OXC (optical cross-connect) hija verżjoni evoluta ta' ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer).
Bħala l-element ewlieni tal-iswiċċjar tan-netwerks ottiċi, l-iskalabbiltà u l-effettività tal-inkroċjar ottiku (OXCs) mhux biss jiddeterminaw il-flessibbiltà tat-topoloġiji tan-netwerk iżda wkoll jaffettwaw direttament l-ispejjeż tal-kostruzzjoni u t-tħaddim u l-manutenzjoni ta' netwerks ottiċi fuq skala kbira. Tipi differenti ta' OXCs juru differenzi sinifikanti fid-disinn arkitettoniku u l-implimentazzjoni funzjonali.
Il-figura t'hawn taħt turi arkitettura tradizzjonali CDC-OXC (Colorless Directionless Contentionless Optical Cross-Connect), li tutilizza swiċċijiet selettivi tat-tul tal-mewġ (WSSs). Fuq in-naħa tal-linja, 1 × N u N × 1 WSSs iservu bħala moduli ta' dħul/ħruġ, filwaqt li M × K WSSs fuq in-naħa taż-żieda/tneħħija jimmaniġġjaw iż-żieda u t-tneħħija tat-tulijiet tal-mewġ. Dawn il-moduli huma interkonnessi permezz ta' fibri ottiċi fil-backplane tal-OXC.
Figura: Arkitettura Tradizzjonali CDC-OXC
Dan jista' jinkiseb ukoll billi l-backplane jiġi kkonvertit għal netwerk Spanke, li jirriżulta fl-arkitettura Spanke-OXC tagħna.
Figura: Arkitettura Spanke-OXC
Il-figura ta' hawn fuq turi li fuq in-naħa tal-linja, l-OXC huwa assoċjat ma' żewġ tipi ta' portijiet: portijiet direzzjonali u portijiet tal-fibra. Kull port direzzjonali jikkorrispondi mad-direzzjoni ġeografika tal-OXC fit-topoloġija tan-netwerk, filwaqt li kull port tal-fibra jirrappreżenta par ta' fibri bidirezzjonali fi ħdan il-port direzzjonali. Port direzzjonali fih pari multipli ta' fibri bidirezzjonali (jiġifieri, portijiet multipli tal-fibra).
Filwaqt li l-OXC ibbażat fuq Spanke jikseb swiċċjar strettament mhux imblukkat permezz ta' disinn ta' backplane interkonness kompletament, il-limitazzjonijiet tiegħu jsiru dejjem aktar sinifikanti hekk kif it-traffiku tan-netwerk jiżdied. Il-limitu tal-għadd ta' portijiet tas-swiċċijiet selettivi tat-tul ta' mewġ kummerċjali (WSSs) (pereżempju, il-massimu attwali appoġġjat huwa ta' 1×48 port, bħal FlexGrid Twin 1×48 ta' Finisar) ifisser li l-espansjoni tad-dimensjoni OXC teħtieġ is-sostituzzjoni tal-hardware kollu, li hija għalja u tipprevjeni l-użu mill-ġdid tat-tagħmir eżistenti.
Anke b'arkitettura OXC ta' dimensjonijiet għoljin ibbażata fuq netwerks Clos, xorta tiddependi fuq WSSs M×N għaljin, u dan jagħmilha diffiċli biex jintlaħqu r-rekwiżiti ta' aġġornament inkrementali.
Biex jindirizzaw din l-isfida, ir-riċerkaturi pproponew arkitettura ibrida ġdida: HMWC-OXC (Hybrid MEMS and WSS Clos Network). Billi tintegra sistemi mikroelettromekkaniċi (MEMS) u WSS, din l-arkitettura żżomm prestazzjoni kważi mingħajr imblukkar filwaqt li tappoġġja l-kapaċitajiet ta’ “pay-as-you-grow”, u tipprovdi perkors ta’ aġġornament kosteffettiv għall-operaturi tan-netwerks ottiċi.
Id-disinn ewlieni tal-HMWC-OXC jinsab fl-istruttura tan-netwerk Clos tiegħu bi tliet saffi.
Figura: Arkitettura Spanke-OXC Ibbażata fuq Netwerks HMWC
Swiċċijiet ottiċi MEMS ta' dimensjonijiet għoljin huma skjerati fis-saffi tad-dħul u tal-ħruġ, bħall-iskala 512×512 li bħalissa hija appoġġjata mit-teknoloġija attwali, biex jiffurmaw ġabra ta' portijiet ta' kapaċità kbira. Is-saff tan-nofs jikkonsisti f'diversi moduli Spanke-OXC iżgħar, interkonnessi permezz ta' "T-ports" biex itaffu l-konġestjoni interna.
Fil-fażi inizjali, l-operaturi jistgħu jibnu l-infrastruttura bbażata fuq Spanke-OXC eżistenti (eż., skala 4×4), sempliċement billi jużaw swiċċijiet MEMS (eż., 32×32) fis-saffi tad-dħul u tal-ħruġ, filwaqt li jżommu modulu Spanke-OXC wieħed fis-saff tan-nofs (f'dan il-każ, in-numru ta' T-ports huwa żero). Hekk kif ir-rekwiżiti tal-kapaċità tan-netwerk jiżdiedu, moduli Spanke-OXC ġodda jiżdiedu gradwalment mas-saff tan-nofs, u T-ports jiġu kkonfigurati biex jgħaqqdu l-moduli.
Pereżempju, meta tespandi n-numru ta' moduli tas-saff tan-nofs minn wieħed għal tnejn, in-numru ta' T-ports jiġi ssettjat għal wieħed, u b'hekk tiżdied id-dimensjoni totali minn erbgħa għal sitta.
Figura: Eżempju ta' HMWC-OXC
Dan il-proċess isegwi l-kostrizzjoni tal-parametri M > N × (S − T), fejn:
M huwa n-numru ta' portijiet MEMS,
N huwa n-numru ta' moduli tas-saff intermedju,
S huwa n-numru ta' portijiet fi Spanke-OXC wieħed, u
T huwa n-numru ta' portijiet interkonnessi.
Billi jaġġusta dawn il-parametri b'mod dinamiku, l-HMWC-OXC jista' jappoġġja espansjoni gradwali minn skala inizjali għal dimensjoni fil-mira (eż., 64×64) mingħajr ma jissostitwixxi r-riżorsi kollha tal-ħardwer f'daqqa.
Biex jivverifika l-prestazzjoni attwali ta' din l-arkitettura, it-tim tar-riċerka wettaq esperimenti ta' simulazzjoni bbażati fuq talbiet dinamiċi ta' mogħdija ottika.
Figura: Il-Prestazzjoni tal-Imblukkar tan-Netwerk tal-HMWC
Is-simulazzjoni tuża mudell tat-traffiku Erlang, fejn wieħed jassumi li t-talbiet għas-servizz isegwu distribuzzjoni ta' Poisson u l-ħinijiet ta' żamma tas-servizz isegwu distribuzzjoni esponenzjali negattiva. It-tagħbija totali tat-traffiku hija ssettjata għal 3100 Erlangs. Id-dimensjoni OXC fil-mira hija 64×64, u l-iskala MEMS tas-saff tad-dħul u tal-ħruġ hija wkoll 64×64. Il-konfigurazzjonijiet tal-modulu Spanke-OXC tas-saff tan-nofs jinkludu speċifikazzjonijiet ta' 32×32 jew 48×48. In-numru ta' T-ports ivarja minn 0 sa 16 skont ir-rekwiżiti tax-xenarju.
Ir-riżultati juru li, fix-xenarju b'dimensjoni direzzjonali ta' D = 4, il-probabbiltà ta' imblukkar ta' HMWC-OXC hija qrib dik tal-linja bażi tradizzjonali ta' Spanke-OXC (S(64,4)). Pereżempju, bl-użu tal-konfigurazzjoni v(64,2,32,0,4), il-probabbiltà ta' imblukkar tiżdied b'madwar 5% biss taħt tagħbija moderata. Meta d-dimensjoni direzzjonali tiżdied għal D = 8, il-probabbiltà ta' imblukkar tiżdied minħabba l-"effett tat-tronk" u t-tnaqqis fit-tul tal-fibra f'kull direzzjoni. Madankollu, din il-kwistjoni tista' tittaffa b'mod effettiv billi jiżdied in-numru ta' T-ports (pereżempju, il-konfigurazzjoni v(64,2,48,16,8)).
Ta' min jinnota li, għalkemm iż-żieda ta' moduli tas-saff tan-nofs tista' tikkawża imblukkar intern minħabba l-kontenzjoni tat-T-port, l-arkitettura ġenerali xorta tista' tikseb prestazzjoni ottimizzata permezz ta' konfigurazzjoni xierqa.
Analiżi tal-ispejjeż tenfasizza aktar il-vantaġġi tal-HMWC-OXC, kif muri fil-figura t'hawn taħt.
Figura: Probabbiltà ta' Imblukkar u Spiża ta' Arkitetturi OXC Differenti
F'xenarji ta' densità għolja bi 80 wavelength/fibra, l-HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) jista' jnaqqas l-ispejjeż b'40% meta mqabbel ma' Spanke-OXC tradizzjonali. F'xenarji ta' wavelength baxx (eż., 50 wavelength/fibra), il-vantaġġ fl-ispejjeż huwa saħansitra aktar sinifikanti minħabba n-numru mnaqqas ta' T-ports meħtieġa (eż., v(64,2,36,4,64)).
Dan il-benefiċċju ekonomiku ġej mill-kombinazzjoni tad-densità għolja tal-portijiet tas-swiċċijiet MEMS u strateġija ta' espansjoni modulari, li mhux biss tevita l-ispiża tas-sostituzzjoni tal-WSS fuq skala kbira iżda tnaqqas ukoll l-ispejjeż inkrementali billi terġa' tuża l-moduli Spanke-OXC eżistenti. Ir-riżultati tas-simulazzjoni juru wkoll li billi jiġi aġġustat in-numru ta' moduli tas-saff tan-nofs u l-proporzjon tal-portijiet T, l-HMWC-OXC jista' jibbilanċja b'mod flessibbli l-prestazzjoni u l-ispiża taħt konfigurazzjonijiet differenti ta' kapaċità u direzzjoni tat-tul ta' mewġ, u jipprovdi lill-operaturi b'opportunitajiet ta' ottimizzazzjoni multidimensjonali.
Ir-riċerka futura tista' tesplora aktar algoritmi dinamiċi ta' allokazzjoni tat-T-port biex tottimizza l-użu tar-riżorsi interni. Barra minn hekk, bl-avvanzi fil-proċessi tal-manifattura tal-MEMS, l-integrazzjoni ta' swiċċijiet b'dimensjonijiet ogħla se ttejjeb aktar l-iskalabbiltà ta' din l-arkitettura. Għall-operaturi tan-netwerks ottiċi, din l-arkitettura hija partikolarment adattata għal xenarji bi tkabbir inċert tat-traffiku, u tipprovdi soluzzjoni teknika prattika għall-bini ta' netwerk backbone ottiku kollu reżiljenti u skalabbli.
Ħin tal-posta: 21 ta' Awwissu 2025