光交换技术加速演进，助力智算中心突破物理极限
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光交换技术加速演进，助力智算中心突破物理极限
随着AI大模型训练规模从万卡级迈向十万卡级，数据中心网络正面临带宽、功耗与成本的多重挑战。在此背景下，光交换（Optical Circuit Switching，OCS）凭借其低时延、协议透明、超低功耗和可重构等优势，成为业界关注的焦点。
在2026中国光通信高质量发展论坛—光交换系统技术专场上，中国移动研究院基础网络技术研究所技术经理王瑞雪指出，光通信的发展始终与带宽需求密切相关。从2000年互联网爆发推动长途骨干网光通信建设，到2023年AI大模型带动智算中心短距光互联需求激增，光通信技术始终伴随流量带宽的指数级增长而不断演进。
王瑞雪进一步分析，AI集群规模的快速扩张对互连提出了更高要求。传统电互连在带宽和功耗方面已接近物理极限，而光互连凭借其高带宽和低功耗特性，成为突破瓶颈的关键路径。在这一过程中，光交换技术被视为提升集群可靠性、突破规模限制的重要手段。
智算时代，OCS成为重要演进方向
王瑞雪指出，当前电交换面临两大挑战：一是电交换芯片容量受限于工艺制程，难以持续升级；二是大容量芯片功耗持续上升，51.2T交换芯片功耗已达450W，102.4T交换芯片功耗将超过1000W，接近风冷散热极限。
相比之下，OCS技术不依赖先进工艺制程，端口功耗极低，端口数量可达576，远超当前盒式电交换机的最大端口数128。在相同设备数量下，OCS能够支持更大规模的组网，突破电交换的规模限制。
总体而言，与电交换相比，OCS具备与端口速率和调制方式无关、低功耗、低时延、无时延抖动等优势，能够显著提升组网规模。王瑞雪表示，目前全球OCS产业正处于加速发展阶段，大端口OCS交换机密集发布。然而，当前技术路线尚未完全统一。
例如，Google在通算场景中引入OCS技术，解决了传统数据中心跨代际部署速率受限的问题。传统数据中心中，Core交换机与Spine交换机速率耦合，导致整体升级困难。Google利用OCS速率无关的特性，解除了光层与电层的速率绑定，实现网络速率的平滑演进，使新设备部署不再受限于旧设备。
在2026年OFC大会上，Google展示了两代自研OCS在TPU集群中的规模化应用。在智算场景中，参数面采用OCS全光交换架构，TPUv7延续TPUv4的3D Torus互联架构，互联规模从4096卡扩展至9216卡。
同样在2026年OFC大会上，英伟达介绍了面向AI算力工厂的光交换网络方案，提出OCS在智算中心的三大互联场景：构建灵活高效的大规模Scale-up域，提升Scale-out网络的弹性与故障恢复能力，以及适配多园区级别的超大规模AI集群建设需求（Scale Across）。目前，英伟达主要将OCS应用于数据中心网络的故障弹性恢复场景，尚未实现大规模商用。
多维协同，筑牢OCS落地根基
王瑞雪指出，尽管OCS在智算中心引入后可带来成本和功耗的双重优势，但其切换速度慢、可重构性受限等因素，仍需复杂的拓扑工程和流量工程投入。同时，流量倒转可能导致有效算力下降和乱序处理复杂度上升。
具体挑战包括：一是切换速度限制，主流OCS的毫秒级切换速度难以满足数据中心高并发、突发性强的随机流量需求；二是生态壁垒高，OCS需与上层应用和网络协议深度协同，依赖定制化的SDN控制器和通信库，技术门槛较高；三是标准化缺失，缺乏统一的硬件接口、管控协议和API（如SNMP、Netconf/YANG），导致不同厂商设备难以互联互通，形成信息孤岛；四是成本与收益平衡问题，OCS前期部署成本较高，需在特定、可预测的大流量场景中才能体现其价值。
因此，需在新型光交换设备研发、智能拓扑重构、光电协议栈协同等关键技术上取得突破，同时推进各层次标准制定与产业协同，推动光电融合组网方案的落地。
在学术领域，业界正聚焦OCS器件的三大演进方向：端口规模由“百端口级”向“千端口级”演进、交换性能向更低损耗和高性能方向演进、交换架构向硅光融合和芯片级集成演进。
从OCS光电混合网络组网和调度技术来看，AI模型通信模式的快速变化和算力规模的持续扩展，正推动OCS由静态拓扑/慢切换向快速智能重构方向演进，并扩展至Scale-up、Scale-out和Scale-across多层次AI基础设施互联场景。
王瑞雪介绍，中国移动联合高校开展OCS技术研究，研发千卡级光电混合智算仿真系统，验证OCS在智算场景下的大规模组网能力。后续将以该仿真系统为验证底座，优化传统协议栈，构建标准开放的光电协同机制，逐步推动OCS在硬件接口、控制协议等方面的标准统一。
面向智算中心间互联，中国移动提出IP与光融合的总体技术架构，简化智算互联设备形态，降低功耗、尺寸和成本，实现统一管控运维，成为跨智算中心互联的主流技术方向。在智算集群间互联场景中，中国移动提出基于OCS的全光调度方案，提供更大带宽、更高稳定性和更强灵活性的光网络。
在演讲的最后，王瑞雪呼吁产业界协同推进标准与规范建设，筑牢OCS在智算场景中的落地根基：一是构建统一标准体系，明确技术演进方向；二是规范核心接口协议，打通异构互通壁垒；三是深化产业生态协同，加速落地验证闭环。
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