آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن کیسے کام کرتا ہے؟

 

 

انسانی بالوں سے پتلا شیشے کا ایک واحد اسٹینڈ 43 ٹیرہیرٹز بینڈوتھ رکھتا ہے۔ آپ کے پورے محلے کی انٹرنیٹ ٹریفک - ہر نیٹ فلکس اسٹریم ، زوم کال ، اور ٹیکٹوک اپ لوڈ {{3} a کسی ایسی چیز سے بہتی ہے جس سے آپ غلطی سے خلا پیدا کرسکتے ہیں۔ یہ نظریاتی صلاحیت نہیں ہے۔ 2024 میں فائبر سسٹم نے ایک کیبل کے ذریعے فی سیکنڈ میں درجنوں ٹیرابائٹس کو دھکیل دیا ، جس سے آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن جدید نیٹ ورکس کی ریڑھ کی ہڈی بناتا ہے۔

طبیعیات پہلے تو پیچھے کی طرف لگتا ہے۔ گلاس ڈیٹا کے لئے بجلی کا انعقاد کرنے سے بہتر روشنی کا مظاہرہ کرتا ہے۔ بہتر راستہ۔ ایک کلومیٹر ریشہ کے بعد ، آپ ایک بار آئینے سے روشنی کو اچھالنے سے کم سگنل کھو دیتے ہیں۔

زیادہ تر وضاحتیں "شیشے کے ذریعے روشنی کا سفر" سے شروع ہوتی ہیں۔ سچ ، لیکن بیکار۔ دلچسپ بات یہ ہے کہ شیشے کی حد - میں کیا ہوتا ہے جہاں طبیعیات ایک کامل آئینہ بناتی ہے جو صرف اس وقت موجود ہوتی ہے جب آپ کو ضرورت ہو۔ کوئی کوٹنگ نہیں۔ چاندی کی پشت پناہی نہیں ہے۔ شیشے کو چھونے کی صرف دو اقسام ، اور اچانک روشنی اس وقت بھی نہیں بچ سکتی جب یہ چاہے۔

 

 

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن کل داخلی عکاسی کا استعمال کس طرح کرتا ہے

 

کل داخلی عکاسی عام آئینے کی طرح برتاؤ نہیں کرتی ہے۔ کسی بھی زاویہ پر باقاعدہ آئینے پر روشنی چمکائیں ، آپ کو عکاسی ملتی ہے۔ فائبر آپٹکس کے ساتھ ، عکاسی تب ہوتی ہے جب روشنی 42 ڈگری سے اوپر کی حد سے ٹکرا جاتی ہے (عام شیشے کے لئے - سے - ہوا)۔ اس زاویہ کے نیچے؟ روشنی اس طرح سے گزرتی ہے جیسے حدود موجود نہیں ہے۔

یہ انتخابی عکاسی ہلکی پھندا پیدا کرتی ہے۔ ایک بار جب فوٹون صحیح زاویہ پر فائبر کور میں داخل ہوجاتے ہیں تو ، وہ ہندسی طور پر لاک ہوجاتے ہیں۔ ہر اچھال انہیں اہم زاویہ سے اوپر رکھتا ہے۔ روشنی 186،000 میل فی سیکنڈ پر کیبل سے نیچے کیبل کو زگ زگ کرتی ہے (تقریبا دو - اس کی رفتار کا تہائی حصہ ، شیشے کے 1.5 کے شیشے کے اضطراب انگیز اشاریہ سے سست ہوا)۔

کور - کلیڈنگ انٹرفیس اس کام کو بناتا ہے۔ کور میں تقریبا 1.48 کا ایک اضطراب انگیز انڈیکس ہے ، جبکہ کلڈنگ 1.46 پر بیٹھی ہے۔ یہ 0.02 فرق - ایک محض 1.3 ٪ تغیر - کافی ہے۔ ہلکی ہلکی سے کم گھنے کلیڈنگ سے بچنے کی کوشش کرنا اس حد سے ٹکرا جاتا ہے اور اس کی عکاسی کرتی ہے ، جس سے کلیڈنگ سے لازمی طور پر صفر توانائی کھو جاتی ہے۔

سنگل - موڈ ریشے اس کو مزید آگے لے جاتے ہیں۔ صرف 8 - 10 مائکرون (ایک سرخ خون کا خلیوں تقریبا 7 مائکرون) کے بنیادی قطر کے ساتھ ، وہ صرف ایک ہی روشنی کے راستے کی اجازت دیتے ہیں۔ یہ موڈل بازی - کو ختم کرتا ہے جہاں فائبر کے ذریعے روشنی کے مختلف راستے مختلف اوقات میں پہنچتے ہیں ، اور آپ کے سگنل کو خوش کرتے ہیں۔ سنگل موڈ ریشے بغیر کسی اضافہ کے 40 کلومیٹر سے زیادہ کا ڈیٹا لے سکتے ہیں۔

 

الیکٹرانوں کو فوٹون میں تبدیل کرنا

 

ٹرانسمیشن کے آخر میں لیزر ڈایڈڈ یا ایل ای ڈی بیٹھا ہے۔ اعداد و شمار بجلی کی دالوں کے طور پر پہنچتے ہیں: وولٹیج ہائی کے برابر بائنری 1 ، وولٹیج کم بائنری 0 کے برابر ہے۔ لیزر ان کو 850nm ، 1310nm ، یا 1550nm طول موج میں ہلکی دالوں میں تبدیل کرتا ہے {- تمام انفراڈ ، انسانی آنکھوں کے لئے پوشیدہ۔

کیوں اورکت؟ دو وجوہات۔ سب سے پہلے ، ان طول موج پر شیشے سب سے زیادہ شفاف ہوتا ہے ، جس میں 1550nm پر 0.2 ڈی بی فی کلومیٹر نیچے توجہ ہوتی ہے۔ دوسرا ، اس حد میں سلیکن فوٹوڈیٹیکٹرز انتہائی حساس ہیں۔ 1550nm "ونڈو" خاص طور پر قیمتی ہے کیونکہ یہ میٹھی جگہ سے ٹکرا جاتا ہے جہاں شیشے کے جذب ، بکھرنے اور بازی سب کو کم سے کم کیا جاتا ہے۔

لیزر ڈایڈس غیر معمولی رفتار سے ماڈیول کرسکتا ہے۔ جدید نظام 25 جی بی پی ایس تک براہ راست ماڈلن کا استعمال کرتے ہیں ، جہاں لیزر خود اربوں بار فی سیکنڈ میں سوئچ کرتا ہے۔ 25 جی بی پی ایس سے پرے ، سسٹم بیرونی ماڈلن میں سوئچ کرتے ہیں - لیزر مستقل طور پر چلتا ہے جبکہ ایک علیحدہ ماڈیولر

(عام طور پر الیکٹرو - آپٹک اثرات پر مبنی) روشنی کے طول و عرض ، مرحلے یا دونوں کو مختلف کرتا ہے۔

مربوط ٹرانسمیشن سسٹم 16 - QAM (چوکور طول و عرض ماڈیولیشن) یا 64 - qam جیسی تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے ، طول و عرض اور مرحلے دونوں کو ماڈیول کرتے ہیں۔ اس کی مدد سے وہ صرف 1 بٹ کے بجائے 4 یا 6 بٹس فی علامت کو انکوڈ کرسکتے ہیں۔ پولرائزیشن - ڈویژن ملٹی پلیکسنگ سننے والے دو آزاد ڈیٹا اسٹریمز کو آرتھوگونل لائٹ پولرائزیشن پر شامل کریں اور آپ کو دوبارہ دوگنا صلاحیت مل جاتی ہے۔ نتیجہ: بینڈوتھ کے ہر سیکنڈ فی سیکنڈ میں 10 بٹس کے قریب پہنچنے والی ورنکرم افادیت۔

انکوڈنگ نانو سیکنڈ میں ہوتی ہے۔ 100 جی بی پی ایس میں آنے والا برقی سگنل کا مطلب ہے کہ ماڈیولر کو ہر 10 پیکوسیکنڈ (10^- 11 سیکنڈ) کی حالت کو تبدیل کرنا ہوگا۔ ان رفتار سے ، الیکٹرانک اجزاء اپنی جسمانی حدود کو نشانہ بناتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ 400 گرام اور 800 گرام سسٹم تیزی سے ڈیجیٹل سگنل پروسیسنگ (ڈی ایس پی) کے چپس کے ساتھ مربوط کھوج کا استعمال کرتے ہیں جو سگنل کو ڈی کوڈ کرنے کے لئے حقیقی وقت کے حساب کتاب کرتے ہیں۔

 

فائبر کے اندر کیا ہوتا ہے

 

روشنی فائبر کے ذریعے سیدھی لائن میں سفر نہیں کرتی ہے۔ یہ ملٹی - موڈ فائبر میں فی میٹر ہزاروں بار اچھالتا ہے ، یا سنگل - موڈ فائبر میں قریب - سیدھے راستے پر چلتا ہے۔ کسی بھی طرح سے ، تین مظاہر آپ کے سگنل کو ختم کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔

توجہجذب اور بکھرنے سے ہوتا ہے۔ خالص سلکا گلاس روشنی کو جذب کرتا ہے کیونکہ کوئی مواد بالکل شفاف نہیں ہوتا ہے۔ مینوفیکچرنگ ٹریس نجاست کو متعارف کراتی ہے (ہائیڈروکسائل آئن خاص طور پر پریشانی کا شکار ہیں)۔ گلاس سکریٹر لائٹ (رائلگ بکھرنے) میں مائکروسکوپک کثافت کی مختلف حالتیں۔ جدید ریشے 1550nm پر 0.15 db/کلومیٹر تک کم توجہ حاصل کرتے ہیں ، یعنی 60 کلومیٹر کے بعد ، آپ کے پاس اب بھی اصل آپٹیکل پاور کا 25 ٪ ہے۔

رنگین بازیاس لئے ہوتا ہے کیونکہ اضطراب انگیز انڈیکس طول موج کے ساتھ تھوڑا سا مختلف ہوتا ہے۔ ایک لیزر کبھی بھی بالکل ایک مونوکرومیٹک لائٹ - کا اخراج نہیں کرتا ہے ہمیشہ کچھ ورنکرم چوڑائی ہوتی ہے۔ مختلف طول موج کے اجزاء شیشے کے ذریعے قدرے مختلف رفتار سے سفر کرتے ہیں۔ طویل فاصلے پر ، یہ ہر روشنی کی نبض پھیلاتا ہے ، جس کی وجہ سے ملحقہ دالیں اوورلیپ ہوجاتی ہیں۔ 1310nm پر ، رنگین بازی معیاری فائبر کے لئے صفر کے قریب ہے۔ 1550nm پر ، یہ تقریبا 17 پی ایس/(این ایم · کلومیٹر) ہے ، لیکن بازی - معاوضہ فائبر اس کا مقابلہ کرسکتا ہے۔

پولرائزیشن موڈ بازی (پی ایم ڈی)یہاں تک کہ سنگل - موڈ فائبر کو بھی متاثر کرتا ہے۔ کامل بیلناکار فائبر پولرائزیشن کو برقرار رکھے گا ، لیکن مائکروسکوپک خفیہیاں اور تناؤ فائبر کو قدرے بائرفریجنٹ بنا دیتا ہے۔ مختلف پولرائزیشن ریاستوں میں روشنی مختلف رفتار سے سفر کرتی ہے ، مختلف اوقات میں پہنچتی ہے۔ پی ایم ڈی بے ترتیب ہے اور درجہ حرارت اور مکینیکل تناؤ کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے ، جس کی وجہ سے رنگین بازی سے زیادہ معاوضہ مشکل ہوتا ہے۔

اعلی - پاور سسٹم کو ایک اضافی چیلنج کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔نان لائنر اثرات. تقریبا 1 ملی واٹ سے اوپر آپٹیکل طاقتوں میں ، شیشے کا اضطراب انگیز اشاریہ شدت کے ساتھ مختلف ہوتا ہے۔ اس کی وجہ سے چار - لہر اختلاط ، خود - فیز ماڈیولیشن ، اور کراس - فیز ماڈیولیشن - مظاہر کا سبب بنتا ہے جہاں مختلف طول موج کے چینلز ایک دوسرے کے ساتھ مداخلت کرتے ہیں۔ انجینئرز فی - چینل پاور لو اور اسپیسنگ طول موج چینلز کو مناسب طریقے سے رکھ کر اس کا انتظام کرتے ہیں۔

 

روشنی کو ڈیٹا میں تبدیل کرنا

 

موصولہ اختتام پر فوٹو ڈیٹریکٹر فوٹوون کو الیکٹرانوں میں واپس بدل دیتا ہے۔ زیادہ تر سسٹم پن (مثبت - اندرونی - منفی) فوٹوڈیوڈس یا اے پی ڈی ایس (برفانی تودے والے فوٹووڈائڈس) کا استعمال کرتے ہیں۔ جب کوئی فوٹوون فوٹوڈیوڈ سے ٹکرا جاتا ہے تو ، یہ ایک الیکٹران کو اکساتا ہے ، جس سے آپٹیکل پاور کے متناسب تناسب پیدا ہوتا ہے۔

پن فوٹوڈیوڈس آسان اور زیادہ لکیری ہیں لیکن اس کے لئے مضبوط سگنل کی ضرورت ہوتی ہے۔ APDs برفانی تودے کے ضرب کے ذریعہ داخلی فائدہ (جیسے فوٹوومولٹ پلئیر ٹیوب) فراہم کرتے ہیں - ایک فوٹوون درجنوں الیکٹران پیدا کرسکتا ہے۔ یہ اے پی ڈی ایس 10 - 20 گنا زیادہ حساس پن فوٹوڈیوڈس سے زیادہ حساس بناتا ہے ، جو طویل فاصلے پر موجود نظاموں کے لئے اہم ہے جہاں سگنل کی طاقت کمزور ہے۔

لیکن فوٹوٹیکشن شور کو متعارف کراتا ہے۔ یمپلیفائر الیکٹرانکس سے تھرمل شور میں بے ترتیب موجودہ اتار چڑھاو میں اضافہ ہوتا ہے۔ شاٹ شور خود ہی روشنی کی کوانٹم نوعیت سے پیدا ہوتا ہے - فوٹون تصادفی طور پر پہنچتے ہیں ، بالکل باقاعدہ ندیوں میں نہیں ، جس کی وجہ سے فوٹوکورنٹ میں شماریاتی تغیرات پیدا ہوتے ہیں۔ اور اے پی ڈی میں ، برفانی تودے کے عمل میں زیادہ شور کا اضافہ ہوتا ہے۔

وصول کنندہ کو یہ فیصلہ کرنا ہوگا کہ آیا ہر علامت 0 یا 1 (یا ملٹی - سطح کی ماڈلن کے لئے ، جس میں سے ایک سے زیادہ ممکنہ اقدار کی نمائندگی کرتا ہے) کی نمائندگی کرتا ہے۔ جب شور اور سگنل انحطاط امتیاز کو دھندلا دیتے ہیں تو یہ فیصلہ دہلیز اہم ہوجاتا ہے۔ اعلی درجے کی وصول کنندگان فارورڈ ایرر اصلاح (FEC) - منتقل شدہ اعداد و شمار میں فالتو پن کا اضافہ کرتے ہیں جو وصول کنندہ کو بغیر کسی حراستی کے بٹ غلطیوں کا پتہ لگانے اور اسے درست کرنے کی اجازت دیتا ہے۔

جدید 100 جی اور 400 جی سسٹم مقامی آسکیلیٹر لیزر کے ساتھ مربوط وصول کنندگان کا استعمال کرتے ہیں۔ آنے والے آپٹیکل سگنل کو اس مقامی آسکیلیٹر کے ساتھ ملا کر ، وہ نہ صرف شدت بلکہ مرحلے اور پولرائزیشن کا بھی پتہ لگاسکتے ہیں۔ اس سے مربوط ٹرانسمیٹر کے ذریعہ انکوڈ کی گئی تمام معلومات کو بازیافت کیا جاتا ہے اور نفیس DSP تکنیکوں کو قابل بناتا ہے جو حقیقی - وقت میں فائبر کی خرابی کی تلافی کرتی ہے۔

پوری ترسیل - وصول سائیکل میں تاخیر کا تعارف ہوتا ہے۔ سنگل - موڈ فائبر کے لئے ، روشنی تقریبا 200،000 کلومیٹر فی گھنٹہ (گلاس کے اضطراری اشاریہ کا حساب کتاب) پر سفر کرتی ہے۔ نیویارک سے لندن سے ٹرانزٹلانٹک کیبل (تقریبا 5 5،500 کلومیٹر) کے راستے کا مطلب ہے تقریبا 28 28 ملی سیکنڈ پروپیگنڈے میں تاخیر۔ ٹرانسیور پروسیسنگ ، سوئچنگ ، ​​اور پروٹوکول اوور ہیڈ کو شامل کریں ، اور آپ کو 60 - 70 ملی سیکنڈ کو کل متاثر کن تیزی سے تیز رفتار ملتی ہے۔

 

طول موج - ڈویژن ملٹی پلیکسنگ: اسکیلنگ آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن

 

سنگل طول موج کے نظام موجودہ ٹکنالوجی کے ساتھ فی فائبر میں تقریبا 400 جی بی پی ایس زیادہ سے زیادہ ہیں۔ طول موج - ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (WDM) ایک فائبر کے ذریعے بیک وقت متعدد طول موج بھیج کر اس حد سے ٹوٹ جاتی ہے۔ ہر طول موج میں ایک آزاد ڈیٹا اسٹریم ہوتا ہے۔

ڈی ڈبلیو ڈی ایم (گھنے ڈبلیو ڈی ایم) سسٹمز پیک طول موج کو مضبوطی سے ، عام طور پر 50 گیگا ہرٹز یا 100 گیگا ہرٹز کے علاوہ سی - بینڈ (1530-1565 این ایم) میں فاصلہ طے کرتے ہیں۔ جدید نظام 80 سے 96 چینلز تعینات کرتا ہے ، ہر ایک میں 100-400 جی بی پی ایس ہوتا ہے ، جس میں فی سیکنڈ 8-38 ٹیرابائٹس کی کل فائبر کی صلاحیتوں کے لئے ہے۔ تقریبا 20 سیکنڈ میں پوری نیٹ فلکس لائبریری کو ڈاؤن لوڈ کرنے کے لئے یہ کافی ہے۔

ہر طول موج کے لئے اپنے لیزر کی ضرورت ہوتی ہے ، عین مطابق ٹیون اور درجہ حرارت {{0} st مستحکم ہوتا ہے۔ یہاں تک کہ چھوٹی طول موج کے بہاؤ چینلز کو اوورلیپ کرنے کا سبب بنتے ہیں۔ آپٹیکل ملٹی پلیکسر ان طول موج کو ایک ہی ریشہ میں جوڑ دیتے ہیں ، اور ڈیمولٹپلیکسر وصول کرنے کے اختتام پر انہیں الگ کرتے ہیں۔ یہ آلات صرف 0.4 نینو میٹر سے الگ ہونے والی طول موج کے درمیان امتیازی سلوک کے ل inter مداخلت کے فلٹرز ، تفاوت گریٹنگز ، یا سرے ہوئے ویو گائڈ گریٹنگ کا استعمال کرتے ہیں۔

ایربیئم - ڈوپڈ فائبر یمپلیفائر (ای ڈی ایف اے ایس) بیک وقت تمام ڈبلیو ڈی ایم چینلز کو بڑھا دیں۔ جب 980nm یا 1480nm لیزر کے ذریعہ پمپ کیا جاتا ہے تو ، فائبر کور میں ایربیم آئن ایک گین میڈیم کے طور پر کام کرتے ہیں ، 1530 - 1565nm کی حد میں سگنل کو بڑھا دیتے ہیں۔ EDFAs الیکٹرانکس میں تبدیل کیے بغیر آل آپٹیکل پروردن کو قابل بناتے ہیں ، جس سے سب میرین کیبلز ہر 40-80 کلومیٹر کے فاصلے پر یمپلیفائر کے ساتھ سمندروں کو پھیلا دیتے ہیں۔

عملی ڈبلیو ڈی ایم سسٹم کو انجینئرنگ کے چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ چینلز اور کل طاقت کی تعداد کے ساتھ نان لائنر اثرات پیمانے۔ چینل کراسسٹلک طویل فاصلے پر جمع ہوتا ہے۔ اور درجہ حرارت کی مختلف حالتوں اور عمر بڑھنے میں 96 - ٹونڈ لیزرز کا نظم و نسق کے لئے نفیس کنٹرول سسٹم کی ضرورت ہوتی ہے۔ لیکن بینڈوتھ کے فوائد اس کو قابل قدر بناتے ہیں - انڈریا کیبلز 2024 میں انسٹال کیبلز 24 ٹیرابیٹس فی فائبر جوڑی میں پش کریں۔

 

جہاں آپٹیکل ٹرانسمیشن ناکام ہوجاتی ہے

 

آلودگی آپٹیکل سگنلز کو ہلاک کرتی ہے۔فائبر کنیکٹر پر فنگر پرنٹ 1 - 2 ڈی بی اندراج کا نقصان - 1550nm پر ہوسکتا ہے ، جو آپ کے سگنل کا 20-37 ٪ جلد کے تیل سے کھو رہا ہے۔ دھول کے ذرات بکھرے ہوئے روشنی. مناسب صفائی کے لئے آئسوپروپیل الکحل اور لنٹ فری وائپس کی ضرورت ہوتی ہے ، نیز مائکروسکوپ کے ساتھ معائنہ (400x میگنیفیکیشن سطح کے نقائص کو ظاہر کرتا ہے)۔ ڈیٹا سینٹرز نے اطلاع دی ہے کہ 80 ٪ کنکشن کے مسائل گندے رابطوں کا سراغ لگاتے ہیں۔

جسمانی نقصانآپ کی توقع سے کہیں زیادہ آسانی سے ہوتا ہے۔ فائبر کا تنقیدی موڑ رداس عام طور پر تنصیب کے لئے 30 ملی میٹر اور طویل - ٹرم آپریشن کے لئے 15 ملی میٹر ہے۔ سخت موڑ مائکروبینڈنگ نقصان - موڑ پر روشنی "لیک" باہر کا سبب بنتا ہے۔ میکروبینڈنگ اس وقت ہوتی ہے جب فائبر کیبل کے ارد گرد لپیٹتا ہے۔ اور چوہوں کو فائبر کیبلز کے ذریعے گھومنا پسند ہے (بظاہر طاقت کے ممبروں کا ذائقہ اچھا ہے)۔ بکتر بند کیبل مدد کرتا ہے لیکن لاگت میں اضافہ کرتا ہے۔

کنیکٹر کی ناکامیٹاپ فیلڈ ایشو کے طور پر درجہ بندی کریں۔ مکینیکل سپلائینگ غلطیاں فائبر کور۔ ناقص فیوژن چھڑکنے سے ہوا کے فرق یا آلودگی پتے ہیں۔ یہاں تک کہ اچھے رابطوں میں بھی 0.2 - 0.5 0.5 DB اندراج کا نقصان ہوتا ہے۔ 10 رابطوں کے ساتھ لنک میں ، فائبر کی توجہ کا حساب کتاب کرنے سے پہلے آپ 2-5 ڈی بی کھو دیتے ہیں۔ پہلے سے ختم ہونے والی کیبلز اس کو کم سے کم کریں لیکن لچک کو کم کریں۔

ماحولیاتی عواملتناؤ آپٹیکل سسٹم۔ درجہ حرارت کے جھولے فائبر کی لمبائی میں تبدیلی کرتے ہیں (تھرمل توسیع کا گتانک تقریبا 0.5 پی پی ایم/ ڈگری ہے) ، جس کی وجہ سے ڈبلیو ڈی ایم سسٹم میں طول موج کا اضافہ ہوتا ہے۔ نمی براہ راست شیشے کو متاثر نہیں کرتی ہے لیکن کنیکٹر اور جنکشن بکس کو کروڈ کرتی ہے۔ صنعتی ترتیبات میں کمپن کنیکٹر ڈھیلے کام کرسکتا ہے۔ اور بجلی یا بجلی کی خرابیوں سے برقی مقناطیسی دالیں فائبر کو براہ راست نقصان نہیں پہنچاتی ہیں لیکن ٹرانسیورز کو ختم کر سکتی ہیں۔

ٹرانسیور مطابقتنیٹ ورک انجینئرز کو مایوس کرتا ہے۔ وینڈر اے کا ایک SFP+ ماڈیول وینڈر بی کے سوئچ میں کام نہیں کرسکتا ہے ، یہاں تک کہ جب دونوں دعوے کے معیارات کی تعمیل ہوتی ہے۔ ڈیجیٹل آپٹیکل مانیٹرنگ (ڈوم) ڈیٹا فارمیٹس مختلف ہوتے ہیں۔ بجلی کے بجٹ ہمیشہ مماثل نہیں ہوتے ہیں۔ اور ایک مختصر - ہول ٹرانسیور (40 کلومیٹر کے لئے ڈیزائن کیا گیا ہے) کا استعمال ایک مختصر - ہول ایپلی کیشن (300 میٹر) میں وصول کنندہ کو اوورلوڈ کرسکتا ہے ، جس میں آپٹیکل اٹینیو ایٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔

بٹ ایرر ریٹ (بی ای آر) میٹرک ان ناکامیوں کی مقدار مقدار میں ہے۔ ایک "صاف" فائبر لنک 10^- 12 (فی ٹریلین بٹس سے ایک غلطی سے بھی کم) کے نیچے بیر کو حاصل کرتا ہے۔ آلودگی یا نقصان کے ساتھ ، یہ 10^-6 یا اس سے بھی بدتر ہوتا ہے ، جہاں ایف ای سی برقرار نہیں رہ سکتا ہے۔ اس موقع پر ، پیکٹ کا نقصان مرئی ویوڈیو اسٹریمنگ اسٹٹرز ، ڈاؤن لوڈ فیل ، نیٹ ورک ایپلی کیشنز ٹائم آؤٹ بن جاتا ہے۔

 

لاگت اور تعیناتی حقائق

 

ملٹی - موڈ فائبر کی لاگت $ 0.50 - 2 فی میٹر ہے ، ایک موڈ فی میٹر 0.30-1 کے ارد گرد ہے۔ فائبر خود سستا ہے۔ تنصیب کے اخراجات غلبہ حاصل کرتے ہیں: زیرزمین کیبل کے لئے خندقیں خطے کے لحاظ سے فی میٹر 50-200 ڈالر چلتی ہیں۔ موجودہ قطبوں پر فضائی تعیناتی اس کو 10-30 ڈالر فی میٹر تک گراتی ہے لیکن چیلنجوں اور طوفان کے خطرے کی اجازت دینے کا سامنا ہے۔

ٹرانسسیورز 1G SFP ماڈیولز کے لئے $ 20 سے 10 گرام ایس ایف پی+کے لئے 500 ڈالر ، 100 جی کیو ایس ایف پی 28 کے لئے $ 2،000 ، اور 400 گرام کیو ایس ایف پی - ڈی ڈی کے لئے ، 000 8،000 تک ہیں۔ طویل - 100 کلومیٹر+ لنکس کے لئے ہم آہنگی ٹرانسسیورز کو ، 000 15،000-30،000 چلاتے ہیں۔ یہ قیمتیں وقت کے ساتھ ساتھ کم ہوتی ہیں لیکن پھر بھی ڈیٹا سینٹر کے باہمی رابطوں اور میٹرو نیٹ ورکس کی معاشیات پر حاوی ہیں۔

سب میرین کیبلز آپٹیکل ٹرانسمیشن سرمایہ کاری کے انتہائی انجام کی نمائندگی کرتی ہیں۔ ایک ٹرانزٹلانٹک کیبل کی لاگت $ 300-500 ملین ہے اور انسٹال ہونے میں دو سال لگتے ہیں۔ لیکن یہ 10-50 سال کی خدمت مہیا کرتا ہے جس میں ٹیرابیٹس فی سیکنڈ لے جاتے ہیں ، جس سے معاشیات کو انٹرنیٹ ریڑھ کی ہڈی فراہم کرنے والوں کے لئے کام ہوتا ہے۔ حالیہ کیبلز جیسی گریس ہوپر (2024) 4،100 میل کے فاصلے پر 17 فائبر جوڑے کے ساتھ پھیلا ہوا ہے ، ہر ایک میں 24 سیکنڈ میں 24 ٹیرابائٹس ہوتے ہیں۔

بحالی کے اخراجات بے دردی سے مختلف ہوتے ہیں۔ کنٹرول شدہ ماحول کے ساتھ ڈیٹا سینٹرز کیبلز کے مناسب طریقے سے انسٹال ہونے کے بعد کچھ مسائل نظر آتے ہیں۔ آؤٹ ڈور پلانٹ کے لئے جاری دیکھ بھال کی ضرورت ہے: اسپلائس بندشوں میں پانی ، تعمیر سے فائبر کٹوتی ، کنیکٹر سنکنرن ، آئس لوڈنگ سے کیبل کی ناکامی۔ ٹیلی مواصلات فراہم کرنے والے بحالی کے لئے سالانہ سالانہ 2-5 ٪ سرمائے کے اخراجات کا بجٹ کرتے ہیں۔

ملکیت کی کل لاگت 100 میٹر سے زیادہ کے فاصلے کے لئے فائبر کے حق میں ہے۔ اس کے نیچے ، تانبا 1-10 گرام کی رفتار سے ٹھیک کام کرتا ہے۔ 10 گرام سے اوپر ، فائبر مختصر رنز کے باوجود بھی لازمی ہوجاتا ہے۔ کراس اوور پوائنٹ شفٹ ہوتا رہتا ہے کیونکہ ٹرانسیور لاگت میں کمی اور تانبے کی تیز رفتار کے ساتھ جدوجہد ہوتی ہے۔

 

 

مفت - اسپیس آپٹیکل بمقابلہ فائبر

 

تمام آپٹیکل ٹرانسمیشن فائبر کا استعمال نہیں کرتی ہے۔ مفت - اسپیس آپٹیکل (ایف ایس او) سسٹم ہوا یا جگہ کے ذریعے لیزر بیم کو منتقل کرتے ہیں ، جس سے شہری ترتیبات میں 1-2 کلومیٹر پر 10 جی بی پی ایس حاصل ہوتا ہے یا کم زمین کے مدار کے مصنوعی سیاروں کے درمیان 40 جی بی پی ایس تک ہوتا ہے۔

ایف ایس او فائبر کی تنصیب کے اخراجات سے گریز کرتا ہے ، عارضی روابط یا مقامات کی اپیل کرتا ہے جہاں خندق ناممکن ہے۔ عمارت - سے {{2} to سڑکوں پر یا پارکنگ لاٹوں میں روابط اچھی طرح سے کام کرتے ہیں۔ لیکن ایف ایس او کو چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے فائبر نہیں کرتا ہے: دھند میں 100 ڈی بی فی کلومیٹر (فائبر: 0.2 ڈی بی/کلومیٹر) کی توجہ میں اضافہ ہوسکتا ہے ، 10 ڈی بی/کلومیٹر کی بارش ، اور اسکینٹیلیشن (وایمنڈلیی ہنگامہ) بے ترتیب سگنل کو ختم کرنے کا سبب بنتا ہے۔

اشارہ کرنا اور ٹریک کرنا نازک ہوجاتا ہے۔ 1 - ملیرادین بیم 1 کلومیٹر پر پھیلی ہوئی 1 - میٹر جگہ بناتی ہے۔ ہوا یا تھرمل توسیع سے ڈوبنے سے لنک کو مکمل طور پر غلط سمجھا جاسکتا ہے۔ فعال ٹریکنگ سسٹم معاوضہ دیتے ہیں لیکن پیچیدگی میں اضافہ کرتے ہیں۔ اور جسمانی رکاوٹوں کے پرندوں ، کیڑے مکوڑے ، تعمیرات سے عارضی طور پر بیم کو روکتا ہے۔

سیٹلائٹ آپٹیکل لنکس FSO کو انتہا کی طرف دھکیل دیتے ہیں۔ اسپیس ایکس اسٹار لنک برج سیٹلائٹ کے مابین لیزر کراس لنکس کا استعمال کرتا ہے ، اور خلا کے ذریعے 5،000 کلومیٹر تک فاصلے پر 100 جی بی پی ایس حاصل کرتا ہے۔ کوئی ماحولیاتی توجہ نہیں ، لیکن ہزاروں کلومیٹر کے فاصلے پر اشارہ کرنے کے لئے نفیس الگورتھم کی ضرورت ہوتی ہے۔ رشتہ دار تحریک سے ڈوپلر شفٹ کو معاوضہ دینا ضروری ہے۔ اور خلائی ملبہ مستقل خطرہ ہے۔

FSO فائبر کی جگہ لینے کے بجائے تکمیل کرتا ہے۔ فائبر اعلی - قابل اعتماد ریڑھ کی ہڈی فراہم کرتا ہے ، جبکہ FSO کنارے کے معاملات کو سنبھالتا ہے جہاں فائبر غیر عملی ہے۔ ہائبرڈ سسٹم بنیادی راستے کے لئے دونوں - فائبر کا استعمال کرتے ہیں ، FSO کو فیل اوور یا صلاحیت میں اضافہ کے طور پر۔

 

ابھرتی ہوئی ٹیکنالوجیز اور مستقبل کی سمت

 

کھوکھلی - کور فائبر ٹھوس شیشے کی بجائے فوٹوونک کرسٹل ڈھانچے کے اندر ہوا کے ذریعے روشنی کی رہنمائی کرتا ہے۔ اس سے تاخیر کو کم کیا جاتا ہے (شیشے میں 200،000 کلومیٹر فی گھنٹہ کے مقابلے میں تقریبا 300،000 کلومیٹر فی گھنٹہ کی روشنی میں روشنی کا سفر) اور نان لائنر اثرات کو ختم کرتا ہے۔ فنانشل ٹریڈنگ فرمیں ہر مائکرو سیکنڈ کے لئے پریمیم ادا کرتی ہیں ، جس سے کھوکھلی - کور فائبر کو مخصوص راستوں کے لئے معاشی طور پر قابل عمل بنایا جاتا ہے۔ تکنیکی چیلنجز - اعلی مینوفیکچرنگ لاگت ، زیادہ نزاکت ، اور موڑ کی حساسیت میں اضافہ باقی ہیں۔

اسپیس - ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (SDM) کثیر - کور یا کچھ - موڈ ریشوں کو ضرب لگانے کے ل use استعمال کرتا ہے۔ ایک سات - کور فائبر مؤثر طریقے سے آپ کو ایک کیبل میں سات آزاد ریشوں دیتا ہے۔ مظاہرے کے نظام نے WDM کے ساتھ مل کر SDM کا استعمال کرتے ہوئے 100 سے زیادہ TBPs حاصل کیے۔ لیکن کوروں کے مابین موڈ جوڑے کا سبب بنتا ہے ، اور چھڑکنے سے تیزی سے زیادہ مشکل ہوجاتا ہے۔ تجارتی تعیناتی 5-10 سال باقی ہے۔

مداری کونیی رفتار (OAM) ملٹی پلیکسنگ روشنی کو ہیلیکل ویو فرنٹس میں موڑ دیتا ہے ، جس سے ایک اور ملٹی پلیکسنگ جہت پیدا ہوتا ہے۔ لیب کے مظاہرے صلاحیتوں میں اضافے کو ظاہر کرتے ہیں ، لیکن عملی عمل کو شدید چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ او اے ایم طریقوں کو مفت - جگہ یا خصوصی فائبر کی ضرورت ہوتی ہے ، ان کو زیادہ نقصان ہوتا ہے ، اور یہ ہنگامہ آرائی کے لئے انتہائی حساس ہوتے ہیں۔ زیادہ تر محققین اب او اے ایم کو انقلابی کے بجائے موجودہ تکنیکوں کی تکمیل کے طور پر دیکھتے ہیں۔

کوانٹم مواصلات فائبر سے زیادہ کوانٹم کلید تقسیم (کیو کے ڈی) کے ذریعے نظریاتی طور پر اٹوٹ انکرپشن کو قابل بناتا ہے۔ فوٹونز کوانٹم کو انکوڈ کرتے ہیں جن کی پیمائش کو پریشان کیے بغیر نہیں کی جاسکتی ہے ، جس سے بے ہودہ کوششوں کا انکشاف ہوتا ہے۔ چین نے 2017 میں 2،000 - کلومیٹر کیو کے ڈی نیٹ ورک کو تعینات کیا۔ لیکن کیو کے ڈی سسٹم مہنگے ، پیچیدہ ہیں ، اور ڈیٹا کی گنجائش میں براہ راست اضافہ نہیں کرتے ہیں - وہ چینل کو محفوظ بناتے ہیں ، اس کو بڑھا نہیں دیتے ہیں۔ عملی QKD اعلی سیکیورٹی ایپلی کیشنز تک محدود ہے۔

سلیکن فوٹوونکس آپٹیکل اجزاء کو سی ایم او ایس تانے بانے کا استعمال کرتے ہوئے سلیکن چپس پر ضم کرتا ہے۔ اس سے ٹرانسیورز ، سوئچز اور ملٹی پلیکسرز کے لئے بڑے پیمانے پر لاگت میں کمی کا وعدہ کیا گیا ہے۔ انٹیل ، سسکو ، اور دیگر نے 2024 میں سلیکن فوٹوونک مصنوعات بھیج دیئے۔ لیکن سلیکن عام ٹیلی کام طول موج پر روشنی جذب کرتا ہے ، جس میں لیزرز کے لئے III - v مواد کے ساتھ ہائبرڈ انضمام کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس ٹیکنالوجی میں بہتری آتی رہتی ہے لیکن اس نے - کے وعدے کے آرڈر - کو ابھی تک حاصل نہیں کیا ہے۔

 

اکثر پوچھے گئے سوالات

 

آپٹیکل فائبر کے ذریعہ ڈیٹا ٹرانسمیشن کی اصل رفتار کتنی ہے؟

گلاس فائبر کے ذریعے روشنی کی جسمانی پھیلاؤ کی رفتار تقریبا 200،000 کلومیٹر فی سیکنڈ - ویکیوم میں تقریبا 67 67 ٪ روشنی کی رفتار ہے ، جو شیشے کے 1.5 کے ریفریٹیک انڈیکس کے ذریعہ سست ہے۔ ڈیٹا ٹرانسمیشن کی گنجائش کے ل modern ، جدید سنگل - طول موج کے نظام 100-400 GBPS حاصل کرتے ہیں ، جبکہ WDM سسٹم ایک ساتھ ایک ساتھ متعدد طول موج لے کر 8-38 ٹیرابائٹس فی سیکنڈ فی فائبر تک پہنچ جاتے ہیں۔ عام فاصلوں پر تاخیر 5 کلومیٹر کے قریب 5 مائکروس سیکنڈ ہے۔

کیا آپٹیکل ریشے اعداد و شمار کے ساتھ ساتھ بجلی بھی لے سکتے ہیں؟

معیاری آپٹیکل ریشے صرف روشنی کے اشارے لے کر جاتے ہیں اور بجلی کی طاقت کو منتقل نہیں کرسکتے ہیں۔ تاہم ، صنعتی ایپلی کیشنز اور ٹیلی کام کے سازوسامان میں عام طور پر ڈیٹا اور پاور دونوں - دونوں کو فراہم کرنے کے لئے ہائبرڈ کیبلز آپٹیکل ریشوں کے ساتھ آپٹیکل ریشوں کو بنڈل کرتے ہیں۔ کچھ تحقیق آپٹیکل سگنلز میں انکوڈنگ پاور ٹرانسمیشن کی کھوج کرتی ہے ، لیکن زیادہ تر ایپلی کیشنز کے لئے عملی طاقت کی سطح ناکافی رہتی ہے ، جو فوٹو الیکٹرک تبادلوں کی کارکردگی اور فائبر کو پہنچنے والے نقصان کی دہلیز کے ذریعہ محدود ہے۔

فائبر سسٹم کو اب بھی کیوں یمپلیفائر کی ضرورت ہے اگر فائبر کا نقصان اتنا کم ہے؟

یہاں تک کہ فی کلومیٹر میں 0.2 ڈی بی تک کم توجہ کے ساتھ ، طویل فاصلے پر سگنل نمایاں طور پر کمزور ہوجاتے ہیں۔ 100 کلومیٹر کے بعد ، سگنل کی طاقت اصل طاقت کے 1/100،000 رہ جاتی ہے۔ قابل قبول بٹ غلطی کی شرحوں کو برقرار رکھنے کے لئے فوٹوڈیٹریکٹرز کو کم سے کم بجلی کی سطح کی ضرورت ہوتی ہے۔ یمپلیفائر (عام طور پر ہر 40 - 80 کلومیٹر لمبے فاصلے کے نظاموں میں EDFAs) الیکٹرانکس میں تبدیل کیے بغیر سگنل کی طاقت کو بحال کریں ، جس سے ہزاروں کلومیٹر پر پھیلے ہوئے ٹرانسوسینک کیبلز کو قابل بنایا جائے۔

کیا طے کرتا ہے کہ آیا سنگل - وضع یا ملٹی - موڈ فائبر استعمال کرنا ہے؟

فاصلہ اور بینڈوتھ کی ضروریات انتخاب کو آگے بڑھاتی ہیں۔ ملٹی - وضع فائبر (50 - 62.5 مائکرون کور) 10 جی بی پی ایس پر 550 میٹر سے کم فاصلوں کے لئے اچھی طرح سے کام کرتا ہے ، سستی ایل ای ڈی ٹرانسیورز کا استعمال کرتا ہے ، اور اس سے الگ ہونے اور جڑنے میں آسان ہے۔ سنگل موڈ فائبر (8-10 مائکرون کور) 550 میٹر سے زیادہ کے فاصلے اور 10 جی بی پی ایس سے زیادہ کے اعداد و شمار کی شرح کے لئے ضروری ہے ، اس کے لئے زیادہ مہنگے لیزر ٹرانسسیورز کی ضرورت ہوتی ہے ، اور عین مطابق صف بندی کی ضرورت ہوتی ہے ، لیکن وہ عملی طور پر لامحدود فاصلے کی حمایت کرتی ہے۔

موسم دفن یا فضائی فائبر آپٹک کیبلز کو کس طرح متاثر کرتا ہے؟

گلاس فائبر خود موسم - سے متاثر نہیں ہوتا ہے جو برقی مقناطیسی مداخلت ، درجہ حرارت کی مختلف حالتوں اور نمی سے محفوظ ہے۔ تاہم ، آئس لوڈنگ ، تھرمل توسیع/سنکچن کے چکروں ، اور سیلاب سے میکانی دباؤ کیبلز کو نقصان پہنچا سکتا ہے۔ فضائی کیبلز کو طوفانوں اور گرتی ہوئی شاخوں سے ناکامی کی اعلی شرحوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ زیر زمین کیبلز زیادہ محفوظ ہیں لیکن اسپلائس کی بندشوں میں زمینی نقل و حرکت اور نمی میں داخل ہونے کا خطرہ ہیں۔ مناسب کیبل ڈیزائن اور تنصیب ان خطرات کو کم کریں۔

کیا فائبر آپٹک کیبلز کو تانبے کی کیبلز کی طرح ٹیپ یا روک دیا جاسکتا ہے؟

فائبر کو روکنے کے لئے جسمانی رسائی اور خصوصی آلات کی ضرورت ہوتی ہے۔ تانبے کی کیبلز کے برعکس جو برقی مقناطیسی اشاروں کو دور کرتے ہیں جو دور سے پکڑے جاسکتے ہیں ، فائبر کل داخلی عکاسی کے ذریعے کور کے اندر روشنی کو محدود کرتا ہے۔ ٹیپنگ کے لئے یا تو فائبر کو توڑنے (واضح سگنل نقصان کا سبب بنتا ہے) کی ضرورت ہوتی ہے یا اس کو تیزی سے لیک لائٹ (پاور مانیٹرنگ کے ذریعے پتہ لگانے والا) موڑنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ کوانٹم کلیدی تقسیم کے نظام یہاں تک کہ غیر - ناگوار ٹیپنگ کی کوششوں کا بھی پتہ لگاسکتے ہیں ، جس سے فائبر کو الیکٹریکل ٹرانسمیشن سے فطری طور پر زیادہ محفوظ بنایا جاسکتا ہے۔

مختلف طول موج (850nm ، 1310nm ، 1550nm) کو استعمال کرنے کا کیا سبب ہے؟

مختلف طول موج متعدد عوامل کو متوازن کرتی ہے {. 850 nm سستے ملٹی - موڈ فائبر اور وی سی ایس ای ایل لیزرز کے ساتھ اچھی طرح سے کام کرتی ہے ، لیکن شیشے کا جذب زیادہ ہے {. 1310 nm کے لئے معیاری سنگل {3 {موڈ فائبر میں "صفر بازی" پوائنٹ کو "صفر بازی" کا نشانہ بنایا جاتا ہے جہاں کرومیٹک کو منقطع کیا جاتا ہے۔ نیٹ ورکس . 1550 nm میں سب سے کم توجہ (0.15 - 0.2 db/کلومیٹر) ہے اور ایربیئم - ڈوپڈ یمپلیفائر کے ساتھ کام کرتی ہے ، جس سے یہ طویل فاصلے پر ٹرانسمیشن کے لئے زیادہ سے زیادہ ہے۔ انتخاب فاصلے کی ضروریات ، فائبر کی قسم ، اور پروردن کی ضروریات پر منحصر ہے۔

منقطع ہونے کے باوجود فائبر کنیکٹر کم نقصان کیسے حاصل کرتے ہیں؟

صحت سے متعلق فیرولس (سیرامک ​​یا دھات) فائبر کے اختتام کو رکھتے ہیں ، جو سب - مائکرون فلیٹنس پر پالش کرتے ہیں اور 1-2 مائکرون کے اندر منسلک ہوتے ہیں۔ موسم بہار کے دباؤ کو برقرار رکھنے کے ساتھ ، فیرولس جسمانی طور پر رابطہ کرتے ہیں۔ اس کے باوجود ، عام کنیکٹر کا نقصان 0.2-0.5 dB فی ملن (تقریبا 5-11 ٪ بجلی کا نقصان) ہے۔ کم نقصان کے لئے فیوژن سپلائینگ کی ضرورت ہوتی ہے ، جو ریشوں کو ایک ساتھ پگھل کر مستقل طور پر شامل کرتا ہے ، 0.01-0.1 ڈی بی نقصان کو حاصل کرتا ہے لیکن منقطع ہونے کی صلاحیت کو ختم کرتا ہے۔

 

نیچے کی لکیر

 

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن کام کرتا ہے کیونکہ کل داخلی عکاسی بالوں کے مقابلے میں شیشے کے اندر روشنی کو پھنساتی ہے ، اور جدید الیکٹرانکس اس سیکنڈ میں اربوں بار ہلکی سی بار اس میں ترمیم کرسکتے ہیں۔ طبیعیات سیدھے سادے ہیں - شیشے کے ذریعے ہلکی ہلکی آواز - لیکن اس کو ٹیرابیٹ - پر فی - دوسری تیز رفتار سمندر میں {- پر عمل درآمد غیر معمولی انجینئرنگ کی ضرورت ہے۔

ٹیکنالوجی کامل نہیں ہے۔ آلودگی ، جسمانی نقصان ، اور جزو کی مطابقت حقیقی - دنیا کی ناکامیوں کا سبب بنتی ہے۔ لیکن جب مناسب طریقے سے انسٹال اور برقرار رکھا جاتا ہے تو ، آپٹیکل فائبر بے مثال بینڈوتھ ، فاصلے کی صلاحیت ، اور مداخلت سے استثنیٰ فراہم کرتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ آپ کے گھر سے باہر عملی طور پر ہر انٹرنیٹ کنکشن ، ہر ڈیٹا سینٹر آپس میں جڑ جاتا ہے ، اور ہر ٹرانسسینک لنک فائبر پر چلتا ہے۔

اگلی دہائی انقلابی تبدیلیوں کے بجائے بڑھتی ہوئی بہتری لاتی ہے۔ گنجائش ڈینسر ڈبلیو ڈی ایم اور ممکنہ طور پر ایس ڈی ایم کے ذریعے پیمانہ ہوگی۔ سلکان فوٹوونکس ٹرانسیور کے اخراجات کو کم کرسکتے ہیں۔ لیکن آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن - ماڈیولڈ لائٹ گلاس کے ذریعے کل داخلی عکاسی {{4} کے ذریعے پھیلتی روشنی عالمی مواصلات کی ریڑھ کی ہڈی رہے گی۔ طبیعیات تبدیل کرنے کے لئے بہت اچھی طرح سے کام کرتی ہے۔