ஆப்டிகல் கிராஸ்-கனெக்டின் (OXC) தொழில்நுட்ப பரிணாமம்

OXC (ஆப்டிகல் கிராஸ்-கனெக்ட்) என்பது ROADM (ரீகன்ஃபிகரபிள் ஆப்டிகல் ஆட்-டிராப் மல்டிபிளெக்சர்) இன் ஒரு பரிணாம வளர்ச்சியடைந்த பதிப்பாகும்.

ஆப்டிகல் நெட்வொர்க்குகளின் மைய மாறுதல் உறுப்பாக, ஆப்டிகல் கிராஸ்-இணைப்புகளின் (OXCs) அளவிடுதல் மற்றும் செலவு-செயல்திறன், நெட்வொர்க் டோபாலஜிகளின் நெகிழ்வுத்தன்மையை தீர்மானிப்பது மட்டுமல்லாமல், பெரிய அளவிலான ஆப்டிகல் நெட்வொர்க்குகளின் கட்டுமானம் மற்றும் செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்பு செலவுகளையும் நேரடியாக பாதிக்கிறது. பல்வேறு வகையான OXCகள் கட்டடக்கலை வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு செயல்படுத்தலில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளை வெளிப்படுத்துகின்றன.

கீழே உள்ள படம் ஒரு பாரம்பரிய CDC-OXC (நிறமற்ற திசையற்ற உள்ளடக்கமற்ற ஆப்டிகல் குறுக்கு-இணைப்பு) கட்டமைப்பை விளக்குகிறது, இது அலைநீள தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சுவிட்சுகளை (WSSs) பயன்படுத்துகிறது. வரி பக்கத்தில், 1 × N மற்றும் N × 1 WSSகள் நுழைவு/வெளியேற்ற தொகுதிகளாகச் செயல்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் சேர்/டிராப் பக்கத்தில் உள்ள M × K WSSகள் அலைநீளங்களின் கூட்டல் மற்றும் வீழ்ச்சியை நிர்வகிக்கின்றன. இந்த தொகுதிகள் OXC பின்தளத்திற்குள் ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள் வழியாக ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளன.

படம்: பாரம்பரிய CDC-OXC கட்டிடக்கலை

பின்தளத்தை ஸ்பான்கே நெட்வொர்க்காக மாற்றுவதன் மூலமும் இதை அடைய முடியும், இதன் விளைவாக எங்கள் ஸ்பான்கே-OXC கட்டமைப்பு உருவாகிறது.

படம்: ஸ்பான்கே-OXC கட்டிடக்கலை

மேலே உள்ள படம், வரிப் பக்கத்தில், OXC இரண்டு வகையான போர்ட்களுடன் தொடர்புடையது என்பதைக் காட்டுகிறது: திசை போர்ட்கள் மற்றும் ஃபைபர் போர்ட்கள். ஒவ்வொரு திசை போர்ட் நெட்வொர்க் டோபாலஜியில் OXC இன் புவியியல் திசைக்கு ஒத்திருக்கிறது, அதே நேரத்தில் ஒவ்வொரு ஃபைபர் போர்ட்டும் திசை போர்ட் உள்ளே ஒரு ஜோடி இரு திசை ஃபைபர்களைக் குறிக்கிறது. ஒரு திசை போர்ட் பல இரு திசை ஃபைபர் ஜோடிகளைக் கொண்டுள்ளது (அதாவது, பல ஃபைபர் போர்ட்கள்).

ஸ்பான்கே-அடிப்படையிலான OXC, முழுமையாக ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட பின்தள வடிவமைப்பு மூலம் கண்டிப்பாகத் தடுக்காத மாறுதலை அடைகிறது, ஆனால் நெட்வொர்க் போக்குவரத்து அதிகரிக்கும் போது அதன் வரம்புகள் பெருகிய முறையில் குறிப்பிடத்தக்கதாகின்றன. வணிக அலைநீளத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சுவிட்சுகளின் (WSSகள்) போர்ட் எண்ணிக்கை வரம்பு (உதாரணமாக, தற்போதைய அதிகபட்ச ஆதரவு 1×48 போர்ட்கள், ஃபினிசரின் ஃப்ளெக்ஸ்கிரிட் ட்வின் 1×48 போன்றவை) OXC பரிமாணத்தை விரிவாக்குவதற்கு அனைத்து வன்பொருள்களையும் மாற்ற வேண்டும் என்பதாகும், இது விலை உயர்ந்தது மற்றும் ஏற்கனவே உள்ள உபகரணங்களை மீண்டும் பயன்படுத்துவதைத் தடுக்கிறது.

க்ளோஸ் நெட்வொர்க்குகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட உயர் பரிமாண OXC கட்டமைப்பைக் கொண்டிருந்தாலும், அது இன்னும் விலையுயர்ந்த M×N WSSகளை நம்பியுள்ளது, இதனால் அதிகரிக்கும் மேம்படுத்தல் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வது கடினம்.

இந்த சவாலை எதிர்கொள்ள, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஒரு புதிய கலப்பின கட்டமைப்பை முன்மொழிந்துள்ளனர்: HMWC-OXC (கலப்பின MEMS மற்றும் WSS க்ளோஸ் நெட்வொர்க்). மைக்ரோ எலக்ட்ரோமெக்கானிக்கல் அமைப்புகள் (MEMS) மற்றும் WSS ஆகியவற்றை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், இந்த கட்டமைப்பு "வளரும்போது பணம் செலுத்தும்" திறன்களை ஆதரிக்கும் அதே வேளையில் கிட்டத்தட்ட தடையற்ற செயல்திறனைப் பராமரிக்கிறது, இது ஆப்டிகல் நெட்வொர்க் ஆபரேட்டர்களுக்கு செலவு குறைந்த மேம்படுத்தல் பாதையை வழங்குகிறது.

HMWC-OXC இன் மைய வடிவமைப்பு அதன் மூன்று அடுக்கு க்ளோஸ் நெட்வொர்க் கட்டமைப்பில் உள்ளது.

படம்: HMWC நெட்வொர்க்குகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஸ்பான்கே-OXC கட்டமைப்பு

உயர் பரிமாண MEMS ஆப்டிகல் சுவிட்சுகள் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு அடுக்குகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, எடுத்துக்காட்டாக தற்போதைய தொழில்நுட்பத்தால் தற்போது ஆதரிக்கப்படும் 512×512 அளவுகோல், ஒரு பெரிய கொள்ளளவு கொண்ட போர்ட் பூலை உருவாக்குகிறது. நடுத்தர அடுக்கு பல சிறிய ஸ்பான்கே-OXC தொகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது, இது உள் நெரிசலைக் குறைக்க "T-போர்ட்கள்" வழியாக ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளது.

ஆரம்ப கட்டத்தில், ஆபரேட்டர்கள் உள்ளீட்டு மற்றும் வெளியீட்டு அடுக்குகளில் MEMS சுவிட்சுகளை (எ.கா., 32×32) பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஏற்கனவே உள்ள Spanke-OXC (எ.கா., 4×4 அளவுகோல்) அடிப்படையில் உள்கட்டமைப்பை உருவாக்க முடியும், அதே நேரத்தில் நடுத்தர அடுக்கில் ஒரு Spanke-OXC தொகுதியைத் தக்க வைத்துக் கொள்ளலாம் (இந்த விஷயத்தில், T-போர்ட்களின் எண்ணிக்கை பூஜ்ஜியமாகும்). நெட்வொர்க் திறன் தேவைகள் அதிகரிக்கும் போது, ​​புதிய Spanke-OXC தொகுதிகள் படிப்படியாக நடுத்தர அடுக்குடன் சேர்க்கப்படுகின்றன, மேலும் தொகுதிகளை இணைக்க T-போர்ட்கள் உள்ளமைக்கப்படுகின்றன.

உதாரணமாக, நடுத்தர அடுக்கு தொகுதிகளின் எண்ணிக்கையை ஒன்றிலிருந்து இரண்டாக விரிவாக்கும்போது, ​​டி-போர்ட்களின் எண்ணிக்கை ஒன்றிற்கு அமைக்கப்படுகிறது, மொத்த பரிமாணத்தை நான்கிலிருந்து ஆறாக அதிகரிக்கிறது.

படம்: HMWC-OXC எடுத்துக்காட்டு

இந்த செயல்முறை M > N × (S − T) என்ற அளவுரு கட்டுப்பாட்டைப் பின்பற்றுகிறது, இங்கு:

M என்பது MEMS போர்ட்களின் எண்ணிக்கை,
N என்பது இடைநிலை அடுக்கு தொகுதிகளின் எண்ணிக்கை,
S என்பது ஒரு Spanke-OXC இல் உள்ள போர்ட்களின் எண்ணிக்கை, மற்றும்
T என்பது ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட துறைமுகங்களின் எண்ணிக்கை.

இந்த அளவுருக்களை மாறும் வகையில் சரிசெய்வதன் மூலம், HMWC-OXC அனைத்து வன்பொருள் வளங்களையும் ஒரே நேரத்தில் மாற்றாமல் ஆரம்ப அளவிலிருந்து இலக்கு பரிமாணத்திற்கு (எ.கா., 64×64) படிப்படியாக விரிவாக்கத்தை ஆதரிக்க முடியும்.

இந்தக் கட்டமைப்பின் உண்மையான செயல்திறனைச் சரிபார்க்க, ஆராய்ச்சிக் குழு டைனமிக் ஆப்டிகல் பாதை கோரிக்கைகளின் அடிப்படையில் உருவகப்படுத்துதல் சோதனைகளை நடத்தியது.

படம்: HMWC நெட்வொர்க்கின் செயல்திறனைத் தடுப்பது

சேவை கோரிக்கைகள் ஒரு பாய்சன் விநியோகத்தைப் பின்பற்றுகின்றன என்றும், சேவை தக்கவைப்பு நேரங்கள் எதிர்மறை அதிவேக விநியோகத்தைப் பின்பற்றுகின்றன என்றும் கருதி, இந்த உருவகப்படுத்துதல் ஒரு எர்லாங் போக்குவரத்து மாதிரியைப் பயன்படுத்துகிறது. மொத்த போக்குவரத்து சுமை 3100 எர்லாங்ஸாக அமைக்கப்பட்டுள்ளது. இலக்கு OXC பரிமாணம் 64×64 ஆகும், மேலும் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு அடுக்கு MEMS அளவுகோலும் 64×64 ஆகும். நடுத்தர அடுக்கு ஸ்பான்கே-OXC தொகுதி உள்ளமைவுகளில் 32×32 அல்லது 48×48 விவரக்குறிப்புகள் அடங்கும். சூழ்நிலைத் தேவைகளைப் பொறுத்து T-போர்ட்களின் எண்ணிக்கை 0 முதல் 16 வரை இருக்கும்.

D = 4 என்ற திசை பரிமாணத்தைக் கொண்ட சூழ்நிலையில், HMWC-OXC இன் தடுப்பு நிகழ்தகவு பாரம்பரிய Spanke-OXC அடிப்படைக்கு (S(64,4)) அருகில் இருப்பதாக முடிவுகள் காட்டுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, v(64,2,32,0,4) உள்ளமைவைப் பயன்படுத்தி, மிதமான சுமையின் கீழ் தடுப்பு நிகழ்தகவு தோராயமாக 5% மட்டுமே அதிகரிக்கிறது. திசை பரிமாணம் D = 8 ஆக அதிகரிக்கும் போது, ​​"ட்ரங்க் விளைவு" மற்றும் ஒவ்வொரு திசையிலும் ஃபைபர் நீளம் குறைவதால் தடுப்பு நிகழ்தகவு அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், T-போர்ட்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பதன் மூலம் இந்த சிக்கலை திறம்பட குறைக்க முடியும் (எடுத்துக்காட்டாக, v(64,2,48,16,8) உள்ளமைவு).

குறிப்பிடத்தக்க வகையில், T-போர்ட் சர்ச்சை காரணமாக நடு-அடுக்கு தொகுதிகளைச் சேர்ப்பது உள் தடுப்பை ஏற்படுத்தக்கூடும் என்றாலும், ஒட்டுமொத்த கட்டமைப்பும் பொருத்தமான உள்ளமைவு மூலம் உகந்த செயல்திறனை அடைய முடியும்.

கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, செலவு பகுப்பாய்வு HMWC-OXC இன் நன்மைகளை மேலும் எடுத்துக்காட்டுகிறது.

படம்: வெவ்வேறு OXC கட்டமைப்புகளின் நிகழ்தகவு மற்றும் விலையைத் தடுப்பது.

80 அலைநீளங்கள்/ஃபைபர் கொண்ட அதிக அடர்த்தி கொண்ட சூழ்நிலைகளில், HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) பாரம்பரிய ஸ்பான்கே-OXC உடன் ஒப்பிடும்போது 40% செலவுகளைக் குறைக்கலாம். குறைந்த அலைநீளக் காட்சிகளில் (எ.கா., 50 அலைநீளங்கள்/ஃபைபர்), தேவையான T-போர்ட்களின் எண்ணிக்கை குறைக்கப்படுவதால் செலவு நன்மை இன்னும் குறிப்பிடத்தக்கதாகும் (எ.கா., v(64,2,36,4,64)).

இந்த பொருளாதார நன்மை MEMS சுவிட்சுகளின் உயர் போர்ட் அடர்த்தி மற்றும் ஒரு மட்டு விரிவாக்க உத்தி ஆகியவற்றின் கலவையிலிருந்து உருவாகிறது, இது பெரிய அளவிலான WSS மாற்றீட்டின் செலவைத் தவிர்ப்பது மட்டுமல்லாமல், ஏற்கனவே உள்ள Spanke-OXC தொகுதிகளை மீண்டும் பயன்படுத்துவதன் மூலம் அதிகரிக்கும் செலவுகளையும் குறைக்கிறது. நடுத்தர அடுக்கு தொகுதிகளின் எண்ணிக்கையையும் T-போர்ட்களின் விகிதத்தையும் சரிசெய்வதன் மூலம், HMWC-OXC வெவ்வேறு அலைநீள திறன் மற்றும் திசை உள்ளமைவுகளின் கீழ் செயல்திறன் மற்றும் செலவை நெகிழ்வாக சமநிலைப்படுத்த முடியும், இது ஆபரேட்டர்களுக்கு பல பரிமாண உகப்பாக்க வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது என்பதை உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் காட்டுகின்றன.

எதிர்கால ஆராய்ச்சி, உள் வள பயன்பாட்டை மேம்படுத்த டைனமிக் டி-போர்ட் ஒதுக்கீட்டு வழிமுறைகளை மேலும் ஆராயலாம். மேலும், MEMS உற்பத்தி செயல்முறைகளில் முன்னேற்றங்களுடன், உயர் பரிமாண சுவிட்சுகளின் ஒருங்கிணைப்பு இந்த கட்டமைப்பின் அளவிடுதலை மேலும் மேம்படுத்தும். ஆப்டிகல் நெட்வொர்க் ஆபரேட்டர்களுக்கு, இந்த கட்டமைப்பு நிச்சயமற்ற போக்குவரத்து வளர்ச்சியுடன் கூடிய சூழ்நிலைகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது, இது ஒரு மீள்தன்மை மற்றும் அளவிடக்கூடிய அனைத்து-ஆப்டிகல் முதுகெலும்பு நெட்வொர்க்கை உருவாக்குவதற்கான நடைமுறை தொழில்நுட்ப தீர்வை வழங்குகிறது.