400GE燎原前夜，智能IP網(wǎng)絡的核心路由器巔峰際會

智能技術所描繪的一系列宏偉藍圖，都離不開新一代 IP 網(wǎng)絡的支撐。

根深葉茂的網(wǎng)絡基礎設施革新，自然是無法一蹴而就的。作為各種數(shù)字業(yè)務的核心載體，IP 骨干網(wǎng)絡就自然站到了升級的第一線。

原因也很簡單，萬物智聯(lián)浪潮的一路高歌猛進，讓傳統(tǒng) IP 骨干網(wǎng)正面撞上了暴漲的流量、異構化的數(shù)據(jù)，以及千奇百怪的新應用連接需求，其局限性越來越充分地暴露了出來。

而骨干網(wǎng)絡想要升級，核心要塞——骨干路由器就成了一顆必須摘取的產(chǎn)品明珠。但這一戰(zhàn)略高地，也是最能衡量廠家技術標桿的絕對領域，并不那么容易拿下。

如今，100GE 網(wǎng)絡技術已經(jīng)大規(guī)模部署，向 400Gb/s 速率的 400GE 技術進發(fā)，就成了骨干路由器（又稱核心路由器）必須肩負的時代使命。

這條產(chǎn)業(yè)之路的攀爬究竟有多少艱難險阻？路由器端口速率的提升，又為什么對通信產(chǎn)業(yè)乃至智能經(jīng)濟的發(fā)展如此重要？

星火燎原的前夜，萬物智聯(lián)的骨干網(wǎng)變局

在尋找核心路由器的破題方法論之前，我們不妨先將變局中的重要“已知條件”一一羅列出來。

目前來看，解答這道“綜合大題”需要注意三個前提：

1. 暴漲的流量

作為現(xiàn)代社會最重要的信息基礎設施之一，互聯(lián)網(wǎng)要求核心層設備必須具備“大容量、可擴展”的特性，以滿足多種業(yè)務的傳輸需要。而 5G 商用落地、企業(yè)上云浪潮、人工智能激變，以及網(wǎng)絡數(shù)字生活的無處不在，都讓運營商骨干網(wǎng)絡面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。

不僅上網(wǎng)并發(fā)率、業(yè)務流量和帶寬需求全面增長，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新技術還不斷挑戰(zhàn)著 IP 網(wǎng)絡的承載上限。

IEEE 帶寬評估報告稱，每秒將會有 100 萬分鐘的視頻內容流經(jīng)網(wǎng)絡，網(wǎng)絡帶寬尤其是骨干網(wǎng)帶寬每 18 個月翻一倍，到 2020 年年底，全球 IP 流量將達到每年 2.3ZB。

帶寬的幾何級數(shù)增長，骨干網(wǎng)絡自然也需要與時俱進，使得運營商往往擴容工程剛剛結束或尚未結束，就需要準備下一期擴容，頻繁升級對網(wǎng)絡 / 數(shù)據(jù)中心的自動化、智能化管理也帶來了更大的挑戰(zhàn)。

2.?躍升的成本

早期 IP 網(wǎng)絡只需要考慮連接、傳輸?shù)韧ㄓ霉δ芫涂梢粤?，但今天網(wǎng)絡業(yè)務場景的創(chuàng)新疊出，大量新興業(yè)務對網(wǎng)絡帶寬提出了更高的要求。

對于運營商來說，借助通信網(wǎng)絡技術創(chuàng)新來實現(xiàn)更高效率的超高速傳輸，就刻不容緩了。

舉個例子，隨著 4K、8K 高清視頻，以及直播、VR 游戲、遠程醫(yī)療、自動駕駛等影像應用，其資源量級非常大，也就需要更多的帶寬支持、更大的存儲空間。

同時，為了保證業(yè)務的穩(wěn)定性，實際運營中還需要成倍數(shù)量級的網(wǎng)絡帶寬資源來保障運行安全，這些都將帶來運營商成本的快速增長。

如何提升運營商的規(guī)模化邊際收益，通過 IP 網(wǎng)絡技術創(chuàng)新繼續(xù)降低建網(wǎng)成本就至關重要。

3. 運維的挑戰(zhàn)

IP 骨干網(wǎng)絡的不斷升級與擴張，直接帶來的就是設備容量和數(shù)量增加，運維人員需要配合運營商的業(yè)務需求等進行不斷地部署和調整，不僅費時費力、投資巨大，還可能會嚴重影響其他業(yè)務的推廣與網(wǎng)絡演進。

如果按照傳統(tǒng)的運維模式，隨著網(wǎng)絡連接數(shù)增加，網(wǎng)絡故障帶來的損失也會成倍增加，這也是運營商的不可承受之重。

在這一時間節(jié)點，想要托舉起千億級“新基建”的時代大幕，面向智能時代的的 400GE 骨干網(wǎng)就閃亮登場了。

而要讓超大帶寬 IP 網(wǎng)絡成功落地產(chǎn)業(yè)，點燃萬物智聯(lián)的宏大未來，核心路由器是至關重要的基石。

ICT 的隱秘角落：作為 IP 網(wǎng)絡基石的核心路由器

從上世紀 90 年代末，“核心路由器”一詞被廣泛使用以來，它就代表了當時最大、能力最強的路由器。作為金字塔頂尖的技術，核心路由器的進化也伴隨著網(wǎng)絡的發(fā)展方向不斷演進。

2010 年 100GE 網(wǎng)絡開始規(guī)模部署，十年一代，400GE 產(chǎn)業(yè)的變更節(jié)點，已近在咫尺。這一次，IP 網(wǎng)絡與智能技術的相遇，也碰撞出了核心路由器進入 400GE 的火花。

那么，400GE 究竟代表著什么呢？

1. 更高的性能

網(wǎng)絡流量的發(fā)展速度遠遠超過設備容量更新的速度。有相關統(tǒng)計顯示，互聯(lián)網(wǎng)流量每 12 個月增長 1 倍，而路由器的容量每 24 個月才增長 1 倍。

過去幾十年間，端口速率從 100M、GE、2.5G、10GE 到當前主流的 100GE，不斷成長，以便能更好地適配網(wǎng)絡流量的增長需求。

100GE 端口應用部署的契機，是 IP 視頻業(yè)務需求的崛起。網(wǎng)絡游戲、在線視頻、視頻通話開始興盛，將運營商和企業(yè)網(wǎng)絡帶入了全面 IP 化階段。

如今，IP 骨干網(wǎng)又進一步對核心路由器提出了端口容量兩年內翻一番的升級需求，100GE 端口光纖多、規(guī)劃困難、配置復雜、維護工作量大等問題日益凸顯，成為整體網(wǎng)絡的瓶頸，引入下一代端口技術就成了必然。

站在骨干網(wǎng)升級的十字路口，400GE 作為核心路由器下一代端口的理想技術，被時代選中了。

（華為 NetEngine 5000E-20 2+8 集群路由器）

2. 更高的效率

相比 100GE 路由器產(chǎn)品，400GE 幫助運營商降低建網(wǎng)成本上，顯然具備了明顯的優(yōu)勢。

首先，400GE 產(chǎn)品在空間成本上就有直觀的體現(xiàn)。以 400GE 產(chǎn)品為例，一個 400GE 端口相當于 4 個 100GE 端口，用戶側光纖資源可以減少 75%，在板卡數(shù)量、機框數(shù)量、供電、機房空間都更有競爭力。

其次，400GE 高速光模塊采用 PAM4 編碼技術，采用 4 個不同的電平來傳輸，在高速信號互聯(lián)場景中，可以使傳輸效率提升一倍，這意味著光模塊可以在現(xiàn)有成熟的 25G 光器件速率、最小化光路數(shù)量的情況下，實現(xiàn) 400GE 的傳輸速率，大幅降低建網(wǎng)成本，同時相比 100GE 光模塊單比特功耗降低 15%以上，這也為取代 100GE 奠定了規(guī)?；逃玫幕A。

3. 更簡的運維

除了成本、節(jié)能方面的考量，運維效率也成為核心路由器亟待更新的關鍵指標。

骨干網(wǎng)面對的業(yè)務與數(shù)據(jù)日趨多元與復雜，直接提高了網(wǎng)絡運營和管理的難度，有數(shù)據(jù)顯示，網(wǎng)元的形態(tài)、數(shù)量、業(yè)務多樣性，將網(wǎng)絡的復雜度提升了至少 10 倍。其中 80%的配置靠人工下發(fā)，90%的問題處理靠用戶投訴驅動。

這種局面既讓 IP 骨干網(wǎng)絡越來越復雜，同時也容易“一發(fā)而動全身”，產(chǎn)生時延抖動大、流量不均衡擁塞丟包等問題。

所以，運營商對運維效率的訴求達到了前所未有的高度。

采用單端口 400GE，一方面可將路由器端口相對 100GE 數(shù)量減少 75%，很好地解決并行鏈路負載分擔不均、規(guī)劃復雜等問題，將端口配置工作量減少 75%，直接簡化運維過程。

另一方面，通過 AI 技術創(chuàng)新，讓核心路由器具備自動化運維能力，比如支持鏈路的智能檢測和網(wǎng)絡狀態(tài)的預測，通過智能的主動防御有效阻止網(wǎng)絡攻擊，以及在出現(xiàn)異常時可以自動恢復等等，都能夠有效提升骨干網(wǎng)的運維效率。

話說回來，400GE 這么好，為什么從標準研究到商用部署走了十幾年的時間呢？答案是，為了讓大家用上優(yōu)質優(yōu)價的 400GE 網(wǎng)絡，產(chǎn)業(yè)鏈的成熟是必經(jīng)之路。

那么當下，屬于核心路由器的 400GE 時代真實到來了嗎？目前看來，幾大基礎條件已經(jīng)俱備：

首先，是技術價值的錨定。

跟隨網(wǎng)絡發(fā)展與現(xiàn)實業(yè)務的訴求而動，是核心路由器進化與部署的公開秘密。如今，8K 高清視頻、在線游戲、AR/VR 等需要超大帶寬支撐的新數(shù)字產(chǎn)業(yè)蓬勃崛起，處于金字塔頂端的骨干網(wǎng)也就需要更強大的核心路由器來支撐，徹底升級到 400GE 時代。

無論是需要更高密度數(shù)據(jù)中心的云服務商，還是面對流量洪潮的電信運營商，以及大型園區(qū)等環(huán)境中的寬帶網(wǎng)絡，都將 400GE 看做是當前的最佳解決方案。

商業(yè)價值的清晰化，是核心路由器迎來 400GE 的前提條件。

其次，是產(chǎn)業(yè)標準的先行完善。

任何一項新技術的規(guī)?；逃?，都需要率先確定標準。比如 2010 年 6 月，IEEE 正式批準了 802.3ba 標準，就標志著 40G/100G 商用之路的開啟。

而早在 2013 年年初， IEEE802 全體會議上正式?jīng)Q定 400GE 項目建立，標志著 400Gb/s 速率標準化工作正式啟動。2017 年 12 月，新的 IEEE 802.3bs 以太網(wǎng)定義標準被批準，其中就包括 400GE。至此，400GE 標準全面成熟，具備了支撐大規(guī)模商用的能力，成為業(yè)界公認的下一代以太端口技術。

最后，是產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)的推動。

運營商都是最新款的核心路由產(chǎn)品的積極測試者和使用者。

100GE 時期，標準獲批之前，主流網(wǎng)絡廠商的單端口 100GE 單板就已經(jīng)迫不及待地上市了，而運營商們也都迫于網(wǎng)絡升級壓力急于部署 100GE 網(wǎng)絡，根本等不到新一代產(chǎn)品上市。

據(jù)第三方分析機構對 400GE 的預測，400GE 光模塊發(fā)貨量預測將高速增長，在 2019~2023 CAGR 達 158%。

可以說，市場價值、產(chǎn)業(yè)標準、產(chǎn)業(yè)鏈成熟的三者疊加，凝練出了核心路由器的技術進化坐標。

當然，處于金字塔尖的核心路由器是相當重要的設備，對技術水平的要求也更高，真正滿足客戶需求的產(chǎn)品并不多。如何判斷某個核心路由器產(chǎn)品是否優(yōu)異呢？

要解答這道難題，有必要請一位優(yōu)等生現(xiàn)身說法。

在核心路由器走向 400GE 的時代賽道上，華為的步伐可以說是貫穿始終、一騎絕塵。

首先，作為全球以太網(wǎng)標準領域的重要參與者，華為在核心路由器向 400GE 進化上，占據(jù)了重要的話語權。

這與華為在通信基礎領域的研究與技術突破密不可分。在核心路由器領域，華為更是每年投入收入的 10~15%用于研發(fā)。早在 2011 年，華為就啟動了 400GE 基礎技術的研究；2012 年，又啟動了 400GE 物理層高速信號傳輸技術的研究與開發(fā)。

這些研究成果，比如支持 400Gbit/s 高速率數(shù)據(jù)處理、FEC 算法及適配等，就被 IEEE 的 400GE 標準采納。

據(jù)了解，華為提交了超過 50 篇的技術文稿，承擔了 400GE 2/10km 標準工作組主席和光層標準編輯、400GE 40km 標準工作組主席職位。

其次，技術探索也快速落地在了華為核心路由器的產(chǎn)品層面。

2012 年 9 月，華為發(fā)布了業(yè)界首個 480Gbit/s 路由線卡，領先業(yè)界半年；2013 年 4 月，華為發(fā)布了 1Tbit/s 路由線卡，領先業(yè)界 1 年以上；

2017 年 10 月，中國電信廣州研究院與華為完成了全球首個 400GE 測試。依托中國電信網(wǎng)絡與終端重點實驗室，基于真實網(wǎng)絡應用所設計的測試用例，驗證了 400GE 端口的線速轉發(fā)、多業(yè)務疊加、故障上報等多個維度的功能。

這一測試的成功，也標志著下一代大容量端口技術 400GE 具備了商用條件。

技術的領先優(yōu)勢也讓華為路由器先人一步，在 2019 年率先商用部署了業(yè)界首個 400GE 端口。

2020 年 6 月，華為攜手中國移動率先完成 P 比特核心路由器 NetEngine 5000E-20 新一代小型化光模塊封裝 QSFP-DD 的 400GE 測試，完全滿足商用標準要求，并于 7 月 8 日在江蘇移動無錫 IDC 出口路由器成功商用部署了基于 QSFP-DD 封裝的單端口 400GE，標志著核心路由器 400GE 規(guī)模商用時代已經(jīng)到來。

（江蘇移動攜手華為完成核心路由器 QSFP-DD 400GE 全球首個商用部署）

最后，如果說標準參與、產(chǎn)品技術研發(fā)都是華為在“秀肌肉”，那么協(xié)同上下游產(chǎn)業(yè)共同推動 400GE 產(chǎn)業(yè)的成熟，則是華為作為底層平臺托舉起新網(wǎng)絡基礎設施的重要支撐。

2014 年賽靈思（Xilinx）、思博倫通信（Spirent）與華為公司發(fā)布了全球首個路由器端口 400GE 以及測試平臺，驗證了 400GE 技術的可行性，推動了商用化產(chǎn)品研發(fā)進程。

2016 年，華為與中國電信成立 400GE 聯(lián)合創(chuàng)新團隊，基于系統(tǒng)架構模型、算法和軟硬件平臺等進行合作研發(fā)。

2019 年，華為與中國移動成立 400GE 聯(lián)合創(chuàng)新團隊，基于網(wǎng)絡應用業(yè)務場景、測試方法、測試標準和光模塊小型化等共同進行研發(fā)。

從這個邏輯出發(fā)，我們就可以明白，最近發(fā)布的 2019 年度全球路由器運營商領域市場份額報告中，華為 NetEngine 系列路由器產(chǎn)品市場份額再度排名第一，核心路由器產(chǎn)品更是連續(xù)三年排名全球第一，并不是毫無根由的。

歷史的鐘擺調到上世紀九十年代，華為創(chuàng)辦之初，任正非直接定位國際上最先進的技術，短短幾年時間，華為開發(fā)出了具有國際先進水平的 C&C 08 程控交換機。

站在當下，正如華為數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品線總裁胡克文所說，IP 網(wǎng)絡發(fā)展至今，從萬維網(wǎng)時代的 Internet IP 發(fā)展到以視頻驅動的 All IP， 現(xiàn)如今進入到面向 5G 和云時代的智能 IP 網(wǎng)絡。

（華為數(shù)據(jù)通信產(chǎn)品線總裁胡克文）

為客戶打造端到端的智能 IP 網(wǎng)絡，是華為在 2020 智能 IP 網(wǎng)絡的商用元年，交付的一份答卷。

信息技術的生命力在哪里？我想一個核心標志就是，突破時間和空間的限制，極大地提升整個社會的運作效率和生產(chǎn)力。

在 ICT 的產(chǎn)業(yè)變革中，總會有幾個關鍵詞如同恒星一樣，帶動整個領域進入新的生長周期。核心路由器，無疑就擁有這種產(chǎn)業(yè)拉動的特殊引力。

華為正是踩準了這個變革趨勢，用前瞻的眼光、壓強式的投入，再次引領核心路由器的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動智能 IP 骨干網(wǎng)時代的到來。

新產(chǎn)品、新網(wǎng)絡、新世界，正從華為的智變魔術手中綻放出來。而效率與技術的傳奇，也將永不停歇地刷新篇章。