Mae OXC (croes-gysylltu optegol) yn fersiwn esblygedig o ROADM (Amlblecsydd Ychwanegu-Gollwng Optegol Ail-gyflunioadwy).
Fel elfen switsio graidd rhwydweithiau optegol, nid yn unig y mae graddadwyedd a chost-effeithiolrwydd croes-gysylltiadau optegol (OXCs) yn pennu hyblygrwydd topolegau rhwydwaith ond maent hefyd yn effeithio'n uniongyrchol ar gostau adeiladu, gweithredu a chynnal a chadw rhwydweithiau optegol ar raddfa fawr. Mae gwahanol fathau o OXCs yn arddangos gwahaniaethau sylweddol o ran dyluniad pensaernïol a gweithrediad swyddogaethol.
Mae'r ffigur isod yn dangos pensaernïaeth CDC-OXC (Colorless Directionless Contentionless Optical Cross-Connect) draddodiadol, sy'n defnyddio switshis dethol tonfedd (WSSs). Ar ochr y llinell, mae 1 × N ac N × 1 WSSs yn gwasanaethu fel modiwlau mewnlif/allanfa, tra bod M × K WSSs ar yr ochr ychwanegu/gollwng yn rheoli adio a gollwng tonfeddi. Mae'r modiwlau hyn wedi'u cysylltu â'i gilydd trwy ffibrau optegol o fewn cefnflân OXC.
Ffigur: Pensaernïaeth CDC-OXC Traddodiadol
Gellir cyflawni hyn hefyd trwy drosi'r cefnflân i rwydwaith Spanke, gan arwain at ein pensaernïaeth Spanke-OXC.
Ffigur: Pensaernïaeth Spanke-OXC
Mae'r ffigur uchod yn dangos, ar ochr y llinell, fod yr OXC yn gysylltiedig â dau fath o borthladdoedd: porthladdoedd cyfeiriadol a phorthladdoedd ffibr. Mae pob porthladd cyfeiriadol yn cyfateb i gyfeiriad daearyddol yr OXC yn nhopoleg y rhwydwaith, tra bod pob porthladd ffibr yn cynrychioli pâr o ffibrau deuffordd o fewn y porthladd cyfeiriadol. Mae porthladd cyfeiriadol yn cynnwys sawl pâr o ffibrau deuffordd (h.y., sawl porthladd ffibr).
Er bod yr OXC sy'n seiliedig ar Spanke yn cyflawni switsio heb rwystro'n llwyr trwy ddyluniad cefnplan cwbl gysylltiedig, mae ei gyfyngiadau'n dod yn fwyfwy arwyddocaol wrth i draffig rhwydwaith gynyddu. Mae terfyn nifer y porthladdoedd ar gyfer switshis dethol tonfedd masnachol (WSSs) (er enghraifft, yr uchafswm a gefnogir ar hyn o bryd yw 1 × 48 o borthladdoedd, fel FlexGrid Twin 1 × 48 Finisar) yn golygu bod ehangu dimensiwn yr OXC yn gofyn am ailosod yr holl galedwedd, sy'n gostus ac yn atal ailddefnyddio offer presennol.
Hyd yn oed gyda phensaernïaeth OXC uchel-ddimensiwn yn seiliedig ar rwydweithiau Clos, mae'n dal i ddibynnu ar WSSs M×N drud, gan ei gwneud hi'n anodd bodloni gofynion uwchraddio cynyddrannol.
I fynd i'r afael â'r her hon, mae ymchwilwyr wedi cynnig pensaernïaeth hybrid newydd: HMWC-OXC (Rhwydwaith Cau MEMS a WSS Hybrid). Drwy integreiddio systemau microelectromecanyddol (MEMS) a WSS, mae'r bensaernïaeth hon yn cynnal perfformiad bron yn ddi-rhwystr wrth gefnogi galluoedd "talu wrth dyfu", gan ddarparu llwybr uwchraddio cost-effeithiol ar gyfer gweithredwyr rhwydwaith optegol.
Mae dyluniad craidd HMWC-OXC yn gorwedd yn ei strwythur rhwydwaith Clos tair haen.
Ffigur: Pensaernïaeth Spanke-OXC yn Seiliedig ar Rwydweithiau HMWC
Defnyddir switshis optegol MEMS dimensiwn uchel yn yr haenau mewnbwn ac allbwn, fel y raddfa 512 × 512 a gefnogir ar hyn o bryd gan dechnoleg gyfredol, i ffurfio pwll porthladdoedd capasiti mawr. Mae'r haen ganol yn cynnwys nifer o fodiwlau Spanke-OXC llai, wedi'u cysylltu â'i gilydd trwy "borthladdoedd-T" i leddfu tagfeydd mewnol.
Yn y cyfnod cychwynnol, gall gweithredwyr adeiladu'r seilwaith yn seiliedig ar Spanke-OXC presennol (e.e., graddfa 4×4), gan ddefnyddio switshis MEMS (e.e., 32×32) yn yr haenau mewnbwn ac allbwn, gan gadw un modiwl Spanke-OXC yn yr haen ganol (yn yr achos hwn, mae nifer y porthladdoedd-T yn sero). Wrth i ofynion capasiti'r rhwydwaith gynyddu, mae modiwlau Spanke-OXC newydd yn cael eu hychwanegu'n raddol at yr haen ganol, ac mae porthladdoedd-T wedi'u ffurfweddu i gysylltu'r modiwlau.
Er enghraifft, wrth ehangu nifer y modiwlau haen ganol o un i ddau, mae nifer y porthladdoedd-T wedi'i osodi i un, gan gynyddu'r dimensiwn cyfan o bedwar i chwech.
Ffigur: Enghraifft HMWC-OXC
Mae'r broses hon yn dilyn y cyfyngiad paramedr M > N × (S − T), lle:
M yw nifer y porthladdoedd MEMS,
N yw nifer y modiwlau haen ganolradd,
S yw nifer y porthladdoedd mewn un Spanke-OXC, a
T yw nifer y porthladdoedd cydgysylltiedig.
Drwy addasu'r paramedrau hyn yn ddeinamig, gall HMWC-OXC gefnogi ehangu graddol o raddfa gychwynnol i ddimensiwn targed (e.e., 64 × 64) heb ddisodli'r holl adnoddau caledwedd ar unwaith.
I wirio perfformiad gwirioneddol y bensaernïaeth hon, cynhaliodd y tîm ymchwil arbrofion efelychu yn seiliedig ar geisiadau llwybr optegol deinamig.
Ffigur: Perfformiad Blocio Rhwydwaith HMWC
Mae'r efelychiad yn defnyddio model traffig Erlang, gan dybio bod ceisiadau gwasanaeth yn dilyn dosraniad Poisson a bod amseroedd dal gwasanaeth yn dilyn dosraniad esbonyddol negyddol. Mae cyfanswm y llwyth traffig wedi'i osod i 3100 Erlang. Y dimensiwn OXC targed yw 64 × 64, ac mae graddfa MEMS yr haen fewnbwn ac allbwn hefyd yn 64 × 64. Mae cyfluniadau modiwl Spanke-OXC yr haen ganol yn cynnwys manylebau 32 × 32 neu 48 × 48. Mae nifer y porthladdoedd-T yn amrywio o 0 i 16 yn dibynnu ar ofynion y senario.
Mae canlyniadau'n dangos, yn y senario gyda dimensiwn cyfeiriadol o D = 4, fod tebygolrwydd blocio HMWC-OXC yn agos at debygolrwydd llinell sylfaen draddodiadol Spanke-OXC (S(64,4)). Er enghraifft, gan ddefnyddio'r cyfluniad v(64,2,32,0,4), mae'r tebygolrwydd blocio yn cynyddu tua 5% yn unig o dan lwyth cymedrol. Pan fydd y dimensiwn cyfeiriadol yn cynyddu i D = 8, mae'r tebygolrwydd blocio yn cynyddu oherwydd yr "effaith boncyff" a'r gostyngiad yn hyd y ffibr ym mhob cyfeiriad. Fodd bynnag, gellir lleddfu'r broblem hon yn effeithiol trwy gynyddu nifer y porthladdoedd-T (er enghraifft, y cyfluniad v(64,2,48,16,8)).
Yn nodedig, er y gall ychwanegu modiwlau haen ganol achosi blocio mewnol oherwydd cynnen rhwng porthladdoedd T, gall y bensaernïaeth gyffredinol barhau i gyflawni perfformiad wedi'i optimeiddio trwy gyfluniad priodol.
Mae dadansoddiad cost yn tynnu sylw ymhellach at fanteision HMWC-OXC, fel y dangosir yn y ffigur isod.
Ffigur: Tebygolrwydd Blocio a Chost Pensaernïaethau OXC Gwahanol
Mewn senarios dwysedd uchel gydag 80 tonfedd/ffibr, gall yr HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) leihau costau 40% o'i gymharu â Spanke-OXC traddodiadol. Mewn senarios tonfedd isel (e.e., 50 tonfedd/ffibr), mae'r fantais gost hyd yn oed yn fwy arwyddocaol oherwydd y nifer llai o borthladdoedd T sydd eu hangen (e.e., v(64,2,36,4,64)).
Mae'r budd economaidd hwn yn deillio o gyfuniad o ddwysedd porthladd uchel switshis MEMS a strategaeth ehangu modiwlaidd, sydd nid yn unig yn osgoi cost disodli WSS ar raddfa fawr ond hefyd yn lleihau costau cynyddrannol trwy ailddefnyddio modiwlau Spanke-OXC presennol. Mae canlyniadau efelychu hefyd yn dangos, trwy addasu nifer y modiwlau haen ganol a chymhareb y porthladdoedd-T, y gall HMWC-OXC gydbwyso perfformiad a chost yn hyblyg o dan wahanol gyfluniadau capasiti a chyfeiriad tonfedd, gan roi cyfleoedd optimeiddio aml-ddimensiwn i weithredwyr.
Gall ymchwil yn y dyfodol archwilio algorithmau dyrannu porthladd-T deinamig ymhellach i wneud y defnydd mewnol o adnoddau yn well. Ar ben hynny, gyda datblygiadau mewn prosesau gweithgynhyrchu MEMS, bydd integreiddio switshis mwy dimensiynol yn gwella graddadwyedd y bensaernïaeth hon ymhellach. I weithredwyr rhwydweithiau optegol, mae'r bensaernïaeth hon yn arbennig o addas ar gyfer senarios lle mae twf traffig yn ansicr, gan ddarparu ateb technegol ymarferol ar gyfer adeiladu rhwydwaith asgwrn cefn holl-optegol gwydn a graddadwy.
Amser postio: Awst-21-2025