G）进行光电模拟、仿真、验证和测试分析，能够在实验室模拟光模块在实际传输系统中的应用环境，便于研发验证各种参数、性能，助力光模块在生产线的生产提高效率及产能。
图1：VIAVI客户侧光模块测试方案
客户侧高速光模块的测试项目：
在以太网的应用环境中，VIAVI测试方案在网络节点使用交换机进行数据转发，验证光模块与交换机的互联以查看全链路能力是否满足需求。
图2. VIAVI ONT与交换机进行双向测试
DAC和 AOC两端固定相连，解决了光口外漏问题，是机架内或相邻机架之间互连的具有成本效益的解决方案。VIAVI测试方案实现了直连、Breakout两种测试模式。同时支持两种方式，极大方便客户。
图3. VIAVI ONT测试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
机房内跳线选择：光纤跳线是网络设备互连的重要纽带,跳线两端的连接器性能直接影响光传输质量，因此，光纤跳线的管理变得越来越重要。在高速光模块的测试与验证中，VIAVI MAP 系列平台，PCT （IL/RL测试）模块可根据研发、生产或验收测试环境配置参数，进行从单模到 OM1/2/3/4/5 的所有主要光纤类型的测试。同时，VIAVI MAP系列平台可结合光开光模块，支持高速增长的 MPO 多纤芯连接器的IL/RL测试，支持光背板等大型多纤芯器件的连通性和极性验证，此外也可测量线卡和光收发模块的RL。
相干光模块及物理链路测试方案(DCI)：相干光传输正在改变光网络的设计和构建方式，从设计的高性能线卡到开放的互操作生态系统演变，这种生态的最佳点出现在400GE，应用和服务于DCI和DWDM两种不同的场景，但当前供应商多是生产100G和200G的可插拔模块。2016年OIF以及相关MSA组织相继发布一系列的行业标准，其中包括ZR400, OpenZR+，OpenROADM等，由此相干光传输有望进入下一波增长，预期目标是实现互操作性、长距离和高性能，这些细分领域将是主流光模块厂家抢占的制高点。
图4. VIAVI相干400ZR光模块测试方案
相干400ZR模块的测试项目：
相干DCO光模块(DCI盒式设备)：WDM系统随着技术的发展而变化，比如相干CFP2 DCO的出现极大促进了城域网WDM盒式波分设备的研发和发展，目前主流厂家均在进行这类设备的开发和测试。据悉，这部分设备和系统工作在C波（191.35~196.1THz），设备的线路侧需要支持16 QAM 调制格式的400G和QPSK 调制格式的200G CFP2 DCO，客户侧需要支持100G的100GE, OTU4, 100GE FLEXE等业务应用。该系统涉及的业务类型众多，并包括了各类开销、告警以及光学特性。针对以上特点，VIAVI定义和描述了相关的测试项目。
5.VIAVI DCI设备测试方案
VIAVI DCI设备测试项目：
长距离光缆选型：除了考虑纤芯类型（如G.654E），厂商还需要对光缆在野外环境下的抗拉、抗扭等性能进行验证。IEC60794-1-21章节就对光缆在不同场景下的受力进行了规定，国际国内的主流光缆生产厂家也同样进行了相关研究，光缆应力变化不能大于0.2%，才能保证光缆的健康与安全。
VIAVI的DTSS(分布式温度与应力系统)具有国际专利，是可对温度与应力解耦合测试的此类型仪表，更符合实际应用中的复杂性需求，保证测试数据的精确和有效。
网络建设与开通阶段：
现网ZR设备建设与开通：在部署和开通阶段可以采用ONA1000便携式仪表进行QSFPDD ZR的验证测试：
▷将ONA1000插入QSFPDD ZR，通过光纤接入到波分系统中。
▷通过ONA1000将QSFPDD ZR的波长切换为规定波长（如191.3THz），等模块进入Ready状态，同时将对端通道的QSFPDD ZR模块的波长切换为相同波长并在对端路由器进行回环设置，以便信号从同通道返回。
▷在ONA1000仪表上进行查看是否有告警，如果结果正常，可以切入下一个波长，重复上述步骤，以完成所有通道测试。
▷如果所有通道一切正常，则验证完毕。
业务测试与开通：VIAVI Metro系列提供全速率（10M至400GE）、高效的以太网自动化测试模板，内嵌独有的快速收敛算法，对比其他惯用的测试模板，可节省20%-50%的测试时间，极大提高了业务的开通效率。同时，VIAVI推出行业首个支持OTN业务开通标准化测试流程的OTN Check功能，以保证OTN业务开通的标准化和高效率。
高精度单向时延测试： “东数西算”工程不仅要求传送的数据量大、可靠性高，还希望尽可能降低传输时延，以满足更多低时延应用的需求，如计费、游戏等。按照目前的传输网设计要求，光传输网在城市间的单向时延不大于10ms，在枢纽间的单向时延不大于20ms。在行业需求的驱动下，VIAVI传输数据测试仪内嵌高精度铷原子钟功能，实现了ns级别的高精度单向时延测试，并保证在机房内/外无卫星信号时也可进行高精度单向时延测试。
有源线缆及扇出线缆验证：通过ONA1000/800、MTS5800等进行有源线缆AOC/DAC/扇出线缆的一键式自动化测试与性能验证，保证线缆指标达到网络设计要求。
OSNR信噪比测试（相干信号的在线测试）：超100G OTN网络中OSNR(信噪比)一直困扰着网络建设和维护人员。这是由于多偏振态的存在，传统依靠偏振分离技术的在线OSNR监测已无法实现，再加上ROADM/OXC的使用，经过滤波的波道信号已不具备和原始波形进行对比的条件，传统依靠数学模型计算OSNR的方式已不在具有可行性。
为此，VIAVI推出首款使用谱间相关性技术（SCorM，VIAVI 专利）的仪器Pol-Mux OSCA-710，实现了对100 Gb/s、200 Gb/s和 400 Gb/s 相干传输信号（偏振复用）系统的带内OSNR精准测试，以及每波道色度色散（CD）的测试，且测试中无需关闭网络或相关的波道。
图：OSCA710 偏振复用网络在线OSNR测试
综合布线Tier1/Tier2测试认证：VIAVI OLTS 和 MPOLx 光损耗测试套件可针对基于第1层 光纤长度认证、光损耗和正确极性（对于MPO特别重要）提供必要的测试，从而可对单模和多模光纤进行快速准确的测试，同时生成认证报告。与此同时，VIAVI高精度OTDR提供了第2层光纤全功能解决方案，可通过精确找出导致过大损耗的任何事件的准确位置来排查网络问题。对于铜缆测试，Certifier10G/40G 可快速准确地测试铜缆或光纤线缆。
光缆线路性能测试G.654E完整方案
VIAVI不仅支持传统G.652D和G.655光纤的性能测试，还为新的G.654E光纤匹配了新的测试方案。G.654E具有更低的衰减系数和更大的有效面积，可显著降低光纤的非线性效应，提高系统的OSNR，从而增加系统的无电中继传输距离，减少中继站数量，降低网络时延，但其具备的特殊性能也对测试内容提出了更高的要求：
测试波长：G.654E光纤的截止波长不同，需要全新的OTDR测试波长1550、1625或1650nm；
双向测试：内置智能交互系统，一键式双向测试，解决OTDR测试事件不准及双向测试复杂&极性易出错问题；支持单芯和多芯光缆（MPO 12/24）的双向测试功能。
图：多芯（MPO 12/24）一键式双向测试
另外，VIAVI还提供基于G.654E光纤的色散解决方案，为CD/PMD/AP一体化设计。
运行维护与故障排查阶段：
关于传输设备与业务的测试在前一部分的建设与开通阶段中已有介绍，测试方案同样适用于运行维护排查阶段，如业务开通测试、光模块性能测试、AOC/DAC线缆测试、光缆测试等。
智慧光网络管理系统：
在实现原有光缆衰耗、长度、中断判定等功能的基础上，VIAVI增强型智慧光网络管理系统增加了极速和极敏模式：
▷可以捕捉瞬间故障，故障持续时间＜1s
▷故障瞬间曲线快速记录与存储
▷结合分析系统给出故障经纬度
▷直接邮件、短信发出详细的告警信息
▷根据模型分析原因，给出处理建议
图：极速模式测试结果
安全防窃听功能：
▷增强网络安全管理
▷安全敏感网络，政府，银行，证券，军队，科研，公安等专网
▷预先发出告警防止信息窃取
光缆哑维度资源管理：
VIAVI增强型智慧光网络管理系统，集成DTSS（分布式光纤传感系统），实现哑维度资源管理与光缆健康情况分析，典型指标包括：
▽光缆架空段落核查；
▽光缆型号判断与光缆混接核查；
图：光缆的布里渊频谱特性与光缆类型
▽光缆余长资源核查；
▽光缆健康度分析：无损耗异常光缆，可能存在应力超标点，处于亚健康状态；
光缆同路由核查：
综上所述，聚焦产品的研发与设计、网络建设与开通、运行维护和故障排查三个阶段，VIAVI为光通讯产品全生命周期护航，从实验室到现场为行业提供了真实和完整的测试解决方案，为“东数西算”产业链的快速稳定发展构筑了坚实可靠的光网底座。
2022年2月17日，国家发改委、中央网信办、工信部、国家能源局四部门联合印发文件，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8 地启动建设国家算力枢纽节点，并规划10个国家数据中心集群。至此，全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计，“东数西算”工程正式全面启动。
国家“东数西算”规划明确东西部枢纽定位和目标规模，10大集群节点共计规划600+万机架，西部集群机架数达200万架以上，预估东西部的骨干网带宽将达到2000T以上。这也将催生多个层面的超高数据传送需求：数据中心园区内互联（DCN）＜10km,城市数据中心间互联（DCI）＜80km，跨区域数据中心互联500-1000km或更远，而超大带宽、超低时延和灵活调度也将成为数据传送的新挑战。
专家认为，预计“东数西算”工程将为数据与通信产业链带来超千亿规模的市场价值。为此，VIAVI（唯亚威）结合自身在光通讯测试领域的领先优势,聚焦DCN（园区内）和DCI（园区间）两种典型应用场景，从产品的设计与研发，网络的建设与开通，运行维护与故障处理等三个阶段为行业提供真实完整的应用与测试解决方案，助推“东数西算”高质量发展。
产品的研发与设计阶段：
客户侧高速光模块及物理链路测试方案（DCN）：多通道客户侧光模块的主要功能是光电/电光转换，该功能是光通讯工程中的重要一环。随着数据中心内部软硬件复杂度越来越高，对光模块的需求量的急剧增加，行业对专业化测试解决方案的需求更加迫切。基于此，VIAVI推出了客户侧光模块一站式测试方案系统，该系统可按照各种标准协议规范制定的指标和方法对客户侧光模块（100G, 200G, 400G, 800G）进行光电模拟、仿真、验证和测试分析，能够在实验室模拟光模块在实际传输系统中的应用环境，便于研发验证各种参数、性能，助力光模块在生产线的生产提高效率及产能。
客户侧高速光模块的测试项目：
在以太网的应用环境中，VIAVI测试方案在网络节点使用交换机进行数据转发，验证光模块与交换机的互联以查看全链路能力是否满足需求。
DAC和 AOC两端固定相连，解决了光口外漏问题，是机架内或相邻机架之间互连的具有成本效益的解决方案。VIAVI测试方案实现了直连、Breakout两种测试模式。同时支持两种方式，极大方便客户。
◆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
机房内跳线选择：光纤跳线是网络设备互连的重要纽带,跳线两端的连接器性能直接影响光传输质量，因此，光纤跳线的管理变得越来越重要。在高速光模块的测试与验证中，VIAVI MAP 系列平台，PCT （IL/RL测试）模块可根据研发、生产或验收测试环境配置参数，进行从单模到 OM1/2/3/4/5 的所有主要光纤类型的测试。同时，VIAVI MAP系列平台可结合光开光模块，支持高速增长的 MPO 多纤芯连接器的IL/RL测试，支持光背板等大型多纤芯器件的连通性和极性验证，此外也可测量线卡和光收发模块的RL。
相干光模块及物理链路测试方案(DCI)：相干光传输正在改变光网络的设计和构建方式，从设计的高性能线卡到开放的互操作生态系统演变，这种生态的最佳点出现在400GE，应用和服务于DCI和DWDM两种不同的场景，但当前供应商多是生产100G和200G的可插拔模块。2016年OIF以及相关MSA组织相继发布一系列的行业标准，其中包括ZR400, OpenZR+，OpenROADM等，由此相干光传输有望进入下一波增长，预期目标是实现互操作性、长距离和高性能，这些细分领域将是主流光模块厂家抢占的制高点。
相干400ZR模块的测试项目：
相干DCO光模块(DCI盒式设备)：WDM系统随着技术的发展而变化，比如相干CFP2 DCO的出现极大促进了城域网WDM盒式波分设备的研发和发展，目前主流厂家均在进行这类设备的开发和测试。据悉，这部分设备和系统工作在C波（191.35~196.1THz），设备的线路侧需要支持16 QAM 调制格式的400G和QPSK 调制格式的200G CFP2 DCO，客户侧需要支持100G的100GE, OTU4, 100GE FLEXE等业务应用。该系统涉及的业务类型众多，并包括了各类开销、告警以及光学特性。针对以上特点，VIAVI定义和描述了相关的测试项目。
VIAVI DCI设备测试项目：
长距离光缆选型：除了考虑纤芯类型（如G.654E），厂商还需要对光缆在野外环境下的抗拉、抗扭等性能进行验证。IEC60794-1-21章节就对光缆在不同场景下的受力进行了规定，国际国内的主流光缆生产厂家也同样进行了相关研究，光缆应力变化不能大于0.2%，才能保证光缆的健康与安全。
VIAVI的DTSS(分布式温度与应力系统)具有国际专利，是可对温度与应力解耦合测试的此类型仪表，更符合实际应用中的复杂性需求，保证测试数据的精确和有效。
网络建设与开通阶段：
现网ZR设备建设与开通：在部署和开通阶段可以采用ONA1000便携式仪表进行QSFPDD ZR的验证测试：
▷将ONA1000插入QSFPDD ZR，通过光纤接入到波分系统中。
▷通过ONA1000将QSFPDD ZR的波长切换为规定波长（如191.3THz），等模块进入Ready状态，同时将对端通道的QSFPDD ZR模块的波长切换为相同波长并在对端路由器进行回环设置，以便信号从同通道返回。
▷在ONA1000仪表上进行查看是否有告警，如果结果正常，可以切入下一个波长，重复上述步骤，以完成所有通道测试。
▷如果所有通道一切正常，则验证完毕。
业务测试与开通：VIAVI Metro系列提供全速率（10M至400GE）、高效的以太网自动化测试模板，内嵌独有的快速收敛算法，对比其他惯用的测试模板，可节省20%-50%的测试时间，极大提高了业务的开通效率。同时，VIAVI推出行业首个支持OTN业务开通标准化测试流程的OTN Check功能，以保证OTN业务开通的标准化和高效率。
高精度单向时延测试： “东数西算”工程不仅要求传送的数据量大、可靠性高，还希望尽可能降低传输时延，以满足更多低时延应用的需求，如计费、游戏等。按照目前的传输网设计要求，光传输网在城市间的单向时延不大于10ms，在枢纽间的单向时延不大于20ms。在行业需求的驱动下，VIAVI传输数据测试仪内嵌高精度铷原子钟功能，实现了ns级别的高精度单向时延测试，并保证在机房内/外无卫星信号时也可进行高精度单向时延测试。
有源线缆及扇出线缆验证：通过ONA1000/800、MTS5800等进行有源线缆AOC/DAC/扇出线缆的一键式自动化测试与性能验证，保证线缆指标达到网络设计要求。
OSNR信噪比测试（相干信号的在线测试）：超100G OTN网络中OSNR(信噪比)一直困扰着网络建设和维护人员。这是由于多偏振态的存在，传统依靠偏振分离技术的在线OSNR监测已无法实现，再加上ROADM/OXC的使用，经过滤波的波道信号已不具备和原始波形进行对比的条件，传统依靠数学模型计算OSNR的方式已不在具有可行性。
为此，VIAVI推出首款使用谱间相关性技术（SCorM，VIAVI 专利）的仪器Pol-Mux OSCA-710，实现了对100 Gb/s、200 Gb/s和 400 Gb/s 相干传输信号（偏振复用）系统的带内OSNR精准测试，以及每波道色度色散（CD）的测试，且测试中无需关闭网络或相关的波道。
综合布线Tier1/Tier2测试认证：VIAVI OLTS 和 MPOLx 光损耗测试套件可针对基于第1层 光纤长度认证、光损耗和正确极性（对于MPO特别重要）提供必要的测试，从而可对单模和多模光纤进行快速准确的测试，同时生成认证报告。与此同时，VIAVI高精度OTDR提供了第2层光纤全功能解决方案，可通过精确找出导致过大损耗的任何事件的准确位置来排查网络问题。对于铜缆测试，Certifier10G/40G 可快速准确地测试铜缆或光纤线缆。
光缆线路性能测试G.654E完整方案
VIAVI不仅支持传统G.652D和G.655光纤的性能测试，还为新的G.654E光纤匹配了新的测试方案。G.654E具有更低的衰减系数和更大的有效面积，可显著降低光纤的非线性效应，提高系统的OSNR，从而增加系统的无电中继传输距离，减少中继站数量，降低网络时延，但其具备的特殊性能也对测试内容提出了更高的要求：
测试波长：G.654E光纤的截止波长不同，需要全新的OTDR测试波长1550、1625或1650nm；
双向测试：内置智能交互系统，一键式双向测试，解决OTDR测试事件不准及双向测试复杂&极性易出错问题；支持单芯和多芯光缆（MPO 12/24）的双向测试功能。
另外，VIAVI还提供基于G.654E光纤的色散解决方案，为CD/PMD/AP一体化设计。
运行维护与故障排查阶段：
关于传输设备与业务的测试在前一部分的建设与开通阶段中已有介绍，测试方案同样适用于运行维护排查阶段，如业务开通测试、光模块性能测试、AOC/DAC线缆测试、光缆测试等。
智慧光网络管理系统：
在实现原有光缆衰耗、长度、中断判定等功能的基础上，VIAVI增强型智慧光网络管理系统增加了极速和极敏模式：
▷可以捕捉瞬间故障，故障持续时间＜1s
▷故障瞬间曲线快速记录与存储
▷结合分析系统给出故障经纬度
▷直接邮件、短信发出详细的告警信息
▷根据模型分析原因，给出处理建议
安全防窃听功能：
▷增强网络安全管理
▷安全敏感网络，政府，银行，证券，军队，科研，公安等专网
▷预先发出告警防止信息窃取
光缆哑维度资源管理：
VIAVI增强型智慧光网络管理系统，集成DTSS（分布式光纤传感系统），实现哑维度资源管理与光缆健康情况分析，典型指标包括：
▽光缆架空段落核查；
▽光缆型号判断与光缆混接核查；
▽光缆余长资源核查；
▽光缆健康度分析：无损耗异常光缆，可能存在应力超标点，处于亚健康状态；
光缆同路由核查：
综上所述，聚焦产品的研发与设计、网络建设与开通、运行维护和故障排查三个阶段，VIAVI为光通讯产品全生命周期护航，从实验室到现场为行业提供了真实和完整的测试解决方案，为“东数西算”产业链的快速稳定发展构筑了坚实可靠的光网底座。
