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。

之前介绍ROADM（见参考文章：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。

图1 ROADM系统构架

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（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，早在2000年左右就已经提出了。从某种意义上来讲，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，就是一个内部任意端口两两互联的“盒子”。

图2 OXC传统构架A和光交叉连接矩阵示意图B

以下结合某大厂的OXC设备架构来进行讲解。

图3 OXC设备示意图（图片来自华为官网）

如图3所示，该OXC设备主要由光线路板、光背板和光支路板组成。

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。

图4 MEMS WSS结构A和LCoS WSS结构B示意图

早先的WSS开关，采用的是MEMS机械式架构。这种结构故障率高，可靠性差。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。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。

图5 央视采访华为某高管介绍光背板技术

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，技术含量非常高。它相当于把很多根光纤，印刷在一张纸上，实现光路连接。光背板提供了超大交换容量支持，以及纳秒级时延。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6 A华为OXC光背板局部放大A；B为OXC的光背板示意图；C为LCoS晶面调节示意图；D为同益光刻胶团队聚合物波导光刻胶制备的光背板实物图

综上所述，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。

表1 ROADM和OXC技术对比

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）。

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。

（网络转载，非原创）

参考文献：

1. 曹丽,蒋东君；全光交叉技术演进浅析[J]；通信与信息技术；2019年第2期

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. 彭肖；光交叉连接设备（OXC）的基本功能及组成原理[J]；现代运输；2001年第3期 

4. 超高清视频带来的产业诱惑；央视《对话》栏目； 2019年5月12日