OXC (ऑप्टिकल क्रॉस-कनेक्ट) ही ROADM (रिकॉन्फिगर करण्यायोग्य ऑप्टिकल अॅड-ड्रॉप मल्टीप्लेक्सर) ची विकसित आवृत्ती आहे.
ऑप्टिकल नेटवर्क्सचा मुख्य स्विचिंग घटक म्हणून, ऑप्टिकल क्रॉस-कनेक्ट्स (OXCs) ची स्केलेबिलिटी आणि किफायतशीरता केवळ नेटवर्क टोपोलॉजीजची लवचिकता निश्चित करत नाही तर मोठ्या प्रमाणात ऑप्टिकल नेटवर्क्सच्या बांधकाम, ऑपरेशन आणि देखभाल खर्चावर देखील थेट परिणाम करते. वेगवेगळ्या प्रकारचे OXCs आर्किटेक्चरल डिझाइन आणि कार्यात्मक अंमलबजावणीमध्ये लक्षणीय फरक दर्शवतात.
खालील आकृती पारंपारिक CDC-OXC (रंगहीन दिशाहीन कंटेंटलेस ऑप्टिकल क्रॉस-कनेक्ट) आर्किटेक्चर दर्शवते, जी तरंगलांबी निवडक स्विचेस (WSSs) वापरते. रेषेच्या बाजूला, 1 × N आणि N × 1 WSSs इनग्रेस/एग्रेस मॉड्यूल म्हणून काम करतात, तर अॅड/ड्रॉप बाजूला M × K WSSs तरंगलांबींची बेरीज आणि ड्रॉप व्यवस्थापित करतात. हे मॉड्यूल OXC बॅकप्लेनमधील ऑप्टिकल फायबरद्वारे एकमेकांशी जोडलेले आहेत.
आकृती: पारंपारिक सीडीसी-ओएक्ससी आर्किटेक्चर
बॅकप्लेनला स्पँके नेटवर्कमध्ये रूपांतरित करून देखील हे साध्य करता येते, ज्यामुळे आमचे स्पँके-ओएक्ससी आर्किटेक्चर तयार होते.
आकृती: स्पँके-ओएक्ससी आर्किटेक्चर
वरील आकृती दर्शवते की रेषेच्या बाजूला, OXC दोन प्रकारच्या पोर्टशी संबंधित आहे: दिशात्मक पोर्ट आणि फायबर पोर्ट. प्रत्येक दिशात्मक पोर्ट नेटवर्क टोपोलॉजीमध्ये OXC च्या भौगोलिक दिशेशी संबंधित आहे, तर प्रत्येक फायबर पोर्ट दिशात्मक पोर्टमध्ये द्विदिशात्मक फायबरची जोडी दर्शवते. एका दिशात्मक पोर्टमध्ये अनेक द्विदिशात्मक फायबर जोड्या असतात (म्हणजे, अनेक फायबर पोर्ट).
स्पँके-आधारित OXC पूर्णपणे परस्पर जोडलेल्या बॅकप्लेन डिझाइनद्वारे काटेकोरपणे नॉन-ब्लॉकिंग स्विचिंग साध्य करते, परंतु नेटवर्क ट्रॅफिक वाढत असताना त्याच्या मर्यादा वाढत्या प्रमाणात महत्त्वपूर्ण होतात. व्यावसायिक तरंगलांबी निवडक स्विच (WSSs) ची पोर्ट संख्या मर्यादा (उदाहरणार्थ, सध्याची कमाल समर्थित 1×48 पोर्ट आहे, जसे की फिनिसारचे फ्लेक्सग्रिड ट्विन 1×48) म्हणजे OXC परिमाण वाढविण्यासाठी सर्व हार्डवेअर बदलणे आवश्यक आहे, जे महाग आहे आणि विद्यमान उपकरणांचा पुनर्वापर प्रतिबंधित करते.
क्लोस नेटवर्क्सवर आधारित उच्च-आयामी OXC आर्किटेक्चर असूनही, ते अजूनही महागड्या M×N WSS वर अवलंबून आहे, ज्यामुळे वाढीव अपग्रेड आवश्यकता पूर्ण करणे कठीण होते.
या आव्हानाला तोंड देण्यासाठी, संशोधकांनी एक नवीन हायब्रिड आर्किटेक्चर प्रस्तावित केले आहे: HMWC-OXC (हायब्रिड MEMS आणि WSS Clos Network). मायक्रोइलेक्ट्रोमेकॅनिकल सिस्टीम (MEMS) आणि WSS एकत्रित करून, हे आर्किटेक्चर जवळजवळ नॉन-ब्लॉकिंग कामगिरी राखते आणि "पे-अ‍ॅज-यू-ग्रो" क्षमतांना समर्थन देते, ऑप्टिकल नेटवर्क ऑपरेटरसाठी किफायतशीर अपग्रेड मार्ग प्रदान करते.
HMWC-OXC ची मुख्य रचना त्याच्या तीन-स्तरीय क्लोस नेटवर्क रचनेत आहे.
आकृती: HMWC नेटवर्कवर आधारित स्पँके-OXC आर्किटेक्चर
उच्च-आयामी MEMS ऑप्टिकल स्विचेस इनपुट आणि आउटपुट लेयर्सवर तैनात केले जातात, जसे की सध्याच्या तंत्रज्ञानाद्वारे समर्थित 512×512 स्केल, मोठ्या-क्षमतेचा पोर्ट पूल तयार करण्यासाठी. मधल्या लेयरमध्ये अनेक लहान स्पँके-OXC मॉड्यूल असतात, जे अंतर्गत गर्दी कमी करण्यासाठी "टी-पोर्ट्स" द्वारे एकमेकांशी जोडलेले असतात.
सुरुवातीच्या टप्प्यात, ऑपरेटर विद्यमान स्पँके-ओएक्ससी (उदा., ४×४ स्केल) वर आधारित पायाभूत सुविधा तयार करू शकतात, फक्त इनपुट आणि आउटपुट लेयर्सवर एमईएमएस स्विचेस (उदा., ३२×३२) तैनात करून, मधल्या लेयरमध्ये एकच स्पँके-ओएक्ससी मॉड्यूल ठेवतात (या प्रकरणात, टी-पोर्टची संख्या शून्य असते). नेटवर्क क्षमतेची आवश्यकता वाढत असताना, नवीन स्पँके-ओएक्ससी मॉड्यूल्स हळूहळू मधल्या लेयरमध्ये जोडले जातात आणि मॉड्यूल्स कनेक्ट करण्यासाठी टी-पोर्ट कॉन्फिगर केले जातात.
उदाहरणार्थ, मधल्या थराच्या मॉड्यूल्सची संख्या एकावरून दोन पर्यंत वाढवताना, टी-पोर्टची संख्या एकावर सेट केली जाते, ज्यामुळे एकूण परिमाण चारवरून सहा पर्यंत वाढते.
आकृती: HMWC-OXC उदाहरण
ही प्रक्रिया पॅरामीटर मर्यादा M > N × (S − T) चे अनुसरण करते, जिथे:
M ही MEMS पोर्टची संख्या आहे,
N ही इंटरमीडिएट लेयर मॉड्यूल्सची संख्या आहे,
S ही एका Spanke-OXC मधील पोर्टची संख्या आहे, आणि
T म्हणजे परस्पर जोडलेल्या पोर्टची संख्या.
हे पॅरामीटर्स डायनॅमिकली समायोजित करून, HMWC-OXC सर्व हार्डवेअर संसाधने एकाच वेळी न बदलता सुरुवातीच्या स्केलपासून लक्ष्य परिमाणापर्यंत (उदा., 64×64) हळूहळू विस्तार करण्यास समर्थन देऊ शकते.
या आर्किटेक्चरची प्रत्यक्ष कामगिरी पडताळण्यासाठी, संशोधन पथकाने डायनॅमिक ऑप्टिकल पाथ रिक्वेस्टवर आधारित सिम्युलेशन प्रयोग केले.
आकृती: HMWC नेटवर्कची ब्लॉकिंग कामगिरी
हे सिम्युलेशन एर्लांग ट्रॅफिक मॉडेल वापरते, असे गृहीत धरून की सेवा विनंत्या पॉयसन वितरणाचे अनुसरण करतात आणि सेवा होल्ड वेळा नकारात्मक घातांकीय वितरणाचे अनुसरण करतात. एकूण ट्रॅफिक लोड 3100 एर्लांगवर सेट केला आहे. लक्ष्य OXC परिमाण 64×64 आहे आणि इनपुट आणि आउटपुट लेयर MEMS स्केल देखील 64×64 आहे. मधल्या लेयर स्पँके-OXC मॉड्यूल कॉन्फिगरेशनमध्ये 32×32 किंवा 48×48 स्पेसिफिकेशन समाविष्ट आहेत. परिस्थितीच्या आवश्यकतांनुसार टी-पोर्टची संख्या 0 ते 16 पर्यंत असते.
परिणाम दर्शवितात की, D = 4 च्या दिशात्मक परिमाण असलेल्या परिस्थितीत, HMWC-OXC ची ब्लॉकिंग संभाव्यता पारंपारिक Spanke-OXC बेसलाइन (S(64,4)) च्या जवळ आहे. उदाहरणार्थ, v(64,2,32,0,4) कॉन्फिगरेशन वापरून, मध्यम भाराखाली ब्लॉकिंग संभाव्यता फक्त अंदाजे 5% वाढते. जेव्हा दिशात्मक परिमाण D = 8 पर्यंत वाढते, तेव्हा "ट्रंक इफेक्ट" आणि प्रत्येक दिशेने फायबर लांबी कमी झाल्यामुळे ब्लॉकिंग संभाव्यता वाढते. तथापि, टी-पोर्टची संख्या वाढवून (उदाहरणार्थ, v(64,2,48,16,8) कॉन्फिगरेशन) ही समस्या प्रभावीपणे कमी केली जाऊ शकते.
उल्लेखनीय म्हणजे, जरी मिड-लेयर मॉड्यूल्स जोडल्याने टी-पोर्ट कॉन्टेन्शनमुळे अंतर्गत ब्लॉकिंग होऊ शकते, तरीही संपूर्ण आर्किटेक्चर योग्य कॉन्फिगरेशनद्वारे ऑप्टिमाइझ केलेले कार्यप्रदर्शन प्राप्त करू शकते.
खालील आकृतीमध्ये दाखवल्याप्रमाणे, खर्चाचे विश्लेषण HMWC-OXC चे फायदे आणखी अधोरेखित करते.
आकृती: वेगवेगळ्या OXC आर्किटेक्चर्सची ब्लॉकिंग संभाव्यता आणि किंमत
८० तरंगलांबी/फायबर असलेल्या उच्च-घनतेच्या परिस्थितींमध्ये, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) पारंपारिक स्पँके-OXC च्या तुलनेत ४०% खर्च कमी करू शकते. कमी-तरंगलांबी परिस्थितींमध्ये (उदा., ५० तरंगलांबी/फायबर), आवश्यक टी-पोर्टची संख्या कमी झाल्यामुळे (उदा., v(64,2,36,4,64)) खर्चाचा फायदा आणखी लक्षणीय आहे.
हा आर्थिक फायदा MEMS स्विचेसच्या उच्च पोर्ट घनतेमुळे आणि मॉड्यूलर विस्तार धोरणामुळे होतो, जो केवळ मोठ्या प्रमाणात WSS बदलण्याचा खर्च टाळत नाही तर विद्यमान Spanke-OXC मॉड्यूल्सचा पुनर्वापर करून वाढीव खर्च देखील कमी करतो. सिम्युलेशन निकाल हे देखील दर्शवितात की मध्य-स्तर मॉड्यूल्सची संख्या आणि टी-पोर्ट्सचे गुणोत्तर समायोजित करून, HMWC-OXC वेगवेगळ्या तरंगलांबी क्षमता आणि दिशा कॉन्फिगरेशन अंतर्गत कार्यक्षमता आणि खर्च लवचिकपणे संतुलित करू शकते, ज्यामुळे ऑपरेटरना बहु-आयामी ऑप्टिमायझेशन संधी मिळतात.
भविष्यातील संशोधन अंतर्गत संसाधन वापर ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी डायनॅमिक टी-पोर्ट वाटप अल्गोरिदमचा अधिक शोध घेऊ शकते. शिवाय, MEMS उत्पादन प्रक्रियेतील प्रगतीसह, उच्च-आयामी स्विचेसचे एकत्रीकरण या आर्किटेक्चरची स्केलेबिलिटी आणखी वाढवेल. ऑप्टिकल नेटवर्क ऑपरेटरसाठी, हे आर्किटेक्चर विशेषतः अनिश्चित रहदारी वाढीसह परिस्थितींसाठी योग्य आहे, जे एक लवचिक आणि स्केलेबल ऑल-ऑप्टिकल बॅकबोन नेटवर्क तयार करण्यासाठी एक व्यावहारिक तांत्रिक उपाय प्रदान करते.
पोस्ट वेळ: ऑगस्ट-२१-२०२५