什么是OXC(全光交叉)?

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本文来自鲜枣课堂
 
我们知道,光网络是现代通信网络的基石,是基础设施中的基础设施。
 
如果没有强大的光网络进行支撑,包括8K视频、VR/AR、智慧工厂、智慧城市、智慧交通在内的大带宽、低时延应用场景,都无法完美实现。5G、F5G,也会变成浮云。
 
目前,光网络正在坚定不移地朝着全光网的方向发展,已经逐步走入了2.0时代。
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之前我介绍ROADM(关于ROADM的入门科普)的时候,和大家说过,ROADM是全光网的关键技术之一。它的主要目的,是在线路“光化”的基础上,进一步实现节点“光化”(光交换)。
 
ROADM演进到CDC-F ROADM,基本上实现了极强的光交换能力。但是,它仍然不是全光网的终极解决方案。
 
ROADM存在一些问题。其中最大的一个问题,就是连纤复杂。
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ROADM系统架构
 
ROADM通常都是按照业务的扩展,进行光纤逐一连接。随着时间的推移,规划可能发生变更,或者网络需要调整,就会不断地增加光纤。
 
久而久之,就导致连纤变得混乱不堪,给运维带来困难。采用ROADM的方式,机架数量也比较多,占用空间较大。
 
于是,更好更合适的全光交换技术就被推到了台前,那就是OXC。
 
OXC,全称是optical cross-connect,光交叉连接。
 
和ROADM一样,OXC也是一种能在不同的光路径之间,进行光信号交换的光传输设备。
 
OXC这个概念,其实早在2000年左右就已经有了。某种意义上来说,ROADM是OXC的一种特殊实现,OXC包含了ROADM。
 
从传统架构上来看,OXC由光交叉连接矩阵 、输入接口、输出接口 、管理控制单元等模块组成 。光交叉连接矩阵是OXC的核心。
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所谓矩阵,其实就是一个内部任意端口两两互联的“盒子”。
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我们直接结合某大厂的OXC设备架构来进行讲解。
 
该OXC设备主要由光线路板、光背板和光支路板组成。
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图片来自华为官网
 
一般来说,线路板的每个槽位对应一个方向。当光路信号进入之后,通过WSS(Wavelength Selective Switch,波长选择开关),“拆成”N路波长信号。
 
我在ROADM的文章中详细介绍过WSS。WSS的诞生,直接催生了ROADM。
 
早先的WSS开关,采用的是MEMS机械式架构。这种结构故障率高,可靠性查。
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MEMS WSS结构
 
后来,演进为LCoS(硅基液晶)方案,原生支持灵活栅格(Flexi-Grid)功能,支持可变channel宽度以及超级通道,可靠性明显高于MEMS。
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LCoS WSS结构
 
LCoS方案原理上是通过相位控制波长选择,没有机械振动,上下波无光放,方向维度可达32维,实现超大交叉容量,且功耗更低。
 
波长光信号通过光连接器,从光线路板进入光背板。
 
光背板是OXC和ROADM的重要区别,拥有很高的技术含量。它相当于把很多根光纤,印刷在一张纸上,实现光路连接。
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光背板局部放大
 
光背板提供了超大交换容量支持,以及纳秒级时延。
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OXC的光背板
 
波长光信号从光背板出来之后,进入光支路板,通过增加一级LCoS晶面调节,来构建N×M WSS。
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图片来自华为
 
大家也看出来了,OXC和ROADM非常类似,只不过OXC引入了光背板这样的硬件,取代了内部光纤盒,实现了架内免光纤连接,“0”跳纤,从而避免了人为操作失误,提高了系统可靠性。
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OXC也带来了更为灵活的配置能力。基于OXC和它的交换矩阵,工程师只需要通过网管进行数据配置(波长配置),就能实现业务的快速开通(分钟级)。
 
以上,就是OXC的架构和特点。
 
如今,OXC作为全光交叉平台,具备大维度无阻塞交换能力,具有极高的交叉调动容量。
 
OXC的作用,就是服务于全光交换和全光调度。
 
那么,为什么我们一定要将“光”进行到底?为什么光要对电“步步紧逼”?
 
说白了,既为了性能,也为了成本。强推全光交换,就是在光通信里面搞很多的立交桥,实现波长的一跳直达。
 
波长的一跳直达,相比逐跳转发,节省了环节,可以显著降低时延。
 
越靠近物理层,工作功耗越低,在物理层就实现信号的调度和转化,就光不就电,可以降低功耗,节约能源,节约成本。
 
好啦,关于OXC的内容,简单介绍完毕。
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