Sachverhalt:
A. Die Bezirksanwaltschaft Zürich erhob am 29. August 2003 Anklage gegen X._ wegen Widerhandlung gegen das Bundesgesetz über Aufenthalt und Niederlassung der Ausländer (ANAG) im Sinne von dessen Art. 23 Abs. 1 al. 5 und Art. 23 Abs. 4. Sie warf ihm vor, zwischen dem 10. Mai 2001 und dem 27. Juli 2001 die Slowakin S._ bei sich zuhause, an der A._-Strasse 30 in B._, beherbergt und sie gegen eine monatliche Entschädigung von 800 Franken mit Arbeiten im Haushalt betraut zu haben, obwohl er gewusst oder in Kauf genommen habe, dass diese zwecks Arbeitsaufnahme in die Schweiz eingereist war, ohne im Besitz der hierfür erforderlichen fremdenpolizeilichen Arbeits- und Aufenthaltsbewilligung zu sein.
Der Einzelrichter des Bezirksgerichts Zürich trat am 30. Oktober 2003 auf die Anklage betreffend die Übertretung des ANAG im Sinne von dessen Art. 23 Abs. 4 nicht ein und verurteilte X._ wegen Widerhandlung gegen Art. 23 Abs. 1 al. 5 ANAG zu 21 Tagen Gefängnis bedingt.
In der Folge entspann sich ein langwieriger Rechtsstreit, in dessen Verlauf X._ zweimal mit Erfolg das Bundesgericht anrief (Urteile 1P.591/2005 vom 2. November 2005 und 1P.676/2004 vom 22. März 2005). Zur Prozessgeschichte wird darauf verwiesen.
B. Am 21. März 2007 verurteilte das Obergericht X._ wegen Vergehens gegen Art. 23 Abs. 1 al. 5 des zwischenzeitlich ausser Kraft gesetzten ANAG zu einer Busse von 5'000 Franken.
Das Kassationsgericht wies die Nichtigkeitsbeschwerde X._s am 18. Juni 2008 ab, soweit es darauf eintrat.
Mit Beschwerde in Strafsachen beantragt X._, die Urteile des Kassationsgerichts und des Obergerichts aufzuheben und ihn freizusprechen oder die Sache eventuell an eine der Vorinstanzen zur Neubeurteilung zurückzuweisen.
Vernehmlassungen wurden keine eingeholt.
Erwägungen:
1. 1.1 Der Beschwerdeführer rügt (S. 11 ff.), laut Anklageschrift habe er S._ in seiner Wohnung an der A._-Strasse 30 Logis gewährt und dadurch einer Ausländerin das rechtswidrige Verweilen in der Schweiz erleichtert. Aufgrund der späteren Aussagen von S._ sei das Obergericht in seinem Urteil vom 21. März 2007 zum Schluss gekommen, er habe diese nicht in seiner eigenen, sondern in einer von seiner Ehefrau an der C._strasse gemieteten Wohnung untergebracht. Dies sei ein völlig anderer Sachverhalt, als ihm in der Anklageschrift vorgeworfen werde. Das Obergericht habe daher mit seiner Verurteilung das Anklageprinzip verletzt, ebenso das Kassationsgericht, das die Nichtigkeitsbeschwerde abgewiesen habe.
1.2 Der Anklagegrundsatz verteilt nach der bundesgerichtlichen Rechtsprechung die Aufgaben zwischen den Untersuchungs- bzw. Anklagebehörden einerseits und den Gerichten andererseits. Er bestimmt den Gegenstand des Gerichtsverfahrens. Die Anklage hat die dem Angeklagten zur Last gelegten Delikte in ihrem Sachverhalt so präzise zu umschreiben, dass die Vorwürfe genügend konkretisiert sind. Das Anklageprinzip bezweckt zugleich den Schutz der Verteidigungsrechte des Angeschuldigten und dient dem Anspruch auf rechtliches Gehör (BGE 120 IV 348 E. 2b S. 353 f. mit Hinweisen). Nach Art. 6 Ziff. 3 lit. a EMRK hat der Angeschuldigte Anspruch darauf, in möglichst kurzer Frist über die Art und den Grund der gegen ihn erhobenen Beschuldigung in Kenntnis gesetzt zu werden. Das Gericht ist an den in der Anklage wiedergegebenen Sachverhalt gebunden, nicht aber an dessen rechtliche Würdigung durch die Anklagebehörde (BGE 126 I 19 E. 2a).
1.3 Ergibt das gerichtliche Beweisverfahren, dass sich das Tatgeschehen in einzelnen Punkten anders abgespielt hat, als im Anklagesachverhalt dargestellt, so hindert der Anklagegrundsatz das Gericht nicht, den Angeklagten aufgrund des abgeänderten Sachverhaltes zu verurteilen. Voraussetzung ist, dass die Änderungen untergeordnete, für die rechtliche Qualifikation des Sachverhalts nicht ausschlaggebende Punkte betreffen, und dass der Angeklagte Gelegenheit hatte, dazu Stellung zu nehmen (6P.99/2006 vom 18. Juli 2007 E. 3.2, 1P.494/2002 vom 11. November 2002 E. 3 ). Die Frage, wo der Beschwerdeführer S._ untergebracht und ihr dadurch das rechtswidrige Verweilen im Lande erleichtert hatte, ist für die rechtliche Qualifikation des Sachverhalts ohne und für die Beurteilung der Tat kaum von Bedeutung. Es konnte für den Beschwerdeführer auch nie ein Zweifel bestehen, welcher historische Vorgang ihm vorgeworfen wird, und er hatte Gelegenheit, sich zu allen Aussagen S._s zu äussern. Die Rüge, der Anklagegrundsatz sei verletzt, ist unbegründet.
2. 2.1 Das Bundesgericht hat die Verurteilung des Beschwerdeführers in seinem ersten in dieser Sache ergangenen Entscheid aufgehoben, weil dessen Anspruch, mit der einzigen Belastungszeugin konfrontiert zu werden, verletzt worden war. In seinem zweiten Entscheid hat das Bundesgericht befunden, dass die Oberrichter, die an der ersten, aufgehobenen Verurteilung des Beschwerdeführers beteiligt waren, das Verfahren nicht mehr unbefangen weiterführen könnten, da sie mit ihrem ersten Entscheid implizit zum Ausdruck gebracht hätten, sie seien von der Schuld des Beschwerdeführers ungeachtet der Ergebnisse einer allfälligen Konfrontationseinvernahme überzeugt. Der Beschwerdeführer macht geltend, auch die neu mit dem Fall befassten Oberrichter seien befangen, da sie im angefochtenen Entscheid weitgehend auf die Beweiswürdigung des ersten obergerichtlichen Entscheids verwiesen und diese sogar wörtlich in den angefochtenen Entscheid übernommen hätten. Das Kassationsgericht habe seine Befangenheitsrüge zu Unrecht verworfen.
2.2 Das Obergericht hat im angefochtenen Entscheid (S. 40 ff.) erwogen, der Beschwerdeführer habe mit seiner Nichtigkeitsbeschwerde gegen den ersten obergerichtlichen Entscheid einzig die Verletzung seines Konfrontationsrechts gerügt. Nach § 104a Abs. 2 des Zürcher Gerichtsverfassungsgesetz vom 13. Juni 1976 (GVG) in der hier anwendbaren Fassung trete die Kassationsinstanz auf Rügen nicht ein, die in einem früheren Nichtigkeitsbeschwerdeverfahren nicht erhoben worden seien. Nach der ratio legis des Gesetzes müsse die für die Kassationsinstanz geltende thematische Beschränkung des Prozessstoffes auch für die untere Instanz gelten, es gelte eine "Teilrechtskraft" für die im früheren Nichtigkeitsverfahren unangefochten gebliebenen Punkte. Hinzuweisen sei allerdings auf den Vorbehalt von § 104a Abs. 3 GVG, wonach bei geändertem Sachverhalt eine erneute umfassende Prüfung vorzunehmen sei. In Bezug auf den konkreten Fall hat das Obergericht (S. 44 Ziff. 16) ausgeführt, es gelte nunmehr zu prüfen, ob die erste obergerichtliche Beweiswürdigung nach der erneuten Befragung der Belastungszeugin Bestand habe oder nicht. Da man sich "theoretisch" auch auf den Standpunkt stellen könnte, die Ablehnung der antizipierten Beweiswürdigung durch das Bundesgericht müsse zu einer nochmaligen umfassenden Beweiswürdigung führen, sei dies im Eventualstandpunkt ebenfalls zu prüfen. Anschliessend kam es nach beiden Methoden ("Hauptstandpunkt" S. 47 ff., "Eventualstandpunkt" S. 57 ff.) übereinstimmend zum Schluss, dass der Beschwerdeführer im fraglichen Zeitraum S._ in einer von seiner Frau gemieteten Wohnung untergebracht hatte.
2.3 Mit seinem Rückweisungsentscheid 1P.676/2004 hat das Bundesgericht in die Beweislage eingegriffen, indem es die Erhebung eines neuen Beweismittels anordnete. Damit hatte das Obergericht im angefochtenen Entscheid darüber zu befinden, ob das veränderte Beweisfundament als tatsächliche Grundlage für die Verurteilung des Beschwerdeführers ausreicht oder nicht. Da die einzelnen Beweismittel in einer Wechselwirkung zueinander stehen, sich gegenseitig stützen oder entkräften und dementsprechend gesamthaft zu würdigen sind, hängt die Bewertung eines Beweismittels stets von der Beweislage insgesamt ab (6B_156/2008 vom 15. Mai 2008, E. 1.4). Das Obergericht war daher - und zwar keineswegs nur "theoretisch" - verpflichtet, die veränderte Beweislage erneut umfassend zu prüfen. Das einschlägige Prozessrecht - § 104a Abs. 3 GVG - stand dem keineswegs entgegen, und das Obergericht hat die erforderliche Gesamtwürdigung im "Nebenstandpunkt" auch vorgenommen. Die Ausführungen im "Hauptstandpunkt" sind zwar im Ansatz verfehlt und beruhen auf einer unhaltbaren Auslegung des einschlägigen Prozessrechts. Verfahrens- oder Rechtsfehler, die einem Gericht unterlaufen, vermögen den Anschein der Befangenheit indessen nur zu begründen, wenn sie wiederholt begangen wurden oder so schwer wiegen, dass sie Amtspflichtverletzungen darstellen (BGE 125 I 119 E. 3e; 116 Ia 14 E. 5; 135 E. 2a). Solches ist den Oberrichtern nicht vorzuwerfen. Der Vorwurf, sie hätten sich im angefochtenen Entscheid im Ergebnis mit der unkritischen Übernahme der ersten, aufgehobenen Beweiswürdigung begnügt und damit den Anschein erweckt, sie seien nicht fähig oder nicht willens gewesen, die Sache unabhängig neu zu prüfen, ist unbegründet.
3. Der Beschwerdeführer wirft dem Obergericht vor, es habe den Sachverhalt offensichtlich unrichtig im Sinne von Art. 97 Abs. 1 BGG festgestellt, und dem Kassationsgericht, dieses Vorgehen geschützt zu haben. Es sei unerfindlich, auf Grund welcher tatsächlicher Annahmen er der Täter sein solle, nachdem nun davon ausgegangen werde, dass seine Ehefrau S._ ein Logis an der C._strasse zugewiesen habe. Für die angeblichen Handlungen seiner Frau sei er strafrechtlich nicht verantwortlich, und das Obergericht habe kein Wort darüber verloren, aufgrund welcher Überlegungen es davon ausgehe, dass er für die Unterbringung von S._ verantwortlich gewesen sei.
Das Obergericht hat dazu in seiner "Gesamtwürdigung" erwogen (angefochtener Entscheid S. 72), es sei erstellt, dass der Beschwerdeführer S._ über seine Ehefrau ein Zimmer an der C._strasse als Logis zur Verfügung gestellt habe. Mit dieser Feststellung bringt es mit ausreichender Klarheit zum Ausdruck, dass nach seiner Überzeugung der Beschwerdeführer seine Ehefrau anwies, S._ dort unterzubringen und er damit die Tatherrschaft innehatte. Der Beschwerdeführer bleibt den Nachweis schuldig, dass diese Annahme willkürlich bzw. offensichtlich unzutreffend ist.
4. Damit erweist sich die Beschwerde als unbegründet und ist abzuweisen. Bei diesem Ausgang des Verfahrens trägt der Beschwerdeführer die Kosten (Art. 66 Abs. 1 BGG).
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 2'000.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
3. Dieses Urteil wird den Parteien, dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, und dem Kassationsgericht des Kantons Zürich schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 2. Dezember 2008
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Der Gerichtsschreiber:
Schneider Störi