OXC (оптик хөндлөн холболт) нь ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer)-ийн хөгжсөн хувилбар юм.
Оптик сүлжээний үндсэн шилжүүлэгч элементийн хувьд оптик хөндлөн холболтын (OXCs) өргөтгөх чадвар, өртөг хэмнэлттэй байдал нь сүлжээний топологийн уян хатан байдлыг тодорхойлохоос гадна том хэмжээний оптик сүлжээг барих, ажиллуулах, засвар үйлчилгээний зардалд шууд нөлөөлдөг. Төрөл бүрийн OXC-ууд нь архитектурын дизайн болон функциональ хэрэгжилтийн хувьд ихээхэн ялгаатай байдаг.
Доорх зурагт долгионы уртыг сонгох унтраалга (WSSs) ашигладаг уламжлалт CDC-OXC (Өнгөгүй чиглэлгүй маргаангүй оптик хөндлөн холболт) архитектурыг харуулж байна. Шугамын тал дээр 1 × N ба N × 1 WSS нь оролт/гаралтын модулиудаар үйлчилдэг бол нэмэх/усах тал дахь M × K WSS нь долгионы уртыг нэмэх, бууруулах ажлыг удирддаг. Эдгээр модулиуд нь OXC арын самбар доторх оптик утаснуудаар холбогддог.
Зураг: CDC-OXC-ийн уламжлалт архитектур
Үүнийг мөн арын самбарыг Spanke сүлжээ болгон хөрвүүлэх замаар хийж болох бөгөөд үүний үр дүнд манай Spanke-OXC архитектур бий болно.
Зураг: Spanke-OXC Architecture
Дээрх зураг нь шугамын тал дээр OXC нь чиглэлтэй порт ба шилэн порт гэсэн хоёр төрлийн порттой холбоотой болохыг харуулж байна. Чиглэлийн порт бүр нь сүлжээний топологи дахь OXC-ийн газарзүйн чиглэлтэй тохирдог бол шилэн порт бүр нь чиглэлтэй порт доторх хос чиглэлтэй утаснуудыг төлөөлдөг. Чиглэлийн порт нь олон хоёр чиглэлтэй шилэн хос (өөрөөр хэлбэл олон шилэн порт) агуулдаг.
Spanke-д суурилсан OXC нь хоорондоо бүрэн холбогдсон арын хавтангийн хийцээр дамжуулан хатуу блоклохгүй сэлгэн залгах боломжтой боловч сүлжээний ачаалал ихсэх тусам түүний хязгаарлалтууд улам бүр чухал болж байна. Арилжааны долгионы уртын сонгомол унтраалга (WSSs) портын тооны хязгаар (жишээ нь, Finisar's FlexGrid Twin 1 × 48 гэх мэт одоогийн хамгийн их дэмжигдсэн порт нь 1 × 48) нь OXC хэмжээсийг өргөтгөхөд бүх техник хангамжийг солих шаардлагатай гэсэн үг бөгөөд энэ нь өртөг өндөртэй бөгөөд одоо байгаа тоног төхөөрөмжийг дахин ашиглахаас сэргийлдэг.
Clos сүлжээнд суурилсан өндөр хэмжээст OXC архитектуртай байсан ч энэ нь үнэтэй M × N WSS-д тулгуурладаг тул нэмэлт шинэчлэлтийн шаардлагыг хангахад хэцүү болгодог.
Энэхүү сорилтыг шийдвэрлэхийн тулд судлаачид шинэ эрлийз архитектурыг санал болгов: HMWC-OXC (Hybrid MEMS болон WSS Clos Network). Микроэлектромеханик систем (MEMS) болон WSS-ийг нэгтгэснээр энэхүү архитектур нь "өсөх тусам төлөх" чадварыг дэмжиж, оптик сүлжээний операторуудад зардал багатай шинэчлэлт хийх боломжийг олгодог.
HMWC-OXC-ийн үндсэн загвар нь гурван давхаргат Clos сүлжээний бүтцэд оршдог.
Зураг: HMWC сүлжээнд суурилсан Spanke-OXC архитектур
Одоогийн технологиор дэмжигдсэн 512×512 масштаб зэрэг өндөр хэмжээст MEMS оптик шилжүүлэгчийг оролт, гаралтын давхаргад байрлуулж, том багтаамжтай портын санг бүрдүүлдэг. Дунд давхарга нь дотоод түгжрэлийг бууруулах зорилгоор "T портууд"-аар холбогдсон олон жижиг Spanke-OXC модулиудаас бүрддэг.
Эхний үе шатанд операторууд одоо байгаа Spanke-OXC (жишээ нь, 4×4 масштаб) дээр тулгуурлан дэд бүтцийг бий болгож, оролт, гаралтын давхаргад MEMS шилжүүлэгчийг (жишээ нь: 32×32) байрлуулж, дунд давхаргад нэг Spanke-OXC модулийг (энэ тохиолдолд T-портын тоо) хадгалах боломжтой. Сүлжээний багтаамжийн шаардлага нэмэгдэхийн хэрээр дунд давхаргад шинэ Spanke-OXC модулиудыг аажмаар нэмж, модулиудыг холбохын тулд T портуудыг тохируулсан.
Жишээлбэл, дунд давхаргын модулиудын тоог нэгээс хоёр болгон өргөжүүлэх үед T портуудын тоог нэг болгож, нийт хэмжээсийг дөрвөөс зургаа болгож нэмэгдүүлнэ.
Зураг: HMWC-OXC жишээ
Энэ процесс нь M > N × (S − T) параметрийн хязгаарлалтыг дагадаг бөгөөд үүнд:
M нь MEMS портуудын тоо,
N нь завсрын давхаргын модулиудын тоо,
S нь нэг Spanke-OXC дахь портуудын тоо бөгөөд
T нь хоорондоо холбогдсон портуудын тоо юм.
Эдгээр параметрүүдийг динамикаар тохируулснаар HMWC-OXC нь бүх техник хангамжийн нөөцийг нэг дор солихгүйгээр эхний хэмжээсээс зорилтот хэмжээс (жишээ нь, 64×64) хүртэл аажмаар тэлэхийг дэмжиж чадна.
Энэхүү архитектурын бодит гүйцэтгэлийг шалгахын тулд судалгааны баг динамик оптик замын хүсэлт дээр үндэслэн загварчлалын туршилт хийсэн.
Зураг: HMWC сүлжээний блокийн гүйцэтгэл
Үйлчилгээний хүсэлт нь Пуассоны тархалтыг дагаж, үйлчилгээний саатал нь сөрөг экспоненциал тархалтыг дагадаг гэж үзвэл симуляци нь Erlang хөдөлгөөний загварыг ашигладаг. Замын хөдөлгөөний нийт ачааллыг 3100 Эрланг гэж тогтоосон. Зорилтот OXC хэмжээс нь 64×64, оролт, гаралтын түвшний MEMS масштаб нь мөн 64×64 байна. Дунд давхаргын Spanke-OXC модулийн тохиргоонд 32 × 32 эсвэл 48 × 48 үзүүлэлтүүд багтдаг. Т портын тоо нь хувилбарын шаардлагаас хамааран 0-ээс 16 хооронд хэлбэлздэг.
Үр дүн нь D = 4 чиглэлийн хэмжээстэй хувилбарт HMWC-OXC-ийн блоклох магадлал нь уламжлалт Spanke-OXC суурьтай (S(64,4)) ойролцоо байгааг харуулж байна. Жишээлбэл, v(64,2,32,0,4) тохиргоог ашигласнаар дунд зэргийн ачаалалтай үед блоклох магадлал ердөө 5%-иар нэмэгддэг. Чиглэлийн хэмжээ D = 8 болж өсөхөд "их биений эффект" болон чиглэл бүрт шилэн урт багассанаас болж блоклох магадлал нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч T портуудын тоог нэмэгдүүлэх замаар энэ асуудлыг үр дүнтэйгээр хөнгөвчлөх боломжтой (жишээлбэл, v(64,2,48,16,8) тохиргоо).
Хэдийгээр дунд давхаргын модулиудыг нэмэх нь T портын зөрчилдөөний улмаас дотоод түгжрэлд хүргэж болзошгүй ч ерөнхий архитектур нь зохих тохиргооны тусламжтайгаар оновчтой гүйцэтгэлд хүрч чадна.
Зардлын шинжилгээ нь доорх зурагт үзүүлсэн шиг HMWC-OXC-ийн давуу талыг илүү тодотгож өгдөг.
Зураг: Төрөл бүрийн OXC архитектурын блоклох магадлал ба өртөг
80 долгионы урт/фибр бүхий өндөр нягтралтай хувилбарт HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) нь уламжлалт Spanke-OXC-тэй харьцуулахад зардлыг 40%-иар бууруулах боломжтой. Долгионы урттай хувилбаруудад (жишээлбэл, 50 долгионы урт/фибр) шаардлагатай T портуудын тоог цөөрүүлснээс (жишээ нь, v(64,2,36,4,64)) зардлын давуу тал бүр ч их ач холбогдолтой.
Энэхүү эдийн засгийн үр өгөөж нь MEMS шилжүүлэгчийн портын нягтрал болон модульчлагдсан өргөтгөлийн стратегийн хослолоос үүдэлтэй бөгөөд энэ нь зөвхөн WSS-ийг их хэмжээгээр солих зардлаас зайлсхийх төдийгүй одоо байгаа Spanke-OXC модулиудыг дахин ашиглах замаар нэмэгдэл зардлыг бууруулдаг. Мөн загварчлалын үр дүнгээс үзэхэд дунд давхаргын модулиудын тоо болон T портуудын харьцааг тохируулснаар HMWC-OXC янз бүрийн долгионы уртын хүчин чадал, чиглэлийн тохиргоонд гүйцэтгэл болон зардлыг уян хатан тэнцвэржүүлж, операторуудад олон хэмжээст оновчлолын боломжийг олгож байгааг харуулж байна.
Ирээдүйн судалгаа нь дотоод нөөцийн ашиглалтыг оновчтой болгохын тулд динамик T портын хуваарилалтын алгоритмуудыг судлах боломжтой. Цаашилбал, MEMS-ийн үйлдвэрлэлийн процессын дэвшлийн дагуу өндөр хэмжээст шилжүүлэгчийг нэгтгэх нь энэхүү архитектурын өргөтгөх чадварыг улам сайжруулах болно. Оптик сүлжээний операторуудын хувьд энэхүү архитектур нь тодорхойгүй урсгалын өсөлттэй хувилбаруудад тохиромжтой бөгөөд уян хатан, өргөтгөх боломжтой бүх оптик сүлжээг бий болгох техникийн практик шийдлийг өгдөг.
Шуудангийн цаг: 2025 оны 8-р сарын 21-ний хооронд