گذر از الکترونیک به فتونیک ( OXC )

مثل آینه روشن است که آینه ازآن کیست و چیست! الیاف نوری با عرض باند وسیعی که دارند و قادر هستند با فناوری‌های موجود حدود چند میلیون مکالمه تلفنی را روی یک زوج تار نوری حمل کنند، ابر بزرگراه واقعی حال و آینده هستند.

 اما این کافی نیست! چرا که تقاطع و"چهارراه" ها را می‌توان به Add/Drop Convertor و یا Cross-Connect های مسیرهای الیاف نوری تشبیه کرد که عنوان انشعابات نوری برای مسیر انتقال، ضروری‌اند و "میدان‌ها" را نیز می‌توان، به مراکز Switching تشبیه کرد. البته فرایند تولید مراکز نوری پرظرفیت، دوران طفولیت خود را می‌گذراند. اما Cross- Connect های نوری، چند ماهی‌ است که روانه بازار شده‌اند. این مقاله، شرحی  است بر OXC یا  Optical Cross-Connect . ما برای پرهیز از رسم خط لاتین، این اصطلاح را، فارسی کردیم و معادل برگزیدیم. "اتصال ضربدری نوری" )به جای OXC  یا (Optical Cross-Connect) هنگام گذر از امکانات ساده تافتگری فشرده تقسیم طول موج(DWDM)، به راه حل‌های پیچیده انتقال، سئوال بزرگ چگونگی ارتباط و مدیریت شبکه نوری به صورت مؤثرترین راه است. اتصال ضربدری نوری(OXC) کلید پاسخ به این پرسش است که به استنتاج راهبردی مناسب و رفتارشناسی DWDM در تولید شبکه‌های نوری کمک خواهد کرد. OXC شرایط ایجاد مدیریت برای تجهیزات انتقال و از بین بردن ترافیک را در داخل این "بزرگراه‌های" غول‌آسای نوری مهیا می‌سازد.

 یکی از نتایج اصلی این فناوری، دستیابی به طراحی شبکه‌های نوری و محسوس‌ترین انتخاب بین سیستم‌های تمام نوری و نوری- الکتریکی - نوری(OEO) می‌باشد. ارائه این وضعیت و برداشتن گام‌های سریع در توسعه فناوری شبکه نوری، بهره‌برداران را قادر به نگرش علمی به دستیابی دو گانه (هایبرید) و انحصار مشروط در عرصه رقابت برای توسعه شبکه نوری می‌سازد.

چرا DWDM مورد نیاز است؟

DWDM، فناوری چند برابر سازی ارتباطات الیاف نوری است که دراصطلاح به آن "تافتگری فشرده تقسیم طول موج" می‌گویند. رشد ترافیک ارتباطات به صورت اعم و تلفن همراه واینترنت به صورت اخص. نیاز به عرض باند بیشتر شبکه را ایجاب می‌نماید. به عنوان مثال یک رایانه شخصی که برای نوشتن این مقاله مورد استفاده قرار می‌گیرد دارای سرعت پردازش چند میلیون bit/s است ولی به مجرد اینکه این رایانه به شبکه عمومی که خود هزاران هزار ارتباط دارد متصل می‌شود، مجبور است که به خوبی با سرعت چند کیلو bit/s عمل کند. البته حتی با این سرعت کم، باز هم فشار زیادی بر هسته شبکه اتصال سیستم وارد می‌آید و این فشارها با افزایش تعداد کاربران بیشتر خواهد شد. اگر بخواهیم رایانه‌‌ها و پایانه‌های همراه را در راه‌هایی که مردم برای ویدئو و یا سرویس‌های اطلاع رسانی سریع استفاده می‌کنند بکار گیریم تقاضا برای ظرفیت هسته شبکه، بزرگتر از امروز خواهد شد.

سیستم‌های DWDM درشبکه‌های الیاف نوری برای استفاده بهتر از عرض باند ذاتی که زیر نظر TDM می‌باشد، استفاده می‌شود.

شبکه تمام نوری سبب می‌شود سیستم، انتقال با ظرفیت‌های سرریز دارای توانایی ارتباط نقطه به نقطه نیز شود. شبکه‌های نوری لایه‌ای شفاف و قابل مدیریت را تهیه می‌کنند که برروی آن تمام جریان و سرویس‌های جدید می‌توانند قرار گیرند و شبکه‌های تافتگری (مالتی پلکسینگ) نوری همزمان و سوئیچینگ حفاظتی و استقرار یونیت‌های جزئی و فرعی را تکمیل کند.

اولین مرحله از شبکه تمام نوری، معرفی تافتگر(مالتی پلکس)‌های OADN یا (Optical Add/Drop Mltiplcexer) غیر قابل برنامه‌ریزی مجدد بوده که اجازه می‌دهند یک یا چند عدد از طول موج‌ها دربعضی نقاط اضافه یا حذف شوند. در حال حاضر OADM های قابل برنامه‌ریزی از راه دور، عرضه شده‌اند که اجازه می‌دهند مسیرهای نوری بر حسب تقاضا در بعضی نقاط اضافه و یا کم شوند.

مزایای اتصال ضربدری نوری(Optical Cross Connection)

اتصال ضربدری نوری (OXC)، امکان پیاده‌سازی وجمع مسیرهای نوری را که در آنها طول موج‌ها به سادگی عبوردهی، یا اضافه و کم می‌شوند مهیا می‌سازد و با این امکان شبکه‌های نوری، دیگر محدود به تک حلقه‌ها و یا رشته‌ها نمی‌شوند. یعنی یا اتصالات ضربدری نوری دیگر، همبندی شبکه‌های نوری به آرایش حلقوی و شریانی محدود نمی‌گذرد و امکان شاخه شاخه شدن و ایجاد شبکه  در حالت کلی یک شبکه حلقه‌ای در یک لایه نوری می‌تواند ساخته و مدیریت شود.

 OXC ها‌یکی از دو نقش مورد اشاره در شکل را بر عهده دارند (شکل (1) ملاحظه می‌شود) اولین وظیفه‌ای که برعهده OXC است این است که یک "طیف" نوری را از دسته الیاف نوری، استخراج کند ومسیریابی نماید. این دسته معمولا از (هفتاد و دو) "لیف" (Fiber)تشکیل می‌یابد که شامل مسیر های نوری متعددی است. این "لیف" ها ممکن است وارد دسته دیگری از فیبر نوری شود و در نهایت به‌طرف کاربر برود. نقش دوم نقش اتصالات ضربدری طول موج‌هایی است که با یک پایانه "تافتگر تقسیم طول موج" یا WDM Terminalمنتهی می‌شود ویا به گروهی از کاربران که روی گروه‌های طول موج‌های فیبرهای مجزا یا مضاعف کار می‌کنند (همان‌طور که شکل1 نشان می‌دهد)

هر چقدر که خطوط نوری دسته‌بندی شوند و ظرفیت حمل آنها افزایش یابد مدیریت وحفاظت از آنها مشکل‌تر می‌شود.

با توجه به اینکه سرعت انتقال از طریق طول موج‌های نوری برابر با 5/2 گیگا بیت بر ثانیه می‌باشد در یک نوار (باند) 32 طول موج جا می‌گیرد لذا ظرفیتی برابر با 80 گیگا بیت بر ثانیه دارد وچون اغلب 72 دسته فیبر در یک کابل وجود دارند از این رو ظرفیت فوق العاده بالایی حاصل می‌شود. 3 کاربرد اصلی اتصالات ضربدری نوری عبارتند از : (1- حفاظت، تهیه و مهار سریع خدمات در کمتر از یک هزارم ثانیه، در صورت بروز خطا یا قطع درمسیر انتقال به طوری که هیچ تاثیر سویی درجائی که در آنجا اثری از مشتری وجود ندارد. (2-  ذخیره سازی دوباره - ذخیره سازی دوباره ظرفیت عقب افتاده بعد از حفاظت ظرفیت مورد نیاز است (درحد ثانیه یا دقیقه) (3- 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 شبکه نوری موجود است: سیستم‌های تمام نوری که تمام مسیرهای درون OXC ها به طور خالص نوری هستند وسیستم‌های ترکیبی الکتریکی- نوری (نوری- الکتریکی- نوری- OEO) که درهر دو نوع مزایای مختلفی وجود دارد. سیستم‌های اتصال عرضی OEO این مزیت را دارا هستند که اجازه ترجمه طول موج‌ها را می‌دهند. اگر اتصالات فیبری وارد شونده وخارج شونده برای استفاده دقیق گروه‌های هم فرکانسی اتفاق نیفتد قرار دادن یک مرحله الکتریکی در روند سوئیچینگ اجازه تولید دوباره سیگنال ودستیابی به ترافیک وسیگنالینگ را می‌دهد که این البته برای شبکه‌های تمام نوری غیر ممکن است. سیستم‌های تمام نوری قابلیت شفافیت کامل را دارا هستند که این بدین معناست که آنها می‌توانند هر نسبتی را در دست داشته وسریعا درجه بندی شوند. سیستم‌های تمام نوری نسبت به تجهیزات OEO از انرژی کمتری استفاده می‌کنند که می‌تواند دریک شبکه بزرگ موجب کاهش هزینه شود.

عامل مفید دیگر سیستم‌های تمام نوری، مزیت قیمتشان خصوصا درنسبت‌های بالاتر است. قیمت مؤلفه‌های نوری از مشابه الکترونیکی آن سریع‌تر پائین می‌آید. اگر چه در شبکه‌های حقیقی همیشه نیاز به ترجمه طول موج است بنابراین سیگنال‌های نوری تقویت شده، وارد OXC ها می‌شوند.

مدیریت کلید است:

مدیریت منابع شبکه‌های نوری با ظرفیت عظیم شاید مؤثرترین نمای مبارزه شرکت‌های بهره‌بردار(operator)  و تجهیزات فروشنده‌ها باشد. تمام مؤلفه‌های یک توده از فیبر OXCS به ‌طرف Iprouter (که به صورت غیر قابل تغییر توسط تعدادی از فروشنده‌ها تهیه می‌شود)نیاز به کار مشترک دارد تا سطح کارآیی مورد نیاز برنامه‌ریزی، خطا، حراست ومدیریت خدمات را ارائه دهند. افزایش تقاضای ظرفیت شبکه‌های ارتباطی، به صورت نامنظم بوده‌ وطرح آن مشکل می‌باشد. OXCS اگر به اندازه کافی منعطف انجام شده و دارای مدیریت نیرومند باشد راهی برای بهره‌بردارهای شبکه به منظور محاصره احتیاجات انتقال آینده تهیه می‌نماید. در این راه اپراتورها از نگرانی ظرفیت رها بوده وبهتر قادر خواهند بود که بر روی توسعه خدمات تمرکز کنند.

    مهرداد مهدویان