OXC: گذر از الکترونیک به فتونیک

مثل آینه روشن است كه آینه ازآن كیست و چیست! الیاف نوری با عرض باند وسیعی كه دارند و قادر هستند با فناوری‌های موجود حدود چند میلیون مكالمه تلفنی را روی یك زوج تار نوری حمل كنند، ابر بزرگراه واقعی حال و آینده هستند.
اما این كافی نیست! چرا كه تقاطع و"چهارراه" ها را می‌توان به Add/Drop Convertor و یا Cross-Connect های مسیرهای الیاف نوری تشبیه كرد كه عنوان انشعابات نوری برای مسیر انتقال، ضروری‌اند و "میدان‌ها" را نیز می‌توان، به مراكز Switching تشبیه كرد. البته فرایند تولید مراكز نوری پرظرفیت، دوران طفولیت خود را می‌گذراند. اما Cross- Connect های نوری، چند ماهی‌ است كه روانه بازار شده‌اند. این مقاله، شرحی است بر OXC یا Optical Cross-Connect . ما برای پرهیز از رسم خط لاتین، این اصطلاح را، فارسی كردیم و معادل برگزیدیم. "اتصال ضربدری نوری" )به جای OXC یا (Optical Cross-Connect) هنگام گذر از امكانات ساده تافتگری فشرده تقسیم طول موج(DWDM)، به راه حل‌های پیچیده انتقال، سئوال بزرگ چگونگی ارتباط و مدیریت شبكه نوری به صورت مؤثرترین راه است. اتصال ضربدری نوری(OXC) كلید پاسخ به این پرسش است كه به استنتاج راهبردی مناسب و رفتارشناسی DWDM در تولید شبكه‌های نوری كمك خواهد كرد. OXC شرایط ایجاد مدیریت برای تجهیزات انتقال و از بین بردن ترافیك را در داخل این "بزرگراه‌های" غول‌آسای نوری مهیا می‌سازد.
یكی از نتایج اصلی این فناوری، دستیابی به طراحی شبكه‌های نوری و محسوس‌ترین انتخاب بین سیستم‌های تمام نوری و نوری- الكتریكی - نوری(OEO) می‌باشد. ارائه این وضعیت و برداشتن گام‌های سریع در توسعه فناوری شبكه نوری، بهره‌برداران را قادر به نگرش علمی به دستیابی دو گانه (هایبرید) و انحصار مشروط در عرصه رقابت برای توسعه شبكه نوری می‌سازد.
چرا DWDM مورد نیاز است؟
DWDM، فناوری چند برابر سازی ارتباطات الیاف نوری است كه دراصطلاح به آن "تافتگری فشرده تقسیم طول موج" می‌گویند. رشد ترافیك ارتباطات به صورت اعم و تلفن همراه واینترنت به صورت اخص. نیاز به عرض باند بیشتر شبكه را ایجاب می‌نماید. به عنوان مثال یك رایانه شخصی كه برای نوشتن این مقاله مورد استفاده قرار می‌گیرد دارای سرعت پردازش چند میلیون bit/s است ولی به مجرد اینكه این رایانه به شبكه عمومی كه خود هزاران هزار ارتباط دارد متصل می‌شود، مجبور است كه به خوبی با سرعت چند كیلو bit/s عمل كند. البته حتی با این سرعت كم، باز هم فشار زیادی بر هسته شبكه اتصال سیستم وارد می‌آید و این فشارها با افزایش تعداد كاربران بیشتر خواهد شد. اگر بخواهیم رایانه‌‌ها و پایانه‌های همراه را در راه‌هایی كه مردم برای ویدئو و یا سرویس‌های اطلاع رسانی سریع استفاده می‌كنند بكار گیریم تقاضا برای ظرفیت هسته شبكه، بزرگتر از امروز خواهد شد.سیستم‌های DWDM درشبكه‌های الیاف نوری برای استفاده بهتر از عرض باند ذاتی كه زیر نظر TDM می‌باشد، استفاده می‌شود.شبكه تمام نوری سبب می‌شود سیستم، انتقال با ظرفیت‌های سرریز دارای توانایی ارتباط نقطه به نقطه نیز شود. شبكه‌های نوری لایه‌ای شفاف و قابل مدیریت را تهیه می‌كنند كه برروی آن تمام جریان و سرویس‌های جدید می‌توانند قرار گیرند و شبكه‌های تافتگری (مالتی پلكسینگ) نوری همزمان و سوئیچینگ حفاظتی و استقرار یونیت‌های جزئی و فرعی را تكمیل كند.
اولین مرحله از شبكه تمام نوری، معرفی تافتگر(مالتی پلكس)‌های OADN یا (Optical Add/Drop Mltiplcexer) غیر قابل برنامه‌ریزی مجدد بوده كه اجازه می‌دهند یك یا چند عدد از طول موج‌ها دربعضی نقاط اضافه یا حذف شوند. در حال حاضر OADM های قابل برنامه‌ریزی از راه دور، عرضه شده‌اند كه اجازه می‌دهند مسیرهای نوری بر حسب تقاضا در بعضی نقاط اضافه و یا كم شوند.
مزایای اتصال ضربدری نوری(Optical Cross Connection)
اتصال ضربدری نوری (OXC)، امكان پیاده‌سازی وجمع مسیرهای نوری را كه در آنها طول موج‌ها به سادگی عبوردهی، یا اضافه و كم می‌شوند مهیا می‌سازد و با این امكان شبكه‌های نوری، دیگر محدود به تك حلقه‌ها و یا رشته‌ها نمی‌شوند. یعنی یا اتصالات ضربدری نوری دیگر، همبندی شبكه‌های نوری به آرایش حلقوی و شریانی محدود نمی‌گذرد و امكان شاخه شاخه شدن و ایجاد شبكه در حالت كلی یك شبكه حلقه‌ای در یك لایه نوری می‌تواند ساخته و مدیریت شود.
OXC ها‌یكی از دو نقش مورد اشاره در شكل را بر عهده دارند (شكل (۱) ملاحظه می‌شود) اولین وظیفه‌ای كه برعهده OXC است این است كه یك "طیف" نوری را از دسته الیاف نوری، استخراج كند ومسیریابی نماید. این دسته معمولا از (هفتاد و دو) "لیف" (Fiber)تشكیل می‌یابد كه شامل مسیر های نوری متعددی است. این "لیف" ها ممكن است وارد دسته دیگری از فیبر نوری شود و در نهایت به‌طرف كاربر برود. نقش دوم نقش اتصالات ضربدری طول موج‌هایی است كه با یك پایانه "تافتگر تقسیم طول موج" یا WDM Terminalمنتهی می‌شود ویا به گروهی از كاربران كه روی گروه‌های طول موج‌های فیبرهای مجزا یا مضاعف كار می‌كنند (همان‌طور كه شكل۱ نشان می‌دهد)
هر چقدر كه خطوط نوری دسته‌بندی شوند و ظرفیت حمل آنها افزایش یابد مدیریت وحفاظت از آنها مشكل‌تر می‌شود.با توجه به اینكه سرعت انتقال از طریق طول موج‌های نوری برابر با ۵/۲ گیگا بیت بر ثانیه می‌باشد در یك نوار (باند) ۳۲ طول موج جا می‌گیرد لذا ظرفیتی برابر با ۸۰ گیگا بیت بر ثانیه دارد وچون اغلب ۷۲ دسته فیبر در یك كابل وجود دارند از این رو ظرفیت فوق العاده بالایی حاصل می‌شود. ۳ كاربرد اصلی اتصالات ضربدری نوری عبارتند از : (۱- حفاظت، تهیه و مهار سریع خدمات در كمتر از یك هزارم ثانیه، در صورت بروز خطا یا قطع درمسیر انتقال به طوری كه هیچ تاثیر سویی درجائی كه در آنجا اثری از مشتری وجود ندارد. (۲- ذخیره سازی دوباره - ذخیره سازی دوباره ظرفیت عقب افتاده بعد از حفاظت ظرفیت مورد نیاز است (درحد ثانیه یا دقیقه) (۳- پیش‌بینی وبرنامه‌ریزی مجدد نیاز به حفاظت وذخیره سازی مجدد در لایه نوری با افزایش ATM و سرویس‌های IP رو به تزاید است. حفاظت نوری تنها به هماهنگی‌های محلی نیاز ندارد اما بایستی بسیار سریع باشد.
دستیابی به هایبرید
دو طراحی اساسی در سیستم‌های شبكه نوری موجود است: سیستم‌های تمام نوری كه تمام مسیرهای درون OXC ها به طور خالص نوری هستند وسیستم‌های تركیبی الكتریكی- نوری (نوری- الكتریكی- نوری- OEO) كه درهر دو نوع مزایای مختلفی وجود دارد. سیستم‌های اتصال عرضی OEO این مزیت را دارا هستند كه اجازه ترجمه طول موج‌ها را می‌دهند. اگر اتصالات فیبری وارد شونده وخارج شونده برای استفاده دقیق گروه‌های هم فركانسی اتفاق نیفتد قرار دادن یك مرحله الكتریكی در روند سوئیچینگ اجازه تولید دوباره سیگنال ودستیابی به ترافیك وسیگنالینگ را می‌دهد كه این البته برای شبكه‌های تمام نوری غیر ممكن است. سیستم‌های تمام نوری قابلیت شفافیت كامل را دارا هستند كه این بدین معناست كه آنها می‌توانند هر نسبتی را در دست داشته وسریعا درجه بندی شوند. سیستم‌های تمام نوری نسبت به تجهیزات OEO از انرژی كمتری استفاده می‌كنند كه می‌تواند دریك شبكه بزرگ موجب كاهش هزینه شود.
عامل مفید دیگر سیستم‌های تمام نوری، مزیت قیمتشان خصوصا درنسبت‌های بالاتر است. قیمت مؤلفه‌های نوری از مشابه الكترونیكی آن سریع‌تر پائین می‌آید. اگر چه در شبكه‌های حقیقی همیشه نیاز به ترجمه طول موج است بنابراین سیگنال‌های نوری تقویت شده، وارد OXCها می‌شوند.
مدیریت كلید است:
مدیریت منابع شبكه‌های نوری با ظرفیت عظیم شاید مؤثرترین نمای مبارزه شركت‌های بهره‌بردار(operator) و تجهیزات فروشنده‌ها باشد. تمام مؤلفه‌های یك توده از فیبر OXCS به ‌طرف Iprouter (كه به صورت غیر قابل تغییر توسط تعدادی از فروشنده‌ها تهیه می‌شود)نیاز به كار مشترك دارد تا سطح كارآیی مورد نیاز برنامه‌ریزی، خطا، حراست ومدیریت خدمات را ارائه دهند. افزایش تقاضای ظرفیت شبكه‌های ارتباطی، به صورت نامنظم بوده‌ وطرح آن مشكل می‌باشد. OXCS اگر به اندازه كافی منعطف انجام شده و دارای مدیریت نیرومند باشد راهی برای بهره‌بردارهای شبكه به منظور محاصره احتیاجات انتقال آینده تهیه می‌نماید. در این راه اپراتورها از نگرانی ظرفیت رها بوده وبهتر قادر خواهند بود كه بر روی توسعه خدمات تمركز كنند.


مهرداد مهدویان

منبع : ماهنامه دنیای مخابرات و ارتباطات