ஆப்டிகல் கிராஸ்-கனெக்ட் (OXC) தொழில்நுட்ப பரிணாமம்

OXC (ஆப்டிகல் கிராஸ்-கனெக்ட்) என்பது ROADM (ரீகான்ஃபிகரபிள் ஆப்டிகல் ஆட்-டிராப் மல்டிபிளெக்சர்) இன் ஒரு மேம்படுத்தப்பட்ட பதிப்பாகும்.

ஒளியியல் வலையமைப்புகளின் மைய நிலைமாற்றக் கூறாக, ஒளியியல் குறுக்கு இணைப்புகளின் (OXCs) விரிவாக்கத்திறனும் செலவுத் திறனும், வலையமைப்பு கட்டமைப்புகளின் நெகிழ்வுத்தன்மையை நிர்ணயிப்பது மட்டுமல்லாமல், பெரிய அளவிலான ஒளியியல் வலையமைப்புகளின் கட்டுமானம், செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்புச் செலவுகளையும் நேரடியாகப் பாதிக்கின்றன. வெவ்வேறு வகையான OXC-கள், கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டுச் செயலாக்கத்தில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகளைக் கொண்டுள்ளன.

கீழேயுள்ள படம், அலைநீளத் தேர்ந்தெடுப்பு நிலைமாற்றிகளை (WSSs) பயன்படுத்தும் ஒரு பாரம்பரிய CDC-OXC (நிறமற்ற திசையற்ற முரண்பாட்டற்ற ஒளியியல் குறுக்கு இணைப்பு) கட்டமைப்பை விளக்குகிறது. இணைப்புப் பக்கத்தில், 1 × N மற்றும் N × 1 WSS-கள் உள்வரும்/வெளியேறும் தொகுதிகளாகச் செயல்படுகின்றன, அதே சமயம் சேர்/நீக்கு பக்கத்தில் உள்ள M × K WSS-கள் அலைநீளங்களைச் சேர்ப்பதையும் நீக்குவதையும் நிர்வகிக்கின்றன. இந்தத் தொகுதிகள் OXC பின்புலத் தளத்திற்குள் ஒளியிழைகள் வழியாக ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்டுள்ளன.

படம்: பாரம்பரிய CDC-OXC கட்டமைப்பு

பேக்பிளேனை ஸ்பான்கே நெட்வொர்க்காக மாற்றுவதன் மூலமும் இதை அடையலாம், இதன் விளைவாக நமது ஸ்பான்கே-OXC கட்டமைப்பு உருவாகிறது.

படம்: ஸ்பான்கே-OXC கட்டமைப்பு

மேலே உள்ள படம், லைன் பக்கத்தில், OXC ஆனது திசைசார் போர்ட்கள் மற்றும் ஃபைபர் போர்ட்கள் என இரண்டு வகையான போர்ட்களுடன் தொடர்புடையது என்பதைக் காட்டுகிறது. ஒவ்வொரு திசைசார் போர்ட்டும் நெட்வொர்க் டோபாலஜியில் OXC-யின் புவியியல் திசைக்கு ஒத்திருக்கிறது, அதே நேரத்தில் ஒவ்வொரு ஃபைபர் போர்ட்டும் அந்த திசைசார் போர்ட்டிற்குள் இருக்கும் ஒரு ஜோடி இருதிசை ஃபைபர்களைக் குறிக்கிறது. ஒரு திசைசார் போர்ட் பல இருதிசை ஃபைபர் ஜோடிகளைக் கொண்டுள்ளது (அதாவது, பல ஃபைபர் போர்ட்கள்).

ஸ்பான்கே அடிப்படையிலான OXC, முழுமையாக ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட பேக்பிளேன் வடிவமைப்பின் மூலம் முற்றிலும் தடையற்ற ஸ்விட்சிங்கைச் சாதித்தாலும், நெட்வொர்க் போக்குவரத்து அதிகரிக்கும்போது அதன் வரம்புகள் மேலும் மேலும் குறிப்பிடத்தக்கதாகின்றன. வணிக ரீதியான அலைநீளத் தேர்ந்தெடுப்பு ஸ்விட்சுகளின் (WSSs) போர்ட் எண்ணிக்கை வரம்பு (உதாரணமாக, ஃபினிசாரின் FlexGrid Twin 1×48 போன்ற, தற்போது ஆதரிக்கப்படும் அதிகபட்சம் 1×48 போர்ட்கள்) காரணமாக, OXC-யின் பரிமாணத்தை விரிவுபடுத்துவதற்கு அனைத்து வன்பொருட்களையும் மாற்ற வேண்டியுள்ளது. இது அதிக செலவு மிக்கது மற்றும் ஏற்கனவே உள்ள உபகரணங்களை மீண்டும் பயன்படுத்துவதைத் தடுக்கிறது.

Clos நெட்வொர்க்குகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட உயர் பரிமாண OXC கட்டமைப்பைக் கொண்டிருந்தாலும், அது இன்னும் விலை உயர்ந்த M×N WSS-களைச் சார்ந்திருப்பதால், படிப்படியான மேம்படுத்தல் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வது கடினமாகிறது.

இந்தச் சவாலை எதிர்கொள்ள, ஆராய்ச்சியாளர்கள் HMWC-OXC (கலப்பின MEMS மற்றும் WSS க்ளோஸ் நெட்வொர்க்) என்ற ஒரு புதுமையான கலப்பினக் கட்டமைப்பை முன்மொழிந்துள்ளனர். நுண்மின்னியந்திர அமைப்புகளையும் (MEMS) WSS-ஐயும் ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், இந்தக் கட்டமைப்பு கிட்டத்தட்ட தடையற்ற செயல்திறனைப் பராமரிப்பதுடன், "வளர்ச்சிக்கேற்ப பணம் செலுத்தும்" திறன்களையும் ஆதரிக்கிறது. இது ஒளியியல் நெட்வொர்க் இயக்குபவர்களுக்குச் செலவு குறைந்த மேம்படுத்தல் பாதையை வழங்குகிறது.

HMWC-OXC-இன் மைய வடிவமைப்பு அதன் மும்முனை Clos வலையமைப்புக் கட்டமைப்பில் அமைந்துள்ளது.

படம்: HMWC நெட்வொர்க்குகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஸ்பான்கே-OXC கட்டமைப்பு

தற்போதைய தொழில்நுட்பத்தால் ஆதரிக்கப்படும் 512×512 அளவு போன்ற உயர் பரிமாண MEMS ஆப்டிகல் சுவிட்சுகள், ஒரு பெரிய கொள்ளளவு போர்ட் தொகுப்பை உருவாக்குவதற்காக உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு அடுக்குகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. நடு அடுக்கானது, உள் நெரிசலைக் குறைப்பதற்காக “T-போர்ட்கள்” வழியாக ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட பல சிறிய ஸ்பான்கே-OXC தொகுதிகளைக் கொண்டுள்ளது.

ஆரம்ப கட்டத்தில், இயக்குநர்கள் ஏற்கனவே உள்ள ஸ்பான்கே-OXC (எ.கா., 4×4 அளவு) அடிப்படையில் உள்கட்டமைப்பை உருவாக்கலாம். இதற்காக, உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு அடுக்குகளில் MEMS சுவிட்சுகளை (எ.கா., 32×32) நிறுவி, நடு அடுக்கில் ஒரே ஒரு ஸ்பான்கே-OXC தொகுதியைத் தக்க வைத்துக் கொள்ளலாம் (இந்த நிலையில், T-போர்ட்களின் எண்ணிக்கை பூஜ்ஜியம்). நெட்வொர்க் கொள்ளளவு தேவைகள் அதிகரிக்கும்போது, ​​புதிய ஸ்பான்கே-OXC தொகுதிகள் படிப்படியாக நடு அடுக்கில் சேர்க்கப்பட்டு, அத்தொகுதிகளை இணைக்கும் வகையில் T-போர்ட்கள் கட்டமைக்கப்படுகின்றன.

உதாரணமாக, நடு அடுக்குத் தொகுதிகளின் எண்ணிக்கையை ஒன்றிலிருந்து இரண்டாக விரிவுபடுத்தும்போது, ​​T-போர்ட்களின் எண்ணிக்கை ஒன்றாக அமைக்கப்பட்டு, மொத்தப் பரிமாணம் நான்கிலிருந்து ஆறாக அதிகரிக்கிறது.

படம்: HMWC-OXC எடுத்துக்காட்டு

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

M என்பது MEMS போர்ட்களின் எண்ணிக்கை ஆகும்.
N என்பது இடைநிலை அடுக்குத் தொகுதிகளின் எண்ணிக்கை ஆகும்.
S என்பது ஒரு ஸ்பான்கே-OXC இல் உள்ள போர்ட்களின் எண்ணிக்கை, மற்றும்
T என்பது ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட போர்ட்களின் எண்ணிக்கை.

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

இந்தக் கட்டமைப்பின் உண்மையான செயல்திறனைச் சரிபார்க்க, ஆய்வுக் குழு மாறும் ஒளியியல் பாதை கோரிக்கைகளின் அடிப்படையில் உருவகப்படுத்துதல் சோதனைகளை நடத்தியது.

படம்: HMWC வலையமைப்பின் தடுப்புச் செயல்திறன்

இந்த உருவகப்படுத்துதல், சேவைக் கோரிக்கைகள் பாய்சன் பரவலையும், சேவைத் தக்கவைப்பு நேரங்கள் எதிர்மறை எக்ஸ்போனென்ஷியல் பரவலையும் பின்பற்றுகின்றன என்ற அனுமானத்தின் அடிப்படையில், ஒரு எர்லாங் போக்குவரத்து மாதிரியைப் பயன்படுத்துகிறது. மொத்த போக்குவரத்துச் சுமை 3100 எர்லாங்குகளாக அமைக்கப்பட்டுள்ளது. இலக்கு OXC பரிமாணம் 64×64 ஆகும், மேலும் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு அடுக்கு MEMS அளவும் 64×64 ஆகும். நடு அடுக்கின் ஸ்பான்கே-OXC தொகுதி உள்ளமைவுகளில் 32×32 அல்லது 48×48 விவரக்குறிப்புகள் அடங்கும். சூழ்நிலையின் தேவைகளைப் பொறுத்து, T-போர்ட்களின் எண்ணிக்கை 0 முதல் 16 வரை இருக்கும்.

D = 4 என்ற திசைப் பரிமாணம் கொண்ட சூழ்நிலையில், HMWC-OXC-இன் தடைபடும் நிகழ்தகவானது, பாரம்பரிய ஸ்பான்கே-OXC அடிப்படை (S(64,4))-இன் நிகழ்தகவுக்கு நெருக்கமாக உள்ளது என்பதை முடிவுகள் காட்டுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, v(64,2,32,0,4) உள்ளமைப்பைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​மிதமான சுமையின் கீழ் தடைபடும் நிகழ்தகவு தோராயமாக 5% மட்டுமே அதிகரிக்கிறது. திசைப் பரிமாணம் D = 8 ஆக அதிகரிக்கும்போது, ​​"தண்டு விளைவு" மற்றும் ஒவ்வொரு திசையிலும் இழையின் நீளம் குறைவதால் தடைபடும் நிகழ்தகவு அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், T-துளைகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பதன் மூலம் (எடுத்துக்காட்டாக, v(64,2,48,16,8) உள்ளமைப்பு) இந்தச் சிக்கலைத் திறம்படத் தணிக்க முடியும்.

குறிப்பாக, இடைநிலை அடுக்குத் தொகுதிகளைச் சேர்ப்பது T-போர்ட் போட்டி காரணமாக உள் தடையை ஏற்படுத்தக்கூடும் என்றாலும், பொருத்தமான உள்ளமைவின் மூலம் ஒட்டுமொத்தக் கட்டமைப்பால் உகந்த செயல்திறனை அடைய முடியும்.

கீழேயுள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு செலவுப் பகுப்பாய்வு HMWC-OXC இன் நன்மைகளை மேலும் எடுத்துக்காட்டுகிறது.

படம்: வெவ்வேறு OXC கட்டமைப்புகளின் தடுப்பு நிகழ்தகவு மற்றும் செலவு

ஒரு ஃபைபருக்கு 80 அலைநீளங்கள் கொண்ட அதிக அடர்த்தி சூழ்நிலைகளில், பாரம்பரிய ஸ்பான்கே-OXC உடன் ஒப்பிடும்போது HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) செலவுகளை 40% வரை குறைக்க முடியும். குறைந்த அலைநீள சூழ்நிலைகளில் (எ.கா., ஒரு ஃபைபருக்கு 50 அலைநீளங்கள்), தேவைப்படும் T-போர்ட்களின் எண்ணிக்கை குறைக்கப்பட்டதன் காரணமாக செலவு நன்மை இன்னும் குறிப்பிடத்தக்கதாக உள்ளது (எ.கா., v(64,2,36,4,64)).

MEMS சுவிட்சுகளின் அதிக போர்ட் அடர்த்தி மற்றும் ஒரு மாடுலர் விரிவாக்க உத்தி ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைப்பிலிருந்து இந்த பொருளாதார நன்மை உருவாகிறது. இது பெரிய அளவிலான WSS மாற்றீட்டின் செலவைத் தவிர்ப்பது மட்டுமல்லாமல், ஏற்கனவே உள்ள Spanke-OXC மாட்யூல்களை மீண்டும் பயன்படுத்துவதன் மூலம் கூடுதல் செலவுகளையும் குறைக்கிறது. இடைநிலை மாட்யூல்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் T-போர்ட்களின் விகிதத்தைச் சரிசெய்வதன் மூலம், HMWC-OXC ஆனது வெவ்வேறு அலைநீளத் திறன் மற்றும் திசை உள்ளமைவுகளின் கீழ் செயல்திறன் மற்றும் செலவை நெகிழ்வாகச் சமநிலைப்படுத்த முடியும் என்றும், இது இயக்குபவர்களுக்குப் பன்முக உகப்பாக்க வாய்ப்புகளை வழங்குகிறது என்றும் உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள் காட்டுகின்றன.

உள் வளப் பயன்பாட்டை மேம்படுத்துவதற்காக, எதிர்கால ஆராய்ச்சிகள் டைனமிக் டி-போர்ட் ஒதுக்கீட்டு வழிமுறைகளை மேலும் ஆராயலாம். மேலும், MEMS உற்பத்தி செயல்முறைகளில் ஏற்பட்டுள்ள முன்னேற்றங்களால், உயர்-பரிமாண சுவிட்சுகளின் ஒருங்கிணைப்பு இந்தக் கட்டமைப்பின் அளவிடுதிறனை மேலும் மேம்படுத்தும். ஆப்டிகல் நெட்வொர்க் ஆபரேட்டர்களுக்கு, நிச்சயமற்ற டிராஃபிக் வளர்ச்சி கொண்ட சூழ்நிலைகளுக்கு இந்தக் கட்டமைப்பு குறிப்பாகப் பொருத்தமானது. இது ஒரு மீள்திறன் மிக்க மற்றும் அளவிடக்கூடிய முழு-ஆப்டிகல் பேக்போன் நெட்வொர்க்கை உருவாக்குவதற்கான ஒரு நடைமுறை தொழில்நுட்பத் தீர்வை வழங்குகிறது.