OXC (optinis kryžminis sujungimas) yra patobulinta ROADM (perkonfigūruojamo optinio prijungimo-nuleidimo multipleksoriaus) versija.
Optinių kryžminių jungčių (OXC), kaip pagrindinio optinių tinklų komutavimo elemento, mastelio keitimas ir ekonomiškumas ne tik lemia tinklo topologijų lankstumą, bet ir tiesiogiai veikia didelio masto optinių tinklų statybos, eksploatavimo ir priežiūros išlaidas. Skirtingų tipų OXC pasižymi dideliais architektūrinio dizaino ir funkcinio įgyvendinimo skirtumais.
Žemiau pateiktame paveikslėlyje pavaizduota tradicinė CDC-OXC (bespalvė, krypties neturinti, konkurencinė, optinė kryžminė jungtis) architektūra, kurioje naudojami bangos ilgio atrankos jungikliai (WSS). Linijos pusėje 1 × N ir N × 1 WSS veikia kaip įėjimo / išėjimo moduliai, o M × K WSS pridėjimo / numetimo pusėje valdo bangos ilgių pridėjimą ir numetimą. Šie moduliai yra sujungti optinėmis skaidulomis OXC pagrindinėje plokštumoje.
Paveikslėlis: Tradicinė CDC-OXC architektūra
Tai taip pat galima pasiekti konvertuojant galinę plokštę į „Spanke“ tinklą, taip sukuriant mūsų „Spanke-OXC“ architektūrą.
Paveikslėlis: Spanke-OXC architektūra
Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kad linijos pusėje OXC yra susietas su dviejų tipų prievadais: kryptiniais prievadais ir šviesolaidiniais prievadais. Kiekvienas kryptinis prievadas atitinka OXC geografinę kryptį tinklo topologijoje, o kiekvienas šviesolaidinis prievadas atitinka dvikrypčių šviesolaidų porą kryptiniame prievade. Kryptinis prievadas turi kelias dvikryptes šviesolaidinių poras (t. y. kelis šviesolaidinius prievadus).
Nors „Spanke“ pagrindu sukurtas OXC užtikrina griežtai neblokuojantį komutavimą dėl visiškai sujungtos pagrindinės plokštės konstrukcijos, jo apribojimai tampa vis reikšmingesni didėjant tinklo srautui. Komercinių bangos ilgio selektyviųjų komutatorių (WSS) prievadų skaičiaus apribojimas (pavyzdžiui, šiuo metu palaikomas maksimalus prievadų skaičius yra 1 × 48, pvz., „Finisar“ „FlexGrid Twin 1 × 48“) reiškia, kad OXC matmenų išplėtimas reikalauja pakeisti visą aparatinę įrangą, o tai yra brangu ir neleidžia pakartotinai naudoti esamos įrangos.
Net ir naudojant daugiamatę OXC architektūrą, pagrįstą „Clos“ tinklais, ji vis tiek naudoja brangius M×N belaidžio ryšio tinklus (WSS), todėl sunku patenkinti laipsniško atnaujinimo reikalavimus.
Siekdami išspręsti šį iššūkį, tyrėjai pasiūlė naują hibridinę architektūrą: HMWC-OXC (hibridinis MEMS ir WSS uždarasis tinklas). Integruodama mikroelektromechanines sistemas (MEMS) ir WSS, ši architektūra išlaiko beveik neblokuojantį našumą ir palaiko „mokėk, kai augi“ galimybes, suteikdama ekonomiškai efektyvų atnaujinimo būdą optinių tinklų operatoriams.
HMWC-OXC pagrindinė konstrukcija slypi trijų sluoksnių „Clos“ tinklo struktūroje.
Paveikslėlis: „Spanke-OXC“ architektūra, pagrįsta HMWC tinklais
Didelės talpos prievadų telkinį sudaro didelio matmens MEMS optiniai jungikliai, pavyzdžiui, 512 × 512 skalė, kurią šiuo metu palaiko dabartinės technologijos. Vidurinį sluoksnį sudaro keli mažesni „Spanke-OXC“ moduliai, sujungti „T formos prievadais“, siekiant sumažinti vidinę apkrovą.
Pradiniame etape operatoriai gali kurti infrastruktūrą, pagrįstą esamu „Spanke-OXC“ (pvz., 4×4 mastelio), tiesiog įdiegdami MEMS jungiklius (pvz., 32×32) įvesties ir išvesties sluoksniuose, o viduriniame sluoksnyje išlaikydami vieną „Spanke-OXC“ modulį (šiuo atveju T prievadų skaičius lygus nuliui). Didėjant tinklo pajėgumų reikalavimams, į vidurinį sluoksnį palaipsniui pridedami nauji „Spanke-OXC“ moduliai, o T prievadai konfigūruojami taip, kad juos sujungtų.
Pavyzdžiui, padidinus vidurinio sluoksnio modulių skaičių nuo vieno iki dviejų, T formos angų skaičius nustatomas į vieną, o bendras matmuo padidėja nuo keturių iki šešių.
Paveikslėlis: HMWC-OXC pavyzdys
Šis procesas atitinka parametro apribojimą M > N × (S − T), kur:
M yra MEMS prievadų skaičius,
N yra tarpinio sluoksnio modulių skaičius,
S yra vieno „Spanke-OXC“ prievadų skaičius ir
T yra tarpusavyje sujungtų prievadų skaičius.
Dinamiškai koreguodamas šiuos parametrus, HMWC-OXC gali palaikyti laipsnišką išplėtimą nuo pradinio mastelio iki tikslinio matmens (pvz., 64 × 64), nepakeisdamas visų aparatinės įrangos išteklių vienu metu.
Siekdama patikrinti šios architektūros faktinį veikimą, tyrėjų komanda atliko modeliavimo eksperimentus, pagrįstus dinaminiais optinio kelio užklausomis.
Paveikslėlis: HMWC tinklo blokavimo našumas
Simuliacijoje naudojamas Erlango srauto modelis, darant prielaidą, kad paslaugų užklausos atitinka Puasono skirstinį, o paslaugų užlaikymo laikas – neigiamą eksponentinę skirstinį. Bendra srauto apkrova nustatyta į 3100 Erlangų. Tikslinis OXC matmuo yra 64 × 64, o įvesties ir išvesties sluoksnio MEMS mastelis taip pat yra 64 × 64. Viduriniojo sluoksnio „Spanke-OXC“ modulio konfigūracijos apima 32 × 32 arba 48 × 48 specifikacijas. T prievadų skaičius svyruoja nuo 0 iki 16, priklausomai nuo scenarijaus reikalavimų.
Rezultatai rodo, kad scenarijuje, kai krypties dimensija D = 4, HMWC-OXC blokavimo tikimybė yra artima tradicinės Spanke-OXC bazinės linijos tikimybei (S(64,4)). Pavyzdžiui, naudojant v(64,2,32,0,4) konfigūraciją, blokavimo tikimybė esant vidutinei apkrovai padidėja tik maždaug 5 %. Kai krypties dimensija padidėja iki D = 8, blokavimo tikimybė padidėja dėl „kamieno efekto“ ir skaidulos ilgio sumažėjimo kiekviena kryptimi. Tačiau šią problemą galima veiksmingai išspręsti padidinus T formos prievadų skaičių (pavyzdžiui, v(64,2,48,16,8) konfigūracija).
Pažymėtina, kad nors vidutinio sluoksnio modulių pridėjimas gali sukelti vidinį blokavimą dėl T prievado konkurencijos, bendra architektūra vis tiek gali pasiekti optimizuotą našumą, tinkamai konfigūruojant.
Sąnaudų analizė dar labiau išryškina HMWC-OXC privalumus, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.
Paveikslėlis: Skirtingų OXC architektūrų blokavimo tikimybė ir kaina
Didelio tankio scenarijuose, kai naudojamas 80 bangos ilgių šviesolaidis, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) gali sumažinti sąnaudas 40 %, palyginti su tradiciniu „Spanke-OXC“. Mažo bangos ilgio scenarijuose (pvz., 50 bangos ilgių šviesolaidis) sąnaudų pranašumas yra dar didesnis dėl mažesnio reikalingų T formos prievadų skaičiaus (pvz., v(64,2,36,4,64)).
Ši ekonominė nauda kyla iš didelio MEMS jungiklių prievadų tankio ir modulinės plėtros strategijos derinio, kuris ne tik leidžia išvengti didelio masto WSS pakeitimo išlaidų, bet ir sumažina papildomas išlaidas, pakartotinai panaudojant esamus „Spanke-OXC“ modulius. Modeliavimo rezultatai taip pat rodo, kad koreguojant vidutinio sluoksnio modulių skaičių ir T prievadų santykį, HMWC-OXC gali lanksčiai subalansuoti našumą ir kainą esant skirtingoms bangos ilgio talpos ir krypties konfigūracijoms, suteikdamas operatoriams daugiamačio optimizavimo galimybes.
Būsimuose tyrimuose galima toliau tyrinėti dinaminius T prievadų paskirstymo algoritmus, siekiant optimizuoti vidinių išteklių panaudojimą. Be to, tobulėjant MEMS gamybos procesams, didesnių matmenų komutatorių integravimas dar labiau padidins šios architektūros mastelio keitimą. Optinių tinklų operatoriams ši architektūra ypač tinka scenarijams, kai srauto augimas yra neapibrėžtas, nes tai yra praktiškas techninis sprendimas kuriant atsparų ir keičiamo dydžio visiškai optinį magistralinį tinklą.
Įrašo laikas: 2025 m. rugpjūčio 21 d.