OXC (optical cross-connect) iku versi ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer).
Minangka unsur ngoper inti saka jaringan optik, skalabilitas lan efektifitas biaya saka optical cross-connects (OXCs) ora mung nemtokake keluwesan topologi jaringan nanging uga langsung mengaruhi biaya konstruksi lan operasi lan pangopènan jaringan optik skala gedhe. Jinis OXC sing beda-beda nuduhake bedane sing signifikan ing desain arsitektur lan implementasi fungsional.
Tokoh ing ngisor iki nggambarake arsitektur CDC-OXC (Colorless Directionless Contentionless Optical Cross-Connect) tradisional, sing nggunakake saklar selektif dawa gelombang (WSS). Ing sisih garis, 1 × N lan N × 1 WSS dadi modul ingress / egress, nalika M × K WSSs ing sisih nambah / nyelehake ngatur tambahan lan nyelehake dawa gelombang. Modul iki disambungake liwat serat optik ing backplane OXC.
Gambar: Arsitektur CDC-OXC Tradisional
Iki uga bisa digayuh kanthi ngowahi backplane menyang jaringan Spanke, ngasilake arsitektur Spanke-OXC kita.
Gambar: Arsitektur Spanke-OXC
Tokoh ndhuwur nuduhake yen ing sisih baris, OXC digandhengake karo rong jinis bandar: bandar arah lan bandar serat. Saben port arah cocog karo arah geografis OXC ing topologi jaringan, dene saben port serat nggambarake pasangan serat bidirectional ing port arah. Port arah ngemot sawetara pasangan serat bidirectional (yaiku, sawetara port serat).
Nalika OXC berbasis Spanke entuk switch sing ora ngalangi liwat desain backplane sing saling nyambungake, watesan kasebut saya tambah signifikan amarga lalu lintas jaringan mundhak. Watesan port count saka saklar selektif dawa gelombang komersial (WSSs) (Contone, saiki maksimum didhukung 1 × 48 bandar, kayata Finisar kang FlexGrid Twin 1 × 48) tegese nggedhekake dimensi OXC mbutuhake ngganti kabeh hardware, kang larang regane lan nyegah nggunakake maneh saka peralatan ana.
Malah karo arsitektur OXC dimensi dhuwur adhedhasar jaringan Clos, isih gumantung ing larang M × N WSSs, dadi angel kanggo ketemu syarat upgrade incremental.
Kanggo ngatasi tantangan iki, peneliti wis ngusulake arsitektur hibrida novel: HMWC-OXC (Hybrid MEMS lan WSS Clos Network). Kanthi nggabungake sistem mikroelektromekanik (MEMS) lan WSS, arsitektur iki njaga kinerja sing ora bisa diblokir nalika ndhukung kemampuan "pay-as-you-grow", nyedhiyakake jalur upgrade sing larang regane kanggo operator jaringan optik.
Desain inti HMWC-OXC dumunung ing struktur jaringan Clos telung lapisan.
Gambar: Arsitektur Spanke-OXC Adhedhasar HMWC Networks
Saklar optik MEMS dimensi dhuwur dipasang ing lapisan input lan output, kayata skala 512 × 512 sing saiki didhukung dening teknologi saiki, kanggo mbentuk kolam port berkapasitas gedhe. Lapisan tengah kasusun saka sawetara modul Spanke-OXC cilik, interconnected liwat "T-port" kanggo ngenthengake rame internal.
Ing phase dhisikan, operator bisa mbangun infrastruktur adhedhasar ana Spanke-OXC (contone, 4 × 4 skala), mung masang ngalih MEMS (contone, 32 × 32) ing lapisan input lan output, nalika nahan siji modul Spanke-OXC ing lapisan tengah (ing kasus iki, nomer T-port nul). Nalika syarat kapasitas jaringan mundhak, modul Spanke-OXC anyar mboko sithik ditambahake menyang lapisan tengah, lan T-port diatur kanggo nyambungake modul.
Contone, nalika ngembangaken nomer modul lapisan tengah saka siji kanggo loro, nomer T-port disetel kanggo siji, nambah ukuran total saka papat kanggo enem.
Gambar: Tuladha HMWC-OXC
Proses iki ngetutake watesan parameter M > N × (S − T), ing ngendi:
M yaiku jumlah port MEMS,
N yaiku jumlah modul lapisan tengah,
S iku nomer bandar ing siji Spanke-OXC, lan
T yaiku jumlah port sing disambungake.
Kanthi nyetel paramèter kasebut kanthi dinamis, HMWC-OXC bisa ndhukung ekspansi bertahap saka skala awal menyang ukuran target (contone, 64 × 64) tanpa ngganti kabeh sumber daya hardware bebarengan.
Kanggo verifikasi kinerja nyata arsitektur iki, tim riset nindakake eksperimen simulasi adhedhasar panjalukan jalur optik dinamis.
Gambar: Kinerja Pamblokiran Jaringan HMWC
Simulasi nggunakake model lalu lintas Erlang, assuming panjalukan layanan tindakake distribusi Poisson lan layanan terus kaping tindakake distribusi eksponensial negatif. Total beban lalu lintas disetel kanggo 3100 Erlangs. Ukuran target OXC yaiku 64 × 64, lan skala MEMS lapisan input lan output uga 64 × 64. Lapisan tengah konfigurasi modul Spanke-OXC kalebu 32 × 32 utawa 48 × 48 specifications. Jumlah T-port kisaran saka 0 kanggo 16 gumantung ing syarat skenario.
Asil nuduhake yen ing skenario kanthi dimensi arah D = 4, kemungkinan pamblokiran HMWC-OXC cedhak karo garis dasar Spanke-OXC tradisional (S(64,4)). Contone, nggunakake konfigurasi v (64,2,32,0,4), kemungkinan pamblokiran mundhak mung kira-kira 5% ing beban moderat. Nalika dimensi directional mundhak kanggo D = 8, kemungkinan pamblokiran mundhak amarga "efek batang" lan nyuda dawa serat ing saben arah. Nanging, masalah iki bisa èfèktif ngenthengake dening nambah nomer T-port (Contone, v (64,2,48,16,8) konfigurasi).
Utamane, sanajan tambahan modul mid-layer bisa nyebabake pamblokiran internal amarga konflik T-port, arsitektur sakabèhé isih bisa entuk kinerja sing dioptimalake liwat konfigurasi sing cocog.
A analisis biaya luwih highlights kaluwihan saka HMWC-OXC, minangka ditampilake ing tokoh ngisor.
Tokoh: Probabilitas Watesan lan Biaya Arsitektur OXC sing beda-beda
Ing skenario Kapadhetan dhuwur kanthi 80 dawa gelombang / serat, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) bisa nyuda biaya 40% dibandhingake karo Spanke-OXC tradisional. Ing skenario dawa gelombang kurang (contone, 50 dawa gelombang / serat), kauntungan biaya malah luwih pinunjul amarga suda nomer T-ports dibutuhake (contone, v(64,2,36,4,64)).
Iki entuk manfaat ekonomi Asal-Usul saka kombinasi Kapadhetan port dhuwur saka MEMS ngalih lan strategi expansion modular, kang ora mung ngindhari beyo saka gedhe-ukuran panggantos WSS nanging uga nyuda biaya tambahan dening nggunakake maneh modul Spanke-OXC ana. Asil simulasi uga nuduhake yen kanthi nyetel jumlah modul lapisan tengah lan rasio T-port, HMWC-OXC bisa ngimbangi kinerja lan biaya kanthi fleksibel miturut konfigurasi kapasitas lan arah gelombang sing beda, nyedhiyakake operator kanthi kesempatan optimasi multi-dimensi.
Riset mangsa bisa luwih njelajah algoritma alokasi T-port dinamis kanggo ngoptimalake panggunaan sumber daya internal. Salajengipun, kanthi kemajuan ing proses manufaktur MEMS, integrasi switch dimensi sing luwih dhuwur bakal nambah skalabilitas arsitektur iki. Kanggo operator jaringan optik, arsitektur iki utamané cocok kanggo skenario kanthi pertumbuhan lalu lintas sing ora mesthi, nyedhiyakake solusi teknis praktis kanggo mbangun jaringan backbone kabeh optik sing tahan banting lan bisa diukur.
Wektu kirim: Aug-21-2025