OXC (optical cross-connect) nyaéta vérsi ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer) anu geus dimekarkeun.
Salaku unsur inti switching jaringan optik, skalabilitas sareng efektivitas biaya optical cross-connects (OXC) henteu ngan ukur nangtukeun kalenturan topologi jaringan tapi ogé langsung mangaruhan biaya konstruksi sareng operasi sareng pangropéa jaringan optik skala ageung. Jenis OXC anu béda-béda nunjukkeun béda anu signifikan dina desain arsitéktur sareng implementasi fungsional.
Gambar di handap ieu ngagambarkeun arsitéktur CDC-OXC (Colorless Directionless Contentionless Optical Cross-Connect) tradisional, anu ngamangpaatkeun saklar selektif panjang gelombang (WSS). Di sisi garis, 1 × N sareng N × 1 WSS ngalayanan salaku modul asup/kaluar, sedengkeun M × K WSS di sisi tambah/leupaskeun ngatur panambahan sareng panurunan panjang gelombang. Modul-modul ieu saling nyambung ngalangkungan serat optik dina backplane OXC.
Gambar: Arsitektur CDC-OXC Tradisional
Ieu ogé tiasa kahontal ku cara ngarobah backplane ka jaringan Spanke, anu ngahasilkeun arsitéktur Spanke-OXC urang.
Gambar: Arsitektur Spanke-OXC
Gambar di luhur nunjukkeun yén dina sisi garis, OXC pakait sareng dua jinis port: port arah sareng port serat. Unggal port arah pakait sareng arah geografis OXC dina topologi jaringan, sedengkeun unggal port serat ngagambarkeun sapasang serat dua arah dina port arah. Port arah ngandung sababaraha pasangan serat dua arah (nyaéta, sababaraha port serat).
Sanaos OXC anu berbasis di Spanke ngahontal switching anu henteu ngahalangan sacara ketat ngalangkungan desain backplane anu saling nyambung, watesanana janten beuki penting nalika lalu lintas jaringan ningkat. Wates jumlah port tina switch selektif panjang gelombang komérsial (WSS) (contona, maksimum ayeuna anu dirojong nyaéta 1 × 48 port, sapertos Finisar's FlexGrid Twin 1 × 48) hartosna yén ngalegaan diménsi OXC meryogikeun ngagentos sadaya perangkat keras, anu mahal sareng nyegah panggunaan deui peralatan anu tos aya.
Sanajan nganggo arsitéktur OXC diménsi luhur anu dumasar kana jaringan Clos, éta masih ngandelkeun WSS M×N anu mahal, janten hésé pikeun minuhan sarat pamutahiran tambahan.
Pikeun ngungkulan tantangan ieu, para panalungtik parantos ngajukeun arsitéktur hibrida anyar: HMWC-OXC (Hybrid MEMS sareng WSS Clos Network). Ku cara ngahijikeun sistem mikroéléktromékanis (MEMS) sareng WSS, arsitéktur ieu ngajaga kinerja anu ampir teu ngahalangan bari ngadukung kamampuan "bayar-sakumaha-anjeun-tumuwuh", nyayogikeun jalur pamutahiran anu hemat biaya pikeun operator jaringan optik.
Desain inti HMWC-OXC aya dina struktur jaringan Clos tilu lapisanna.
Gambar: Arsitektur Spanke-OXC Dumasar kana Jaringan HMWC
Saklar optik MEMS diménsi luhur dipasang dina lapisan input sareng output, sapertos skala 512 × 512 anu ayeuna dirojong ku téknologi ayeuna, pikeun ngabentuk kolam port kapasitas ageung. Lapisan tengah diwangun ku sababaraha modul Spanke-OXC anu langkung alit, anu saling dihubungkeun ngalangkungan "T-ports" pikeun ngirangan panyumbatan internal.
Dina fase awal, operator tiasa ngawangun infrastruktur dumasar kana Spanke-OXC anu tos aya (contona, skala 4×4), ngan saukur nganggo saklar MEMS (contona, 32×32) dina lapisan input sareng output, bari tetep ngajaga hiji modul Spanke-OXC dina lapisan tengah (dina hal ieu, jumlah T-port nyaéta nol). Nalika sarat kapasitas jaringan ningkat, modul Spanke-OXC énggal laun-laun ditambahkeun kana lapisan tengah, sareng T-port dikonfigurasi pikeun nyambungkeun modul.
Contona, nalika ngalegaan jumlah modul lapisan tengah ti hiji ka dua, jumlah T-port disetel ka hiji, ningkatkeun total diménsi ti opat ka genep.
Gambar: Conto HMWC-OXC
Prosés ieu nuturkeun kendala parameter M > N × (S − T), dimana:
M nyaéta jumlah port MEMS,
N nyaéta jumlah modul lapisan panengah,
S nyaéta jumlah port dina hiji Spanke-OXC, sareng
T nyaéta jumlah port anu saling nyambung.
Ku cara nyaluyukeun parameter ieu sacara dinamis, HMWC-OXC tiasa ngadukung ékspansi laun-laun tina skala awal ka diménsi target (contona, 64 × 64) tanpa ngagentos sadaya sumber daya perangkat keras sakaligus.
Pikeun mastikeun kinerja sabenerna tina arsitéktur ieu, tim panalungtikan ngalaksanakeun ékspérimén simulasi dumasar kana pamundut jalur optik dinamis.
Gambar: Kinerja Blokir Jaringan HMWC
Simulasi ieu ngagunakeun modél lalulintas Erlang, kalayan nganggap pamundut layanan nuturkeun distribusi Poisson sareng waktos nahan layanan nuturkeun distribusi eksponensial négatif. Total beban lalulintas disetel ka 3100 Erlang. Diménsi OXC target nyaéta 64 × 64, sareng skala MEMS lapisan input sareng output ogé 64 × 64. Konfigurasi modul Spanke-OXC lapisan tengah kalebet spésifikasi 32 × 32 atanapi 48 × 48. Jumlah T-ports mimitian ti 0 dugi ka 16 gumantung kana sarat skénario.
Hasil panilitian nunjukkeun yén, dina skénario kalayan diménsi arah D = 4, probabilitas meungpeuk HMWC-OXC caket kana garis dasar Spanke-OXC tradisional (S(64,4)). Salaku conto, nganggo konfigurasi v(64,2,32,0,4), probabilitas meungpeuk ningkat ngan sakitar 5% dina beban sedeng. Nalika diménsi arah ningkat ka D = 8, probabilitas meungpeuk ningkat kusabab "éfék batang" sareng panurunan panjang serat dina unggal arah. Nanging, masalah ieu tiasa diatasi sacara efektif ku cara ningkatkeun jumlah T-port (contona, konfigurasi v(64,2,48,16,8)).
Anu penting, sanaos panambahan modul lapisan tengah tiasa nyababkeun pamblokiran internal kusabab konténsi T-port, arsitéktur sacara umum masih tiasa ngahontal kinerja anu dioptimalkeun ngalangkungan konfigurasi anu pas.
Analisis biaya langkung nyorot kaunggulan HMWC-OXC, sapertos anu dipidangkeun dina gambar di handap ieu.
Gambar: Probabilitas Blokir sareng Biaya Arsitektur OXC anu Béda
Dina skenario kapadetan luhur kalayan 80 panjang gelombang/serat, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) tiasa ngirangan biaya dugi ka 40% dibandingkeun sareng Spanke-OXC tradisional. Dina skenario panjang gelombang handap (contona, 50 panjang gelombang/serat), kaunggulan biaya langkung signifikan kusabab jumlah T-port anu diperyogikeun anu dikirangan (contona, v(64,2,36,4,64)).
Kauntungan ékonomi ieu asalna tina kombinasi kapadetan port anu luhur tina saklar MEMS sareng strategi ékspansi modular, anu henteu ngan ukur nyingkahan biaya panggantian WSS skala ageung tapi ogé ngirangan biaya tambahan ku cara nganggo deui modul Spanke-OXC anu tos aya. Hasil simulasi ogé nunjukkeun yén ku cara nyaluyukeun jumlah modul lapisan tengah sareng babandingan port-T, HMWC-OXC tiasa sacara fléksibel ngimbangan kinerja sareng biaya dina kapasitas panjang gelombang sareng konfigurasi arah anu béda, nyayogikeun operator kasempetan optimasi multi-diménsi.
Panalungtikan ka hareup tiasa langkung ngajalajah algoritma alokasi T-port dinamis pikeun ngaoptimalkeun panggunaan sumber daya internal. Salajengna, kalayan kamajuan dina prosés manufaktur MEMS, integrasi saklar diménsi anu langkung luhur bakal langkung ningkatkeun skalabilitas arsitéktur ieu. Pikeun operator jaringan optik, arsitéktur ieu khususna cocog pikeun skénario kalayan pertumbuhan lalu lintas anu teu pasti, nyayogikeun solusi téknis praktis pikeun ngawangun jaringan tulang tonggong sadaya-optik anu tangguh sareng tiasa diskalakeun.
Waktos posting: 21-Agu-2025