基础概念与光互连架构

光开关

Optical Switch
图解

定义

在光域直接切换光信号通路的器件,不做光电转换。

图解

电交换要把光变回电再变回光 · 光交换直接让光「拐弯」电分组交换(Spine-Leaf)Spine 电交换机LeafLeafLeafO-E-OO-E-OO-E-O每一次跨 Leaf 通信都要经过两次光电转换,带来功耗与时延代价:电交换芯片本身就是整机最大的功耗与成本项优点:分组化灵活,任意端口可互通光电路交换(OCS)光交换矩阵MEMS / 硅光 / 液晶 / 压电节点 A节点 B节点 C光信号在矩阵内部直接切换,全程不落地成电信号带宽与协议无关,切换本身几乎不耗电代价:电路交换,切换有毫秒级建立时间适合大块流量(训练任务调度),不适合细粒度突发
电交换与光交换 电交换的代价藏在「O-E-O」这三个字母里:每一跳都要把光信号变回电、处理完再变回光。OCS 让光在矩阵内部直接拐弯,带宽与协议解耦、切换几乎不耗电,代价是电路交换固有的建立时间,因此更适合训练任务这类大块流量调度。

说明

光开关是能在光域内改变光信号通路的器件,是光电路交换(OCS)与 ROADM 光交叉连接的物理基础。按原理可分为机械式、MEMS 式、热光式、电光式、液晶式等。

评价光开关的核心指标包括:切换时间、插入损耗、串扰、通道数与可靠性。机械式与 MEMS 式损耗低但切换慢(毫秒量级),适合电路交换;电光与热光式切换快(微秒甚至纳秒级)但损耗与串扰更大,适合需要快速重构的场景。

在大规模 AI 集群里,光开关的意义是让网络拓扑可以「按任务需要重新连线」,而不是固定按 Fat-Tree 布线。这是它区别于传统交换机的地方。

关键数字

ms / µs / ns不同原理对应三个数量级的切换时间
低损耗 vs 快切换光开关设计的核心矛盾

关键要点

  • 主流技术路线:MEMS(成熟、端口数大)、硅光(与 CMOS 工艺兼容、利于集成)、液晶、压电偏转等。
  • 是光电路交换(OCS)与光交叉连接(OXC)的物理基础,决定重配置速度与端口规模。
  • 国内已实现 320×320 级 OCS 全栈自研,并可提供 192×192、400×400 高端口整机方案。
← 上一个词条光电路交换 下一个词条 →MEMS 微镜