OXC (ઓપ્ટિકલ ક્રોસ-કનેક્ટ) એ ROADM (રિકન્ફિગરેબલ ઓપ્ટિકલ એડ-ડ્રોપ મલ્ટિપ્લેક્સર) નું વિકસિત સંસ્કરણ છે.
ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક્સના મુખ્ય સ્વિચિંગ તત્વ તરીકે, ઓપ્ટિકલ ક્રોસ-કનેક્ટ્સ (OXCs) ની સ્કેલેબિલિટી અને ખર્ચ-અસરકારકતા માત્ર નેટવર્ક ટોપોલોજીની સુગમતા નક્કી કરતી નથી પરંતુ મોટા પાયે ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક્સના બાંધકામ, સંચાલન અને જાળવણી ખર્ચ પર પણ સીધી અસર કરે છે. વિવિધ પ્રકારના OXCs આર્કિટેક્ચરલ ડિઝાઇન અને કાર્યાત્મક અમલીકરણમાં નોંધપાત્ર તફાવત દર્શાવે છે.
નીચે આપેલ આકૃતિ પરંપરાગત CDC-OXC (રંગહીન દિશાહીન કન્ટેન્ટલેસ ઓપ્ટિકલ ક્રોસ-કનેક્ટ) આર્કિટેક્ચર દર્શાવે છે, જે તરંગલંબાઇ પસંદગીયુક્ત સ્વીચો (WSSs) નો ઉપયોગ કરે છે. લાઇન બાજુ પર, 1 × N અને N × 1 WSSs ઇનગ્રેસ/એગ્રેસ મોડ્યુલ તરીકે સેવા આપે છે, જ્યારે એડ/ડ્રોપ બાજુ પર M × K WSSs તરંગલંબાઇના ઉમેરા અને ઘટાડાને મેનેજ કરે છે. આ મોડ્યુલો OXC બેકપ્લેનમાં ઓપ્ટિકલ ફાઇબર દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે.
આકૃતિ: પરંપરાગત સીડીસી-ઓએક્સસી સ્થાપત્ય
બેકપ્લેનને સ્પેન્ક નેટવર્કમાં રૂપાંતરિત કરીને પણ આ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, જેના પરિણામે આપણું સ્પેન્ક-ઓએક્સસી આર્કિટેક્ચર બનશે.
આકૃતિ: સ્પેન્કે-ઓએક્સસી આર્કિટેક્ચર
ઉપરોક્ત આકૃતિ દર્શાવે છે કે લાઇન બાજુ પર, OXC બે પ્રકારના પોર્ટ સાથે સંકળાયેલ છે: ડાયરેક્શનલ પોર્ટ અને ફાઇબર પોર્ટ. દરેક ડાયરેક્શનલ પોર્ટ નેટવર્ક ટોપોલોજીમાં OXC ની ભૌગોલિક દિશાને અનુરૂપ છે, જ્યારે દરેક ફાઇબર પોર્ટ ડાયરેક્શનલ પોર્ટની અંદર દ્વિદિશાત્મક ફાઇબરની જોડીનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. એક ડાયરેક્શનલ પોર્ટમાં બહુવિધ દ્વિદિશાત્મક ફાઇબર જોડીઓ (એટલે કે, બહુવિધ ફાઇબર પોર્ટ) હોય છે.
જ્યારે સ્પાન્કે-આધારિત OXC સંપૂર્ણપણે એકબીજા સાથે જોડાયેલા બેકપ્લેન ડિઝાઇન દ્વારા સખત રીતે બિન-અવરોધિત સ્વિચિંગ પ્રાપ્ત કરે છે, ત્યારે નેટવર્ક ટ્રાફિકમાં વધારો થતાં તેની મર્યાદાઓ વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બને છે. કોમર્શિયલ વેવલેન્થ સિલેક્ટિવ સ્વિચ (WSSs) ની પોર્ટ કાઉન્ટ મર્યાદા (ઉદાહરણ તરીકે, વર્તમાન મહત્તમ સપોર્ટેડ 1×48 પોર્ટ છે, જેમ કે ફિનિસરનું ફ્લેક્સગ્રીડ ટ્વીન 1×48) એટલે કે OXC પરિમાણને વિસ્તૃત કરવા માટે બધા હાર્ડવેરને બદલવાની જરૂર છે, જે ખર્ચાળ છે અને હાલના સાધનોના પુનઃઉપયોગને અટકાવે છે.
ક્લોસ નેટવર્ક્સ પર આધારિત ઉચ્ચ-પરિમાણીય OXC આર્કિટેક્ચર હોવા છતાં, તે હજુ પણ મોંઘા M×N WSS પર આધાર રાખે છે, જેના કારણે વધારાની અપગ્રેડ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરવી મુશ્કેલ બને છે.
આ પડકારનો સામનો કરવા માટે, સંશોધકોએ એક નવીન હાઇબ્રિડ આર્કિટેક્ચરનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો છે: HMWC-OXC (હાઇબ્રિડ MEMS અને WSS ક્લોસ નેટવર્ક). માઇક્રોઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ (MEMS) અને WSS ને એકીકૃત કરીને, આ આર્કિટેક્ચર "પે-એઝ-યુ-ગ્રો" ક્ષમતાઓને ટેકો આપતી વખતે લગભગ નોન-બ્લોકિંગ કામગીરી જાળવી રાખે છે, જે ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક ઓપરેટરો માટે ખર્ચ-અસરકારક અપગ્રેડ પાથ પ્રદાન કરે છે.
HMWC-OXC ની મુખ્ય ડિઝાઇન તેના ત્રણ-સ્તરીય ક્લોસ નેટવર્ક માળખામાં રહેલી છે.
આકૃતિ: HMWC નેટવર્ક્સ પર આધારિત Spanke-OXC આર્કિટેક્ચર
ઉચ્ચ-પરિમાણીય MEMS ઓપ્ટિકલ સ્વીચો ઇનપુટ અને આઉટપુટ સ્તરો પર ગોઠવવામાં આવે છે, જેમ કે 512×512 સ્કેલ જે હાલમાં વર્તમાન ટેકનોલોજી દ્વારા સપોર્ટેડ છે, જે મોટી-ક્ષમતાવાળા પોર્ટ પૂલ બનાવે છે. મધ્યમ સ્તરમાં બહુવિધ નાના Spanke-OXC મોડ્યુલોનો સમાવેશ થાય છે, જે આંતરિક ભીડને દૂર કરવા માટે "T-પોર્ટ્સ" દ્વારા એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે.
પ્રારંભિક તબક્કામાં, ઓપરેટરો હાલના Spanke-OXC (દા.ત., 4×4 સ્કેલ) પર આધારિત ઈન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર બનાવી શકે છે, ફક્ત ઇનપુટ અને આઉટપુટ સ્તરો પર MEMS સ્વીચો (દા.ત., 32×32) જમાવીને, મધ્ય સ્તરમાં એક જ Spanke-OXC મોડ્યુલ જાળવી રાખીને (આ કિસ્સામાં, T-પોર્ટની સંખ્યા શૂન્ય છે). જેમ જેમ નેટવર્ક ક્ષમતાની આવશ્યકતાઓ વધે છે, તેમ તેમ મધ્યમ સ્તરમાં નવા Spanke-OXC મોડ્યુલો ધીમે ધીમે ઉમેરવામાં આવે છે, અને T-પોર્ટ મોડ્યુલોને કનેક્ટ કરવા માટે ગોઠવવામાં આવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે મધ્યમ સ્તરના મોડ્યુલોની સંખ્યા એકથી બે સુધી વિસ્તૃત કરવામાં આવે છે, ત્યારે ટી-પોર્ટની સંખ્યા એક પર સેટ કરવામાં આવે છે, જે કુલ પરિમાણને ચારથી છ સુધી વધારી દે છે.
આકૃતિ: HMWC-OXC ઉદાહરણ
આ પ્રક્રિયા પરિમાણ મર્યાદા M > N × (S − T) ને અનુસરે છે, જ્યાં:
M એ MEMS પોર્ટની સંખ્યા છે,
N એ મધ્યવર્તી સ્તર મોડ્યુલોની સંખ્યા છે,
S એ એક જ Spanke-OXC માં પોર્ટની સંખ્યા છે, અને
T એ એકબીજા સાથે જોડાયેલા પોર્ટની સંખ્યા છે.
આ પરિમાણોને ગતિશીલ રીતે સમાયોજિત કરીને, HMWC-OXC બધા હાર્ડવેર સંસાધનોને એકસાથે બદલ્યા વિના પ્રારંભિક સ્કેલથી લક્ષ્ય પરિમાણ (દા.ત., 64×64) સુધી ધીમે ધીમે વિસ્તરણને સમર્થન આપી શકે છે.
આ સ્થાપત્યના વાસ્તવિક પ્રદર્શનને ચકાસવા માટે, સંશોધન ટીમે ગતિશીલ ઓપ્ટિકલ પાથ વિનંતીઓના આધારે સિમ્યુલેશન પ્રયોગો હાથ ધર્યા.
આકૃતિ: HMWC નેટવર્કનું બ્લોકિંગ પર્ફોર્મન્સ
આ સિમ્યુલેશન એર્લાંગ ટ્રાફિક મોડેલનો ઉપયોગ કરે છે, એમ ધારીને કે સર્વિસ રિક્વેસ્ટ્સ પોઈસન ડિસ્ટ્રિબ્યુશનને અનુસરે છે અને સર્વિસ હોલ્ડ ટાઇમ્સ નેગેટિવ એક્સપોનેન્શિયલ ડિસ્ટ્રિબ્યુશનને અનુસરે છે. કુલ ટ્રાફિક લોડ 3100 એર્લાંગ્સ પર સેટ છે. લક્ષ્ય OXC પરિમાણ 64×64 છે, અને ઇનપુટ અને આઉટપુટ લેયર MEMS સ્કેલ પણ 64×64 છે. મધ્યમ સ્તર Spanke-OXC મોડ્યુલ રૂપરેખાંકનોમાં 32×32 અથવા 48×48 સ્પષ્ટીકરણો શામેલ છે. દૃશ્ય જરૂરિયાતોના આધારે T-પોર્ટ્સની સંખ્યા 0 થી 16 સુધીની હોય છે.
પરિણામો દર્શાવે છે કે, D = 4 ના દિશાત્મક પરિમાણ સાથેના દૃશ્યમાં, HMWC-OXC ની અવરોધ સંભાવના પરંપરાગત Spanke-OXC બેઝલાઇન (S(64,4)) ની નજીક છે. ઉદાહરણ તરીકે, v(64,2,32,0,4) રૂપરેખાંકનનો ઉપયોગ કરીને, મધ્યમ ભાર હેઠળ અવરોધ સંભાવના માત્ર 5% જેટલી વધે છે. જ્યારે દિશાત્મક પરિમાણ D = 8 સુધી વધે છે, ત્યારે "ટ્રંક અસર" અને દરેક દિશામાં ફાઇબર લંબાઈમાં ઘટાડો થવાને કારણે અવરોધ સંભાવના વધે છે. જો કે, T-પોર્ટની સંખ્યા વધારીને આ સમસ્યાને અસરકારક રીતે દૂર કરી શકાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, v(64,2,48,16,8) રૂપરેખાંકન).
નોંધનીય છે કે, મિડ-લેયર મોડ્યુલ્સ ઉમેરવાથી ટી-પોર્ટ વિવાદને કારણે આંતરિક અવરોધ થઈ શકે છે, તેમ છતાં એકંદર આર્કિટેક્ચર યોગ્ય ગોઠવણી દ્વારા ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પ્રદર્શન પ્રાપ્ત કરી શકે છે.
કિંમત વિશ્લેષણ HMWC-OXC ના ફાયદાઓને વધુ પ્રકાશિત કરે છે, જેમ કે નીચેની આકૃતિમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે.
આકૃતિ: વિવિધ OXC આર્કિટેક્ચર્સની અવરોધિત સંભાવના અને કિંમત
80 તરંગલંબાઇ/ફાઇબરવાળા ઉચ્ચ-ઘનતાવાળા દૃશ્યોમાં, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) પરંપરાગત Spanke-OXC ની તુલનામાં ખર્ચમાં 40% ઘટાડો કરી શકે છે. ઓછી-તરંગલંબાઇવાળા દૃશ્યોમાં (દા.ત., 50 તરંગલંબાઇ/ફાઇબર), જરૂરી T-પોર્ટની સંખ્યામાં ઘટાડો થવાને કારણે ખર્ચ લાભ વધુ નોંધપાત્ર છે (દા.ત., v(64,2,36,4,64)).
આ આર્થિક લાભ MEMS સ્વીચોની ઉચ્ચ પોર્ટ ઘનતા અને મોડ્યુલર વિસ્તરણ વ્યૂહરચનાના સંયોજનથી ઉદ્ભવે છે, જે ફક્ત મોટા પાયે WSS રિપ્લેસમેન્ટના ખર્ચને ટાળે છે પણ હાલના Spanke-OXC મોડ્યુલોનો ફરીથી ઉપયોગ કરીને વધારાના ખર્ચને પણ ઘટાડે છે. સિમ્યુલેશન પરિણામો એ પણ દર્શાવે છે કે મધ્ય-સ્તર મોડ્યુલોની સંખ્યા અને T-પોર્ટ્સના ગુણોત્તરને સમાયોજિત કરીને, HMWC-OXC વિવિધ તરંગલંબાઇ ક્ષમતા અને દિશા રૂપરેખાંકનો હેઠળ કામગીરી અને ખર્ચને લવચીક રીતે સંતુલિત કરી શકે છે, જે ઓપરેટરોને બહુ-પરિમાણીય ઑપ્ટિમાઇઝેશન તકો પ્રદાન કરે છે.
ભવિષ્યના સંશોધન આંતરિક સંસાધન ઉપયોગને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે ગતિશીલ ટી-પોર્ટ ફાળવણી અલ્ગોરિધમ્સનું વધુ અન્વેષણ કરી શકે છે. વધુમાં, MEMS ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં પ્રગતિ સાથે, ઉચ્ચ-પરિમાણીય સ્વીચોનું એકીકરણ આ આર્કિટેક્ચરની સ્કેલેબિલિટીને વધુ વધારશે. ઓપ્ટિકલ નેટવર્ક ઓપરેટરો માટે, આ આર્કિટેક્ચર ખાસ કરીને અનિશ્ચિત ટ્રાફિક વૃદ્ધિ સાથેના દૃશ્યો માટે યોગ્ય છે, જે સ્થિતિસ્થાપક અને સ્કેલેબલ ઓલ-ઓપ્ટિકલ બેકબોન નેટવર્ક બનાવવા માટે વ્યવહારુ તકનીકી ઉકેલ પૂરો પાડે છે.
પોસ્ટ સમય: ઓગસ્ટ-21-2025