策略池 2025年光电路交换设备O3S硬件设计规范书

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智算中心网络升级新突破！O3S光电路交换设备规范发布，助力大模型训练效率跃升

随着千亿级参数大模型训练需求的爆发式增长，智算中心对数据中心互连网络的要求日益严苛。模型并行训练产生的突发性“大象流”数据，常需跨集群协同传输，而传统静态波分系统面临带宽固化、故障恢复慢、光电转换时延累积等瓶颈，已难以支撑高吞吐、低时延、高弹性的网络需求。在此背景下，开放数据中心标准推进委员会（ODCC）于2025年9月发布《光电路交换设备O3S硬件设计规范书》，为智算中心光互联领域提供了统一的硬件设计标准，有望推动行业技术升级与生态协同。

O3S（Optical recovery optical routing optical switching switch）交换机作为此次规范的核心对象，凭借创新技术特性打破传统网络局限。一方面，它通过构建智能化光层带宽池，将离散的波长资源整合为共享带宽池，能够快速调配带宽以满足突发性大象流的数据传输需求；另一方面，其快速光重建能力与无需光电转换的特性，可在数据中心互联（DCI）波分光互联故障场景下实现快速恢复，并有效降低光电延时，为智算中心构建起支持400G/800G超宽谱传输的智能化光互联底座。

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在技术原理与信号流转方面，O3S设备的业务波上下行机制设计巧妙。上行过程中，业务波从S端口输入后，会映射到48个映射端口中的任意一个，这些映射端口通过1:3耦合器耦合至1路输出，最终实现16端口输入、16端口输出的CDC光路由。这种设计相较于每个端口独立映射输出的方式，能在输出端节约2/3的光纤，大幅提升布线效率，但需提前将输入信道规划为不同波长，确保信号传输稳定。下行过程与上行对称，借助1:3分光器，每个下行S端口会输出3个波长，通过相干接收可过滤掉非本端业务波。不过，1:3分光器和耦合器会引入6.5-8dB的插损，叠加光交换设备本身3-4dB的插损，会对业务波造成较大衰减，因此规范建议在波分侧引入增益为9.5-12dB的放大器，以保障信号强度。

从应用场景来看，O3S设备为智算中心网络解决了两大关键难题。在多维度数据中心互联带宽池化场景中，传统DCI场景下园区间互联带宽固定，无法动态调整。例如，若D园区有19.2T的突发带宽需传输至A园区，但建设阶段仅为DA方向分配了12.8T带宽，传统方案需在数通层面增加跳数，通过B-D-A的绕行路径转发额外6.4T带宽，这会显著增加时延。而O3S设备凭借全光交换能力，可在D园区流量出口前建立池化带宽，将前往多个园区的流量整合，根据大象流需求进行路由重构，直接将19.2T带宽动态分配到DA波分系统，既满足流量需求，又降低转发时延。同时，只需调整交换机上的相应波长，并在O3S设备上重建光路映射，即可实现临时带宽扩容，无需改纤操作，大幅节约人力资源并提升效率。

在故障自愈场景中，O3S设备的快速切换能力（通常小于50ms）展现出重要价值。当检测到设备上某对光端口之间光路故障时，设备可快速切换到其他冗余的端口映射对，重新建立有效光路；若波分链路出现光纤故障，也能通过调整映射对，快速利用冗余平面或链路承载光信号。这种快速自愈能力，能有效维持网络的高可用性和稳定性，为智算中心的持续运行提供可靠保障。

规范书还对O3S设备的核心指标与硬件设计进行了详细界定策略池，确保设备性能达标且具备可落地性。在光学性能方面，O3S设备支持C+L波段（1530-1625nm）的波长范围，插入损耗最大不超过12dB，时延控制在45ns以内，切换时间最短可达30ms，重建时间不超过200ms，且具备优秀的抗干扰能力，静态串扰低于-55dB，动态串扰低于-45dB，能有效保障信号传输质量。环境适应性上，设备可在10-45℃的工作环境温度、8%-80%RH的工作环境湿度下稳定运行，运输和存储阶段也能承受-40-70℃的温度范围与5%-90%RH的湿度范围，同时设备输入光功率范围为-15-15dBm，电气功耗不超过200W，兼顾稳定性与节能需求。

硬件设计层面，O3S设备机框高度为2RU，可安装于标准服务器机架或600毫米深的机柜，采用全无源组件设计以提升可靠性。机框左侧槽道为工艺接口模块（CIM）专用安装位，提供以太网、控制台及USB接口，满足本地运维需求；右侧槽道安装光交换引擎板卡，承担光通道交互与切换功能。机框背面支持单控制单元（CU）、双电源模块（PSU）及双风扇模块（FAN）布局，且电源与风扇模块均采用1+1冗余设计——电源模块单个最大负载550W，正常工作时并联分担负载，单模块故障后另一模块可立即承担全部供电；风扇模块协同运行，单模块故障时另一模块满负荷运转，结合“前进后出”的定向风道设计，确保机框内部散热均匀，避免温度过高影响设备运行。此外，控制单元作为机框核心中枢，内置SD卡实现数据持久化存储，可实时采集并保存系统遥测数据、操作日志及配置参数，为故障诊断提供支撑。

在实际部署中，O3S设备需与光线路放大器（OLS）、合分波设备（MUX）及交换机协同工作。其中，OLS的作用尤为关键，由于节点内1×3光分路器在分路过程中会产生插入损耗，OLS可对波分侧光信号进行放大，有效补偿这部分损耗，确保业务波光功率维持在合理区间，保障节点间业务稳定传输。

此次《光电路交换设备O3S硬件设计规范书》的发布，不仅为O3S设备的研发、生产与应用提供了统一标准，帮助用户降低测试与适配成本，更将推动智算中心光互联领域的技术标准化与生态化发展。随着O3S设备在智算中心的逐步落地，其全光交换矩阵、智能管控接口及高可靠架构设计，将为大规模AI训练任务提供更可靠的传输能力，助力大模型训练效率实现跨越式提升，为数字经济时代的智能产业发展注入新动能。

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发布于：广东省

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