OXC (optika kruc-konekto) estas evoluinta versio de ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer).
Kiel la kerna ŝaltila elemento de optikaj retoj, la skalebleco kaj kostefikeco de optikaj kruckonektoj (OXC-oj) ne nur determinas la flekseblecon de rettopologioj, sed ankaŭ rekte influas la konstruajn kaj funkciigajn kaj bontenadajn kostojn de grandskalaj optikaj retoj. Malsamaj tipoj de OXC-oj montras signifajn diferencojn en arkitektura dezajno kaj funkcia efektivigo.
La suba figuro ilustras tradician arkitekturon CDC-OXC (Senkolora, Sendirekta, Senkontenteca, Senoptika Kruc-Konekto), kiu uzas ondolongoselektajn ŝaltilojn (WSS-ojn). Ĉe la linioflanko, 1 × N kaj N × 1 WSS-oj servas kiel eniraj/eliraj moduloj, dum M × K WSS-oj ĉe la aldona/foriga flanko administras la aldonon kaj forigon de ondolongoj. Ĉi tiuj moduloj estas interkonektitaj per optikaj fibroj ene de la OXC-malantaŭa ebeno.
Figuro: Tradicia CDC-OXC-arkitekturo
Ĉi tio ankaŭ atingeblas per konvertado de la malantaŭa ebeno al Spanke-reto, rezultante en nia Spanke-OXC-arkitekturo.
Figuro: Spanke-OXC-arkitekturo
La supra figuro montras, ke ĉe la linia flanko, la OXC estas asociita kun du specoj de pordoj: direktaj pordoj kaj fibraj pordoj. Ĉiu direkta pordo respondas al la geografia direkto de la OXC en la retotopologio, dum ĉiu fibra pordo reprezentas paron da dudirektaj fibroj ene de la direkta pordo. Direkta pordo enhavas plurajn dudirektajn fibroparojn (t.e., plurajn fibrajn pordojn).
Kvankam la Spanke-bazita OXC atingas strikte ne-blokan ŝaltadon per plene interkonektita malantaŭa plata dezajno, ĝiaj limigoj fariĝas pli kaj pli signifaj dum la rettrafiko kreskas. La limo de la nombro de pordoj de komercaj ondolongoselektivaj ŝaltiloj (WSS-oj) (ekzemple, la nuna maksimumo subtenata estas 1×48 pordoj, kiel ekzemple la FlexGrid Twin 1×48 de Finisar) signifas, ke vastigi la OXC-dimension postulas anstataŭigi la tutan aparataron, kio estas multekosta kaj malhelpas la reuzon de ekzistanta ekipaĵo.
Eĉ kun alt-dimensia OXC-arkitekturo bazita sur Clos-retoj, ĝi ankoraŭ dependas de multekostaj M×N WSS-oj, malfaciligante plenumi pliigajn ĝisdatigajn postulojn.
Por trakti ĉi tiun defion, esploristoj proponis novan hibridan arkitekturon: HMWC-OXC (Hibrida MEMS kaj WSS Clos Network). Integrante mikroelektromekanikajn sistemojn (MEMS) kaj WSS, ĉi tiu arkitekturo konservas preskaŭ neblokan rendimenton, samtempe subtenante kapablojn "pagu laŭ kreskado", provizante kostefikan ĝisdatigan vojon por optikaj retfunkciigistoj.
La kerna dezajno de HMWC-OXC kuŝas en ĝia tri-tavola Clos-retstrukturo.
Figuro: Spanke-OXC-arkitekturo bazita sur HMWC-retoj
Altdimensiaj MEMS-optikaj ŝaltiloj estas deplojitaj ĉe la enigaj kaj eligaj tavoloj, kiel ekzemple la skalo 512×512 nuntempe subtenata de la nuna teknologio, por formi grandkapacitan havenan naĝejon. La meza tavolo konsistas el pluraj pli malgrandaj Spanke-OXC-moduloj, interkonektitaj per "T-havenoj" por mildigi internan ŝtopiĝon.
En la komenca fazo, funkciigistoj povas konstrui la infrastrukturon bazitan sur ekzistanta Spanke-OXC (ekz., 4×4 skalo), simple deplojante MEMS-ŝaltilojn (ekz., 32×32) ĉe la enigaj kaj eligaj tavoloj, samtempe retenante unuopan Spanke-OXC-modulon en la meza tavolo (en ĉi tiu kazo, la nombro de T-pordoj estas nulo). Ĉar la bezonoj pri retkapacito pliiĝas, novaj Spanke-OXC-moduloj estas iom post iom aldonitaj al la meza tavolo, kaj T-pordoj estas agorditaj por konekti la modulojn.
Ekzemple, kiam oni pligrandigas la nombron de meztavolaj moduloj de unu ĝis du, la nombro de T-pordoj estas agordita al unu, pliigante la totalan dimension de kvar ĝis ses.
Figuro: Ekzemplo de HMWC-OXC
Ĉi tiu procezo sekvas la parametro-limon M > N × (S − T), kie:
M estas la nombro de MEMS-pordoj,
N estas la nombro de meztavolaj moduloj,
S estas la nombro da havenoj en ununura Spanke-OXC, kaj
T estas la nombro de interkonektitaj havenoj.
Per dinamika alĝustigo de ĉi tiuj parametroj, HMWC-OXC povas subteni laŭpaŝan vastiĝon de komenca skalo al cela dimensio (ekz., 64×64) sen anstataŭigi ĉiujn aparatarajn rimedojn samtempe.
Por kontroli la faktan funkciadon de ĉi tiu arkitekturo, la esplorteamo faris simuladajn eksperimentojn bazitajn sur dinamikaj optikaj vojpetoj.
Figuro: Blokada Elfaro de la HMWC-Reto
La simulado uzas Erlang-trafikmodelon, supozante ke servopetoj sekvas Poisson-distribuon kaj servaj atendtempoj sekvas negativan eksponentan distribuon. La totala trafikŝarĝo estas agordita al 3100 Erlang-oj. La cela OXC-dimensio estas 64×64, kaj la eniga kaj eliga MEMS-skalo ankaŭ estas 64×64. La meztavolaj Spanke-OXC-modulaj konfiguracioj inkluzivas specifojn 32×32 aŭ 48×48. La nombro de T-pordoj varias de 0 ĝis 16 depende de la scenaraj postuloj.
Rezultoj montras, ke en scenaro kun direkta dimensio D = 4, la blokprobablo de HMWC-OXC estas proksima al tiu de la tradicia Spanke-OXC-bazlinio (S(64,4)). Ekzemple, uzante la v(64,2,32,0,4) konfiguracion, la blokprobablo pliiĝas nur je proksimume 5% sub modera ŝarĝo. Kiam la direkta dimensio pliiĝas al D = 8, la blokprobablo pliiĝas pro la "trunka efiko" kaj la malkresko de fibrolongo en ĉiu direkto. Tamen, ĉi tiu problemo povas esti efike mildigita per pliigo de la nombro de T-pordoj (ekzemple, la v(64,2,48,16,8) konfiguracio).
Rimarkinde, kvankam la aldono de meztavolaj moduloj povas kaŭzi internan blokadon pro T-porda disputo, la ĝenerala arkitekturo tamen povas atingi optimumigitan rendimenton per taŭga agordo.
Kostanalizo plue elstarigas la avantaĝojn de HMWC-OXC, kiel montrite en la suba figuro.
Figuro: Blokada Probablo kaj Kosto de Malsamaj OXC-Arkitekturoj
En scenaroj kun alta denseco kaj 80 ondolongoj/fibro, la HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) povas redukti kostojn je 40% kompare kun tradicia Spanke-OXC. En scenaroj kun malalta ondolongo (ekz., 50 ondolongoj/fibro), la kosta avantaĝo estas eĉ pli signifa pro la reduktita nombro de bezonataj T-pordoj (ekz., v(64,2,36,4,64)).
Ĉi tiu ekonomia avantaĝo devenas de la kombinaĵo de la alta pordenca denseco de MEMS-ŝaltiloj kaj modula vastiĝa strategio, kiu ne nur evitas la elspezon de grandskala WSS-anstataŭigo, sed ankaŭ reduktas pliajn kostojn per reuzado de ekzistantaj Spanke-OXC-moduloj. Simuladrezultoj ankaŭ montras, ke per alĝustigo de la nombro de meztavolaj moduloj kaj la rilatumo de T-pordoj, HMWC-OXC povas flekseble balanci rendimenton kaj koston sub malsamaj ondolongaj kapacito kaj direktokonfiguracioj, provizante al funkciigistoj plurdimensiajn optimumigajn ŝancojn.
Estonta esplorado povas plue esplori dinamikajn T-portajn asigno-algoritmojn por optimumigi internan rimedan utiligon. Krome, kun progresoj en MEMS-fabrikadprocezoj, la integrado de pli altdimensiaj ŝaltiloj plue plibonigos la skaleblecon de ĉi tiu arkitekturo. Por optikaj retfunkciigistoj, ĉi tiu arkitekturo estas precipe taŭga por scenaroj kun necerta trafikkresko, provizante praktikan teknikan solvon por konstrui rezisteman kaj skaleblan tute optikan ĉefan reton.
Afiŝtempo: 21-a de aŭgusto 2025