OXC (muunganisho mtambuka wa macho) ni toleo lililoboreshwa la ROADM (Multiplexer ya Kuongeza-Drop ya Macho Inayoweza Kusanidiwa Upya).
Kama kipengele kikuu cha ubadilishaji wa mitandao ya macho, uwezo wa kupanuka na ufanisi wa gharama wa miunganisho mtambuka ya macho (OXCs) sio tu huamua unyumbulifu wa 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 usanifu wa usanifu na utekelezaji wa utendaji kazi.
Mchoro ulio hapa chini unaonyesha usanifu wa kitamaduni wa CDC-OXC (Unganisho la Msalaba wa Macho Usio na Mwelekeo wa Rangi Usio na Mwelekeo), ambao hutumia swichi za kuchagua urefu wa wimbi (WSS). Kwenye upande wa mstari, 1 × N na N × 1 WSS hutumika kama moduli za kuingia/kutoka, huku M × K WSS kwenye upande wa kuongeza/kushuka husimamia nyongeza na kushuka kwa urefu wa wimbi. Moduli hizi zimeunganishwa kupitia nyuzi za macho ndani ya sehemu ya nyuma ya OXC.
Kielelezo: Usanifu wa Jadi wa CDC-OXC
Hili linaweza pia kupatikana kwa kubadilisha backplane kuwa mtandao wa Spanke, na kusababisha usanifu wetu wa Spanke-OXC.
Kielelezo: Usanifu wa Spanke-OXC
Mchoro hapo juu unaonyesha kwamba upande wa mstari, OXC inahusishwa na aina mbili za milango: milango ya mwelekeo na milango ya nyuzi. Kila mlango wa mwelekeo unalingana na mwelekeo wa kijiografia wa OXC katika topolojia ya mtandao, huku kila mlango wa nyuzi ukiwakilisha jozi ya nyuzi za mwelekeo mbili ndani ya mlango wa mwelekeo. Mlango wa mwelekeo una jozi nyingi za nyuzi za mwelekeo mbili (yaani, milango mingi ya nyuzi).
Ingawa OXC inayotegemea Spanke inafanikisha ubadilishaji usiozuia kupitia muundo wa backplane uliounganishwa kikamilifu, mapungufu yake yanazidi kuwa makubwa kadri trafiki ya mtandao inavyoongezeka. Kikomo cha idadi ya milango ya swichi za kuchagua urefu wa wimbi la kibiashara (WSSs) (kwa mfano, kiwango cha juu kinachoungwa mkono sasa ni milango 1×48, kama vile FlexGrid Twin 1×48 ya Finisar) inamaanisha kwamba kupanua kipimo cha OXC kunahitaji kubadilisha vifaa vyote, ambavyo ni ghali na huzuia utumiaji tena wa vifaa vilivyopo.
Hata ikiwa na usanifu wa OXC wa hali ya juu unaotegemea mitandao ya Clos, bado inategemea M×N WSS za gharama kubwa, na kufanya iwe vigumu kukidhi mahitaji ya uboreshaji wa mara kwa mara.
Ili kukabiliana na changamoto hii, watafiti wamependekeza usanifu mpya mseto: HMWC-OXC (MEMS Mseto na Mtandao wa WSS Clos). Kwa kuunganisha mifumo ya microelectromechanical (MEMS) na WSS, usanifu huu unadumisha utendaji usio na kizuizi huku ukiunga mkono uwezo wa "kulipa-kadri-unavyokua", na kutoa njia ya uboreshaji yenye gharama nafuu kwa waendeshaji wa mtandao wa macho.
Muundo mkuu wa HMWC-OXC upo katika muundo wake wa mtandao wa Clos wenye tabaka tatu.
Kielelezo: Usanifu wa Spanke-OXC Kulingana na Mitandao ya HMWC
Swichi za macho za MEMS zenye vipimo vya juu huwekwa kwenye tabaka za ingizo na matokeo, kama vile kipimo cha 512×512 kinachoungwa mkono na teknolojia ya sasa, ili kuunda bwawa kubwa la bandari. Safu ya kati ina moduli nyingi ndogo za Spanke-OXC, zilizounganishwa kupitia "bandari za T" ili kupunguza msongamano wa ndani.
Katika awamu ya awali, waendeshaji wanaweza kujenga miundombinu kulingana na Spanke-OXC iliyopo (km, kipimo cha 4×4), wakiweka swichi za MEMS (km, 32×32) kwenye tabaka za ingizo na matokeo, huku wakihifadhi moduli moja ya Spanke-OXC kwenye safu ya kati (katika hali hii, idadi ya milango ya T ni sifuri). Kadri mahitaji ya uwezo wa mtandao yanavyoongezeka, moduli mpya za Spanke-OXC huongezwa polepole kwenye safu ya kati, na milango ya T imeundwa ili kuunganisha moduli.
Kwa mfano, wakati wa kupanua idadi ya moduli za safu ya kati kutoka moja hadi mbili, idadi ya milango ya T imewekwa kuwa moja, na kuongeza jumla ya vipimo kutoka nne hadi sita.
Kielelezo: Mfano wa HMWC-OXC
Mchakato huu unafuata kikwazo cha kigezo M > N × (S − T), ambapo:
M ni idadi ya milango ya MEMS,
N ni idadi ya moduli za safu ya kati,
S ni idadi ya milango katika Spanke-OXC moja, na
T ni idadi ya milango iliyounganishwa.
Kwa kurekebisha vigezo hivi kwa njia ya kiotomatiki, HMWC-OXC inaweza kusaidia upanuzi wa taratibu kutoka kwa kipimo cha awali hadi kipimo lengwa (km, 64×64) bila kubadilisha rasilimali zote za vifaa kwa wakati mmoja.
Ili kuthibitisha utendaji halisi wa usanifu huu, timu ya utafiti ilifanya majaribio ya uigaji kulingana na maombi ya njia ya macho inayobadilika.
Kielelezo: Utendaji wa Kuzuia wa Mtandao wa HMWC
Simulizi hutumia mfumo wa trafiki wa Erlang, ikizingatiwa kuwa maombi ya huduma yanafuata usambazaji wa Poisson na muda wa kushikilia huduma unafuata usambazaji hasi wa kielelezo. Jumla ya mzigo wa trafiki imewekwa kuwa Erlangs 3100. Kipimo cha OXC kinacholengwa ni 64×64, na kipimo cha MEMS cha safu ya ingizo na matokeo pia ni 64×64. Usanidi wa moduli ya safu ya kati ya Spanke-OXC unajumuisha vipimo vya 32×32 au 48×48. Idadi ya milango ya T inaanzia 0 hadi 16 kulingana na mahitaji ya hali.
Matokeo yanaonyesha kwamba, katika hali yenye kipimo cha mwelekeo cha D = 4, uwezekano wa kuzuia wa HMWC-OXC uko karibu na 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% tu chini ya mzigo wa wastani. Wakati kipimo cha mwelekeo kinapoongezeka 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 milango ya T (kwa mfano, usanidi wa v(64,2,48,16,8).
Ikumbukwe kwamba, ingawa kuongezwa kwa moduli za safu ya kati kunaweza kusababisha kizuizi cha ndani kutokana na utata wa bandari ya T, usanifu wa jumla bado unaweza kufikia utendaji ulioboreshwa kupitia usanidi unaofaa.
Uchambuzi wa gharama unaangazia zaidi faida za HMWC-OXC, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro ulio hapa chini.
Kielelezo: Uwezekano wa Kuzuia na Gharama ya Miundo Tofauti ya OXC
Katika hali zenye msongamano mkubwa zenye urefu wa mawimbi/nyuzi 80, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) inaweza kupunguza gharama kwa 40% ikilinganishwa na Spanke-OXC ya jadi. Katika hali zenye urefu wa mawimbi ya chini (km, urefu wa mawimbi 50/nyuzi), faida ya gharama ni muhimu zaidi kutokana na idadi iliyopunguzwa ya milango ya T inayohitajika (km, v(64,2,36,4,64)).
Faida hii ya kiuchumi inatokana na mchanganyiko wa msongamano mkubwa wa milango ya swichi za MEMS na mkakati wa upanuzi wa moduli, ambao sio tu kwamba huepuka gharama ya uingizwaji mkubwa wa WSS lakini pia hupunguza gharama za ziada 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 milango ya T, HMWC-OXC inaweza kusawazisha utendaji na gharama kwa urahisi chini ya uwezo tofauti wa urefu wa wimbi na usanidi wa mwelekeo, na kuwapa waendeshaji fursa za uboreshaji wa pande nyingi.
Utafiti wa siku zijazo unaweza kuchunguza zaidi algoriti za ugawaji wa bandari ya T zinazobadilika ili kuboresha matumizi ya rasilimali za ndani. Zaidi ya hayo, pamoja na maendeleo katika michakato ya utengenezaji wa MEMS, ujumuishaji wa swichi zenye vipimo vya juu utaongeza zaidi uwezo wa kupanuka wa usanifu huu. Kwa waendeshaji wa mtandao wa macho, usanifu huu unafaa hasa kwa hali zenye ukuaji wa trafiki usio na uhakika, na kutoa suluhisho la kiufundi la vitendo kwa ajili ya kujenga mtandao wa uti wa mgongo wa macho unaoweza kupanuka na unaoweza kupanuka.
Muda wa chapisho: Agosti-21-2025