OXC (lidhja optike e kryqëzuar) është një version i zhvilluar i ROADM (Multiplekser Optik i Rikonfigurueshëm me Shtim-Drop).
Si elementi kryesor i ndërrimit të rrjeteve optike, shkallëzueshmëria dhe efektiviteti i kostos së lidhjeve të kryqëzuara optike (OXC) jo vetëm që përcaktojnë fleksibilitetin e topologjive të rrjetit, por gjithashtu ndikojnë drejtpërdrejt në kostot e ndërtimit, funksionimit dhe mirëmbajtjes së rrjeteve optike në shkallë të gjerë. Llojet e ndryshme të OXC-ve shfaqin dallime të rëndësishme në projektimin arkitektonik dhe zbatimin funksional.
Figura më poshtë ilustron një arkitekturë tradicionale CDC-OXC (Colorless Directionless Contentionless Optical Cross-Connect), e cila përdor çelësa selektivë të gjatësisë së valës (WSS). Në anën e linjës, WSS-të 1 × N dhe N × 1 shërbejnë si module hyrjeje/daljeje, ndërsa WSS-të M × K në anën e shtimit/zbritjes menaxhojnë shtimin dhe rënien e gjatësive të valës. Këto module janë të ndërlidhura nëpërmjet fibrave optike brenda planit të pasmë OXC.
Figura: Arkitektura Tradicionale CDC-OXC
Kjo mund të arrihet edhe duke konvertuar backplane-in në një rrjet Spanke, duke rezultuar në arkitekturën tonë Spanke-OXC.
Figura: Arkitektura Spanke-OXC
Figura e mësipërme tregon se në anën e linjës, OXC shoqërohet me dy lloje portash: portet drejtuese dhe portet e fibrave. Çdo port drejtues korrespondon me drejtimin gjeografik të OXC në topologjinë e rrjetit, ndërsa çdo port fibre përfaqëson një palë fibrash dypalëshe brenda portit drejtues. Një port drejtues përmban çifte të shumta fibrash dypalëshe (domethënë, porta të shumta fibrash).
Ndërsa OXC i bazuar në Spanke arrin ndërrim strikt pa bllokim përmes një dizajni të backplane plotësisht të ndërlidhur, kufizimet e tij bëhen gjithnjë e më të rëndësishme me rritjen e trafikut të rrjetit. Limiti i numrit të porteve të switch-ave komercialë selektivë të gjatësisë së valës (WSS) (për shembull, maksimumi aktual i mbështetur është porta 1×48, siç është FlexGrid Twin 1×48 i Finisar) do të thotë që zgjerimi i dimensionit OXC kërkon zëvendësimin e të gjithë harduerit, gjë që është e kushtueshme dhe parandalon ripërdorimin e pajisjeve ekzistuese.
Edhe me një arkitekturë OXC me dimensione të larta të bazuar në rrjetet Clos, ajo ende mbështetet në WSS të shtrenjta M×N, duke e bërë të vështirë përmbushjen e kërkesave të përmirësimit shtesë.
Për të adresuar këtë sfidë, studiuesit kanë propozuar një arkitekturë të re hibride: HMWC-OXC (Hybrid MEMS dhe WSS Clos Network). Duke integruar sistemet mikroelektromekanike (MEMS) dhe WSS, kjo arkitekturë ruan performancë pothuajse pa bllokim, ndërkohë që mbështet aftësitë "paguaj sipas rritjes", duke ofruar një rrugë përmirësimi me kosto efektive për operatorët e rrjetit optik.
Dizajni thelbësor i HMWC-OXC qëndron në strukturën e tij të rrjetit Clos me tre shtresa.
Figura: Arkitektura Spanke-OXC Bazuar në Rrjetet HMWC
Çelësat optikë MEMS me dimensione të larta vendosen në shtresat hyrëse dhe dalëse, siç është shkalla 512×512 që mbështetet aktualisht nga teknologjia aktuale, për të formuar një grup portash me kapacitet të madh. Shtresa e mesme përbëhet nga module të shumta më të vogla Spanke-OXC, të ndërlidhura nëpërmjet "portave T" për të lehtësuar mbingarkesën e brendshme.
Në fazën fillestare, operatorët mund të ndërtojnë infrastrukturën bazuar në Spanke-OXC ekzistuese (p.sh., shkalla 4×4), thjesht duke vendosur çelësa MEMS (p.sh., 32×32) në shtresat hyrëse dhe dalëse, duke mbajtur një modul të vetëm Spanke-OXC në shtresën e mesme (në këtë rast, numri i portave T është zero). Ndërsa kërkesat për kapacitet të rrjetit rriten, module të reja Spanke-OXC shtohen gradualisht në shtresën e mesme, dhe portet T konfigurohen për të lidhur modulet.
Për shembull, kur zgjerohet numri i moduleve të shtresës së mesme nga një në dy, numri i portave T vendoset në një, duke rritur dimensionin total nga katër në gjashtë.
Figura: Shembull HMWC-OXC
Ky proces ndjek kufizimin e parametrit M > N × (S − T), ku:
M është numri i porteve MEMS,
N është numri i moduleve të shtresës së ndërmjetme,
S është numri i porteve në një Spanke-OXC të vetëm, dhe
T është numri i porteve të ndërlidhura.
Duke rregulluar dinamikisht këto parametra, HMWC-OXC mund të mbështesë zgjerimin gradual nga një shkallë fillestare në një dimension të synuar (p.sh., 64×64) pa zëvendësuar të gjitha burimet e harduerit menjëherë.
Për të verifikuar performancën aktuale të kësaj arkitekture, ekipi i kërkimit kreu eksperimente simulimi bazuar në kërkesat dinamike të shtegut optik.
Figura: Performanca bllokuese e rrjetit HMWC
Simulimi përdor një model trafiku Erlang, duke supozuar se kërkesat e shërbimit ndjekin një shpërndarje Poisson dhe kohët e mbajtjes së shërbimit ndjekin një shpërndarje negative eksponenciale. Ngarkesa totale e trafikut është vendosur në 3100 Erlangs. Dimensioni i synuar OXC është 64×64, dhe shkalla MEMS e shtresës hyrëse dhe dalëse është gjithashtu 64×64. Konfigurimet e modulit Spanke-OXC të shtresës së mesme përfshijnë specifikime 32×32 ose 48×48. Numri i portave T varion nga 0 në 16 në varësi të kërkesave të skenarit.
Rezultatet tregojnë se, në skenarin me një dimension drejtues prej D = 4, probabiliteti i bllokimit të HMWC-OXC është afër atij të vijës bazë tradicionale Spanke-OXC (S(64,4)). Për shembull, duke përdorur konfigurimin v(64,2,32,0,4), probabiliteti i bllokimit rritet vetëm me afërsisht 5% nën ngarkesë të moderuar. Kur dimensioni drejtues rritet në D = 8, probabiliteti i bllokimit rritet për shkak të "efektit të trungut" dhe zvogëlimit të gjatësisë së fibrës në secilin drejtim. Megjithatë, ky problem mund të lehtësohet në mënyrë efektive duke rritur numrin e portave T (për shembull, konfigurimi v(64,2,48,16,8)).
Vlen të përmendet se, megjithëse shtimi i moduleve të shtresës së mesme mund të shkaktojë bllokim të brendshëm për shkak të mosmarrëveshjes së portit T, arkitektura e përgjithshme mund të arrijë ende performancë të optimizuar përmes konfigurimit të duhur.
Një analizë e kostos nxjerr në pah më tej avantazhet e HMWC-OXC, siç tregohet në figurën më poshtë.
Figura: Probabiliteti i bllokimit dhe kostoja e arkitekturave të ndryshme OXC
Në skenarët me dendësi të lartë me 80 gjatësi vale/fibër, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) mund të ulë kostot me 40% krahasuar me Spanke-OXC tradicionale. Në skenarët me gjatësi vale të ulët (p.sh., 50 gjatësi vale/fibër), avantazhi i kostos është edhe më i rëndësishëm për shkak të numrit të reduktuar të portave T të kërkuara (p.sh., v(64,2,36,4,64)).
Ky përfitim ekonomik rrjedh nga kombinimi i dendësisë së lartë të portave të ndërprerësve MEMS dhe një strategjie zgjerimi modulare, e cila jo vetëm që shmang shpenzimet e zëvendësimit në shkallë të gjerë të WSS, por gjithashtu zvogëlon kostot shtesë duke ripërdorur modulet ekzistuese Spanke-OXC. Rezultatet e simulimit tregojnë gjithashtu se duke rregulluar numrin e moduleve të shtresës së mesme dhe raportin e portave T, HMWC-OXC mund të balancojë në mënyrë fleksibile performancën dhe koston nën konfigurime të ndryshme të kapacitetit dhe drejtimit të gjatësisë së valës, duke u ofruar operatorëve mundësi optimizimi shumëdimensionale.
Hulumtimet e ardhshme mund të eksplorojnë më tej algoritmet dinamike të alokimit të portave T për të optimizuar shfrytëzimin e burimeve të brendshme. Për më tepër, me përparimet në proceset e prodhimit të MEMS, integrimi i çelësave me dimensione më të larta do të rrisë më tej shkallëzueshmërinë e kësaj arkitekture. Për operatorët e rrjetit optik, kjo arkitekturë është veçanërisht e përshtatshme për skenarë me rritje të pasigurt të trafikut, duke ofruar një zgjidhje teknike praktike për ndërtimin e një rrjeti shtyllë kurrizore tërësisht optik elastik dhe të shkallëzueshëm.
Koha e postimit: 21 gusht 2025