OXC (ऑप्टिकल क्रॉस-कनेक्ट) ROADM (रीकॉन्फिगरेबल ऑप्टिकल ऐड-ड्रॉप मल्टीप्लेक्सर) का एक विकसित संस्करण है।
ऑप्टिकल नेटवर्क के मुख्य स्विचिंग तत्व के रूप में, ऑप्टिकल क्रॉस-कनेक्ट्स (OXCs) की मापनीयता और लागत-प्रभावशीलता न केवल नेटवर्क टोपोलॉजी के लचीलेपन को निर्धारित करती है, बल्कि बड़े पैमाने के ऑप्टिकल नेटवर्क के निर्माण, संचालन और रखरखाव लागत को भी सीधे प्रभावित करती है। विभिन्न प्रकार के OXCs वास्तुशिल्प डिज़ाइन और कार्यात्मक कार्यान्वयन में महत्वपूर्ण अंतर प्रदर्शित करते हैं।
नीचे दिया गया चित्र एक पारंपरिक CDC-OXC (रंगहीन दिशाहीन, विषयहीन, ऑप्टिकल क्रॉस-कनेक्ट) आर्किटेक्चर को दर्शाता है, जो तरंगदैर्ध्य चयनात्मक स्विच (WSS) का उपयोग करता है। लाइन की ओर, 1 × N और N × 1 WSS प्रवेश/निकास मॉड्यूल के रूप में कार्य करते हैं, जबकि जोड़/घटाव की ओर M × K WSS तरंगदैर्ध्य के योग और ह्रास का प्रबंधन करते हैं। ये मॉड्यूल OXC बैकप्लेन के भीतर ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से आपस में जुड़े होते हैं।
चित्र: पारंपरिक सीडीसी-ओएक्ससी वास्तुकला
यह बैकप्लेन को स्पैंक नेटवर्क में परिवर्तित करके भी प्राप्त किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप हमारा स्पैंक-ओएक्ससी आर्किटेक्चर प्राप्त होता है।
चित्र: स्पैंक-ओएक्ससी वास्तुकला
ऊपर दिया गया चित्र दर्शाता है कि लाइन की तरफ, OXC दो प्रकार के पोर्ट से जुड़ा है: दिशात्मक पोर्ट और फाइबर पोर्ट। प्रत्येक दिशात्मक पोर्ट नेटवर्क टोपोलॉजी में OXC की भौगोलिक दिशा के अनुरूप होता है, जबकि प्रत्येक फाइबर पोर्ट दिशात्मक पोर्ट के भीतर द्विदिशात्मक फाइबर के एक युग्म का प्रतिनिधित्व करता है। एक दिशात्मक पोर्ट में कई द्विदिशात्मक फाइबर युग्म (अर्थात, कई फाइबर पोर्ट) होते हैं।
जबकि स्पैंक-आधारित OXC पूरी तरह से परस्पर जुड़े बैकप्लेन डिज़ाइन के माध्यम से सख्ती से नॉन-ब्लॉकिंग स्विचिंग प्राप्त करता है, नेटवर्क ट्रैफ़िक बढ़ने के साथ इसकी सीमाएँ और भी महत्वपूर्ण हो जाती हैं। वाणिज्यिक तरंगदैर्ध्य चयनात्मक स्विच (WSS) की पोर्ट संख्या सीमा (उदाहरण के लिए, वर्तमान में अधिकतम समर्थित 1×48 पोर्ट हैं, जैसे कि फिनिसर का फ्लेक्सग्रिड ट्विन 1×48) का अर्थ है कि OXC आयाम का विस्तार करने के लिए सभी हार्डवेयर को बदलना आवश्यक है, जो महंगा है और मौजूदा उपकरणों के पुन: उपयोग को रोकता है।
क्लोस नेटवर्क पर आधारित उच्च-आयामी OXC आर्किटेक्चर के साथ भी, यह अभी भी महंगे M×N WSS पर निर्भर करता है, जिससे वृद्धिशील उन्नयन आवश्यकताओं को पूरा करना मुश्किल हो जाता है।
इस चुनौती का समाधान करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक नवीन हाइब्रिड आर्किटेक्चर प्रस्तावित किया है: HMWC-OXC (हाइब्रिड MEMS और WSS क्लोज़ नेटवर्क)। माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (MEMS) और WSS को एकीकृत करके, यह आर्किटेक्चर लगभग नॉन-ब्लॉकिंग प्रदर्शन बनाए रखता है और साथ ही "पे-एज़-यू-ग्रो" क्षमताओं का समर्थन करता है, जिससे ऑप्टिकल नेटवर्क ऑपरेटरों के लिए एक लागत-प्रभावी अपग्रेड पथ उपलब्ध होता है।
एचएमडब्ल्यूसी-ओएक्ससी का मुख्य डिजाइन इसकी तीन-परत क्लोस नेटवर्क संरचना में निहित है।
चित्र: HMWC नेटवर्क पर आधारित स्पैंक-OXC आर्किटेक्चर
उच्च-आयामी MEMS ऑप्टिकल स्विच इनपुट और आउटपुट परतों पर लगाए जाते हैं, जैसे कि वर्तमान तकनीक द्वारा समर्थित 512×512 स्केल, जिससे एक बड़ी क्षमता वाला पोर्ट पूल बनता है। मध्य परत में कई छोटे स्पैंक-OXC मॉड्यूल होते हैं, जो आंतरिक भीड़भाड़ को कम करने के लिए "T-पोर्ट्स" के माध्यम से आपस में जुड़े होते हैं।
प्रारंभिक चरण में, ऑपरेटर मौजूदा स्पैंक-ओएक्ससी (जैसे, 4×4 स्केल) पर आधारित बुनियादी ढाँचा तैयार कर सकते हैं, बस इनपुट और आउटपुट लेयर पर एमईएमएस स्विच (जैसे, 32×32) तैनात करके, जबकि मध्य लेयर में एक स्पैंक-ओएक्ससी मॉड्यूल बनाए रखते हैं (इस स्थिति में, टी-पोर्ट्स की संख्या शून्य होती है)। जैसे-जैसे नेटवर्क क्षमता की आवश्यकताएँ बढ़ती हैं, नए स्पैंक-ओएक्ससी मॉड्यूल धीरे-धीरे मध्य लेयर में जोड़े जाते हैं, और मॉड्यूल्स को जोड़ने के लिए टी-पोर्ट्स कॉन्फ़िगर किए जाते हैं।
उदाहरण के लिए, जब मध्य परत मॉड्यूल की संख्या एक से दो तक बढ़ाई जाती है, तो टी-पोर्ट की संख्या एक पर सेट हो जाती है, जिससे कुल आयाम चार से छह तक बढ़ जाता है।
चित्र: HMWC-OXC उदाहरण
यह प्रक्रिया पैरामीटर प्रतिबंध M > N × (S − T) का पालन करती है, जहाँ:
M MEMS पोर्ट की संख्या है,
N मध्यवर्ती परत मॉड्यूल की संख्या है,
S एक स्पैंक-OXC में पोर्ट की संख्या है, और
T परस्पर जुड़े हुए पोर्टों की संख्या है।
इन मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित करके, HMWC-OXC सभी हार्डवेयर संसाधनों को एक बार में बदले बिना प्रारंभिक पैमाने से लक्ष्य आयाम (जैसे, 64 × 64) तक क्रमिक विस्तार का समर्थन कर सकता है।
इस आर्किटेक्चर के वास्तविक प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए, अनुसंधान दल ने गतिशील ऑप्टिकल पथ अनुरोधों पर आधारित सिमुलेशन प्रयोग किए।
चित्र: HMWC नेटवर्क का ब्लॉकिंग प्रदर्शन
सिमुलेशन एक एरलांग ट्रैफ़िक मॉडल का उपयोग करता है, यह मानते हुए कि सेवा अनुरोध पॉइसन वितरण का अनुसरण करते हैं और सेवा होल्ड समय एक ऋणात्मक घातांकीय वितरण का अनुसरण करते हैं। कुल ट्रैफ़िक लोड 3100 एरलांग पर सेट है। लक्ष्य OXC आयाम 64×64 है, और इनपुट और आउटपुट लेयर MEMS स्केल भी 64×64 है। मध्य लेयर स्पैंक-OXC मॉड्यूल कॉन्फ़िगरेशन में 32×32 या 48×48 विनिर्देश शामिल हैं। परिदृश्य आवश्यकताओं के आधार पर T-पोर्ट की संख्या 0 से 16 तक होती है।
परिणाम दर्शाते हैं कि, दिशात्मक आयाम D = 4 वाले परिदृश्य में, HMWC-OXC की अवरोधन संभावना पारंपरिक स्पैंक-OXC आधार रेखा (S(64,4)) के करीब है। उदाहरण के लिए, v(64,2,32,0,4) विन्यास का उपयोग करते हुए, मध्यम भार के अंतर्गत अवरोधन संभावना केवल लगभग 5% बढ़ती है। जब दिशात्मक आयाम D = 8 तक बढ़ जाता है, तो "ट्रंक प्रभाव" और प्रत्येक दिशा में फाइबर की लंबाई में कमी के कारण अवरोधन संभावना बढ़ जाती है। हालाँकि, T-पोर्ट्स की संख्या बढ़ाकर इस समस्या को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, v(64,2,48,16,8) विन्यास)।
विशेष रूप से, हालांकि मध्य-स्तर मॉड्यूल को जोड़ने से टी-पोर्ट विवाद के कारण आंतरिक अवरोध उत्पन्न हो सकता है, फिर भी समग्र आर्किटेक्चर उचित कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से अनुकूलित प्रदर्शन प्राप्त कर सकता है।
लागत विश्लेषण एचएमडब्ल्यूसी-ओएक्ससी के लाभों पर और अधिक प्रकाश डालता है, जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है।
चित्र: विभिन्न OXC आर्किटेक्चर की अवरोधन संभावना और लागत
80 तरंगदैर्ध्य/फाइबर वाले उच्च-घनत्व परिदृश्यों में, HMWC-OXC (v(64,2,44,12,64)) पारंपरिक स्पैंक-OXC की तुलना में लागत में 40% की कमी ला सकता है। निम्न-तरंगदैर्ध्य परिदृश्यों (जैसे, 50 तरंगदैर्ध्य/फाइबर) में, आवश्यक T-पोर्ट्स (जैसे, v(64,2,36,4,64)) की कम संख्या के कारण लागत लाभ और भी अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है।
यह आर्थिक लाभ MEMS स्विचों के उच्च पोर्ट घनत्व और एक मॉड्यूलर विस्तार रणनीति के संयोजन से उत्पन्न होता है, जो न केवल बड़े पैमाने पर WSS प्रतिस्थापन के खर्च से बचाता है, बल्कि मौजूदा स्पैंक-OXC मॉड्यूलों के पुन: उपयोग से वृद्धिशील लागतों को भी कम करता है। सिमुलेशन परिणाम यह भी दर्शाते हैं कि मध्य-स्तर मॉड्यूलों की संख्या और T-पोर्टों के अनुपात को समायोजित करके, HMWC-OXC विभिन्न तरंगदैर्ध्य क्षमता और दिशा विन्यासों के तहत प्रदर्शन और लागत को लचीले ढंग से संतुलित कर सकता है, जिससे ऑपरेटरों को बहुआयामी अनुकूलन के अवसर मिलते हैं।
भविष्य के शोध आंतरिक संसाधन उपयोग को अनुकूलित करने के लिए गतिशील टी-पोर्ट आवंटन एल्गोरिदम का और अधिक अन्वेषण कर सकते हैं। इसके अलावा, एमईएमएस निर्माण प्रक्रियाओं में प्रगति के साथ, उच्च-आयामी स्विचों का एकीकरण इस आर्किटेक्चर की मापनीयता को और बढ़ाएगा। ऑप्टिकल नेटवर्क ऑपरेटरों के लिए, यह आर्किटेक्चर अनिश्चित ट्रैफ़िक वृद्धि वाले परिदृश्यों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, जो एक लचीले और मापनीय ऑल-ऑप्टिकल बैकबोन नेटवर्क के निर्माण के लिए एक व्यावहारिक तकनीकी समाधान प्रदान करता है।
पोस्ट करने का समय: 21 अगस्त 2025