OXC (optik çarpaz bağlantı), ROADM-in (Yenidən konfiqurasiya edilə bilən Optik Əlavə-Drop Multipleksoru) təkamül etmiş bir versiyasıdır.
Optik şəbəkələrin əsas kommutasiya elementi kimi, optik çarpaz bağlantıların (OXC) miqyaslılığı və səmərəliliyi yalnız şəbəkə topologiyalarının elastikliyini müəyyən etmir, həm də genişmiqyaslı optik şəbəkələrin qurulması, istismarı və texniki xidmət xərclərinə birbaşa təsir göstərir. Müxtəlif OXC növləri memarlıq dizaynında və funksional tətbiqində əhəmiyyətli fərqlər nümayiş etdirir.
Aşağıdakı şəkildə dalğa uzunluğu seçici açarlarından (WSS) istifadə edən ənənəvi CDC-OXC (Rəngsiz İstiqamətsiz Mübahisəsiz Optik Çarpaz Bağlantı) arxitekturası göstərilir. Xətt tərəfində 1 × N və N × 1 WSS-lər giriş/çıxış modulları kimi xidmət edir, əlavə/çıxış tərəfindəki M × K WSS-lər isə dalğa uzunluqlarının əlavə və düşməsini idarə edir. Bu modullar OXC arxa planındakı optik liflər vasitəsilə bir-birinə bağlıdır.
Şəkil: Ənənəvi CDC-OXC Memarlığı
Buna, arxa planı Spanke şəbəkəsinə çevirməklə də nail olmaq olar və nəticədə Spanke-OXC arxitekturamız yaranır.
Şəkil: Spanke-OXC Memarlığı
Yuxarıdakı şəkildə göstərilir ki, xətt tərəfində OXC iki növ portla əlaqələndirilir: istiqamətləndirici portlar və fiber portlar. Hər bir istiqamətləndirici port şəbəkə topologiyasında OXC-nin coğrafi istiqamətinə uyğun gəlir, hər bir fiber port isə istiqamətləndirici port daxilində bir cüt iki istiqamətli lifləri təmsil edir. İstiqamətləndirici port birdən çox iki istiqamətli lif cütünü (yəni, birdən çox fiber portu) ehtiva edir.
Spanke əsaslı OXC, tam bir-biri ilə əlaqəli arxa plan dizaynı vasitəsilə ciddi şəkildə bloklanmayan keçidə nail olsa da, şəbəkə trafiki artdıqca onun məhdudiyyətləri getdikcə daha əhəmiyyətli olur. Kommersiya dalğa uzunluğu seçici açarlarının (WSS) port say limiti (məsələn, hazırda dəstəklənən maksimum 1×48 portdur, məsələn, Finisar-ın FlexGrid Twin 1×48) OXC ölçüsünün genişləndirilməsinin bütün aparatların dəyişdirilməsini tələb etdiyini göstərir ki, bu da baha başa gəlir və mövcud avadanlıqların təkrar istifadəsinin qarşısını alır.
Clos şəbəkələrinə əsaslanan yüksək ölçülü OXC arxitekturası ilə belə, o, hələ də bahalı M×N WSS-lərdən istifadə edir və bu da tədricən təkmilləşdirmə tələblərinə cavab verməyi çətinləşdirir.
Bu problemi həll etmək üçün tədqiqatçılar yeni hibrid arxitektura təklif ediblər: HMWC-OXC (Hibrid MEMS və WSS Clos Network). Mikroelektromexaniki sistemləri (MEMS) və WSS-i inteqrasiya etməklə, bu arxitektura, optik şəbəkə operatorları üçün səmərəli bir yüksəltmə yolu təmin etməklə yanaşı, "böyüdükcə ödəmə" imkanlarını dəstəkləyərkən, demək olar ki, bloklanmayan performansı qoruyur.
HMWC-OXC-nin əsas dizaynı üç qatlı Clos şəbəkə strukturunda yerləşir.
Şəkil: HMWC Şəbəkələrinə Əsaslanan Spanke-OXC Memarlığı
Yüksək ölçülü MEMS optik açarları, hazırda mövcud texnologiya tərəfindən dəstəklənən 512×512 miqyaslı kimi giriş və çıxış təbəqələrində yerləşdirilərək, böyük tutumlu port hovuzu yaradır. Orta təbəqə, daxili tıxanmanı azaltmaq üçün "T-portlar" vasitəsilə bir-birinə bağlı olan bir neçə kiçik Spanke-OXC modulundan ibarətdir.
İlkin mərhələdə operatorlar mövcud Spanke-OXC (məsələn, 4×4 miqyaslı) əsasında infrastruktur qura, sadəcə giriş və çıxış təbəqələrində MEMS açarlarını (məsələn, 32×32) yerləşdirə, orta təbəqədə tək bir Spanke-OXC modulunu saxlaya bilərlər (bu halda, T-portlarının sayı sıfırdır). Şəbəkə tutumu tələbləri artdıqca, orta təbəqəyə tədricən yeni Spanke-OXC modulları əlavə olunur və T-portları modulları birləşdirmək üçün konfiqurasiya edilir.
Məsələn, orta təbəqə modullarının sayını birdən ikiyə artırarkən, T-portlarının sayı birə təyin edilir və ümumi ölçü dörddən altıya artırılır.
Şəkil: HMWC-OXC Nümunəsi
Bu proses M > N × (S − T) parametr məhdudiyyətinə uyğundur, burada:
M MEMS portlarının sayıdır,
N ara təbəqə modullarının sayıdır,
S tək Spanke-OXC-dəki portların sayıdır və
T bir-biri ilə əlaqəli portların sayıdır.
Bu parametrləri dinamik şəkildə tənzimləməklə, HMWC-OXC, bütün aparat resurslarını birdən dəyişdirmədən ilkin miqyasdan hədəf ölçüsünə (məsələn, 64×64) tədricən genişlənməni dəstəkləyə bilər.
Bu arxitekturanın faktiki performansını yoxlamaq üçün tədqiqat qrupu dinamik optik yol sorğularına əsaslanan simulyasiya təcrübələri apardı.
Şəkil: HMWC Şəbəkəsinin Performansının Bloklanması
Simulyasiya, xidmət sorğularının Puasson paylanmasını, xidmət gözləmə müddətlərinin isə mənfi eksponensial paylanmanı izlədiyini fərz edərək Erlang trafik modelindən istifadə edir. Ümumi trafik yükü 3100 Erlang olaraq təyin edilmişdir. Hədəf OXC ölçüsü 64×64, giriş və çıxış təbəqəsinin MEMS miqyası da 64×64-dür. Orta təbəqə Spanke-OXC modul konfiqurasiyaları 32×32 və ya 48×48 spesifikasiyalarını əhatə edir. T-portlarının sayı ssenari tələblərindən asılı olaraq 0-dan 16-ya qədər dəyişir.
Nəticələr göstərir ki, istiqamət ölçüsü D = 4 olan ssenaridə HMWC-OXC-nin bloklama ehtimalı ənənəvi Spanke-OXC baza xəttinə (S(64,4)) yaxındır. Məsələn, v(64,2,32,0,4) konfiqurasiyasından istifadə edərkən, 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 bloklama ehtimalı artır. Lakin, bu problem T-portlarının sayını artırmaqla (məsələn, v(64,2,48,16,8) konfiqurasiyası) effektiv şəkildə aradan qaldırıla bilər.
Xüsusilə, orta təbəqə modullarının əlavə edilməsi T-port mübahisəsi səbəbindən daxili bloklanmaya səbəb ola bilsə də, ümumi arxitektura uyğun konfiqurasiya vasitəsilə optimallaşdırılmış performansa nail ola bilər.
Aşağıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, xərc təhlili HMWC-OXC-nin üstünlüklərini daha da vurğulayır.
Şəkil: Müxtəlif OXC Arxitekturalarının Bloklama Ehtimalı və Qiyməti
80 dalğa uzunluğu/lifli 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 azalması səbəbindən xərc üstünlüyü daha da əhəmiyyətlidir (məsələn, v(64,2,36,4,64)).
Bu iqtisadi fayda, MEMS açarlarının yüksək port sıxlığının və modul genişləndirmə strategiyasının birləşməsindən irəli gəlir ki, bu da yalnız genişmiqyaslı WSS dəyişdirilməsi xərclərinin qarşısını almaqla yanaşı, mövcud Spanke-OXC modullarından təkrar istifadə etməklə artan xərcləri azaldır. Simulyasiya nəticələri həmçinin göstərir ki, orta təbəqə modullarının sayını və T-portlarının nisbətini tənzimləməklə HMWC-OXC müxtəlif dalğa uzunluğu tutumu və istiqamət konfiqurasiyaları altında performansı və dəyəri çevik şəkildə tarazlaşdıra bilər və operatorlara çoxölçülü optimallaşdırma imkanları təqdim edir.
Gələcək tədqiqatlar daxili resurslardan istifadəni optimallaşdırmaq üçün dinamik T-port bölgüsü alqoritmlərini daha da araşdıra bilər. Bundan əlavə, MEMS istehsal proseslərindəki irəliləyişlərlə daha yüksək ölçülü açarların inteqrasiyası bu arxitekturanın miqyaslanmasını daha da artıracaq. Optik şəbəkə operatorları üçün bu arxitektura, xüsusilə qeyri-müəyyən trafik artımı olan ssenarilər üçün uyğundur və davamlı və miqyaslana bilən tam optik magistral şəbəkə qurmaq üçün praktik texniki həll təqdim edir.
Yayımlanma vaxtı: 21 Avqust 2025