Szerokopasmowe koherentne połączenia dla centrów danych w 2025 roku: Uwolnienie niespotykanego dotąd pasma i wydajności dla następnej generacji infrastruktury chmurowej. Dowiedz się, jak ta technologia zmieni wydajność i ekonomię centrów danych w ciągu najbliższych pięciu lat.
- Streszczenie: Czynniki rynkowe i prognozy na 2025 rok
- Przegląd technologii: Szerokopasmowe koherentne połączenia wyjaśnione
- Kluczowi gracze w branży i mapowanie ekosystemu
- Rozmiar rynku i prognozy wzrostu na lata 2025–2030
- Trendy adopcyjne: Centra danych hiperskalowych, chmurowych i przedsiębiorstw
- Wyzwania techniczne i rozwiązania: Pasmo, energia i opóźnienie
- Regulacje i standardy (np. IEEE, OIF)
- Technologie konkurencyjne: Wtykane a ko-packowane optyka
- Studia przypadków: Rzeczywiste wdrożenia i zyski wydajnościowe
- Prognozy na przyszłość: Plan innowacji i zalecenia strategiczne
- Źródła i odniesienia
Streszczenie: Czynniki rynkowe i prognozy na 2025 rok
Szybki rozwój chmur obliczeniowych, sztucznej inteligencji (AI) oraz obliczeń wysokowydajnych (HPC) prowadzi do fundamentalnej transformacji architektur centrów danych. Wraz z rosnącymi wolumenami danych i intensyfikującymi się wymaganiami aplikacji, potrzeba skalowalnych, pojemnych i energooszczędnych połączeń stała się kluczowa. Szerokopasmowe koherentne połączenia – wykorzystujące zaawansowane przetwarzanie sygnałów cyfrowych (DSP), wysokozamodulowane formaty i gęste wielodostępne multipleksery długości fal (DWDM) – stają się kluczową technologią umożliwiającą rozwiązanie tych wyzwań w centrach danych hiperskalowych i dużych przedsiębiorstw.
W 2025 roku rynek szerokopasmowych koherentnych połączeń napędzany jest przez kilka zbieżnych czynników. Po pierwsze, przejście na 400G, 800G, a nawet 1,6T linków optycznych przyspiesza, a czołowi producenci modułów optycznych, tacy jak Infinera, Ciena i NeoPhotonics (obecnie część Lumentum), wprowadzają koherentne moduły wtykowe, które wspierają wysokie prędkości baudu i szerokie pasma optyczne. Moduły te umożliwiają centrum danych zwiększenie zasięgu i pojemności swoich połączeń przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia energii na bit.
Po drugie, operatorzy hiperskalowi – w tym Microsoft, Google i Meta – aktywnie wdrażają i testują szerokopasmowe koherentne rozwiązania wspierające ruch wschód-zachód i łączenie centrów danych. Firmy te współpracują z dostawcami komponentów optycznych w celu opracowania koherentnych DSP nowej generacji i fotonowych układów scalonych (PIC), które mogą działać w paśmie C+L, efektywnie podwajając dostępną pojemność włókien i wyposażając swoją infrastrukturę na potrzeby obciążeń sterowanych AI.
Po trzecie, działania na rzecz standaryzacji branżowej prowadzone przez organizacje takie jak Optical Internetworking Forum (OIF) i Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) przyspieszają przyjęcie interoperacyjnych interfejsów koherentnych, w tym standardów 400ZR, 800ZR i OpenROADM. Inicjatywy te sprzyjają powstawaniu ekosystemu wielodostawowego, zmniejszają złożoność integracji i umożliwiają szersze wdrażanie technologii szerokopasmowych koherentnych zarówno w zastosowaniach sieciowych w miastach, jak i międzyregionalnych.
Patrząc w przyszłość, perspektywy dla szerokopasmowych koherentnych połączeń pozostają silne. Oczekuje się, że dalszy rozwój fotoniki krzemowej, ko-packowanej optyki oraz zaawansowanych DSP dodatkowo zwiększy wydajność spektralną i obniży całkowity koszt posiadania. W miarę jak obciążenia AI i uczenia maszynowego będą się zwiększać, operatorzy centrów danych coraz częściej będą wybierać szerokopasmowe koherentne rozwiązania w celu sprostania wymaganiom ultra-wysokiego pasma, niskiego opóźnienia i energooszczędnej łączności. Rynek jest na dobrej drodze do stałego wzrostu, z czołowymi dostawcami technologii oraz operatorami hiperskalowymi kształtującymi trajektorię innowacji i wdrożeń do 2025 roku i dalej.
Przegląd technologii: Szerokopasmowe koherentne połączenia wyjaśnione
Szerokopasmowe koherentne połączenia to technologia mogąca zrewolucjonizować sieci w centrach danych, umożliwiająca przesyłanie ogromnych ilości danych za pomocą włókien optycznych z wysoką wydajnością spektralną i zasięgiem. W przeciwieństwie do tradycyjnych linków z detekcją intensywności (IM-DD), koherentne połączenia wykorzystują zaawansowane formaty modulacji, przetwarzanie sygnałów cyfrowych (DSP) oraz wielodostępność polaryzacyjną, aby zakodować więcej informacji na długość fali, znacząco zwiększając pasmo i obniżając koszt na bit.
W 2025 roku przyjęcie szerokopasmowych koherentnych połączeń przyspiesza, napędzane wykładniczym wzrostem usług chmurowych, obciążeniami sztucznej inteligencji oraz potrzebą skalowalnych, energooszczędnych architektur centrów danych. Technologia koherentna, dotychczas zarezerwowana dla sieci długodystansowych i miejskich, jest obecnie dostosowywana do zastosowań w krótkich zasięgach w centrach danych, z rozwiązaniami wspierającymi prędkości danych 400G, 800G, a nawet 1,2T na długość fali. Osiągnięcia te są możliwe dzięki opracowaniu wysokowydajnych koherentnych układów scalonych DSP, opartych na fotonice oraz modułach transceiverów wtykowych.
Kluczowi gracze w branży są na czołowej pozycji tej ewolucji. Ciena wprowadziła platformę WaveLogic 6, która wspiera transmisję 1,6 Tbps na pojedynczym nośniku i jest zaprojektowana zarówno dla środowisk miejskich, jak i DCI. Infinera oferuje koherentne moduły wtykowe ICE-X, koncentrując się na skalowalnych i energooszczędnych rozwiązaniach DCI. Nokia rozwija swój koherentny DSP PSE-6s, umożliwiając 800G i 1,2T transmisję na pojedynczej długości fali, podczas gdy Cisco Systems integruje koherentną optykę w swoich platformach sieciowych, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na wysokopojemne, niskolatencyjne połączenia.
Odefiniowaną cechą szerokopasmowych koherentnych połączeń jest ich zdolność do działania na rozszerzonych pasmach optycznych, takich jak pasmo C+L, efektywnie podwajając dostępne spektrum w porównaniu do konwencjonalnych systemów tylko w paśmie C. To podejście wdrażają wiodący dostawcy komponentów optycznych, w tym Lumentum oraz NeoPhotonics (obecnie część Lumentum), którzy opracowują szerokopasmowe wzmacniacze optyczne i multipleksery w celu wsparcia transmisji multi-terabitowej.
Patrząc w przyszłość, perspektywy dla szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych są obiecujące. Oczekuje się, że technologia będzie stanowić fundament kolejnej generacji centrów danych w skali chmurowej i prowadzonych przez AI, wspierając przejście na standardy 400ZR, 800ZR i wyżej. Mapy drogowe branżowe wskazują na ciągłe innowacje w DSP, integracji fotonowej i formatach modułów, z naciskiem na obniżenie zużycia energii i całkowitych kosztów posiadania. W miarę jak operatorzy hiperskalowi i dostawcy usług inwestują w te rozwiązania, szerokopasmowe koherentne połączenia mają szansę stać się elementem fundamentalnym infrastruktury centrów danych przez resztę tej dekady.
Kluczowi gracze w branży i mapowanie ekosystemu
Ekosystem szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych szybko ewoluuje, napędzany wykładniczym wzrostem usług chmurowych, obciążeń AI oraz potrzebą skalowalnej, pojemnej łączności. W 2025 roku krajobraz przemysłowy jest kształtowany przez mieszankę ugruntowanych gigantów sieci optycznych, innowacyjnych dostawców komponentów, operatorów chmurowych hiperskalowych oraz organizacji standaryzacyjnych, które wspierają rozwój i wdrażanie koherentnych technologii optycznych.
Wśród wiodących producentów systemów, Cisco Systems i Juniper Networks nadal odgrywają kluczowe role, integrując koherentną optykę w swoich platformach DCI. Przejęcie Acacia Communications przez Cisco wzmocniło jego zdolności w zakresie przetwarzania sygnałów cyfrowych (DSP) i optyki wtykowej, umożliwiając dostarczanie modułów koherentnych 400G/800G stworzonych z myślą zarówno o centrach danych hiperskalowych, jak i przedsiębiorstwach. Juniper natomiast rozszerzył swoją serię PTX i QFX o wsparcie dla wysokowydajnych modułów koherentnych, skierowanych na zastosowania DCI w obszarze miejskim i długodystansowym.
Na froncie komponentów i modułów, Infinera i Ciena są na czołowej pozycji w rozwijaniu zaawansowanych transceiverów koherentnych oraz fotonowych układów scalonych (PIC). Moduły ICE-X Infinera i serie WaveLogic Ciena są szeroko stosowane dzięki wysokiej wydajności spektralnej i wsparciu dla szerokopasmowej transmisji, w tym operacji w paśmie C+L, co jest coraz ważniejsze dla maksymalizacji wykorzystania włókien w gęstych środowiskach centrów danych. Obie firmy są również aktywne w inicjatywach OpenZR+ i OpenROADM, promując interoperacyjność i wielodostawowe ekosystemy.
Operatorzy chmur hiperskalowych, tacy jak Google, Microsoft i Amazon, są nie tylko dużymi konsumentami, ale także kluczowymi wpływaczami w kierunku technologii koherentnych. Firmy te napędzają popyt na moduły optyki koherentnej wtykowej, które mogą być bezpośrednio wdrażane w przełącznikach i routerach, redukując zużycie energii i złożoność operacyjną. Ich współpraca z dostawcami modułów optycznych przyspiesza przyjęcie standardów 400ZR, 800ZR oraz nowo powstających standardów koherentnych 1,6T.
Ekosystem jest dodatkowo wspierany przez specjalistów zajmujących się komponentami optycznymi, takich jak Lumentum, NeoPhotonics (obecnie część Lumentum) oraz Coherent Corp. (dawniej II-VI Incorporated), którzy dostarczają istotne elementy, takie jak lasery tunelujące, modulatory i odbiorniki koherentne. Dostawcy ci odgrywają kluczową rolę w umożliwieniu miniaturyzacji i redukcji kosztów modułów koherentnych, czyniąc rozwiązania szerokopasmowe bardziej dostępnymi do szerszego wdrożenia w centrach danych.
Organizacje standaryzacyjne i sojusze branżowe, w tym Optical Internetworking Forum (OIF) i Open Compute Project (OCP), odgrywają kluczową rolę w definiowaniu specyfikacji interoperacyjności i wzorów odniesienia. Ich praca zapewnia, że szerokopasmowe koherentne połączenia mogą być płynnie integrowane w środowiskach wielodostawczych, sprzyjając innowacjom i przyspieszając przyjęcie na rynku.
Patrząc w przyszłość, współpraca pomiędzy tymi kluczowymi graczami – producentami systemów, dostawcami komponentów, operatorami chmurowymi i organizacjami standaryzacyjnymi – nadal będzie kształtować trajektorię szerokopasmowych koherentnych połączeń. Oczekuje się, że współpraca ekosystemu napędzi dalszy rozwój pojemności, wydajności i skalowalności, wspierając nową generację architektur centrów danych do 2025 roku i dalej.
Rozmiar rynku i prognozy wzrostu na lata 2025–2030
Rynek szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych przeżywa szybki rozwój, napędzany wykładniczym wzrostem chmur obliczeniowych, sztucznej inteligencji (AI) oraz obliczeń wysokowydajnych (HPC). W 2025 roku wdrożenie koherentnych technologii optycznych – zdolnych do obsługi prędkości danych 400G, 800G i zmierzających w kierunku 1,6T na długość fali – stało się krytycznym czynnikiem umożliwiającym funkcjonowanie hiperskalowych i dużych centrów danych. Przyjęcie szerokopasmowych koherentnych połączeń jest szczególnie widoczne wśród wiodących dostawców usług chmurowych i operatorów sieci, którzy dążą do zniwelowania wąskich gardeł przepustowości i zredukowania zużycia energii na bit.
Kluczowi gracze w branży, tacy jak Ciena, Infinera, Nokia oraz Cisco Systems, są na czołowej pozycji w komercjalizacji zaawansowanych rozwiązań koherentnych. Firmy te wprowadziły transceivery i systemy linii wspierające szerokopasmową operację w pasmach C+L, umożliwiając transmisję multi-terabitową przez pojedyncze pary włókien. Na przykład platformy Ciena WaveLogic i Infinera ICE-X są wdrażane w zastosowaniach DCI w obszarze miejskim, regionalnym oraz długodystansowym, z naciskiem na maksymalizację wydajności spektralnej i minimalizację kosztów operacyjnych.
W 2025 roku globalny rozmiar rynku dla koherentnych modułów optycznych i związanych z nimi sprzętu DCI jest szacowany na wiele miliardów dolarów, przy prognozowanych dwu-cyfrowych rocznych wskaźnikach wzrostu do 2030 roku. Przejście z modułów koherentnych 400G na 800G i 1,6T ma przyspieszyć, napędzane potrzebą skalowalnych, energooszczędnych połączeń. Intel oraz NeoPhotonics (obecnie część Lumentum) również inwestują w fotonikę krzemową i zaawansowane technologie DSP, aby dodatkowo obniżyć koszt i zużycie energii, czyniąc rozwiązania koherentne bardziej dostępnymi dla szerszego zakresu operatorów centrów danych.
Patrząc w kierunku 2030 roku, branżowy konsensus wskazuje na dalszy silny wzrost, a szerokopasmowe koherentne połączenia staną się standardem de facto dla wysokopojemnych DCI. Proliferacja obciążeń napędzanych AI oraz rozwój centrów danych na krawędzi mają dalsze pobudzać popyt. Działania standaryzacyjne organizacji takich jak Optical Internetworking Forum (OIF) oraz Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) wspierają interoperacyjność i przyspieszają przyjęcie. W rezultacie perspektywy rynku dla szerokopasmowych koherentnych połączeń pozostają bardzo pozytywne, z kontynuacją innowacji i skali, które mają na celu obniżenie kosztów i rozszerzenie wdrożenia na globalnym rynku centrów danych.
Trendy adopcyjne: Centra danych hiperskalowych, chmurowych i przedsiębiorstw
Przyjęcie szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych przyspiesza w 2025 roku, napędzane niepohamowanym zapotrzebowaniem na pasmo przez operatorów hiperskalowych, chmurowych i przedsiębiorstw. Centra danych hiperskalowych, zarządzane przez gigantów branży takich jak Microsoft, Google, Amazon oraz Meta Platforms, są na czołowej pozycji we wdrażaniu połączeń optycznych nowej generacji wspierających obciążenia AI/ML, zdalne przechowywanie danych oraz obliczenia wysokowydajne. Operatorzy ci przechodzą od tradycyjnej optyki detekcyjnej do zaawansowanych rozwiązań koherentnych, wykorzystując szerokopasmowe przesyłanie, aby osiągnąć prędkości danych na długość fali 800G i wyżej, z planami zakupu 1,6T i 3,2T w nadchodzących latach.
Kluczowi dostawcy, tacy jak Ciena, Infinera, Nokia oraz Cisco Systems, aktywnie wprowadzają szerokopasmowe koherentne moduły wtykowe, w tym 400ZR+, 800ZR oraz nowe transceivery klasy 1,6T. Moduły te wykorzystują zaawansowane przetwarzanie sygnałów cyfrowych (DSP), wysokozamodulowane formaty oraz rozszerzone pasma optyczne (pasmo C+L), aby maksymalizować wydajność spektralną i zasięg. Infinera oraz Ciena ogłosiły udane próby w terenie i wczesne wdrożenia koherentnej optyki 800G i 1,2T w zastosowaniach DCI w obszarze miejskim i regionalnym, a operatorzy hiperskalowi zaczynają wdrażać te rozwiązania w sieciach produkcyjnych.
Dostawcy usług chmurowych również przyjmują szerokopasmowe koherentne połączenia, aby umożliwić skalowalną, multi-terabitową łączność pomiędzy rozproszonymi geograficznie centrami danych. Google oraz Microsoft publicznie omawiali swoje inwestycje w nową generację przesyłu optycznego, w tym przyjęcie koherentnych modułów wtykowych i otwartych systemów linii w celu wsparcia elastycznej, wysokopojemnej DCI. Tendencje te powtarzają się w segmencie przedsiębiorstw, gdzie duże instytucje finansowe, dostawcy usług zdrowotnych oraz organizacje badawcze wdrażają koherentną optykę w celu zabezpieczenia swoich łącz międzyrdzeniowych i na wypadek awarii.
Patrząc w przyszłość, perspektywy dla szerokopasmowych koherentnych połączeń są solidne. Organizacje branżowe takie jak Optical Internetworking Forum (OIF) oraz Ethernet Alliance posuwają się naprzód z interoperacyjnymi standardami dla modułów koherentnych 800G i 1,6T, torując drogę do szerszego przyjęcia w ekosystemie. W miarę dojrzenia fotoniki krzemowej i ko-packowanej optyki oczekuje się, że koszty i efektywność energetyczna rozwiązań koherentnych poprawią się, przyspieszając ich penetrację zarówno w centrach danych hiperskalowych, jak i przedsiębiorstwach do 2026 roku i beyond.
Wyzwania techniczne i rozwiązania: Pasmo, energia i opóźnienie
Szybka ewolucja architektur centrów danych w 2025 roku generuje niespotykane dotąd zapotrzebowanie na szerokopasmowe koherentne połączenia, z technicznymi wyzwaniami koncentrującymi się na skalowalności pasma, efektywności energetycznej oraz redukcji opóźnień. W miarę jak operatorzy hiperskalowi i chmurowi dążą do wsparcia obciążeń AI/ML oraz masywnego ruchu wschód-zachód, ograniczenia tradycyjnych linków IM-DD stają się coraz bardziej jawne. Technologia optyki koherentnej, długo ustalona w sieciach długodystansowych i miejskich, jest obecnie adaptowana do krótszych zasięgów w połączeniach DCI, ale to przejście wiąże się z własnym zestawem wyzwań technicznych.
Pasmo pozostaje kluczowym zagadnieniem. Przejście na 800G i 1,6T modułów wtykowych koherentnych jest w toku, a wiodący dostawcy, tacy jak Ciena, Infinera i Nokia, wprowadzają rozwiązania oparte na zaawansowanym przetwarzaniu sygnałów cyfrowych (DSP) oraz wysokozamodulowanych formatach. Moduły te wykorzystują technologii CMOS 7nm i 5nm do zapakowania większej liczby kanałów oraz wyższych prędkości symboli w kompaktowych formatach, ale wyzwaniem jest utrzymanie integralności sygnału i zarządzanie interferencjami w miarę wzrostu liczby kanałów. Inicjatywy OpenZR+ i OpenROADM MSA pomagają w standaryzacji interoperacyjnych interfejsów koherentnych, przyspieszając dalsze przyjęcie.
Zużycie energii stanowi krytyczne wąskie gardło, zwłaszcza w miarę jak centra danych dążą do zrównoważonego rozwoju. Koherentne DSP i ADC/DAC o wysokiej prędkości są mocno związane z poborem energii, a ich integracja w formatach wtykowych, takich jak QSFP-DD i OSFP, bez przekraczania budżetów termicznych, to ogromne wyzwanie inżynieryjne. Firmy takie jak Marvell Technology oraz NeoPhotonics (obecnie część Lumentum) rozwijają koherentne DSP pikowe nowej generacji i photoniczne zintegrowane układy, które obiecują znaczące redukcje zużycia energii na bit. Innowacje w dziedzinie fotoniki krzemowej, wprowadzone przez Intela i Ayana Technologies, także umożliwiają ściślejszą integrację i niższe zużycie energii.
Opóźnienie to inny kluczowy wskaźnik, szczególnie dla klastrów AI/ML oraz aplikacji wrażliwych na opóźnienia. Połączenia koherentne wprowadzają dodatkowe opóźnienia przetwarzania z powodu złożonych operacji DSP, ale ostatnie postępy w niskolatencyjnej FEC (korekcja błędów wstecznych) oraz uproszczonych procesach DSP zawężają różnicę w porównaniu do rozwiązań IM-DD. Cisco Systems i Juniper Networks aktywnie rozwijają platformy DCI koherentne, zoptymalizowane do wysokiej przepustowości i niskiego opóźnienia, dążąc do osiągnięcia wydajności end-to-end na poziomie sub-mikrosekundowym.
Patrząc w przyszłość, perspektywy dla szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych są obiecujące. Oczekuje się, że zbieżność zaawansowanego DSP, fotoniki krzemowej oraz standaryzowanych modułów wtykowych dostarczy skalowalnych, energooszczędnych i niskolatencyjnych rozwiązań do 2026 roku i dalej. W miarę jak ekosystem dojrzeje, współpraca między dostawcami sprzętu, producentami komponentów i operatorami hiperskalowymi będzie kluczowa dla pokonania pozostałych barier technicznych i umożliwienia następnej generacji infrastruktury w skali chmurowej.
Regulacje i standardy (np. IEEE, OIF)
Regulacje i elastyczność dotyczące standardów dla szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych szybko ewoluują, ponieważ operatorzy hiperskalowi i dostawcy sprzętu dążą do wyższych prędkości danych, niższej latencji i lepszej interoperacyjności. W 2025 roku dwie podstawowe organizacje – IEEE oraz Optical Internetworking Forum (OIF) – są na czołowej pozycji w definiowaniu specyfikacji technicznych i ram zgodności, które stanowią podstawę wdrażania koherentnych technologii optycznych w środowiskach centrów danych.
IEEE odegrał istotną rolę w standaryzacji interfejsów Ethernet, a grupa robocza IEEE 802.3 prowadzi rozwój standardów Ethernet 400G, 800G oraz nowo pojawiających się 1,6T. Te standardy coraz częściej odnoszą się do koherentnych rozwiązań optycznych na zasięgach powyżej 2 km, odpowiadając potrzebom dużych centrów danych oraz kampusów sieciowych. Projekt IEEE 802.3df oraz 802.3dj, na przykład, koncentrują się na Ethernet 800 Gb/s oraz 1,6 Tb/s i przewidują zakończenie kluczowych specyfikacji do 2025–2026 roku, z postanowieniami dotyczącymi optyki koherentnej w dłuższych zastosowaniach.
Jednocześnie Optical Internetworking Forum (OIF) odgrywa kluczową rolę w definiowaniu standardów interoperacyjnych dla modułów koherentnych i interfejsów przetwarzania sygnałów cyfrowych (DSP). Umowy wykonawcze OIF dotyczące 400ZR i 800ZR już umożliwiały interoperacyjność wielodostawczą dla koherentnych modułów wtykowych, które obecnie są szeroko przyjmowane w zastosowaniach DCI. W latach 2024–2025 OIF posuwa się naprzód w pracach nad specyfikacjami 1600ZR oraz OpenZR+, koncentrując się na jeszcze wyższych przepustowościach i szerszym zasięgu, z naciskiem na efektywność energetyczną i standaryzację formatu, aby spełnić wymagania hiperskalerów.
Inne organizacje branżowe, takie jak Sojusz Koherentnego Szczytu (CSA), również przyczyniają się do ekosystemu, promując wieloźródłowe umowy (MSA) dla koherentnej optyki wtykowej, zapewniając, że moduły różnych dostawców mogą być płynnie integrowane w sieciach centrach danych. Te wspólne wysiłki są kluczowe w miarę jak branża przechodzi od rozwiązań zastrzeżonych do otwartych, opartych na standardach architektur.
Patrząc w przyszłość, oczekuje się, że środowisko regulacyjne i standardów będzie dalej podkreślać interoperacyjność, efektywność energetyczną i skalowalność. W miarę jak operatorzy centrów danych będą wymagać coraz wyższej przepustowości i niższego całkowitego kosztu posiadania, zgodność IEEE, OIF i innych standardów będzie kluczowa dla przyspieszenia przyjęcia szerokopasmowych koherentnych połączeń. W nadchodzących latach prawdopodobnie zobaczymy ratyfikację nowych standardów wspierających 1,6T i więcej, z silnym ukierunkowaniem na umożliwienie elastycznego, opartego na oprogramowaniu optycznego przesyłu danych w i między centrami danych.
Technologie konkurencyjne: Wtykane a ko-packowane optyka
Rywalizacja między wtykanymi a ko-packowanymi rozwiązaniami optycznymi zaostrza się, ponieważ centra danych poszukują wdrożenia szerokopasmowych koherentnych połączeń zdolnych do spełnienia rosnącego zapotrzebowania na pasmo. W 2025 roku wtykane rozwiązania koherentne pozostają dominującą technologią w zastosowaniach DCI i miejskich, w dużej mierze dzięki ich elastyczności, łatwości wdrożenia i ustanowionym łańcuchom dostaw. Główni dostawcy, tacy jak Cisco Systems, Infinera oraz Ciena, nadal rozwijają wtykane moduły koherentne, a transceivery 400G oraz 800G ZR/ZR+ są teraz szeroko dostępne i przyjmowane przez hiperskalowych operatorów i dostawców usług.
Optyka wtykana korzysta ze standardowych formatów, takich jak QSFP-DD i OSFP, co pozwala na interoperacyjność i szybkie aktualizacje w istniejącym sprzęcie sieciowym. Wprowadzenie wtykanych modułów koherentnych 800G, takich jak te oparte na standardach OpenZR+ i OIF 400ZR, umożliwia centrom danych zwiększenie zasięgu i pojemności bez większych przekształceń sprzętowych. Infinera oraz Ciena obie firmy demonstrowały wtykane moduły koherentne 800G w działających sieciach, a Cisco Systems zintegrowało te moduły w swoich platformach routingu i przełączania, co podkreśla dojrzałość i skalowalność rozwiązań wtykanych.
Jednak w miarę zbliżania się prędkości danych do 1,6 Tbps i wyżej, ograniczenia optyki wtykanej – szczególnie w zakresie zużycia energii, zarządzania ciepłem oraz integralności sygnału – stają się coraz bardziej wyraźne. To powoduje wzrost zainteresowania ko-packowanym optyką (CPO), gdzie silniki optyczne są integrowane bezpośrednio z ASIC przełączników w tej samej obudowie lub na tym samym podłożu. CPO obiecuje redukcję strat elektrycznych w połączeniach, zmniejszenie zużycia energii i możliwość stwarzania wyższych agregatów przepustowości, co czyni ją atrakcyjnym rozwiązaniem dla przełączników nowej generacji w centrach danych.
Czołowe firmy zajmujące się układami przełączającymi, takie jak Broadcom oraz Intel, aktywnie rozwijają platformy CPO, często współpracując z specjalistami w dziedzinie komponentów optycznych, takimi jak Lumentum i Coherent Corp. (dawniej II-VI Incorporated). W 2025 roku oczekuje się pilotażowych wdrożeń i pokazów ekosystemu, ale szerokie przyjęcie rozwiązania CPO prawdopodobnie będzie ograniczone do najbardziej wymagających środowisk w zakresie pasma z powodu wyzwań związanych z produkcją, możliwością serwisowania i gotowością łańcucha dostaw.
Patrząc w przyszłość, krajobraz konkurencyjny będzie kształtowany przez zdolność optyki wtykanej do skalowania w wyższe prędkości danych oraz tempo, w jakim CPO przezwycięża bariery integracyjne i operacyjne. Organizacje branżowe, takie jak Optical Internetworking Forum (OIF) oraz Open Compute Project, prowadzą działania na rzecz interoperacyjności i wysiłków standardowych dla obu podejść, zapewniając, że operatorzy centrów danych mają różnorodność opcji podczas projektowania szerokopasmowych koherentnych połączeń dla nowej generacji obciążeń chmurowych i AI.
Studia przypadków: Rzeczywiste wdrożenia i zyski wydajnościowe
Wdrożenie szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych szybko przyspieszyło w 2025 roku, napędzane wykładniczym wzrostem obciążeń AI, usług chmurowych oraz potrzebą skalowalnej, energooszczędnej infrastruktury. Kilka wiodących firm technologicznych i operatorów hiperskalowych zainicjowało szerokie wdrożenia oraz projekty pilotażowe, demonstrując wymierne zyski wydajnościowe oraz wyznaczając nowe standardy dla łączności wewnętrznej i między centrami danych.
Jednym z najbardziej prominentnych przykładów jest wdrożenie przez Cisco Systems, które zintegrowało najnowszą 800G koherentną optykę w sieciach centrów danych hiperskalowych. Wdrożenie Cisco wykorzystuje zaawansowane przetwarzanie sygnałów cyfrowych oraz szerokopasmowe transceivery, umożliwiając pojedynczym włóknom przesyłanie wielu terabitów na sekundę na odległość przekraczającą 100 km. Wczesne wyniki wskazują na zmniejszenie zużycia energii na bit o ponad 40% w porównaniu do wcześniejszych rozwiązań 400G, przy jednoczesnym podwojeniu dostępnej przepustowości dla połączeń klastrów AI.
Podobnie, Infinera Corporation nawiązało współpracę z głównymi dostawcami chmurowymi w celu wdrożenia swoich szerokopasmowych modułów koherentnych ICE-X. Te moduły wspierają transmisję 1,2 Tbps na długość fali i są zaprojektowane zarówno do zastosowań w miastach, jak i długodystansowych DCI. Próby w terenie Infinery w 2025 roku wykazały braku błędów w transmisji na odcinkach 200 km, przy efektywności spektralnej przekraczającej 6 bity/s/Hz, co umożliwia operatorom maksymalne wykorzystanie włókien i ograniczenie potrzeby dodatkowej infrastruktury.
Innym znaczącym przykładem jest Ciena Corporation, która współpracowała z globalnymi dostawcami treści internetowych w celu wdrożenia technologii koherentnej WaveLogic 6. Wdrożenia Ciena osiągnęły do 1,6 Tbps na długość fali w środowiskach produkcyjnych, wspierając masowy ruch wschód-zachód typowy dla obciążeń AI i uczenia maszynowego. Operatorzy zgłaszają 30% redukcję całkowitych kosztów posiadania (TCO) oraz znaczną poprawę w elastyczności sieci, ponieważ technologia pozwala na szybką skalę i dynamiczne alokowanie przepustowości.
Patrząc w przyszłość, perspektywy dla szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych pozostają solidne. Liderzy branży, tacy jak NeoPhotonics (obecnie część Lumentum Holdings) oraz ADVA Optical Networking, aktywnie rozwijają koherentne moduły wtykowe nowej generacji skierowane na 1,6 Tbps i wyżej, a ich komercyjna dostępność oczekiwana jest w ciągu najbliższych dwóch lat. Oczekuje się, że te postępy jeszcze bardziej obniżą koszt na bit, zwiększą efektywność energetyczną i wesprą ewoluujące wymagania architektur centru danych z sterowaniem AI.
Podsumowując, rzeczywiste wdrożenia w 2025 roku potwierdziły transformacyjny wpływ szerokopasmowych koherentnych połączeń, przynosząc wymierne zyski w zakresie przepustowości, efektywności i skalowalności. W miarę rozszerzania przyjęcia, te technologie są dobrze ustawione, by stać się fundamentem nowej generacji wysoko wydajnych centrów danych.
Prognozy na przyszłość: Plan innowacji i zalecenia strategiczne
Prognozy dotyczące szerokopasmowych koherentnych połączeń w centrach danych kształtowane są przez rosnące zapotrzebowanie na pasmo, efektywność energetyczną oraz skalowalność w miarę jak sztuczna inteligencja (AI), uczenie maszynowe i obciążenia chmurowe wzrastają. W 2025 roku i w kolejnych latach plan innowacji definiowany jest przez przejście od modułów optycznych 400G i 800G do rozwiązań 1,6T, a nawet 3,2T, wykorzystujących zaawansowane formaty modulacji, fotonikę zintegrowaną oraz postępy w przetwarzaniu sygnałów cyfrowych (DSP).
Kluczowi gracze w branży aktywnie napędzają tę ewolucję. Infinera Corporation rozwija koherentne moduły wtykowe ICE-X nowej generacji, skierowane na prędkości transmisji 1,6T, z wysoką efektywnością spektralną i niskim zużyciem energii, dążąc do ulepszenia zarówno łączności wewnętrznej, jak i między centrami danych. Ciena Corporation inwestuje w technologię WaveLogic 6, która ma dostarczyć 1,6T na długość fali oraz wspierać architekturę elastyczną, umożliwiającą centrom danych skalowanie pasma bez proporcjonalnych wzrostów w zakresie powierzchni lub zużycia energii. NeoPhotonics (obecnie część Lumentum Holdings) kontynuuje rozwój koherentnych transceiverów o wysokiej przepustowości oraz fotonowych układów scalonych (PIC) dla koherentnych połączeń w centrach danych nowej generacji.
Przyjęcie szerokopasmowych koherentnych połączeń przyspiesza również dzięki operatorom hiperskalowym, takim jak Microsoft i Google, którzy współpracują z producentami komponentów optycznych w celu zdefiniowania otwartych standardów i interoperacyjności dla modułów wtykowych 800G i 1,6T. Oczekuje się, że te wysiłki obniżą koszty i umożliwią ekosystemy wielodostawowe, co jest kluczowym czynnikiem dla dużych wdrożeń w centrach danych.
Strategicznie, branża koncentruje się na integracji fotoniki krzemowej i ko-packowanej optyki (CPO), aby further reduce power consumption and latency. Intel Corporation oraz Broadcom Inc. intensywnie inwestują w platformy fotoniki krzemowej, z mapami drogowymi obejmującymi silniki optyczne 1,6T i 3,2T zaprojektowane do bezpośredniej integracji z ASIC przełączników. To podejście ma stać się mainstreamowe do końca lat 2020-tych, umożliwiając centrom danych spełnienie wykładniczego wzrostu ruchu wschód-zachód generowanego przez klastry AI oraz rozproszone obliczenia.
Podsumowując, w ciągu najbliższych kilku lat doświadczymy szybkiej komercjalizacji szerokopasmowych koherentnych połączeń, z naciskiem na wyższe prędkości danych, efektywność energetyczną i otwartą interoperacyjność. Rekomendacje strategiczne dla operatorów centrów danych obejmują wczesne zaangażowanie z dostawcami w zakresie nowych standardów, inwestycje w modularną i modernizowaną infrastrukturę optyczną oraz bliską obserwację rozwoju technologii fotoniki krzemowej i CPO w celu zapewnienia długoterminowej skalowalności i konkurencyjności.
