什么是OXC(全光交叉)?


来源:物联传媒   时间:2020-09-27 11:46:13


最近这段时间,小枣君反复给大家介绍了全光网络(AON,All-Optical Network)。

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。

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-FROADM,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。

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。

所谓矩阵,其实就是一个内部任意端口两两互联的“盒子”。

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。

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。

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。

LCoSWSS 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。

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。

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。

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。

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。感谢大家的耐心观看,我们下期再见!

参考文献:

1、《全光交叉技术演进浅析》,曹丽、蒋东君

2、《华为提供的 OXC 全光交叉平台将如何使能全光网 2.0 建设》

3、《光交叉连接设备(OXC)的基本功能及组成原理》,彭肖

4、《对话》栏目,“超高清视频带来的产业诱惑”,央视

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