参考中国报告网发布《2017-2022年中国光通信设备市场发展现状及投资决策分析报告》
云计算、大数据、物联网和人工智能等新兴技术应用推动全球网络流量高增长，企业及政府的信息化建设催生了大规模的数据中心需求，IDC 发布的《IDC FutureScape:2017 年全球数据中心预测》报告中预测，到 2018 年，数据密集型行业将有 35%的企业采用数据中心，企业 ICT 支出的 45%将用于主机代管、托管云和公共云数据中心。根据 Cisco 的预测，到 2019 年，全球电信网络流量的 99%和数据中心相关。2015 年到 2020 年全球数据中心 IP 流量将增长超过 2 倍，复合增速为 27%。
1、数据中心流量模型发生变化，内部架构向扁平化演进
2016 年 12 月，我国网民规模达 7.31 亿人，互联网普及率达到 53.2%，互联网用户数量的增加推动网络流量的急剧膨胀。流量的增加使得承载数据的数据中心的计算资源及网络节点压力倍增，数据中心网络流量的模型随着发生了显著的变化，数据中心网络扁平化的需求日益增加。
（1）数据中心流量模型发生显著变化传统的数据中心网络流量主要是南北走向，即服务器主要用于对外提供业务访问，不同的业务通过安全分区进行隔离，不同分区之间不可互访。传统数据中心架构中由于分区间资源无法共享，使得数据中心内部资源利用率低。但是伴随着数据同步、数据备份等诸多新业务的开展，对于数据中心内部的资源利用率的要求越来越高，从而使得东西向的流量开始大幅增加。
（2）越来越多的网络扁平化需求伴随虚拟化技术的进步，物理服务器对接的虚拟机数量在逐年增加，使得服务器间低延时通信以及双向大宽带需求成为未来数据中心发展的重要趋势之一。传统的的数据中心网络架构由核心、汇聚和接入三层组成，外加服务器虚拟化后新增的虚拟机交换层，导致数据中心计算节点的通信时延大幅增加，因此网络架构扁平化作为减少两点之间网络架构的解决方案被提上日程。
2、顺应数据中心网络架构新需求，脊叶网络架构应运而生
为了应对数据中心以上的变化，近年来世界上的大型互联网数据中心越来越多地使用脊叶 (spine-and-leaf)网络架构，这种架构在压缩了网络架构的同时，使得服务器(东西向)之间传输数据更加便捷。脊叶网络架构主要由两部分组成：脊交换层和叶交换层。每个叶交换机在 pod 中连接到每台脊交换机，这种扁平化的网络结构减少了服务器之间的延迟的同时提高了通信的效率。此外，伴随着随着业务访问量的增长，商家所需的服务器数量也需要持续增长。比如 BAT 平均每两周就有 1000 台以上服务器上线，而脊叶网络架构，减少了中间层次对核心设备交换能力的要求，后续扩容只需要以标准的机柜为单位增加即可，使得新服务器快速上线以及降低新服务器初始投资成本成为可能。
优势一：降低服务器万兆接入的建设成本。由于当前数据中心 100GE 设备及布线成本都十分高昂，当下游服务器端采用 10GE 接入后，传统结构下为保证较低的收敛比，汇聚及核心层设备必须具备更高速率的转发能力。而在脊叶网络架构下，骨干节点只做交换，网关直接部署在叶子节点，因此采用较高转发速率和接口速率的设备即可满足大容量接入的需求。
优势二：数据中心大规模建设全面提速。脊叶网络架减少了中间层次对核心设备交换能力的要求，因此可以通过简单的增加接入设备，进而快速的部署数量庞大的计算节点，之后通过
设备间的互联可将计算节点呈指数级扩增，加快了了数据中心大规模建设的进度。
优势三：满足云计算的网络需求。脊叶网络结构下，由于计算节点与任意方向的其他节点通信因相互连接而消除阻塞，因此流量的流向不再分东西向或南北向。无论采用 VLAN、VXLAN等何种技术，均可保证高速、低时延的互联，大幅提高数据中心网络交换性能。
云数据中心建设驱动光模块市场持续高景气
早在 2008 年，美国互联网公司数据中心对光通信的需求已经超过了电信运营商。光通信部件被广泛应用在数据中心服务器、交换机和存储网络中，主要包括光设备、光模块和光纤光缆，而作为实现高速传输和信号光电转换的核心部件，光模块备受青睐。
根据思科预测，到 2020 年，99%的互联网流量与数据中心相关，而数据中心内部的网络流量占到了高达 70%的比例。92%的服务器工作负载将由云数据中心处理，仅有 8%的工作负载由传统数据中心处理。数据中心工作负载总量将增长至 2015 年的 2倍以上，而云数据中心负载量或增至 3 倍以上。
从流量模型来看，传统数据中心以南北向（客户机与服务器之间的交互）为主，而云数据中心则以东西向（内部服务器之间交换）为主。传统 IDC 多数为了支撑电信运营商数据业务，且有明确的跨网和区域性限制，而云数据中心源于互联网，并向集成化平台演进，因此在流量模型、网络架构、通信方式及光纤渗透率等方面有别于传统 IDC。
云计算规模效应的不断显现，催生了 DC 间建设 DCI 网络的需求，以解决数据中心间东西流量激增的问题。根据思科预测，2015-2020 年间，DCI 流量年复合增速将达到 31.90%。
谷歌已通过光纤 SD-WAN 网络实现了全球范围内 12 家数据中心的互联。由于数据中心之间光传输距离较长（10 公里以上），对光模块的速率需求（100G~400G）也远超过数据中心内部，因此，DCI 互联需求的扩张将有望拉动高速光模块市场加速增长。
2016年，美国 6 大第三方数据中心资本支出达到 32.21 亿美元，较 2015 年增长 50.94%，2017年或将达到 31.45 亿美元。
根据 Ovum 预测，数据中心对光模块的需求在 2016 年将增长到 29.5 亿美元。根据 Light Counting 预测，到 2019 年数据中心光模块销量将超过 5000 万只，市场规模有望在 2021 年达到 49 亿美元。
云计算、大数据、物联网和人工智能等新兴技术应用推动全球网络流量高增长，企业及政府的信息化建设催生了大规模的数据中心需求，IDC 发布的《IDC FutureScape:2017 年全球数据中心预测》报告中预测，到 2018 年，数据密集型行业将有 35%的企业采用数据中心，企业 ICT 支出的 45%将用于主机代管、托管云和公共云数据中心。根据 Cisco 的预测，到 2019 年，全球电信网络流量的 99%和数据中心相关。2015 年到 2020 年全球数据中心 IP 流量将增长超过 2 倍，复合增速为 27%。
2015-2020 全球数据中心流量预测（单位：Zettabytes）
数据来源：中国报告网整理
数据中心网络架构演进 1、数据中心流量模型发生变化，内部架构向扁平化演进
2016 年 12 月，我国网民规模达 7.31 亿人，互联网普及率达到 53.2%，互联网用户数量的增加推动网络流量的急剧膨胀。流量的增加使得承载数据的数据中心的计算资源及网络节点压力倍增，数据中心网络流量的模型随着发生了显著的变化，数据中心网络扁平化的需求日益增加。
（1）数据中心流量模型发生显著变化传统的数据中心网络流量主要是南北走向，即服务器主要用于对外提供业务访问，不同的业务通过安全分区进行隔离，不同分区之间不可互访。传统数据中心架构中由于分区间资源无法共享，使得数据中心内部资源利用率低。但是伴随着数据同步、数据备份等诸多新业务的开展，对于数据中心内部的资源利用率的要求越来越高，从而使得东西向的流量开始大幅增加。
（2）越来越多的网络扁平化需求伴随虚拟化技术的进步，物理服务器对接的虚拟机数量在逐年增加，使得服务器间低延时通信以及双向大宽带需求成为未来数据中心发展的重要趋势之一。传统的的数据中心网络架构由核心、汇聚和接入三层组成，外加服务器虚拟化后新增的虚拟机交换层，导致数据中心计算节点的通信时延大幅增加，因此网络架构扁平化作为减少两点之间网络架构的解决方案被提上日程。
2、顺应数据中心网络架构新需求，脊叶网络架构应运而生
为了应对数据中心以上的变化，近年来世界上的大型互联网数据中心越来越多地使用脊叶 (spine-and-leaf)网络架构，这种架构在压缩了网络架构的同时，使得服务器(东西向)之间传输数据更加便捷。脊叶网络架构主要由两部分组成：脊交换层和叶交换层。每个叶交换机在 pod 中连接到每台脊交换机，这种扁平化的网络结构减少了服务器之间的延迟的同时提高了通信的效率。此外，伴随着随着业务访问量的增长，商家所需的服务器数量也需要持续增长。比如 BAT 平均每两周就有 1000 台以上服务器上线，而脊叶网络架构，减少了中间层次对核心设备交换能力的要求，后续扩容只需要以标准的机柜为单位增加即可，使得新服务器快速上线以及降低新服务器初始投资成本成为可能。
传统的三级网络架构与脊叶两级网络架构对比
资料来源：中国报告网整理
3、数据中心脊叶网络架构优势明显 优势一：降低服务器万兆接入的建设成本。由于当前数据中心 100GE 设备及布线成本都十分高昂，当下游服务器端采用 10GE 接入后，传统结构下为保证较低的收敛比，汇聚及核心层设备必须具备更高速率的转发能力。而在脊叶网络架构下，骨干节点只做交换，网关直接部署在叶子节点，因此采用较高转发速率和接口速率的设备即可满足大容量接入的需求。
优势二：数据中心大规模建设全面提速。脊叶网络架减少了中间层次对核心设备交换能力的要求，因此可以通过简单的增加接入设备，进而快速的部署数量庞大的计算节点，之后通过
设备间的互联可将计算节点呈指数级扩增，加快了了数据中心大规模建设的进度。
优势三：满足云计算的网络需求。脊叶网络结构下，由于计算节点与任意方向的其他节点通信因相互连接而消除阻塞，因此流量的流向不再分东西向或南北向。无论采用 VLAN、VXLAN等何种技术，均可保证高速、低时延的互联，大幅提高数据中心网络交换性能。
云数据中心建设驱动光模块市场持续高景气
早在 2008 年，美国互联网公司数据中心对光通信的需求已经超过了电信运营商。光通信部件被广泛应用在数据中心服务器、交换机和存储网络中，主要包括光设备、光模块和光纤光缆，而作为实现高速传输和信号光电转换的核心部件，光模块备受青睐。
数据中心光模块应用场景
资料来源：中国报告网整理
根据思科预测，到 2020 年，99%的互联网流量与数据中心相关，而数据中心内部的网络流量占到了高达 70%的比例。92%的服务器工作负载将由云数据中心处理，仅有 8%的工作负载由传统数据中心处理。数据中心工作负载总量将增长至 2015 年的 2倍以上，而云数据中心负载量或增至 3 倍以上。
数据中心服务器工作负载分布（2015-2020 年）
数据来源：中国报告网整理
2020 年全球数据中心流量分布预测
数据来源：中国报告网整理
从流量模型来看，传统数据中心以南北向（客户机与服务器之间的交互）为主，而云数据中心则以东西向（内部服务器之间交换）为主。传统 IDC 多数为了支撑电信运营商数据业务，且有明确的跨网和区域性限制，而云数据中心源于互联网，并向集成化平台演进，因此在流量模型、网络架构、通信方式及光纤渗透率等方面有别于传统 IDC。
传统数据中心和云数据中心的对比
资料来源：中国报告网整理
云计算规模效应的不断显现，催生了 DC 间建设 DCI 网络的需求，以解决数据中心间东西流量激增的问题。根据思科预测，2015-2020 年间，DCI 流量年复合增速将达到 31.90%。
谷歌已通过光纤 SD-WAN 网络实现了全球范围内 12 家数据中心的互联。由于数据中心之间光传输距离较长（10 公里以上），对光模块的速率需求（100G~400G）也远超过数据中心内部，因此，DCI 互联需求的扩张将有望拉动高速光模块市场加速增长。
2015-2020 年全球通信网络流量分布
资料来源：中国报告网整理
2016年，美国 6 大第三方数据中心资本支出达到 32.21 亿美元，较 2015 年增长 50.94%，2017年或将达到 31.45 亿美元。
美国六大第三方 IDC 服务商数据中心支出及预测
数据来源：中国报告网整理
根据 Ovum 预测，数据中心对光模块的需求在 2016 年将增长到 29.5 亿美元。根据 Light Counting 预测，到 2019 年数据中心光模块销量将超过 5000 万只，市场规模有望在 2021 年达到 49 亿美元。
数据中心高速光模块需求预测 (单位：十亿美元)
数据来源：中国报告网整理
资料来源：中国报告网整理，转载请注明出处（ZQ）
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