Évolusi Téknologi Optical Cross-Connect (OXC)

OXC (optical cross-connect) nyaéta pérsi évolusi ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer).

Salaku unsur switching inti jaringan optik, scalability jeung ongkos-efektivitas optik cross-nyambungkeun (OXCs) teu ukur nangtukeun kalenturan topologies jaringan tapi ogé dampak langsung kana konstruksi sarta operasi sarta perawatan waragad jaringan optik badag skala. Rupa-rupa jinis OXC nunjukkeun bédana anu signifikan dina desain arsitéktur sareng palaksanaan fungsional.

Gambar di handap ieu ngagambarkeun arsitéktur CDC-OXC (Colorless Directionless Contentionless Optical Cross-Connect) tradisional, anu ngagunakeun saklar selektif panjang gelombang (WSSs). Di sisi garis, 1 × N jeung N × 1 WSSs ngawula salaku modul ingress / egress, sedengkeun M × K WSSs dina nambahkeun / teundeun samping ngatur tambahan sarta serelek panjang gelombang. modul ieu interconnected via serat optik dina backplane OXC.

Gambar: Arsitéktur CDC-OXC Tradisional

Ieu ogé bisa dihontal ku ngarobah backplane kana jaringan Spanke, hasilna arsitektur Spanke-OXC urang.

Gambar: Spanke-OXC Arsitéktur

Gambar di luhur nunjukeun yen di sisi garis, OXC pakait sareng dua jenis palabuhan: palabuhan arah sarta palabuhan serat. Unggal port arah pakait jeung arah geografis tina OXC dina topology jaringan, bari unggal port serat ngagambarkeun sapasang serat bidirectional dina port arah. Port arah ngandung sababaraha pasang serat dua arah (nyaéta, sababaraha palabuhan serat).

Bari OXC basis Spanke ngahontal switching mastikeun non-blocking ngaliwatan desain backplane pinuh interconnected, watesan na jadi beuki signifikan sakumaha lalulintas jaringan surges. Wates port count tina saklar selektif panjang gelombang komérsial (WSSs) (Contona, maksimum ayeuna dirojong 1 × 48 palabuhan, kayaning Finisar urang FlexGrid Kembar 1 × 48) hartina ngembangna dimensi OXC merlukeun ngaganti sakabeh hardware, nu ongkosna mahal tur nyegah pamakéan deui tina parabot nu aya.

Malah ku arsitéktur OXC diménsi luhur dumasar kana jaringan Clos, éta tetep ngandelkeun M × N WSSs mahal, sahingga hésé minuhan sarat pamutahiran incremental.

Pikeun ngajawab tantangan ieu, panalungtik geus ngajukeun arsitektur hibrid novel: HMWC-OXC (Hybrid MEMS jeung WSS Clos Network). Ku ngahijikeun sistem microelectromechanical (MEMS) jeung WSS, arsitéktur ieu mertahankeun kinerja deukeut-nonblocking bari ngarojong "pay-sakumaha-anjeun-tumuwuh" kamampuhan, nyadiakeun jalur pamutahiran ongkos-éféktif pikeun operator jaringan optik.

Desain inti HMWC-OXC perenahna dina struktur jaringan Clos tilu lapis na.

Gambar: Spanke-OXC Arsitéktur Dumasar HMWC Networks

Saklar optik MEMS diménsi luhur dipasang dina lapisan input sareng kaluaran, sapertos skala 512 × 512 ayeuna dirojong ku téknologi ayeuna, pikeun ngabentuk kolam renang port kapasitas ageung. Lapisan tengah diwangun ku sababaraha modul Spanke-OXC leutik, interconnected via "T-ports" pikeun alleviate kamacetan internal.

Dina fase awal, operator bisa ngawangun infrastruktur dumasar kana aya Spanke-OXC (Contona, 4 × 4 skala), saukur deploying saklar MEMS (Contona, 32 × 32) dina input jeung kaluaran lapisan, bari nahan hiji modul Spanke-OXC tunggal dina lapisan tengah (dina hal ieu, jumlah T-portir nyaeta nol). Nalika sarat kapasitas jaringan ningkat, modul Spanke-OXC anyar laun ditambahkeun kana lapisan tengah, sarta T-portir ngonpigurasi pikeun nyambungkeun modul.

Contona, nalika ngembangna jumlah modul lapisan tengah ti hiji nepi ka dua, jumlah T-ports disetel ka hiji, ngaronjatkeun total diménsi ti opat nepi ka genep.

Gambar: HMWC-OXC Conto

Prosés ieu nuturkeun konstrain parameter M > N × (S − T), dimana:

M nyaéta jumlah palabuhan MEMS,
N nyaéta jumlah modul lapisan panengah,
S nyaéta jumlah palabuhan dina Spanke-OXC tunggal, jeung
T nyaéta jumlah port interconnected.

Ku nyaluyukeun parameter ieu sacara dinamis, HMWC-OXC tiasa ngadukung ékspansi bertahap tina skala awal ka dimensi target (contona, 64 × 64) tanpa ngagentos sadaya sumber hardware sakaligus.

Pikeun pariksa kinerja sabenerna arsitektur ieu, tim peneliti ngalaksanakeun percobaan simulasi dumasar kana requests jalur optik dinamis.

Gambar: Performance blocking tina HMWC Network

simulasi ngagunakeun modél lalulintas Erlang, asumsina requests jasa nuturkeun sebaran Poisson sarta layanan kali ditahan nuturkeun sebaran eksponensial négatip. The total beban lalulintas disetel ka 3100 Erlangs. Diménsi target OXC nyaéta 64 × 64, sareng skala MEMS lapisan input sareng kaluaran ogé 64 × 64. Lapisan tengah Spanke-OXC konfigurasi modul ngawengku 32 × 32 atawa 48 × 48 spésifikasi. Jumlah T-ports antara 0 nepi ka 16 gumantung kana sarat skenario.

Hasilna nunjukkeun yén, dina skenario anu diménsi arah D = 4, kamungkinan blocking HMWC-OXC caket sareng garis dasar Spanke-OXC tradisional (S (64,4)). Contona, ngagunakeun v (64,2,32,0,4) konfigurasi, kamungkinan blocking naek ku ukur 5% dina beban sedeng. Nalika dimensi arah naek ka D = 8, kamungkinan blocking naek alatan "pangaruh batang" jeung panurunan dina panjang serat dina unggal arah. Sanajan kitu, masalah ieu bisa éféktif alleviated ku ngaronjatna jumlah T-portir (Contona, v (64,2,48,16,8) konfigurasi).

Utamana, sanajan tambahan modul pertengahan lapisan bisa ngabalukarkeun internal blocking alatan T-port contention, arsitektur sakabéh masih bisa ngahontal kinerja dioptimalkeun ngaliwatan konfigurasi luyu.

A analisis ongkos salajengna highlights kaunggulan HMWC-OXC, ditémbongkeun saperti dina gambar di handap ieu.

Gambar: Probabilitas blocking jeung Biaya Arsitéktur OXC Béda

Dina skenario dénsitas luhur kalawan 80 panjang gelombang / serat, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) bisa ngurangan biaya ku 40% dibandingkeun jeung Spanke-OXC tradisional. Dina skenario panjang gelombang low (misalna, 50 panjang gelombang/serat), kaunggulan ongkos malah leuwih signifikan alatan ngurangan jumlah diperlukeun T-ports (misalna v(64,2,36,4,64)).

Kauntungan ékonomi ieu asalna tina kombinasi dénsitas port luhur saklar MEMS sareng strategi ékspansi modular, anu henteu ngan ukur ngahindarkeun biaya ngagantian WSS skala ageung tapi ogé ngirangan biaya tambahan ku ngagunakeun deui modul Spanke-OXC anu tos aya. Hasil simulasi ogé nunjukkeun yén ku cara nyaluyukeun jumlah modul pertengahan lapisan sareng rasio T-ports, HMWC-OXC tiasa sacara fleksibel nyaimbangkeun kinerja sareng biaya dina kapasitas panjang gelombang sareng konfigurasi arah anu béda, nyayogikeun operator kasempetan optimasi multi-dimensi.

panalungtikan kahareup bisa salajengna ngajajah algoritma alokasi T-port dinamis pikeun ngaoptimalkeun utilization sumberdaya internal. Saterusna, kalawan kamajuan dina prosés manufaktur MEMS, integrasi switch diménsi luhur bakal salajengna ningkatkeun scalability arsitektur ieu. Pikeun operator jaringan optik, arsitéktur ieu utamana cocog pikeun skenario kalawan pertumbuhan lalulintas pasti, nyadiakeun solusi teknis praktis pikeun ngawangun jaringan tulang tonggong sadaya-optik tahan banting sarta scalable.