OXC (optyske krúsferbining) is in ûntwikkele ferzje fan ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer).
As it kearnskeakelelemint fan optyske netwurken, bepale de skalberens en kosten-effektiviteit fan optyske cross-connects (OXC's) net allinich de fleksibiliteit fan netwurktopologyen, mar hawwe se ek direkt ynfloed op 'e bou-, eksploitaasje- en ûnderhâldskosten fan grutskalige optyske netwurken. Ferskillende soarten OXC's litte wichtige ferskillen sjen yn arsjitektoanysk ûntwerp en funksjonele ymplemintaasje.
De ûndersteande figuer yllustrearret in tradisjonele CDC-OXC (Colorless Directionless Contentionless Optical Cross-Connect) arsjitektuer, dy't gebrûk makket fan golflingteselektive skeakels (WSS'en). Oan 'e linekant tsjinje 1 × N en N × 1 WSS'en as yngongs-/útgongsmodules, wylst M × K WSS'en oan 'e tafoeging-/ôfslachkant it tafoegjen en fallen fan golflingten beheare. Dizze modules binne mei-inoar ferbûn fia optyske fezels binnen it OXC-efterplane.
Figuer: Tradisjonele CDC-OXC-arsjitektuer
Dit kin ek berikt wurde troch it efterplane te konvertearjen nei in Spanke-netwurk, wat resulteart yn ús Spanke-OXC-arsjitektuer.
Figuer: Spanke-OXC Arsjitektuer
De boppesteande figuer lit sjen dat oan 'e linekant de OXC assosjeare is mei twa soarten poarten: rjochtingspoarten en glêstriedpoarten. Elke rjochtingspoarte komt oerien mei de geografyske rjochting fan 'e OXC yn 'e netwurktopology, wylst elke glêstriedpoarte in pear bidireksjonele glêstrieds binnen de rjochtingspoarte fertsjintwurdiget. In rjochtingspoarte befettet meardere bidireksjonele glêstriedpearen (d.w.s. meardere glêstriedpoarten).
Wylst de op Spanke basearre OXC strikt net-blokkearjende skeakeling berikt fia in folslein ynterferbûn efterplane-ûntwerp, wurde de beheiningen dêrfan hieltyd wichtiger as it netwurkferkear tanimt. De limyt foar it oantal poarten fan kommersjele golflingteselektive skeakels (WSS'en) (bygelyks, it op it stuit stipe maksimum is 1 × 48 poarten, lykas Finisar's FlexGrid Twin 1 × 48) betsjut dat it útwreidzjen fan 'e OXC-diminsje fereasket dat alle hardware ferfongen wurdt, wat kostber is en it werbrûk fan besteande apparatuer foarkomt.
Sels mei in heechdimensionale OXC-arsjitektuer basearre op Clos-netwurken, is it noch altyd ôfhinklik fan djoere M×N WSS'en, wêrtroch it lestich is om te foldwaan oan ynkrementele upgrade-easken.
Om dizze útdaging oan te pakken, hawwe ûndersikers in nije hybride arsjitektuer foarsteld: HMWC-OXC (Hybrid MEMS en WSS Clos Network). Troch it yntegrearjen fan mikro-elektromechanyske systemen (MEMS) en WSS, behâldt dizze arsjitektuer hast net-blokkearjende prestaasjes, wylst it "betelje-as-jo-groeie"-mooglikheden stipet, wêrtroch in kosten-effektyf upgradepad foar optyske netwurkoperators ûntstiet.
It kearnûntwerp fan HMWC-OXC leit yn syn trijelaachse Clos-netwurkstruktuer.
Figuer: Spanke-OXC-arsjitektuer basearre op HMWC-netwurken
Heechdimensjonale optyske MEMS-skeakels wurde ynset op 'e ynfier- en útfierlagen, lykas de 512 × 512-skaal dy't op it stuit stipe wurdt troch de hjoeddeiske technology, om in grutte kapasiteitspoartepool te foarmjen. De middelste laach bestiet út meardere lytsere Spanke-OXC-modules, dy't mei-inoar ferbûn binne fia "T-poarten" om ynterne oerlêst te ferminderjen.
Yn 'e earste faze kinne operators de ynfrastruktuer bouwe op basis fan besteande Spanke-OXC (bygelyks, 4×4 skaal), troch gewoan MEMS-switches (bygelyks, 32×32) te ynstallearjen op 'e ynfier- en útfierlagen, wylst se ien Spanke-OXC-module yn 'e middelste laach behâlde (yn dit gefal is it oantal T-poarten nul). As de easken foar netwurkkapasiteit tanimme, wurde stadichoan nije Spanke-OXC-modules tafoege oan 'e middelste laach, en wurde T-poarten konfigurearre om de modules te ferbinen.
Bygelyks, by it útwreidzjen fan it oantal middelste laachmodules fan ien nei twa, wurdt it oantal T-poarten ynsteld op ien, wêrtroch't de totale diminsje fan fjouwer nei seis tanimt.
Figuer: HMWC-OXC Foarbyld
Dit proses folget de parameterbeheining M > N × (S − T), wêrby't:
M is it oantal MEMS-poarten,
N is it oantal tuskenlaachmodules,
S is it oantal havens yn ien Spanke-OXC, en
T is it oantal ûnderling ferbûne havens.
Troch dizze parameters dynamysk oan te passen, kin HMWC-OXC stadige útwreiding stypje fan in earste skaal nei in doeldiminsje (bygelyks 64 × 64) sûnder alle hardwareboarnen tagelyk te ferfangen.
Om de werklike prestaasjes fan dizze arsjitektuer te ferifiearjen, fierde it ûndersyksteam simulaasje-eksperiminten út basearre op dynamyske optyske paadoanfragen.
Figuer: Blokkearjende prestaasjes fan it HMWC-netwurk
De simulaasje brûkt in Erlang-ferkearsmodel, wêrby't oannommen wurdt dat tsjinstoanfragen in Poisson-ferdieling folgje en tsjinstwachttiden in negative eksponensjele ferdieling folgje. De totale ferkearslading is ynsteld op 3100 Erlangs. De doel-OXC-diminsje is 64 × 64, en de MEMS-skaal fan 'e ynfier- en útfierlaach is ek 64 × 64. De konfiguraasjes fan 'e Spanke-OXC-module fan 'e middelste laach omfetsje spesifikaasjes fan 32 × 32 of 48 × 48. It oantal T-poarten farieart fan 0 oant 16, ôfhinklik fan 'e easken fan it senario.
Resultaten litte sjen dat, yn it senario mei in rjochtingsdiminsje fan D = 4, de blokkearkâns fan HMWC-OXC ticht by dy fan 'e tradisjonele Spanke-OXC-basisline (S(64,4)) leit. Bygelyks, mei de v(64,2,32,0,4)-konfiguraasje nimt de blokkearkâns mar mei sawat 5% ta ûnder matige lading. As de rjochtingsdiminsje tanimt nei D = 8, nimt de blokkearkâns ta fanwegen it "trunk-effekt" en de ôfname fan 'e glêstriedlingte yn elke rjochting. Dit probleem kin lykwols effektyf fermindere wurde troch it oantal T-poarten te fergrutsjen (bygelyks de v(64,2,48,16,8)-konfiguraasje).
It is opmerklik dat, hoewol de tafoeging fan tuskenlaachmodules ynterne blokkearring feroarsaakje kin fanwegen T-poarte-konflikt, de algemiene arsjitektuer noch altyd optimalisearre prestaasjes berikke kin troch passende konfiguraasje.
In kostenanalyze markearret fierder de foardielen fan HMWC-OXC, lykas te sjen is yn 'e ûndersteande figuer.
Figuer: Blokkearjende kâns en kosten fan ferskate OXC-arsjitektueren
Yn senario's mei hege tichtheid mei 80 golflingten/glêsfaser kin de HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) de kosten mei 40% ferminderje yn ferliking mei tradisjonele Spanke-OXC. Yn senario's mei lege golflingten (bygelyks 50 golflingten/glêsfaser) is it kostenfoardiel noch wichtiger fanwegen it fermindere oantal fereaske T-poarten (bygelyks v(64,2,36,4,64)).
Dit ekonomyske foardiel komt fuort út 'e kombinaasje fan 'e hege poartedichtheid fan MEMS-switches en in modulêre útwreidingsstrategy, dy't net allinich de kosten fan grutskalige WSS-ferfanging foarkomt, mar ek ynkrementele kosten ferminderet troch besteande Spanke-OXC-modules opnij te brûken. Simulaasjeresultaten litte ek sjen dat troch it oanpassen fan it oantal mid-layer-modules en de ferhâlding fan T-poarten, HMWC-OXC fleksibel prestaasjes en kosten kin balansearje ûnder ferskate golflingtekapasiteit en rjochtingskonfiguraasjes, wêrtroch operators multidimensionale optimalisaasjemooglikheden krije.
Takomstich ûndersyk kin fierder ûndersyk dwaan nei dynamyske T-port-allokaasjealgoritmen om it ynterne gebrûk fan boarnen te optimalisearjen. Fierder sil, mei foarútgong yn MEMS-produksjeprosessen, de yntegraasje fan hegere-dimensjonale skeakels de skalberberens fan dizze arsjitektuer fierder ferbetterje. Foar optyske netwurkoperators is dizze arsjitektuer benammen geskikt foar senario's mei ûnwisse ferkearsgroei, en biedt in praktyske technyske oplossing foar it bouwen fan in fearkrêftich en skalberber all-optysk rêchbonkenetwurk.
Pleatsingstiid: 21 augustus 2025