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2020年09月23日 | 光网络中的OXC全光交叉是什么技术？
2020-09-23 来源：鲜枣课堂
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。
之前介绍ROADM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。
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。
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。
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。
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。
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。
史海拾趣
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