最近這段時間，小棗君反復(fù)給大家介紹了全光網(wǎng)絡(luò)（AON，All-Optical Network）。

我們知道，光網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的基石，是基礎(chǔ)設(shè)施中的基礎(chǔ)設(shè)施。

如果沒有強大的光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行支撐，包括 8K 視頻、VR/AR、智慧工廠、智慧城市、智慧交通在內(nèi)的大帶寬、低時延應(yīng)用場景，都無法完美實現(xiàn)。5G、F5G，也會變成浮云。

目前，光網(wǎng)絡(luò)正在堅定不移地朝著全光網(wǎng)的方向發(fā)展，已經(jīng)逐步走入了 2.0 時代。

之前我介紹ROADM（關(guān)于 ROADM 的入門科普）的時候，和大家說過，ROADM是全光網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。它的主要目的，是在線路“光化”的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實現(xiàn)節(jié)點“光化”（光交換）。

ROADM 演進(jìn)到 CDC-FROADM，基本上實現(xiàn)了極強的光交換能力。但是，它仍然不是全光網(wǎng)的終極解決方案。

ROADM 存在一些問題。其中最大的一個問題，就是連纖復(fù)雜。

ROADM 系統(tǒng)架構(gòu)

ROADM 通常都是按照業(yè)務(wù)的擴展，進(jìn)行光纖逐一連接。隨著時間的推移，規(guī)劃可能發(fā)生變更，或者網(wǎng)絡(luò)需要調(diào)整，就會不斷地增加光纖。

久而久之，就導(dǎo)致連纖變得混亂不堪，給運維帶來困難。采用 ROADM 的方式，機架數(shù)量也比較多，占用空間較大。

于是，更好更合適的全光交換技術(shù)就被推到了臺前，那就是 OXC。

OXC，全稱是 optical cross-connect，光交叉連接。

和 ROADM 一樣，OXC 也是一種能在不同的光路徑之間，進(jìn)行光信號交換的光傳輸設(shè)備。

OXC 這個概念，其實早在 2000 年左右就已經(jīng)有了。某種意義上來說，ROADM 是 OXC 的一種特殊實現(xiàn)，OXC 包含了 ROADM。

從傳統(tǒng)架構(gòu)上來看，OXC 由光交叉連接矩陣 、輸入接口、輸出接口 、管理控制單元等模塊組成 。光交叉連接矩陣是 OXC 的核心。

所謂矩陣，其實就是一個內(nèi)部任意端口兩兩互聯(lián)的“盒子”。

我們直接結(jié)合某大廠的 OXC 設(shè)備架構(gòu)來進(jìn)行講解。

該 OXC 設(shè)備主要由光線路板、光背板和光支路板組成。

圖片來自華為官網(wǎng)

一般來說，線路板的每個槽位對應(yīng)一個方向。當(dāng)光路信號進(jìn)入之后，通過 WSS（Wavelength Selective Switch，波長選擇開關(guān)），“拆成”N 路波長信號。

我在 ROADM 的文章中詳細(xì)介紹過 WSS。WSS 的誕生，直接催生了 ROADM。

早先的 WSS 開關(guān)，采用的是 MEMS 機械式架構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)故障率高，可靠性查。

MEMS WSS 結(jié)構(gòu)

后來，演進(jìn)為LCoS（硅基液晶）方案，原生支持靈活柵格（Flexi-Grid）功能，支持可變 channel 寬度以及超級通道，可靠性明顯高于 MEMS。

LCoSWSS 結(jié)構(gòu)

LCoS 方案原理上是通過相位控制波長選擇，沒有機械振動，上下波無光放，方向維度可達(dá) 32 維，實現(xiàn)超大交叉容量，且功耗更低。

波長光信號通過光連接器，從光線路板進(jìn)入光背板。

光背板是 OXC 和 ROADM 的重要區(qū)別，擁有很高的技術(shù)含量。它相當(dāng)于把很多根光纖，印刷在一張紙上，實現(xiàn)光路連接。

光背板局部放大

光背板提供了超大交換容量支持，以及納秒級時延。

OXC 的光背板

波長光信號從光背板出來之后，進(jìn)入光支路板，通過增加一級 LCoS 晶面調(diào)節(jié)，來構(gòu)建 N×M WSS。

圖片來自華為

大家也看出來了，OXC 和 ROADM 非常類似，只不過 OXC 引入了光背板這樣的硬件，取代了內(nèi)部光纖盒，實現(xiàn)了架內(nèi)免光纖連接，“0”跳纖，從而避免了人為操作失誤，提高了系統(tǒng)可靠性。

OXC 也帶來了更為靈活的配置能力?；?OXC 和它的交換矩陣，工程師只需要通過網(wǎng)管進(jìn)行數(shù)據(jù)配置（波長配置），就能實現(xiàn)業(yè)務(wù)的快速開通（分鐘級）。

以上，就是 OXC 的架構(gòu)和特點。

如今，OXC 作為全光交叉平臺，具備大維度無阻塞交換能力，具有極高的交叉調(diào)動容量。

OXC 的作用，就是服務(wù)于全光交換和全光調(diào)度。

那么，為什么我們一定要將“光”進(jìn)行到底？為什么光要對電“步步緊逼”？

說白了，既為了性能，也為了成本。強推全光交換，就是在光通信里面搞很多的立交橋，實現(xiàn)波長的一跳直達(dá)。

波長的一跳直達(dá)，相比逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)省了環(huán)節(jié)，可以顯著降低時延。

越靠近物理層，工作功耗越低，在物理層就實現(xiàn)信號的調(diào)度和轉(zhuǎn)化，就光不就電，可以降低功耗，節(jié)約能源，節(jié)約成本。

好啦，關(guān)于 OXC 的內(nèi)容，簡單介紹完畢。感謝大家的耐心觀看，我們下期再見！

參考文獻(xiàn)：

1、《全光交叉技術(shù)演進(jìn)淺析》，曹麗、蔣東君

2、《華為提供的 OXC 全光交叉平臺將如何使能全光網(wǎng) 2.0 建設(shè)》

3、《光交叉連接設(shè)備（OXC）的基本功能及組成原理》，彭肖

4、《對話》欄目，“超高清視頻帶來的產(chǎn)業(yè)誘惑”，央視