OXC (kuunganisha kwa macho) ni toleo lililobadilishwa la ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer).
Kama kipengele cha msingi cha kubadili mitandao ya macho, uimara na ufanisi wa gharama wa viunganishi vya macho (OXCs) sio tu huamua kubadilika kwa topolojia za mtandao lakini pia huathiri moja kwa moja gharama za ujenzi na uendeshaji na matengenezo ya mitandao mikubwa ya macho. Aina tofauti za OXC zinaonyesha tofauti kubwa katika muundo wa usanifu na utekelezaji wa kazi.
Kielelezo kilicho hapa chini kinaonyesha usanifu wa jadi wa CDC-OXC (Colorless Directionless Optical Cross-Connect) ya jadi, ambayo hutumia swichi za kuchagua za urefu wa wimbi (WSSs). Kwa upande wa mstari, 1 × N na N × 1 WSS hutumika kama moduli za kuingia/kutoka, huku M × K WSS kwenye upande wa kuongeza/kudondosha hudhibiti uongezaji na kushuka kwa urefu wa mawimbi. Moduli hizi zimeunganishwa kupitia nyuzi za macho ndani ya ndege ya nyuma ya OXC.
Kielelezo: Usanifu wa jadi wa CDC-OXC
Hili pia linaweza kupatikana kwa kubadilisha ndege ya nyuma kuwa mtandao wa Spanke, na kusababisha usanifu wetu wa Spanke-OXC.
Kielelezo: Usanifu wa Spanke-OXC
Takwimu hapo juu inaonyesha kuwa kwa upande wa mstari, OXC inahusishwa na aina mbili za bandari: bandari za mwelekeo na bandari za nyuzi. Kila mlango wa uelekeo unalingana na mwelekeo wa kijiografia wa OXC katika topolojia ya mtandao, wakati kila mlango wa nyuzi unawakilisha jozi ya nyuzi mbili ndani ya mlango wa mwelekeo. Lango linaloelekezwa lina jozi nyingi za nyuzi zinazoelekeza pande mbili (yaani, bandari nyingi za nyuzi).
Ingawa OXC ya Spanke inafanikisha ubadilishaji usiozuia kabisa kupitia muundo wa ndege iliyounganishwa kikamilifu, vikwazo vyake vinazidi kuwa muhimu kadri trafiki inavyoongezeka. Kikomo cha hesabu ya bandari cha swichi za kuchagua za urefu wa wimbi la kibiashara (WSSs) (kwa mfano, kiwango cha juu cha sasa kinachotumika ni bandari 1×48, kama vile Finisar's FlexGrid Twin 1×48) inamaanisha kuwa kupanua kipimo cha OXC kunahitaji kuchukua nafasi ya maunzi yote, ambayo ni ya gharama kubwa na huzuia utumiaji tena wa vifaa vilivyopo.
Hata ikiwa na usanifu wa hali ya juu wa OXC kulingana na mitandao ya Clos, bado inategemea M×N WSS za gharama kubwa, hivyo kufanya iwe vigumu kukidhi mahitaji ya uboreshaji wa nyongeza.
Ili kukabiliana na changamoto hii, watafiti wamependekeza usanifu mpya wa mseto: HMWC-OXC (Hybrid MEMS na WSS Clos Network). Kwa kuunganisha mifumo mikroelectromechanical (MEMS) na WSS, usanifu huu hudumisha utendaji wa karibu usiozuiliwa huku ukisaidia uwezo wa "kulipa-kama-wewe-kukua", ukitoa njia ya uboreshaji ya gharama nafuu kwa waendeshaji mtandao wa macho.
Muundo wa msingi wa HMWC-OXC upo katika muundo wake wa mtandao wa Clos wa safu tatu.
Kielelezo: Usanifu wa Spanke-OXC Kulingana na Mitandao ya HMWC
Swichi za macho za MEMS za hali ya juu huwekwa kwenye safu za pembejeo na pato, kama vile mizani ya 512×512 inayotumika sasa na teknolojia ya sasa, ili kuunda bwawa la bandari lenye uwezo mkubwa. Safu ya kati ina moduli nyingi ndogo za Spanke-OXC, zilizounganishwa kupitia "T-ports" ili kupunguza msongamano wa ndani.
Katika awamu ya awali, waendeshaji wanaweza kujenga miundombinu kulingana na Spanke-OXC iliyopo (kwa mfano, 4 × 4 wadogo), kupeleka tu swichi za MEMS (kwa mfano, 32×32) kwenye safu za pembejeo na pato, huku wakibakiza moduli moja ya Spanke-OXC kwenye safu ya kati (katika kesi hii, idadi ya bandari za T ni sifuri). Mahitaji ya uwezo wa mtandao yanapoongezeka, moduli mpya za Spanke-OXC huongezwa hatua kwa hatua kwenye safu ya kati, na bandari za T husanidiwa ili kuunganisha moduli.
Kwa mfano, wakati wa kupanua idadi ya moduli za safu ya kati kutoka kwa moja hadi mbili, idadi ya T-bandari imewekwa kwa moja, na kuongeza mwelekeo wa jumla kutoka nne hadi sita.
Kielelezo: Mfano wa HMWC-OXC
Utaratibu huu unafuata kizuizi cha kigezo M > N × (S - T), ambapo:
M ni idadi ya bandari za MEMS,
N ni idadi ya moduli za safu ya kati,
S ni idadi ya bandari katika Spanke-OXC moja, na
T ni idadi ya bandari zilizounganishwa.
Kwa kurekebisha vigezo hivi kwa nguvu, HMWC-OXC inaweza kusaidia upanuzi wa taratibu kutoka kwa kiwango cha awali hadi kipimo kinacholengwa (kwa mfano, 64×64) bila kubadilisha rasilimali zote za maunzi mara moja.
Ili kuthibitisha utendakazi halisi wa usanifu huu, timu ya utafiti ilifanya majaribio ya uigaji kulingana na maombi ya njia ya macho yenye nguvu.
Kielelezo: Kuzuia Utendaji wa Mtandao wa HMWC
Uigaji hutumia muundo wa trafiki wa Erlang, ikizingatiwa kuwa maombi ya huduma yanafuata usambazaji wa Poisson na nyakati za kushikilia huduma hufuata usambazaji hasi wa kielelezo. Jumla ya mzigo wa trafiki umewekwa kuwa 3100 Erlangs. Kipimo kinacholengwa cha OXC ni 64×64, na safu ya pembejeo na pato kipimo cha MEMS pia ni 64×64. Mipangilio ya moduli ya safu ya kati ya Spanke-OXC inajumuisha vipimo vya 32×32 au 48×48. Idadi ya bandari za T huanzia 0 hadi 16 kulingana na mahitaji ya hali.
Matokeo yanaonyesha kuwa, katika hali yenye mwelekeo wa D = 4, uwezekano wa kuzuia wa HMWC-OXC unakaribia ule wa msingi wa jadi wa Spanke-OXC (S(64,4)). Kwa mfano, kwa kutumia usanidi wa v(64,2,32,0,4), uwezekano wa kuzuia huongezeka kwa takriban 5% chini ya mzigo wa wastani. Wakati mwelekeo wa mwelekeo unapoongezeka hadi D = 8, uwezekano wa kuzuia huongezeka kutokana na "athari ya shina" na kupungua kwa urefu wa nyuzi katika kila mwelekeo. Hata hivyo, suala hili linaweza kupunguzwa kwa ufanisi kwa kuongeza idadi ya bandari za T (kwa mfano, usanidi wa v(64,2,48,16,8).
Hasa, ingawa kuongezwa kwa moduli za safu ya kati kunaweza kusababisha uzuiaji wa ndani kwa sababu ya ugomvi wa T-port, usanifu wa jumla bado unaweza kufikia utendakazi ulioboreshwa kupitia usanidi unaofaa.
Uchanganuzi wa gharama unaonyesha zaidi faida za HMWC-OXC, kama inavyoonyeshwa kwenye takwimu hapa chini.
Kielelezo: Uwezekano wa Kuzuia na Gharama ya Usanifu Tofauti wa OXC
Katika hali zenye msongamano mkubwa zenye urefu wa mawimbi 80/nyuzi, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) inaweza kupunguza gharama kwa 40% ikilinganishwa na Spanke-OXC ya jadi. Katika hali za urefu wa chini wa mawimbi (kwa mfano, urefu wa mawimbi 50/nyuzi), faida ya gharama ni kubwa zaidi kutokana na kupungua kwa idadi ya bandari za T zinazohitajika (kwa mfano, v(64,2,36,4,64)).
Faida hii ya kiuchumi inatokana na mchanganyiko wa msongamano mkubwa wa bandari wa swichi za MEMS na mkakati wa upanuzi wa msimu, ambao sio tu huepuka gharama ya uingizwaji wa WSS kwa kiasi kikubwa lakini pia hupunguza gharama za nyongeza kwa kutumia tena moduli zilizopo za Spanke-OXC. Matokeo ya uigaji pia yanaonyesha kuwa kwa kurekebisha idadi ya moduli za safu ya kati na uwiano wa bandari za T, HMWC-OXC inaweza kusawazisha utendaji na gharama kwa urahisi chini ya uwezo tofauti wa urefu wa mawimbi na usanidi wa mwelekeo, kutoa waendeshaji fursa za uboreshaji wa pande nyingi.
Utafiti wa siku zijazo unaweza kuchunguza zaidi algoriti za ugawaji wa bandari ya T ili kuboresha matumizi ya rasilimali ya ndani. Zaidi ya hayo, pamoja na maendeleo katika michakato ya utengenezaji wa MEMS, ujumuishaji wa swichi za hali ya juu zaidi utaongeza uimara wa usanifu huu. Kwa waendeshaji mtandao wa macho, usanifu huu unafaa hasa kwa matukio na ukuaji usio na uhakika wa trafiki, kutoa suluhisho la kiufundi la vitendo kwa ajili ya kujenga mtandao wa uti wa mgongo unaoweza kustahimili na hatari.
Muda wa kutuma: Aug-21-2025