OXC (अप्टिकल क्रस-कनेक्ट) ROADM (रिकन्फिगरयोग्य अप्टिकल एड-ड्रप मल्टिप्लेक्सर) को विकसित संस्करण हो।
अप्टिकल नेटवर्कहरूको कोर स्विचिङ तत्वको रूपमा, अप्टिकल क्रस-कनेक्टहरू (OXCs) को स्केलेबिलिटी र लागत-प्रभावकारिताले नेटवर्क टोपोलोजीहरूको लचिलोपन मात्र निर्धारण गर्दैन तर ठूला-स्तरीय अप्टिकल नेटवर्कहरूको निर्माण र सञ्चालन र मर्मत लागतमा पनि प्रत्यक्ष प्रभाव पार्छ। विभिन्न प्रकारका OXCs ले वास्तुकला डिजाइन र कार्यात्मक कार्यान्वयनमा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू प्रदर्शन गर्छन्।
तलको चित्रले परम्परागत CDC-OXC (रंगहीन दिशाहीन कन्टेन्शनलेस अप्टिकल क्रस-कनेक्ट) आर्किटेक्चरलाई चित्रण गर्दछ, जसले तरंगदैर्ध्य चयनात्मक स्विचहरू (WSSs) प्रयोग गर्दछ। लाइन साइडमा, १ × N र N × १ WSSs ले प्रवेश/निकास मोड्युलको रूपमा काम गर्दछ, जबकि थप/छोड्ने साइडमा M × K WSSs ले तरंगदैर्ध्यको थप र ड्रप व्यवस्थापन गर्दछ। यी मोड्युलहरू OXC ब्याकप्लेन भित्र अप्टिकल फाइबरहरू मार्फत एकअर्कासँग जोडिएका छन्।
चित्र: परम्परागत CDC-OXC वास्तुकला
यो ब्याकप्लेनलाई स्प्यान्के नेटवर्कमा रूपान्तरण गरेर पनि प्राप्त गर्न सकिन्छ, जसको परिणामस्वरूप हाम्रो स्प्यान्के-ओएक्ससी वास्तुकला बन्छ।
चित्र: स्प्यान्के-ओएक्ससी वास्तुकला
माथिको चित्रले देखाउँछ कि लाइन साइडमा, OXC दुई प्रकारका पोर्टहरूसँग सम्बन्धित छ: दिशात्मक पोर्टहरू र फाइबर पोर्टहरू। प्रत्येक दिशात्मक पोर्ट नेटवर्क टोपोलोजीमा OXC को भौगोलिक दिशासँग मेल खान्छ, जबकि प्रत्येक फाइबर पोर्टले दिशात्मक पोर्ट भित्र द्विदिशात्मक फाइबरहरूको जोडीलाई प्रतिनिधित्व गर्दछ। दिशात्मक पोर्टमा धेरै द्विदिशात्मक फाइबर जोडीहरू (अर्थात्, धेरै फाइबर पोर्टहरू) हुन्छन्।
स्प्यान्के-आधारित OXC ले पूर्ण रूपमा अन्तरसम्बन्धित ब्याकप्लेन डिजाइन मार्फत कडा रूपमा गैर-ब्लकिङ स्विचिङ प्राप्त गर्दछ, नेटवर्क ट्राफिक बढ्दै जाँदा यसको सीमितताहरू बढ्दो रूपमा महत्त्वपूर्ण हुन्छन्। व्यावसायिक तरंगदैर्ध्य चयनात्मक स्विचहरू (WSSs) को पोर्ट गणना सीमा (उदाहरणका लागि, हालको अधिकतम समर्थित 1×48 पोर्टहरू हो, जस्तै Finisar को FlexGrid Twin 1×48) को अर्थ OXC आयाम विस्तार गर्न सबै हार्डवेयर प्रतिस्थापन गर्न आवश्यक छ, जुन महँगो छ र अवस्थित उपकरणहरूको पुन: प्रयोगलाई रोक्छ।
Clos नेटवर्कहरूमा आधारित उच्च-आयामी OXC वास्तुकलाको साथ पनि, यो अझै पनि महँगो M×N WSS मा निर्भर गर्दछ, जसले गर्दा वृद्धिशील अपग्रेड आवश्यकताहरू पूरा गर्न गाह्रो हुन्छ।
यस चुनौतीलाई सम्बोधन गर्न, अनुसन्धानकर्ताहरूले एउटा नयाँ हाइब्रिड वास्तुकला प्रस्ताव गरेका छन्: HMWC-OXC (हाइब्रिड MEMS र WSS Clos नेटवर्क)। माइक्रोइलेक्ट्रोमेकानिकल प्रणालीहरू (MEMS) र WSS लाई एकीकृत गरेर, यो वास्तुकलाले "भुक्तानी-जस्तै-बृद्धि" क्षमताहरूलाई समर्थन गर्दै लगभग-नन-ब्लकिङ प्रदर्शन कायम राख्छ, अप्टिकल नेटवर्क अपरेटरहरूको लागि लागत-प्रभावी अपग्रेड मार्ग प्रदान गर्दछ।
HMWC-OXC को मुख्य डिजाइन यसको तीन-तह Clos नेटवर्क संरचनामा निहित छ।
चित्र: HMWC नेटवर्कहरूमा आधारित स्प्यान्के-OXC वास्तुकला
उच्च-आयामी MEMS अप्टिकल स्विचहरू इनपुट र आउटपुट तहहरूमा तैनाथ गरिन्छन्, जस्तै हालको प्रविधिद्वारा समर्थित ५१२×५१२ स्केल, जसले ठूलो क्षमताको पोर्ट पूल बनाउँछ। बीचको तहमा धेरै साना Spanke-OXC मोड्युलहरू हुन्छन्, जुन आन्तरिक भीड कम गर्न "T-पोर्टहरू" मार्फत आपसमा जोडिएका हुन्छन्।
प्रारम्भिक चरणमा, अपरेटरहरूले अवस्थित Spanke-OXC (जस्तै, ४×४ स्केल) मा आधारित पूर्वाधार निर्माण गर्न सक्छन्, केवल इनपुट र आउटपुट तहहरूमा MEMS स्विचहरू (जस्तै, ३२×३२) तैनाथ गर्दै, मध्य तहमा एकल Spanke-OXC मोड्युल कायम राख्दै (यस अवस्थामा, T-पोर्टहरूको संख्या शून्य छ)। नेटवर्क क्षमता आवश्यकताहरू बढ्दै जाँदा, नयाँ Spanke-OXC मोड्युलहरू बिस्तारै मध्य तहमा थपिन्छन्, र T-पोर्टहरू मोड्युलहरू जडान गर्न कन्फिगर गरिन्छन्।
उदाहरणका लागि, मध्य तह मोड्युलहरूको संख्या एकबाट दुईमा विस्तार गर्दा, T-पोर्टहरूको संख्या एकमा सेट गरिन्छ, जसले गर्दा कुल आयाम चारबाट छ पुग्छ।
चित्र: HMWC-OXC उदाहरण
यो प्रक्रियाले प्यारामिटर अवरोध M > N × (S − T) लाई पछ्याउँछ, जहाँ:
M भनेको MEMS पोर्टहरूको संख्या हो,
N भनेको मध्यवर्ती तह मोड्युलहरूको संख्या हो,
S भनेको एकल Spanke-OXC मा पोर्टहरूको संख्या हो, र
T भनेको अन्तरसम्बन्धित पोर्टहरूको संख्या हो।
यी प्यारामिटरहरूलाई गतिशील रूपमा समायोजन गरेर, HMWC-OXC ले सबै हार्डवेयर स्रोतहरू एकैचोटि प्रतिस्थापन नगरी प्रारम्भिक स्केलबाट लक्ष्य आयाम (जस्तै, 64×64) मा क्रमिक विस्तारलाई समर्थन गर्न सक्छ।
यस वास्तुकलाको वास्तविक कार्यसम्पादन प्रमाणित गर्न, अनुसन्धान टोलीले गतिशील अप्टिकल पथ अनुरोधहरूमा आधारित सिमुलेशन प्रयोगहरू सञ्चालन गर्यो।
चित्र: HMWC नेटवर्कको अवरुद्ध कार्यसम्पादन
सिमुलेशनले एर्लाङ ट्राफिक मोडेल प्रयोग गर्दछ, मानिन्छ कि सेवा अनुरोधहरूले पोइसन वितरणलाई पछ्याउँछन् र सेवा होल्ड समयहरूले नकारात्मक घातांकीय वितरणलाई पछ्याउँछन्। कुल ट्राफिक लोड 3100 एर्लाङमा सेट गरिएको छ। लक्षित OXC आयाम 64×64 छ, र इनपुट र आउटपुट तह MEMS स्केल पनि 64×64 छ। मध्य तह स्प्यान्के-OXC मोड्युल कन्फिगरेसनहरूमा 32×32 वा 48×48 विशिष्टताहरू समावेश छन्। परिदृश्य आवश्यकताहरूमा निर्भर गर्दै T-पोर्टहरूको संख्या 0 देखि 16 सम्म हुन्छ।
परिणामहरूले देखाउँछन् कि, D = 4 को दिशात्मक आयाम भएको परिदृश्यमा, HMWC-OXC को अवरुद्ध सम्भावना परम्परागत Spanke-OXC आधारभूत (S(64,4)) को नजिक छ। उदाहरणका लागि, v(64,2,32,0,4) कन्फिगरेसन प्रयोग गर्दा, मध्यम लोड अन्तर्गत अवरुद्ध सम्भावना लगभग 5% ले मात्र बढ्छ। जब दिशात्मक आयाम D = 8 मा बढ्छ, "ट्रंक प्रभाव" र प्रत्येक दिशामा फाइबर लम्बाइमा कमीको कारणले अवरुद्ध सम्भावना बढ्छ। यद्यपि, यो समस्यालाई T-पोर्टहरूको संख्या बढाएर प्रभावकारी रूपमा कम गर्न सकिन्छ (उदाहरणका लागि, v(64,2,48,16,8) कन्फिगरेसन)।
उल्लेखनीय रूपमा, मध्य-तह मोड्युलहरूको थपले T-पोर्ट विवादको कारणले आन्तरिक अवरुद्ध हुन सक्छ, समग्र वास्तुकलाले अझै पनि उपयुक्त कन्फिगरेसन मार्फत अनुकूलित कार्यसम्पादन प्राप्त गर्न सक्छ।
तलको चित्रमा देखाइए अनुसार लागत विश्लेषणले HMWC-OXC का फाइदाहरूलाई थप प्रकाश पार्छ।
चित्र: विभिन्न OXC आर्किटेक्चरहरूको अवरुद्ध सम्भावना र लागत
८० तरंगदैर्ध्य/फाइबर भएका उच्च-घनत्व परिदृश्यहरूमा, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) ले परम्परागत Spanke-OXC को तुलनामा ४०% ले लागत घटाउन सक्छ। कम-तरंगदैर्ध्य परिदृश्यहरूमा (जस्तै, ५० तरंगदैर्ध्य/फाइबर), आवश्यक T-पोर्टहरूको संख्या घटेको कारणले लागत लाभ अझ महत्त्वपूर्ण हुन्छ (जस्तै, v(64,2,36,4,64))।
यो आर्थिक लाभ MEMS स्विचहरूको उच्च पोर्ट घनत्व र मोड्युलर विस्तार रणनीतिको संयोजनबाट उत्पन्न हुन्छ, जसले ठूलो मात्रामा WSS प्रतिस्थापनको खर्चलाई मात्र बेवास्ता गर्दैन तर अवस्थित Spanke-OXC मोड्युलहरूको पुन: प्रयोग गरेर वृद्धिशील लागतहरू पनि घटाउँछ। सिमुलेशन परिणामहरूले यो पनि देखाउँछन् कि मध्य-तह मोड्युलहरूको संख्या र T-पोर्टहरूको अनुपात समायोजन गरेर, HMWC-OXC ले विभिन्न तरंगदैर्ध्य क्षमता र दिशा कन्फिगरेसनहरू अन्तर्गत कार्यसम्पादन र लागतलाई लचिलो रूपमा सन्तुलित गर्न सक्छ, अपरेटरहरूलाई बहु-आयामी अनुकूलन अवसरहरू प्रदान गर्दछ।
भविष्यको अनुसन्धानले आन्तरिक स्रोत उपयोगलाई अनुकूलन गर्न गतिशील टी-पोर्ट आवंटन एल्गोरिदमहरू थप अन्वेषण गर्न सक्छ। यसबाहेक, MEMS निर्माण प्रक्रियाहरूमा प्रगतिको साथ, उच्च-आयामी स्विचहरूको एकीकरणले यस वास्तुकलाको स्केलेबिलिटीलाई अझ बढाउनेछ। अप्टिकल नेटवर्क अपरेटरहरूको लागि, यो वास्तुकला विशेष गरी अनिश्चित ट्राफिक वृद्धि भएका परिदृश्यहरूको लागि उपयुक्त छ, जसले लचिलो र स्केलेबल अल-अप्टिकल ब्याकबोन नेटवर्क निर्माण गर्न व्यावहारिक प्राविधिक समाधान प्रदान गर्दछ।
पोस्ट समय: अगस्ट-२१-२०२५