OXC (optik çarpaz əlaqə) ROADM-in (Yenidən Konfiqurasiya edilə bilən Optik Əlavə-Drop Multiplexer) təkmilləşdirilmiş versiyasıdır.
Optik şəbəkələrin əsas kommutasiya elementi kimi, optik çarpaz birləşmələrin (OXCs) miqyaslılığı və iqtisadi səmərəliliyi təkcə şəbəkə topologiyalarının çevikliyini müəyyən etmir, həm də geniş miqyaslı optik şəbəkələrin tikintisi, istismarı və texniki xidmət xərclərinə birbaşa təsir göstərir. Müxtəlif növ OXC-lər memarlıq dizaynında və funksional həyata keçirilməsində əhəmiyyətli fərqlər nümayiş etdirir.
Aşağıdakı rəqəm dalğa boyu seçici açarlarından (WSS) istifadə edən ənənəvi CDC-OXC (Rəngsiz İstiqamətsiz Mübahisəsiz Optik Çapraz Bağlantı) arxitekturasını göstərir. Xətt tərəfində, 1 × N və N × 1 WSS-lər giriş/çıxış modulları kimi xidmət edir, əlavə etmək/açmaq tərəfindəki M × K WSS-lər isə dalğa uzunluqlarının əlavə və endirilməsini idarə edir. Bu modullar OXC arxa panelindəki optik liflər vasitəsilə bir-birinə bağlıdır.
Şəkil: Ənənəvi CDC-OXC Memarlığı
Buna arxa planı Spanke şəbəkəsinə çevirməklə də nail olmaq olar, nəticədə bizim Spanke-OXC arxitekturası yaranır.
Şəkil: Spanke-OXC Architecture
Yuxarıdakı rəqəm göstərir ki, xətt tərəfində OXC iki növ portla əlaqələndirilir: istiqamətli portlar və fiber portlar. Hər bir istiqamətli port şəbəkə topologiyasındakı OXC-nin coğrafi istiqamətinə uyğundur, hər bir lif portu isə istiqamətli port daxilində bir cüt iki istiqamətli lifi təmsil edir. İstiqamətli port çoxlu iki istiqamətli lif cütlərini (yəni, çoxlu lif portları) ehtiva edir.
Spanke əsaslı OXC tam bir-birinə bağlı arxa plan dizaynı vasitəsilə ciddi şəkildə bloklanmayan keçid əldə etsə də, şəbəkə trafikinin artması ilə onun məhdudiyyətləri getdikcə əhəmiyyətli olur. Kommersiya dalğa uzunluğu selektiv açarlarının (WSS) port sayı həddi (məsələn, hazırda dəstəklənən maksimum 1×48 portdur, məsələn, Finisarın FlexGrid Twin 1×48) OXC ölçüsünün genişləndirilməsi bütün avadanlıqların dəyişdirilməsini tələb edir, bu isə baha başa gəlir və mövcud avadanlıqların təkrar istifadəsinin qarşısını alır.
Clos şəbəkələrinə əsaslanan yüksək ölçülü OXC arxitekturasına baxmayaraq, o, hələ də bahalı M×N WSS-lərə əsaslanır və bu, artan təkmilləşdirmə tələblərinə cavab verməyi çətinləşdirir.
Bu problemi həll etmək üçün tədqiqatçılar yeni hibrid arxitektura təklif etdilər: HMWC-OXC (Hybrid MEMS və WSS Clos Network). Mikroelektromexaniki sistemləri (MEMS) və WSS-ni birləşdirərək, bu arxitektura “böyüdükcə ödə” imkanlarını dəstəkləyərək, optik şəbəkə operatorları üçün sərfəli təkmilləşdirmə yolunu təmin edərək, bloklanmayan performansı qoruyur.
HMWC-OXC-nin əsas dizaynı onun üç qatlı Clos şəbəkə strukturundadır.
Şəkil: HMWC şəbəkələrinə əsaslanan Spanke-OXC arxitekturası
Yüksək ölçülü MEMS optik açarları böyük tutumlu port hovuzu yaratmaq üçün hazırda mövcud texnologiya tərəfindən dəstəklənən 512×512 miqyası kimi giriş və çıxış təbəqələrində yerləşdirilir. Orta təbəqə daxili tıxacları aradan qaldırmaq üçün “T-portlar” vasitəsilə bir-birinə bağlanmış çoxlu kiçik Spanke-OXC modullarından ibarətdir.
İlkin mərhələdə operatorlar mövcud Spanke-OXC (məsələn, 4×4 miqyaslı) əsasında infrastruktur qura, sadəcə olaraq giriş və çıxış təbəqələrində MEMS açarlarını (məsələn, 32×32) yerləşdirməklə, orta təbəqədə tək Spanke-OXC modulunu (bu halda T-portların sayı) saxlaya bilər. Şəbəkə tutumu tələbləri artdıqca, orta təbəqəyə tədricən yeni Spanke-OXC modulları əlavə edilir və modulları birləşdirmək üçün T-portlar konfiqurasiya edilir.
Məsələn, orta təbəqə modullarının sayını birdən ikiyə qədər genişləndirərkən, T-portların sayı birə təyin edilir, ümumi ölçüsü dörddən altıya qədər artır.
Şəkil: HMWC-OXC Nümunəsi
Bu proses M > N × (S − T) parametr məhdudiyyətini izləyir, burada:
M MEMS portlarının sayıdır,
N - aralıq təbəqə modullarının sayı,
S tək Spanke-OXC-dəki portların sayıdır və
T - bir-birinə bağlı portların sayı.
Bu parametrləri dinamik şəkildə tənzimləməklə, HMWC-OXC bütün aparat resurslarını bir anda əvəz etmədən ilkin miqyasdan hədəf ölçüyə (məsələn, 64×64) tədricən genişlənməni dəstəkləyə bilər.
Bu arxitekturanın faktiki performansını yoxlamaq üçün tədqiqat qrupu dinamik optik yol sorğuları əsasında simulyasiya təcrübələri keçirdi.
Şəkil: HMWC Şəbəkəsinin Bloklama Performansı
Simulyasiya, xidmət sorğularının Poisson paylanmasına, xidmətin saxlanma müddətlərinin isə mənfi eksponensial paylanmaya uyğun olduğunu nəzərə alaraq, Erlang trafik modelindən istifadə edir. Ümumi trafik yükü 3100 Erlangs olaraq təyin edilmişdir. Hədəf OXC ölçüsü 64×64, giriş və çıxış qatının MEMS şkalası da 64×64-dür. Orta təbəqə Spanke-OXC modul konfiqurasiyalarına 32×32 və ya 48×48 spesifikasiyaları daxildir. T-portların sayı ssenari tələblərindən asılı olaraq 0 ilə 16 arasında dəyişir.
Nəticələr göstərir ki, istiqamət ölçüsü D = 4 olan ssenaridə HMWC-OXC-nin bloklanma ehtimalı ənənəvi Spanke-OXC baza xəttinə (S(64,4)) yaxındır. Məsələn, v(64,2,32,0,4) konfiqurasiyasından istifadə edərək, bloklama ehtimalı orta yük altında yalnız təxminən 5% artır. İstiqamət ölçüsü D = 8-ə qədər artdıqda, "magistral effekti" və hər istiqamətdə lif uzunluğunun azalması səbəbindən bloklanma ehtimalı artır. Bununla belə, bu problem T-portların sayını artırmaqla effektiv şəkildə aradan qaldırıla bilər (məsələn, v(64,2,48,16,8) konfiqurasiyası).
Qeyd edək ki, orta səviyyəli modulların əlavə edilməsi T-port mübahisəsi səbəbindən daxili bloklanmaya səbəb ola bilsə də, ümumi arxitektura hələ də müvafiq konfiqurasiya vasitəsilə optimallaşdırılmış performansa nail ola bilər.
Xərclərin təhlili aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi HMWC-OXC-nin üstünlüklərini daha da vurğulayır.
Şəkil: Müxtəlif OXC Arxitekturalarının Bloklanması Ehtimal və Qiyməti
80 dalğa uzunluğu/lifi olan yüksək sıxlıq ssenarilərində HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) ənənəvi Spanke-OXC ilə müqayisədə xərcləri 40% azalda bilər. Aşağı dalğa uzunluğu ssenarilərində (məsələn, 50 dalğa uzunluğu/lif), tələb olunan T-portların sayının azaldılması (məsələn, v(64,2,36,4,64)) hesabına xərc üstünlüyü daha da əhəmiyyətlidir.
Bu iqtisadi fayda MEMS açarlarının yüksək port sıxlığının və modul genişləndirmə strategiyasının birləşməsindən irəli gəlir ki, bu da nəinki geniş miqyaslı WSS-nin dəyişdirilməsi xərclərinin qarşısını alır, həm də mövcud Spanke-OXC modullarından təkrar istifadə etməklə əlavə xərcləri azaldır. Simulyasiya nəticələri həmçinin göstərir ki, orta təbəqə modullarının sayını və T-portların nisbətini tənzimləməklə HMWC-OXC müxtəlif dalğa uzunluğu tutumları və istiqamət konfiqurasiyaları altında performansı və xərcləri çevik şəkildə tarazlaşdıra bilər, operatorlara çoxölçülü optimallaşdırma imkanları təqdim edir.
Gələcək tədqiqat daxili resurslardan istifadəni optimallaşdırmaq üçün dinamik T-port ayırma alqoritmlərini daha da araşdıra bilər. Bundan əlavə, MEMS istehsal proseslərindəki irəliləyişlərlə daha yüksək ölçülü açarların inteqrasiyası bu arxitekturanın miqyasını daha da artıracaqdır. Optik şəbəkə operatorları üçün bu arxitektura xüsusilə qeyri-müəyyən trafik artımı olan ssenarilər üçün uyğundur və möhkəm və genişlənən tam optik magistral şəbəkənin qurulması üçün praktiki texniki həlli təmin edir.
Göndərmə vaxtı: 21 avqust 2025-ci il