OXC (optik o'zaro bog'lanish) - bu ROADM (Qayta konfiguratsiya qilinadigan optik qo'shish-tushirish multipleksori) ning rivojlangan versiyasi.
Optik tarmoqlarning asosiy kommutatsiya elementi sifatida, optik o'zaro bog'lanishlarning (OXC) masshtablanishi va iqtisodiy samaradorligi nafaqat tarmoq topologiyalarining moslashuvchanligini belgilaydi, balki keng ko'lamli optik tarmoqlarni qurish, ishlatish va texnik xizmat ko'rsatish xarajatlariga bevosita ta'sir qiladi. Turli xil OXC turlari me'moriy dizayn va funktsional amalga oshirishda sezilarli farqlarni namoyish etadi.
Quyidagi rasmda to'lqin uzunligini tanlab o'zgartirgichlardan (WSS) foydalanadigan an'anaviy CDC-OXC (Rangsiz Yo'nalishsiz Kontentsiyasiz Optik O'zaro Ulanish) arxitekturasi ko'rsatilgan. Chiziq tomonida 1 × N va N × 1 WSSlar kirish/chiqish modullari bo'lib xizmat qiladi, qo'shish/tushirish tomonidagi M × K WSSlar esa to'lqin uzunliklarini qo'shish va tushirishni boshqaradi. Ushbu modullar OXC orqa tekisligidagi optik tolalar orqali o'zaro bog'langan.
Rasm: An'anaviy CDC-OXC arxitekturasi
Bunga orqa panelni Spanke tarmog'iga o'tkazish orqali ham erishish mumkin, natijada bizning Spanke-OXC arxitekturamiz paydo bo'ladi.
Shakl: Spanke-OXC arxitekturasi
Yuqoridagi rasmda chiziq tomonida OXC ikki turdagi portlar bilan bog'liqligi ko'rsatilgan: yo'nalishli portlar va optik tolali portlar. Har bir yo'nalishli port tarmoq topologiyasidagi OXC geografik yo'nalishiga mos keladi, har bir optik tolali port esa yo'nalishli port ichidagi ikki tomonlama tolalar juftligini ifodalaydi. Yo'nalishli port bir nechta ikki tomonlama tola juftliklarini (ya'ni, bir nechta optik tolali portlar) o'z ichiga oladi.
Spanke asosidagi OXC to'liq o'zaro bog'langan orqa panel dizayni orqali qat'iy ravishda blokirovkasiz kommutatsiyaga erishgan bo'lsa-da, uning cheklovlari tarmoq trafigining oshishi bilan tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda. Tijorat to'lqin uzunligi selektiv kommutatorlarining (WSS) portlar soni chegarasi (masalan, hozirgi maksimal qo'llab-quvvatlanadigan 1 × 48 portlar, masalan, Finisarning FlexGrid Twin 1 × 48) OXC o'lchamini kengaytirish barcha uskunalarni almashtirishni talab qilishini anglatadi, bu esa qimmatga tushadi va mavjud uskunalardan qayta foydalanishning oldini oladi.
Clos tarmoqlariga asoslangan yuqori o'lchamli OXC arxitekturasiga ega bo'lsa ham, u hali ham qimmat M×N WSSlarga tayanadi, bu esa bosqichma-bosqich yangilanish talablarini qondirishni qiyinlashtiradi.
Ushbu muammoni hal qilish uchun tadqiqotchilar yangi gibrid arxitekturani taklif qilishdi: HMWC-OXC (Gibrid MEMS va WSS Clos Network). Mikroelektromexanik tizimlar (MEMS) va WSS ni birlashtirish orqali ushbu arxitektura deyarli bloklanmagan ishlashni saqlab qoladi, shu bilan birga "o'sishda to'lash" imkoniyatlarini qo'llab-quvvatlaydi va optik tarmoq operatorlari uchun tejamkor yangilanish yo'lini taqdim etadi.
HMWC-OXC ning asosiy dizayni uning uch qavatli Clos tarmoq tuzilishida yotadi.
Rasm: HMWC tarmoqlariga asoslangan Spanke-OXC arxitekturasi
Yuqori o'lchamli MEMS optik kalitlari kirish va chiqish qatlamlarida, masalan, hozirgi texnologiya tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan 512 × 512 shkalasida, katta sig'imli port pulini hosil qilish uchun joylashtirilgan. O'rta qatlam ichki tiqilib qolishni kamaytirish uchun "T-portlar" orqali o'zaro bog'langan bir nechta kichikroq Spanke-OXC modullaridan iborat.
Dastlabki bosqichda operatorlar mavjud Spanke-OXC (masalan, 4×4 masshtab) asosida infratuzilmani qurishlari, shunchaki kirish va chiqish qatlamlarida MEMS kommutatorlarini (masalan, 32×32) joylashtirishlari, shu bilan birga o'rta qatlamda bitta Spanke-OXC modulini saqlab qolishlari mumkin (bu holda T-portlar soni nolga teng). Tarmoq sig'imi talablari oshgani sayin, o'rta qatlamga yangi Spanke-OXC modullari asta-sekin qo'shiladi va T-portlar modullarni ulash uchun sozlanadi.
Masalan, o'rta qatlam modullari sonini bittadan ikkitagacha kengaytirishda T-portlar soni bittaga o'rnatiladi, bu esa umumiy o'lchamni to'rttadan oltitagacha oshiradi.
Shakl: HMWC-OXC misoli
Bu jarayon M > N × (S − T) parametr chekloviga amal qiladi, bu yerda:
M - MEMS portlarining soni,
N - oraliq qatlam modullari soni,
S - bitta Spanke-OXC dagi portlar soni va
T - o'zaro bog'langan portlar soni.
Ushbu parametrlarni dinamik ravishda sozlash orqali HMWC-OXC barcha apparat resurslarini birdaniga almashtirmasdan, dastlabki masshtabdan maqsadli o'lchamgacha (masalan, 64 × 64) bosqichma-bosqich kengayishni qo'llab-quvvatlashi mumkin.
Ushbu arxitekturaning haqiqiy ishlashini tekshirish uchun tadqiqot guruhi dinamik optik yo'l so'rovlariga asoslangan simulyatsiya tajribalarini o'tkazdi.
Rasm: HMWC tarmog'ining ishlashini blokirovka qilish
Simulyatsiya Erlang trafik modelidan foydalanadi, bunda xizmat so'rovlari Puasson taqsimotiga amal qiladi va xizmatni kutish vaqtlari manfiy eksponensial taqsimotga amal qiladi deb faraz qilinadi. Umumiy trafik yuki 3100 Erlangga o'rnatiladi. Maqsadli OXC o'lchami 64 × 64, kirish va chiqish qatlami MEMS shkalasi ham 64 × 64. O'rta qatlam Spanke-OXC modul konfiguratsiyalari 32 × 32 yoki 48 × 48 spetsifikatsiyalarni o'z ichiga oladi. T-portlar soni stsenariy talablariga qarab 0 dan 16 gacha o'zgaradi.
Natijalar shuni ko'rsatadiki, D = 4 yo'nalish o'lchamiga ega stsenariyda HMWC-OXC ning blokirovka ehtimoli an'anaviy Spanke-OXC bazaviy qiymatiga yaqin (S(64,4)). Masalan, v(64,2,32,0,4) konfiguratsiyasidan foydalangan holda, blokirovka ehtimoli o'rtacha yuk ostida atigi 5% ga oshadi. Yo'nalish o'lchami D = 8 ga oshganda, "magistral effekti" va har bir yo'nalishda tola uzunligining kamayishi tufayli blokirovka ehtimoli oshadi. Biroq, bu muammoni T-portlar sonini ko'paytirish orqali samarali ravishda yengillashtirish mumkin (masalan, v(64,2,48,16,8) konfiguratsiyasi).
Shunisi e'tiborga loyiqki, o'rta qatlamli modullarning qo'shilishi T-portdagi tortishuvlar tufayli ichki bloklanishga olib kelishi mumkin bo'lsa-da, umumiy arxitektura tegishli konfiguratsiya orqali optimallashtirilgan ishlashga erishishi mumkin.
Quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, xarajatlar tahlili HMWC-OXC ning afzalliklarini yanada ta'kidlaydi.
Rasm: Turli OXC arxitekturalarining blokirovka ehtimoli va narxi
80 to'lqin uzunligi/tolali yuqori zichlikdagi stsenariylarda HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) an'anaviy Spanke-OXC ga nisbatan xarajatlarni 40% ga kamaytirishi mumkin. Past to'lqin uzunligidagi stsenariylarda (masalan, 50 to'lqin uzunligi/tola), talab qilinadigan T-portlar sonining kamayishi (masalan, v(64,2,36,4,64)) tufayli xarajatlar afzalligi yanada sezilarli bo'ladi.
Ushbu iqtisodiy foyda MEMS kommutatorlarining yuqori port zichligi va modulli kengaytirish strategiyasining kombinatsiyasidan kelib chiqadi, bu nafaqat keng ko'lamli WSS almashtirish xarajatlaridan qochadi, balki mavjud Spanke-OXC modullaridan qayta foydalanish orqali qo'shimcha xarajatlarni kamaytiradi. Simulyatsiya natijalari shuni ko'rsatadiki, o'rta qatlamli modullar sonini va T-portlar nisbatini sozlash orqali HMWC-OXC turli to'lqin uzunligi sig'imi va yo'nalish konfiguratsiyalari ostida ishlash va narxni moslashuvchan ravishda muvozanatlashtirishi mumkin, bu esa operatorlarga ko'p o'lchovli optimallashtirish imkoniyatlarini taqdim etadi.
Kelajakdagi tadqiqotlar ichki resurslardan foydalanishni optimallashtirish uchun dinamik T-port ajratish algoritmlarini yanada chuqurroq o'rganishi mumkin. Bundan tashqari, MEMS ishlab chiqarish jarayonlaridagi yutuqlar bilan yuqori o'lchamli kommutatorlarning integratsiyasi ushbu arxitekturaning masshtablanishini yanada oshiradi. Optik tarmoq operatorlari uchun ushbu arxitektura, ayniqsa, trafik o'sishi noaniq bo'lgan stsenariylar uchun juda mos keladi va bardoshli va masshtablanadigan to'liq optik magistral tarmoqni yaratish uchun amaliy texnik yechimni taqdim etadi.
Nashr vaqti: 2025-yil 21-avgust