OCP Global Summit 2025_Google_OCP Optical Circuit Switching Subproject Update

simpletechtrend
11月3日
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前言

在 OCP Global Summit 2025 上，Google 針對 OCP Optical Circuit Switching (OCS) 子專案帶來了最新進展。這項工作由 Google 工程師主導，旨在推動 OCS 的開放標準化，讓光路交換（Optical Circuit Switching）能成為 AI 資料中心與雲端網路基礎設施的新核心技術。OCS 的核心精神是「純光域（all-optical）、零轉換、協同開放」，希望以光取代傳統電交換的瓶頸，實現低延遲、高效率、可程式化的資料中心網路架構。

內容

1. 什麼是 OCS（Optical Circuit Switching）

OCS 本質上是一個「光纖交叉連接盒」，能在兩個埠之間建立純光路徑，沒有任何光電轉換。這意味著：

協定無關（Protocol-agnostic）：支援 Ethernet、InfiniBand、甚至自定義通訊協定。
速率無關（Rate-agnostic）：不需因鏈路速率升級而更換硬體。
低延遲、低功耗：避免了 E/O/OE 轉換，沒有封包排隊或緩衝。
OCS 可藉由多種方式實現，包括 機械式切換（robotic fiber switch）、MEMS 鏡面反射，或 矽光子式光路導引（SiPh-based beam steering）。

2. 為什麼資料中心需要 OCS

傳統 Ethernet 交換機雖然靈活，但功耗高、延遲固定，且每一次封包轉發都需經過 ASIC pipeline。

而 OCS 提供了：

零中介延遲的直通連線（cut-through path）
流量獨立性（不受封包型態影響）
無緩衝安全性（不會遭到封包攔截或修改）

對於大型 AI 集群（例如 10,000+ GPU 的訓練網路）而言，這能顯著減少尾延遲、節省功耗，並簡化物理布線拓樸。

3. OCS 工作小組的目標與架構

Google 與 OCP 成立的 OCS Working Group，目標是建立開放的 OCS 生態系。主要有四個工作主軸：

硬體開放規格（Open Hardware Specs）：定義通用的光切換架構與控制介面。
軟體與管理（Software Specs）：標準化控制、管理、遙測、告警等 API。
AI 資料中心應用（AI Cluster Optimization）：發展使用案例與白皮書。
互通性（Interoperability）：確保不同廠商的 OCS 能以統一介面協同運作。

目前軟體規格是最活躍的方向，工作組已開始與 Linux Foundation、SONiC、OpenConfig、IETF 等組織協作，打造可整合的開源軟體堆疊。

4. Google 的實作與介面設計

Google 同時是 OCS 的使用者與自製者。

他們的策略是：

以 SONiC 為核心平台，復用既有的 Ethernet switch 軟體基礎。
將 OCS 管理介面擴展至 UMF（Unified Management Framework），支援三大開放 API：
- GNMI：設定與遙測。
- GNOI：運維與光路控制（如建立、刪除、替換連線）。
- GNSI：安全與金鑰管理。
為 OCS 加入 主動監控與健康檢測 功能，以追蹤光路連線狀態與錯誤回報。

5. 安全性與部署流程

Google 為 OCS 系統設計了嚴謹的 Secure Installation Protocol，從 DHCP、Boot Server、憑證註冊到 attestation 驗證，確保從出廠到部署的每一個環節都能防止供應鏈攻擊與中間人入侵。

6. 使用場景與應用層次

Google 的主要應用案例來自 Apollo 專案（可重構光交換架構）。OCS 主要部署在：

Scale-out 層（跨機架）：取代 Spine Network。
Scale-up 層（機架內）：動態連接 GPU / CPU 節點。
AI Cluster 拓樸重構：隨訓練階段調整拓樸，優化 GPU 帶寬利用率。

對 Google 而言，OCS 就像一個「可程式化的光學 patch panel」，能即時重新配置實體網路，而不必重新布線或中斷運作。

總結

Google 在這次 OCP 2025 的更新中，明確將 OCS 視為下一代資料中心的結構性基石。藉由將 SONiC 軟體堆疊擴展到光交換領域，結合 OCP 的開放規範，Google 希望讓光學拓樸的可編程化成為主流。未來的資料中心將不只是「軟體定義的網路（SDN）」，而是「光層可定義的網路（ODN, Optical Defined Network）」。

延伸觀點

技術影響
- 這是光互連發展的重要轉折點。Google 將 OCS 的控制平面與 SONiC 合流，意味著 光網路正進入軟體定義時代。未來 AI Cluster 將不再是靜態布線，而是根據流量與任務即時重構。
- SiPh（矽光子）與 MEMS 技術將成為 OCS 模組的關鍵基礎，這也讓 OCS 與矽光子產業鏈出現強烈共振。
供應鏈觀察
- 隨著 Google 推動開放 API，第三方廠商（如 Lumentum、Calient、Cisco、Furukawa）有機會以相容規格進入 Hyperscale 市場。
- 另一方面，Google 內部自製 OCS 表示 大型雲端商正走向自有光學設備，這將改變光交換供應鏈的權力分布。
市場趨勢
- OCS 的採用標誌著 從電交換 → 光交換 → 光控制層整合 的轉變。
- 這對未來 AI 專用資料中心（AI-DC） 的拓樸與布線設計影響深遠，也可能催生「光交換即服務（Optical Switching as a Service）」的新商業模式。