一、OCS 概述
1. OCS 是什么
OCS（光路交换机，Optical Circuit Switch）是一种无需光电/电光（O/E/O）转换、直接在光纤端口间切换光信号的技术。其原理是通过物理路径重构，在输入/输出端口之间建立专用光路。该技术并非全新概念，20世纪90年代已由多家企业开发并应用于电信网络，最初以自动化布线面板形式存在。
2. 传统 OEO 交换机的局限性
数据中心广泛采用的传统 OEO（光-电-光）交换机面临三大挑战：
- 带宽限制：需将光信号转为电信号处理再转回光信号，导致速率受限；升级至更高传输速率时须更换整套设备。
- 功耗高：光电转换过程能耗显著，推高运营成本与散热压力，加剧环境负担。
- 扩展性差：难以通过简单扩容满足端口密度与吞吐量增长需求，基础设施改造成本高昂，成为AI算力集群扩展的关键瓶颈。
3. OCS 的核心优势
OCS 可全面提升数据中心网络性能、能效与可扩展性：
- 速率无关性：适配800G、1.6T乃至3.2T等多代互连标准，支持平滑演进，提供长期“免升级”架构保障。
- 高带宽能力：绕过电域瓶颈，直接利用光纤全容量，显著提升数据吞吐效率。
- 低功耗：取消光电转换环节，大幅降低系统功耗，助力绿色低碳运营。
- 高扩展性：原生支持大规模端口聚合与吞吐扩展，契合现代数据中心动态增长需求。
二、OCS 与光模块的关系
OCS 并非取代光模块，而是与其协同演进。头部企业在该领域仍掌握关键技术主导权[2]。
1. OCS 与光模块互补而非替代
OCS 代表光通信从“连接”向“交换”的纵深延伸，而非对CPO等光电融合方案的替代。正如英伟达在OCPEMEA2025大会上指出，当前光交换机制造成本仍高于电交换机，而CPO与OCS协同使用可进一步优化功耗[2]。
2. CPO 与 OCS 共存路径明确
CPO（共封装光学）仍将光电转换集成于交换芯片附近，属于电交换新形态；OCS 则完全规避光电转换，适用于流量稳定、映射关系固定的场景[2]。
英伟达在OCPEMEASUMMIT 2025披露测试数据：在二层Fat-tree网络中，可插拔方案功耗为83pJ/b，引入OCS后降至50pJ/b；CPO+OCS组合最低达31pJ/b，较传统方案降低约2.6倍功耗，节能效果显著[2]。
应用分层趋势清晰：
- Scale-out 网络：CPO 主攻 Tor/Leaf 层，响应突发小流量；OCS 主导 Spine 层，提供大带宽、低延迟直连通道[2]。
- Scale-up 网络：CPO 凭借集成度优势率先渗透柜内互联；OCS 已有成熟落地案例——谷歌TPUv4集群采用OCS构建4096卡Super Pod，最新Ironwood架构更基于高密OCS实现9216卡Super Pod[2]。
三、OCS 海内外发展现状
1. 海外：OCP 推动标准化进程
2025年7月，开放计算项目基金会（OCP）正式成立OCS子项目，加速光交换技术标准化协作。项目由iPronics与Lumentum牵头，Coherent、谷歌、微软、英伟达、nEye、Oriole Networks及POLATIS（HUBER+SUHNER）等为创始成员[3]。
2. 国内：政策与产业双轮驱动
移动云联合中科院计算所、中国移动研究院等机构发布《云智算光互连发展报告》（2025年10月），提出将在Scale-Out各平面以OCS替代原有Super Spine。此举标志着其算网架构正从“电为主、光为辅”迈向“全光原生”，旨在突破AI算力集群的带宽瓶颈、延迟损耗与扩展桎梏，支撑百万卡级智算集群落地[3]。
工信部于2025年10月14日启动城域“毫秒用算”专项行动，明确推动算力中心部署全光交换（OCS）、光电融合组网等技术，目标到2027年实现算力终端至服务器单向时延低于10毫秒[3]。
四、OCS 四大主流技术路线
当前OCS主要采用MEMS、液晶、压电、硅光波导四种技术路线。各路线在成本、性能、工艺难度等方面优劣分明，尚无绝对主导方案，未来将协同发展，终端选型聚焦于综合性价比[4]。