ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രോസ്-കണക്റ്റിന്റെ (OXC) സാങ്കേതിക പരിണാമം

OXC (ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രോസ്-കണക്റ്റ്) എന്നത് ROADM (റീകോൺഫിഗറബിൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആഡ്-ഡ്രോപ്പ് മൾട്ടിപ്ലക്‌സർ) ന്റെ ഒരു വികസിത പതിപ്പാണ്.

ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകളുടെ കോർ സ്വിച്ചിംഗ് എലമെന്റ് എന്ന നിലയിൽ, ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രോസ്-കണക്‌ടുകളുടെ (OXCs) സ്കേലബിളിറ്റിയും ചെലവ്-ഫലപ്രാപ്തിയും നെറ്റ്‌വർക്ക് ടോപ്പോളജികളുടെ വഴക്കം നിർണ്ണയിക്കുക മാത്രമല്ല, വലിയ തോതിലുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്കുകളുടെ നിർമ്മാണ, പ്രവർത്തന, പരിപാലന ചെലവുകളെ നേരിട്ട് സ്വാധീനിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വ്യത്യസ്ത തരം OXC-കൾ വാസ്തുവിദ്യാ രൂപകൽപ്പനയിലും പ്രവർത്തനപരമായ നിർവ്വഹണത്തിലും കാര്യമായ വ്യത്യാസങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു.

താഴെയുള്ള ചിത്രം ഒരു പരമ്പരാഗത CDC-OXC (നിറമില്ലാത്ത ദിശയില്ലാത്ത കണ്ടൻഷൻലെസ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ക്രോസ്-കണക്റ്റ്) ആർക്കിടെക്ചറിനെ ചിത്രീകരിക്കുന്നു, ഇത് തരംഗദൈർഘ്യ സെലക്ടീവ് സ്വിച്ചുകൾ (WSSs) ഉപയോഗിക്കുന്നു. ലൈൻ വശത്ത്, 1 × N, N × 1 WSS-കൾ ഇൻഗ്രസ്/എഗ്രസ് മൊഡ്യൂളുകളായി വർത്തിക്കുന്നു, അതേസമയം ആഡ്/ഡ്രോപ്പ് വശത്തുള്ള M × K WSS-കൾ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുടെ കൂട്ടിച്ചേർക്കലും കുറയ്ക്കലും കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നു. ഈ മൊഡ്യൂളുകൾ OXC ബാക്ക്‌പ്ലെയിനിനുള്ളിലെ ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിലൂടെ പരസ്പരം ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

ചിത്രം: പരമ്പരാഗത CDC-OXC വാസ്തുവിദ്യ

ബാക്ക്‌പ്ലെയ്‌ൻ ഒരു സ്‌പാങ്ക് നെറ്റ്‌വർക്കിലേക്ക് പരിവർത്തനം ചെയ്യുന്നതിലൂടെയും ഇത് നേടാനാകും, ഇത് ഞങ്ങളുടെ സ്‌പാങ്ക്-ഒഎക്‌സ്‌സി ആർക്കിടെക്ചറിന് കാരണമാകുന്നു.

ചിത്രം: സ്പാൻകെ-ഒഎക്സ്സി ആർക്കിടെക്ചർ

മുകളിലുള്ള ചിത്രം കാണിക്കുന്നത് ലൈൻ സൈഡിൽ, OXC രണ്ട് തരം പോർട്ടുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നാണ്: ദിശാസൂചന പോർട്ടുകളും ഫൈബർ പോർട്ടുകളും. ഓരോ ദിശാസൂചന പോർട്ടും നെറ്റ്‌വർക്ക് ടോപ്പോളജിയിലെ OXC യുടെ ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ ദിശയുമായി യോജിക്കുന്നു, അതേസമയം ഓരോ ഫൈബർ പോർട്ടും ദിശാസൂചന പോർട്ടിനുള്ളിലെ ഒരു ജോഡി ദ്വിദിശ നാരുകളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഒരു ദിശാസൂചന പോർട്ടിൽ ഒന്നിലധികം ദ്വിദിശ ഫൈബർ ജോഡികൾ (അതായത്, ഒന്നിലധികം ഫൈബർ പോർട്ടുകൾ) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

സ്പാൻകെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള OXC, പൂർണ്ണമായും പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ച ബാക്ക്‌പ്ലെയ്ൻ രൂപകൽപ്പനയിലൂടെ കർശനമായി നോൺ-ബ്ലോക്കിംഗ് സ്വിച്ചിംഗ് കൈവരിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, നെറ്റ്‌വർക്ക് ട്രാഫിക് വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് അതിന്റെ പരിമിതികൾ കൂടുതൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു. വാണിജ്യ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള സെലക്ടീവ് സ്വിച്ചുകളുടെ (WSSs) പോർട്ട് കൗണ്ട് പരിധി (ഉദാഹരണത്തിന്, ഫിനിസാറിന്റെ ഫ്ലെക്സ്ഗ്രിഡ് ട്വിൻ 1×48 പോലുള്ള നിലവിലെ പരമാവധി പിന്തുണയ്ക്കുന്ന 1×48 പോർട്ടുകൾ) അർത്ഥമാക്കുന്നത് OXC അളവ് വികസിപ്പിക്കുന്നതിന് എല്ലാ ഹാർഡ്‌വെയറുകളും മാറ്റിസ്ഥാപിക്കേണ്ടതുണ്ട് എന്നാണ്, ഇത് ചെലവേറിയതും നിലവിലുള്ള ഉപകരണങ്ങളുടെ പുനരുപയോഗം തടയുന്നതുമാണ്.

Clos നെറ്റ്‌വർക്കുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒരു ഉയർന്ന അളവിലുള്ള OXC ആർക്കിടെക്ചറിൽ പോലും, അത് ഇപ്പോഴും വിലയേറിയ M×N WSS-കളെയാണ് ആശ്രയിക്കുന്നത്, ഇത് വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന അപ്‌ഗ്രേഡ് ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു.

ഈ വെല്ലുവിളിയെ നേരിടാൻ, ഗവേഷകർ ഒരു പുതിയ ഹൈബ്രിഡ് ആർക്കിടെക്ചർ നിർദ്ദേശിച്ചിട്ടുണ്ട്: HMWC-OXC (ഹൈബ്രിഡ് MEMS, WSS ക്ലോസ് നെറ്റ്‌വർക്ക്). മൈക്രോഇലക്ട്രോമെക്കാനിക്കൽ സിസ്റ്റങ്ങളും (MEMS) WSS ഉം സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെ, ഈ ആർക്കിടെക്ചർ "വളരുമ്പോൾ പണമടയ്ക്കുക" എന്ന കഴിവുകളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനൊപ്പം, ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ഓപ്പറേറ്റർമാർക്ക് ചെലവ് കുറഞ്ഞ അപ്‌ഗ്രേഡ് പാത നൽകിക്കൊണ്ട്, ഏതാണ്ട് നോൺ-ബ്ലോക്കിംഗ് പ്രകടനം നിലനിർത്തുന്നു.

HMWC-OXC യുടെ കാതലായ രൂപകൽപ്പന അതിന്റെ മൂന്ന്-ലെയർ ക്ലോസ് നെറ്റ്‌വർക്ക് ഘടനയിലാണ്.

ചിത്രം: HMWC നെറ്റ്‌വർക്കുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള Spanke-OXC ആർക്കിടെക്ചർ

ഉയർന്ന അളവിലുള്ള MEMS ഒപ്റ്റിക്കൽ സ്വിച്ചുകൾ ഇൻപുട്ട്, ഔട്ട്പുട്ട് ലെയറുകളിൽ വിന്യസിച്ചിരിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന് നിലവിലുള്ള സാങ്കേതികവിദ്യ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന 512×512 സ്കെയിൽ, ഒരു വലിയ ശേഷിയുള്ള പോർട്ട് പൂൾ രൂപപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കുന്നു. മധ്യ പാളിയിൽ ഒന്നിലധികം ചെറിയ സ്പാൻകെ-OXC മൊഡ്യൂളുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ആന്തരിക തിരക്ക് ലഘൂകരിക്കുന്നതിന് "T-പോർട്ടുകൾ" വഴി പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ, ഓപ്പറേറ്റർമാർക്ക് നിലവിലുള്ള Spanke-OXC (ഉദാ. 4×4 സ്കെയിൽ) അടിസ്ഥാനമാക്കി അടിസ്ഥാന സൗകര്യങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും, ഇൻപുട്ട്, ഔട്ട്പുട്ട് ലെയറുകളിൽ MEMS സ്വിച്ചുകൾ (ഉദാ. 32×32) വിന്യസിച്ചുകൊണ്ട്, മധ്യ ലെയറിൽ ഒരൊറ്റ Spanke-OXC മൊഡ്യൂൾ നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് (ഈ സാഹചര്യത്തിൽ, T-പോർട്ടുകളുടെ എണ്ണം പൂജ്യമാണ്). നെറ്റ്‌വർക്ക് ശേഷി ആവശ്യകതകൾ വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, പുതിയ Spanke-OXC മൊഡ്യൂളുകൾ ക്രമേണ മധ്യ ലെയറിലേക്ക് ചേർക്കുന്നു, കൂടാതെ മൊഡ്യൂളുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് T-പോർട്ടുകൾ കോൺഫിഗർ ചെയ്യുന്നു.

ഉദാഹരണത്തിന്, മിഡിൽ ലെയർ മൊഡ്യൂളുകളുടെ എണ്ണം ഒന്നിൽ നിന്ന് രണ്ടായി വികസിപ്പിക്കുമ്പോൾ, ടി-പോർട്ടുകളുടെ എണ്ണം ഒന്നായി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് മൊത്തം അളവ് നാലിൽ നിന്ന് ആറായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ചിത്രം: HMWC-OXC ഉദാഹരണം

ഈ പ്രക്രിയ M > N × (S − T) എന്ന പാരാമീറ്റർ നിയന്ത്രണത്തെ പിന്തുടരുന്നു, ഇവിടെ:

M എന്നത് MEMS പോർട്ടുകളുടെ എണ്ണമാണ്,
N എന്നത് ഇന്റർമീഡിയറ്റ് ലെയർ മൊഡ്യൂളുകളുടെ എണ്ണമാണ്,
S എന്നത് ഒരു Spanke-OXC-യിലെ പോർട്ടുകളുടെ എണ്ണമാണ്, കൂടാതെ
T എന്നത് പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന പോർട്ടുകളുടെ എണ്ണമാണ്.

ഈ പാരാമീറ്ററുകൾ ചലനാത്മകമായി ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, എല്ലാ ഹാർഡ്‌വെയർ ഉറവിടങ്ങളും ഒരേസമയം മാറ്റിസ്ഥാപിക്കാതെ തന്നെ പ്രാരംഭ സ്കെയിലിൽ നിന്ന് ഒരു ലക്ഷ്യ അളവിലേക്ക് (ഉദാഹരണത്തിന്, 64×64) ക്രമേണ വികസിപ്പിക്കാൻ HMWC-OXC-ക്ക് കഴിയും.

ഈ വാസ്തുവിദ്യയുടെ യഥാർത്ഥ പ്രകടനം പരിശോധിക്കുന്നതിനായി, ഗവേഷണ സംഘം ഡൈനാമിക് ഒപ്റ്റിക്കൽ പാത്ത് അഭ്യർത്ഥനകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി സിമുലേഷൻ പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി.

ചിത്രം: HMWC നെറ്റ്‌വർക്കിന്റെ പ്രകടനം തടയൽ

സർവീസ് അഭ്യർത്ഥനകൾ ഒരു പോയിസൺ വിതരണത്തെ പിന്തുടരുന്നുവെന്നും സർവീസ് ഹോൾഡ് സമയങ്ങൾ ഒരു നെഗറ്റീവ് എക്‌സ്‌പോണൻഷ്യൽ വിതരണത്തെ പിന്തുടരുന്നുവെന്നും അനുമാനിച്ചുകൊണ്ട് സിമുലേഷൻ ഒരു എർലാങ് ട്രാഫിക് മോഡൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മൊത്തം ട്രാഫിക് ലോഡ് 3100 എർലാങ്‌സായി സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ലക്ഷ്യ OXC അളവ് 64×64 ആണ്, ഇൻപുട്ട്, ഔട്ട്‌പുട്ട് ലെയർ MEMS സ്കെയിലും 64×64 ആണ്. മധ്യ ലെയർ സ്‌പാൻകെ-OXC മൊഡ്യൂൾ കോൺഫിഗറേഷനുകളിൽ 32×32 അല്ലെങ്കിൽ 48×48 സ്പെസിഫിക്കേഷനുകൾ ഉൾപ്പെടുന്നു. സാഹചര്യ ആവശ്യകതകളെ ആശ്രയിച്ച് ടി-പോർട്ടുകളുടെ എണ്ണം 0 മുതൽ 16 വരെയാണ്.

ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നത്, D = 4 എന്ന ദിശാസൂചന മാനമുള്ള സാഹചര്യത്തിൽ, HMWC-OXC യുടെ ബ്ലോക്കിംഗ് സാധ്യത പരമ്പരാഗത Spanke-OXC ബേസ്‌ലൈനിന് (S(64,4)) അടുത്താണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, v(64,2,32,0,4) കോൺഫിഗറേഷൻ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, മിതമായ ലോഡിൽ ബ്ലോക്കിംഗ് സാധ്യത ഏകദേശം 5% മാത്രമേ വർദ്ധിക്കുന്നുള്ളൂ. ദിശാസൂചന മാനങ്ങൾ D = 8 ആയി വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, "ട്രങ്ക് ഇഫക്റ്റ്" കാരണം ബ്ലോക്കിംഗ് സാധ്യതയും ഓരോ ദിശയിലും ഫൈബർ നീളം കുറയുന്നതും കാരണം ബ്ലോക്കിംഗ് സാധ്യത വർദ്ധിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ടി-പോർട്ടുകളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് (ഉദാഹരണത്തിന്, v(64,2,48,16,8) കോൺഫിഗറേഷൻ) ഈ പ്രശ്നം ഫലപ്രദമായി പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും.

ശ്രദ്ധേയമായി, ടി-പോർട്ട് തർക്കം കാരണം മിഡ്-ലെയർ മൊഡ്യൂളുകൾ ചേർക്കുന്നത് ആന്തരിക ബ്ലോക്കിംഗിന് കാരണമാകുമെങ്കിലും, മൊത്തത്തിലുള്ള ആർക്കിടെക്ചറിന് ഉചിതമായ കോൺഫിഗറേഷനിലൂടെ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത പ്രകടനം കൈവരിക്കാൻ കഴിയും.

താഴെയുള്ള ചിത്രത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഒരു ചെലവ് വിശകലനം HMWC-OXC യുടെ ഗുണങ്ങളെ കൂടുതൽ എടുത്തുകാണിക്കുന്നു.

ചിത്രം: വ്യത്യസ്ത OXC ആർക്കിടെക്ചറുകളുടെ തടയൽ സാധ്യതയും ചെലവും

80 തരംഗദൈർഘ്യം/ഫൈബർ ഉള്ള ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ, പരമ്പരാഗത സ്പാൻകെ-OXC-യെ അപേക്ഷിച്ച് HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) ചെലവ് 40% കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും. കുറഞ്ഞ തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ (ഉദാ. 50 തരംഗദൈർഘ്യം/ഫൈബർ), ആവശ്യമായ ടി-പോർട്ടുകളുടെ എണ്ണം കുറയുന്നതിനാൽ ചെലവ് നേട്ടം കൂടുതൽ പ്രധാനമാണ് (ഉദാ. v(64,2,36,4,64)).

MEMS സ്വിച്ചുകളുടെ ഉയർന്ന പോർട്ട് സാന്ദ്രതയും മോഡുലാർ എക്സ്പാൻഷൻ തന്ത്രവും സംയോജിപ്പിച്ചാണ് ഈ സാമ്പത്തിക നേട്ടം കൈവരിക്കുന്നത്, ഇത് വലിയ തോതിലുള്ള WSS മാറ്റിസ്ഥാപിക്കലിന്റെ ചെലവ് ഒഴിവാക്കുക മാത്രമല്ല, നിലവിലുള്ള Spanke-OXC മൊഡ്യൂളുകൾ വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ചെലവുകൾ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. മിഡ്-ലെയർ മൊഡ്യൂളുകളുടെ എണ്ണവും ടി-പോർട്ടുകളുടെ അനുപാതവും ക്രമീകരിക്കുന്നതിലൂടെ, വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യ ശേഷിയിലും ദിശാ കോൺഫിഗറേഷനുകളിലും HMWC-OXC-ക്ക് പ്രകടനവും ചെലവും വഴക്കത്തോടെ സന്തുലിതമാക്കാൻ കഴിയുമെന്നും, ഇത് ഓപ്പറേറ്റർമാർക്ക് മൾട്ടി-ഡൈമൻഷണൽ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ അവസരങ്ങൾ നൽകുമെന്നും സിമുലേഷൻ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.

ഭാവിയിലെ ഗവേഷണങ്ങൾക്ക് ആന്തരിക വിഭവ വിനിയോഗം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി ഡൈനാമിക് ടി-പോർട്ട് അലോക്കേഷൻ അൽഗോരിതങ്ങൾ കൂടുതൽ പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യാൻ കഴിയും. കൂടാതെ, MEMS നിർമ്മാണ പ്രക്രിയകളിലെ പുരോഗതിക്കൊപ്പം, ഉയർന്ന അളവിലുള്ള സ്വിച്ചുകളുടെ സംയോജനം ഈ ആർക്കിടെക്ചറിന്റെ സ്കേലബിളിറ്റി കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിക്കും. ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ഓപ്പറേറ്റർമാർക്ക്, അനിശ്ചിതമായ ട്രാഫിക് വളർച്ചയുള്ള സാഹചര്യങ്ങൾക്ക് ഈ ആർക്കിടെക്ചർ പ്രത്യേകിച്ചും അനുയോജ്യമാണ്, ഇത് ഒരു പ്രതിരോധശേഷിയുള്ളതും അളക്കാവുന്നതുമായ ഓൾ-ഒപ്റ്റിക്കൽ ബാക്ക്‌ബോൺ നെറ്റ്‌വർക്ക് നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രായോഗിക സാങ്കേതിക പരിഹാരം നൽകുന്നു.