දෘශ්‍ය හරස් සම්බන්ධතාවයේ (OXC) තාක්ෂණික පරිණාමය

OXC (optical cross-connect) යනු ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer) හි පරිණාමය වූ අනුවාදයකි.

දෘශ්‍ය ජාලවල මූලික මාරු කිරීමේ අංගය ලෙස, දෘශ්‍ය හරස් සම්බන්ධතා (OXCs) වල පරිමාණය සහ පිරිවැය-ඵලදායීතාවය ජාල ස්ථාන විද්‍යාවේ නම්‍යශීලීභාවය තීරණය කරනවා පමණක් නොව, මහා පරිමාණ දෘශ්‍ය ජාලවල ඉදිකිරීම් සහ මෙහෙයුම් සහ නඩත්තු වියදම් කෙරෙහි සෘජුවම බලපායි. විවිධ වර්ගයේ OXCs වාස්තු විද්‍යාත්මක සැලසුම් සහ ක්‍රියාකාරී ක්‍රියාත්මක කිරීමේදී සැලකිය යුතු වෙනස්කම් පෙන්නුම් කරයි.

පහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ සාම්ප්‍රදායික CDC-OXC (වර්ණ රහිත දිශානති රහිත අන්තර්ගත රහිත දෘශ්‍ය හරස්-සම්බන්ධක) ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයක් වන අතර එය තරංග ආයාම වරණීය ස්විච (WSS) භාවිතා කරයි. රේඛා පැත්තේ, 1 × N සහ N × 1 WSS ඇතුල්වීමේ/පිටවීමේ මොඩියුල ලෙස ක්‍රියා කරන අතර, එකතු කිරීමේ/පහළීමේ පැත්තේ M × K WSS තරංග ආයාම එකතු කිරීම සහ පහත වැටීම කළමනාකරණය කරයි. මෙම මොඩියුල OXC පසුතලය තුළ දෘශ්‍ය තන්තු හරහා අන්තර් සම්බන්ධිත වේ.

රූපය: සාම්ප්‍රදායික CDC-OXC ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය

අපගේ Spanke-OXC ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයට හේතු වන පරිදි, පසුපස තලය Spanke ජාලයකට පරිවර්තනය කිරීමෙන් ද මෙය සාක්ෂාත් කරගත හැකිය.

රූපය: ස්පාන්කේ-OXC ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය

ඉහත රූපයේ දැක්වෙන්නේ රේඛා පැත්තේ, OXC වරායන් වර්ග දෙකක් සමඟ සම්බන්ධ වී ඇති බවයි: දිශානුගත වරායන් සහ තන්තු වරායන්. සෑම දිශානුගත වරායක්ම ජාල ස්ථලකයෙහි OXC හි භූගෝලීය දිශාවට අනුරූප වන අතර, සෑම තන්තු වරායක්ම දිශානුගත වරාය තුළ ද්විපාර්ශ්වික තන්තු යුගලයක් නියෝජනය කරයි. දිශානුගත වරායක බහු දිශානුගත තන්තු යුගල (එනම්, බහු තන්තු වරායන්) අඩංගු වේ.

Spanke-පාදක OXC සම්පූර්ණයෙන්ම අන්තර් සම්බන්ධිත පසුතල සැලසුමක් හරහා දැඩි ලෙස අවහිර නොවන මාරුවීමක් ලබා ගන්නා අතර, ජාල ගමනාගමනය ඉහළ යන විට එහි සීමාවන් වඩ වඩාත් වැදගත් වේ. වාණිජ තරංග ආයාම වරණීය ස්විච (WSSs) වල වරාය ගණන් කිරීමේ සීමාව (උදාහරණයක් ලෙස, Finisar හි FlexGrid Twin 1×48 වැනි වත්මන් උපරිම සහය දක්වන port 1×48 වේ) යන්නෙන් අදහස් වන්නේ OXC මානය පුළුල් කිරීම සඳහා සියලුම දෘඩාංග ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීම අවශ්‍ය වන බවයි, එය මිල අධික වන අතර පවතින උපකරණ නැවත භාවිතා කිරීම වළක්වයි.

Clos ජාල මත පදනම් වූ ඉහළ මාන OXC ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයක් සමඟ වුවද, එය තවමත් මිල අධික M×N WSS මත රඳා පවතින අතර, වර්ධක උත්ශ්‍රේණි කිරීමේ අවශ්‍යතා සපුරාලීම දුෂ්කර කරයි.

මෙම අභියෝගයට මුහුණ දීම සඳහා, පර්යේෂකයන් නව දෙමුහුන් ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයක් යෝජනා කර ඇත: HMWC-OXC (Hybrid MEMS සහ WSS Clos Network). ක්ෂුද්‍ර විද්‍යුත් යාන්ත්‍රික පද්ධති (MEMS) සහ WSS ඒකාබද්ධ කිරීමෙන්, මෙම ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය "වර්ධනය වන විට ගෙවීමේ" හැකියාවන්ට සහාය වන අතරම අවහිර නොකරන කාර්ය සාධනයක් පවත්වා ගෙන යන අතරම, දෘශ්‍ය ජාල ක්‍රියාකරුවන් සඳහා පිරිවැය-ඵලදායී උත්ශ්‍රේණි කිරීමේ මාර්ගයක් සපයයි.

HMWC-OXC හි මූලික සැලසුම එහි තට්ටු තුනේ Clos ජාල ව්‍යුහය තුළ පවතී.

රූපය: HMWC ජාල මත පදනම් වූ Spanke-OXC ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය

ඉහළ-මාන MEMS දෘශ්‍ය ස්විචයන්, වත්මන් තාක්ෂණයෙන් දැනට සහාය දක්වන 512×512 පරිමාණය වැනි, විශාල ධාරිතාවකින් යුත් වරාය තටාකයක් සෑදීම සඳහා ආදාන සහ ප්‍රතිදාන ස්ථරවල යොදවා ඇත. මැද ස්ථරය අභ්‍යන්තර තදබදය සමනය කිරීම සඳහා "T-ports" හරහා අන්තර් සම්බන්ධිත බහු කුඩා Spanke-OXC මොඩියුල වලින් සමන්විත වේ.

ආරම්භක අදියරේදී, ක්‍රියාකරුවන්ට පවතින Spanke-OXC (උදා: 4×4 පරිමාණය) මත පදනම්ව යටිතල පහසුකම් ගොඩනගා ගත හැකිය, සරලව ආදාන සහ ප්‍රතිදාන ස්ථරවල MEMS ස්විච (උදා: 32×32) යෙදවීමෙන්, මැද ස්ථරයේ තනි Spanke-OXC මොඩියුලයක් රඳවා ගනිමින් (මෙම අවස්ථාවේදී, T-ports ගණන ශුන්‍ය වේ). ජාල ධාරිතා අවශ්‍යතා වැඩි වන විට, නව Spanke-OXC මොඩියුල ක්‍රමයෙන් මැද ස්ථරයට එකතු කරනු ලබන අතර, මොඩියුල සම්බන්ධ කිරීම සඳහා T-ports වින්‍යාස කරනු ලැබේ.

උදාහරණයක් ලෙස, මැද ස්ථර මොඩියුල ගණන එක සිට දෙක දක්වා පුළුල් කරන විට, T-port ගණන එකකට සකසා ඇති අතර, මුළු මානය හතරේ සිට හය දක්වා වැඩි කරයි.

රූපය: HMWC-OXC උදාහරණය

මෙම ක්‍රියාවලිය M > N × (S − T) පරාමිති සීමාව අනුගමනය කරයි, එහිදී:

M යනු MEMS port ගණනයි,
N යනු අතරමැදි ස්ථර මොඩියුල ගණනයි,
S යනු තනි Spanke-OXC එකක ඇති ports ගණන වන අතර,
T යනු අන්තර් සම්බන්ධිත වරායන් ගණනයි.

මෙම පරාමිතීන් ගතිකව සකස් කිරීමෙන්, HMWC-OXC හට සියලුම දෘඩාංග සම්පත් එකවර ප්‍රතිස්ථාපනය නොකර ආරම්භක පරිමාණයේ සිට ඉලක්ක මානයකට (උදා: 64×64) ක්‍රමයෙන් ප්‍රසාරණය වීමට සහාය විය හැක.

මෙම ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ සැබෑ කාර්ය සාධනය සත්‍යාපනය කිරීම සඳහා, පර්යේෂණ කණ්ඩායම ගතික දෘශ්‍ය මාර්ග ඉල්ලීම් මත පදනම්ව සමාකරණ අත්හදා බැලීම් සිදු කරන ලදී.

රූපය: HMWC ජාලයේ කාර්ය සාධනය අවහිර කිරීම

සේවා ඉල්ලීම් Poisson ව්‍යාප්තියක් අනුගමනය කරන බවත් සේවා රඳවා ගැනීමේ වේලාවන් සෘණ ඝාතීය ව්‍යාප්තියක් අනුගමනය කරන බවත් උපකල්පනය කරමින්, සමාකරණය Erlang රථවාහන ආකෘතියක් භාවිතා කරයි. මුළු රථවාහන භාරය Erlangs 3100 ලෙස සකසා ඇත. ඉලක්කගත OXC මානය 64×64 වන අතර, ආදාන සහ ප්‍රතිදාන ස්ථර MEMS පරිමාණය ද 64×64 වේ. මැද ස්ථර Spanke-OXC මොඩියුල වින්‍යාසයන්ට 32×32 හෝ 48×48 පිරිවිතර ඇතුළත් වේ. අවස්ථා අවශ්‍යතා අනුව T-ports ගණන 0 සිට 16 දක්වා පරාසයක පවතී.

ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ, D = 4 දිශානුගත මානයක් සහිත අවස්ථාවක, HMWC-OXC හි අවහිර කිරීමේ සම්භාවිතාව සාම්ප්‍රදායික Spanke-OXC මූලික රේඛාවට (S(64,4)) ආසන්න බවයි. උදාහරණයක් ලෙස, v(64,2,32,0,4) වින්‍යාසය භාවිතා කරමින්, මධ්‍යස්ථ බරක් යටතේ අවහිර කිරීමේ සම්භාවිතාව ආසන්න වශයෙන් 5% කින් පමණක් වැඩි වේ. දිශානුගත මානය D = 8 දක්වා වැඩි වන විට, "කඳ ආචරණය" සහ එක් එක් දිශාවෙහි තන්තු දිග අඩු වීම හේතුවෙන් අවහිර කිරීමේ සම්භාවිතාව වැඩි වේ. කෙසේ වෙතත්, T-ports ගණන වැඩි කිරීමෙන් (උදාහරණයක් ලෙස, v(64,2,48,16,8) වින්‍යාසය) මෙම ගැටළුව ඵලදායී ලෙස සමනය කළ හැකිය.

සැලකිය යුතු කරුණක් නම්, මැද-ස්ථර මොඩියුල එකතු කිරීම T-port මතභේදය හේතුවෙන් අභ්‍යන්තර අවහිර කිරීම් ඇති කළ හැකි වුවද, සමස්ත ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයට සුදුසු වින්‍යාසය හරහා ප්‍රශස්ත කාර්ය සාධනයක් ලබා ගත හැකිය.

පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි, පිරිවැය විශ්ලේෂණයක් HMWC-OXC හි වාසි තවදුරටත් ඉස්මතු කරයි.

රූපය: විවිධ OXC ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ සම්භාවිතාව සහ පිරිවැය අවහිර කිරීම

තරංග ආයාම 80/තන්තු සහිත ඉහළ ඝනත්ව අවස්ථා වලදී, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) සාම්ප්‍රදායික Spanke-OXC හා සසඳන විට පිරිවැය 40% කින් අඩු කළ හැකිය. අඩු තරංග ආයාම අවස්ථා වලදී (උදා: තරංග ආයාම 50/තන්තු), අවශ්‍ය T-port ගණන අඩු වීම නිසා පිරිවැය වාසිය ඊටත් වඩා වැදගත් වේ (උදා: v(64,2,36,4,64)).

මෙම ආර්ථික ප්‍රතිලාභය MEMS ස්විචවල ඉහළ වරාය ඝනත්වය සහ මොඩියුලර් ප්‍රසාරණ උපාය මාර්ගයක සංයෝජනයෙන් ලැබෙන අතර එමඟින් මහා පරිමාණ WSS ප්‍රතිස්ථාපන වියදම වළක්වනවා පමණක් නොව පවතින Spanke-OXC මොඩියුල නැවත භාවිතා කිරීමෙන් වර්ධක පිරිවැයද අඩු කරයි. සමාකරණ ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ මධ්‍යම ස්ථර මොඩියුල ගණන සහ T-ports අනුපාතය සකස් කිරීමෙන්, HMWC-OXC විවිධ තරංග ආයාම ධාරිතාව සහ දිශා වින්‍යාසයන් යටතේ කාර්ය සාධනය සහ පිරිවැය නම්‍යශීලීව සමතුලිත කළ හැකි බවත්, ක්‍රියාකරුවන්ට බහු-මාන ප්‍රශස්තිකරණ අවස්ථා ලබා දෙන බවත්ය.

අනාගත පර්යේෂණ මගින් අභ්‍යන්තර සම්පත් භාවිතය ප්‍රශස්ත කිරීම සඳහා ගතික T-port වෙන් කිරීමේ ඇල්ගොරිතම තවදුරටත් ගවේෂණය කළ හැකිය. තවද, MEMS නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන්හි දියුණුවත් සමඟ, ඉහළ මාන ස්විච ඒකාබද්ධ කිරීම මෙම ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ පරිමාණය තවදුරටත් වැඩි දියුණු කරනු ඇත. දෘශ්‍ය ජාල ක්‍රියාකරුවන් සඳහා, මෙම ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පය අවිනිශ්චිත ගමනාගමන වර්ධනයක් සහිත අවස්ථා සඳහා විශේෂයෙන් සුදුසු වන අතර, ඔරොත්තු දෙන සහ පරිමාණය කළ හැකි සියලුම දෘශ්‍ය කොඳු නාරටිය ජාලයක් ගොඩනැගීම සඳහා ප්‍රායෝගික තාක්ෂණික විසඳුමක් සපයයි.