OXC技术及其应用场景

中国移动通信集团山西有限公司 杨新春 关 静

伴随着网络流量的不断增长，以及5G、4K/8K视频、大数据、移动互联网等各类网络业务的高速发展，数据流量呈现爆发增长的趋势日益加剧，给核心和骨干网的节点处理能力带来巨大挑战。随着芯片技术的不断迭代，光交叉技术可以实现波长级的业务调度，其功耗、成本、交叉容量相对电交叉技术有明显优势。无论纯光交叉还是光电混合交叉，会成为技术发展的趋势。本文主要介绍OXC以及ROADM相关内容，重点介绍了OXC技术。在介绍光交叉OXC发展背景、现状和趋势的基础上，聚焦OXC关键技术及其应用的价值和优势等。

1 OXC技术发展路线

1.1 OXC技术背景

随着5G时代的来临，大数据相关业务和直播、小视频等多媒体业务进入更快发展阶段，与此同时用户对带宽资源的需求也在迅猛增加。不可预测性是这类业务的特性，这使得作为传输保障的光传送基础网络必须具备更高的灵活性和动态调整能力。目前，光传

送网络的交叉调度功能一般采用大容量的电交叉设备来实现，其中单节点交叉容量设备支持能力已超过60Tb，采用集群技术可达到数百Tb。随着波长通道速率的快速增长，200Gb/s、400Gb/s的业务部署，超大容量电交叉设备正逐渐逼近电互连背板带宽、设备功耗以及机房供电散热等一系列处理能力的上限，超大容量集群系统在成本和能耗方面也面临巨大的挑战，电交叉设备容量如何能够继续扩展，面临着技术和能耗瓶颈。

1.2 OXC技术发展现状

OXC作为下一代全光交叉技术，具备大维度无阻塞交换能力，可实现极高的交叉调动容量，同时组网更灵活、易扩展、低功耗、运维简便，已成为业界关注的热点。OXC核心器件是波长选择光开关（WSS），基于LCoS（硅基液晶）光波长选择开关是全光交叉最核心的部件。在LCoS WSS方面，国内厂商与Lumentum、FINISAR、Molex、InLC等厂家合作开发。现阶段商用产品最高维度32维，未来随着市场需求和技术进步，可实现40维、48维等；支持CE Band、C++ Band，后续扩展至C+ L Band。波长选择光开关（WSS）可使光路系统中每个波长都可以被独立的交换，多端口的WSS模块能独立的将任意波长分配到任意路径，实现光层波长级调度。

2 OXC技术

2.1 OXC整体介绍

ROADM设备的需求日增，光纤连接也变得越来越复杂，ROADM站点内跳纤数量也在呈几何级数的增加。连纤繁琐，易出错，影响工程开局及维护工作的效率，增加了维护成本。ROADM站点内连接关系虽然复杂，但有较好的规律性。采用光纤编织技术，使ROADM内部庞杂错乱的连纤形成整块全光背板，免去了易错耗时耗力的连纤工作。再结合高速光纤连接器和自动插拔技术，可实现插板即连纤，即插即用，维护简便，易用效果有了明显的提升。OXC设备在集成化方面有了更为明显的改进，可以做到一个线路维度的所有功能使用一块板卡就可以全部解决。图1表示传统ROADM向OXC演进的示意图。

图1 传统ROADM向OXC演进示意图

2.2 光背板技术

目前国内主流厂家的光背板采用光纤电路技术，核心组件自研，组装生产与国内厂家合作。通过自动布纤设备，优化光背板的层叠设计和布纤路径（包括弯曲半径、光纤交叠等），在基材上自动布纤，自动涂胶固化，保证OXC设备长期稳定工作，性能和质量不受影响。通过自动测试设备，实现光路连接关系的自动测试，确保光路连接的指标满足要求。

2.3 高密度光连接器技术

OXC的光纤连接器必须具备两个特点：一是高密度，对于16维OXC光纤连接器至少要达到32芯光纤，32维OXC至少要达到64芯光纤，才能保证OXC站点内各光板的全互联。实际上还要给监控、检测、环回等功能预留连接光纤，所需要的光纤芯数更多。二是可以盲插，需要连接器具备高对接精度、多次插拔的可靠性、弹性设计、低插损等特点。

标准MT连接器已可实现24芯光纤封装，多组MT形成阵列，再结合弹性设计、背板插座、单板插座等，即可实现完整的OXC光纤连接器。另外高密度光纤连接器端面的洁净度在应用中需重点考虑。

2.4 波长选择开关

基于LCOS（硅基液晶）的光波长选择开关（WSS）是OXC各厂家的通用选择，可以实现波长级的光层调度功能，可将输入端口的任意波长信号灵活调度到任意一个线路端口输出，它是OXC实现光交叉功能的核心部件。

基于LCOS的WSS具备高维度和小型化的特点，适合OXC这种对维度和集成度有极高要求的设备。现阶段WSS商用产品最高维度可达32维，后续随着市场需求和技术进步，会实现40+维。在高维度的情况下还实现了小型化，利于OXC板卡多功能的集成。此外，WSS支持FlexGrid和波道扩展等功能，可以适应不断变化的新增功能。

3 OXC应用场景

OXC代替传统ROADM作为光通信网络的节点设备，实现光层波长级业务调度，包括线路维度交叉和本地上下路。图2为OXC的典型应用场景，左边为Mesh型网络，业务调度节点采用的OXC设备功能示意如右边所示。可重构波长交叉模块（R-WADD）集成为一块板卡，实现该线路方向的所有功能，包括光层调度、信号放大、线路保护、光缆监测等；可重构本地上下路模块（R-LADD）同样集成为一块板卡，实现一块板卡一组上下路，直连OTU板卡；可采用多块该板卡实现多组上下路，解决波长竞争冲突问题；可多块板卡级联扩展，增加本地上下路端口数目。中间为OXC光背板，其保证各个R-WADD板卡和R-LADD板卡全互联，实现波长级业务任意交叉调度，示意图如图2所示。

图2 OXC典型应用场景

从整个网络的角度来看，在干线网络和城域网络中，OXC应用稍有不同。

干线网络从物理链路看维度不高，但是业务量大，上下路占用OXC维度多，波长冲突严重，对波道规划的要求高。建议对每条光缆中的80/96/120个波道资源划片，承载不同路径的业务，提升波道规划和管理能力。

城域网络的特点是物理链路多且杂，导致OXC线路维度多。但是每维度业务量小，占用波道少，所以上下路的波道数也少。同样建议对每条光缆中的80/96/120个波道资源划片，承载不同路径的业务，提升波道规划和管理能力。

总结：通过技术的对比，OXC相比ROADM具有以下优势：（1）简洁的设计，便捷的运维，极大提升初期建网、设备开通和后期运维的效率，降低成本。（2）高度集成。原ROADM网络一个线路维度需要一个子架，一组上下路需要一个子架；现OXC各仅需一块板卡即可实现。从子架到单板，从多组机柜到单组机柜，占地面积极大减少，维度越高，优势越明显。（3）低功耗低散热。现阶段的电交叉设备单机柜功耗一般在4000～7000W，也有上万瓦的，对机房供电和散热有苛刻要求，很多旧机房不具备大容量电交叉的部署条件；OXC设备整体功耗仅几百瓦，与电交叉设备相比是数量级的提升。（4）超大交叉容量。现阶段电交叉设备交叉容量在几十Tb量级，采用集群技术可达到数百Tb，而OXC的交叉容量已经是Pb量级。