آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن ہلکی دالوں کے ذریعے کام کرتا ہے

 

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن ڈیجیٹل معلومات کو روشنی کی دالوں میں تبدیل کرتا ہے جو فائبر آپٹک کیبلز یا مفت جگہ کے ذریعے سفر کرتے ہیں۔ ایک ٹرانسمیٹر بائنری ڈیٹا (ان اور زیرو) کو روشنی کی تیز چمک کے طور پر انکوڈ کرتا ہے ، عام طور پر لیزرز یا ایل ای ڈی کا استعمال کرتے ہیں ، جو پھر الٹرا - پتلی شیشے کے ریشوں کے ذریعے کل داخلی عکاسی کے ذریعہ پھیلتے ہیں۔ وصول کنندہ کے اختتام پر ، فوٹوڈیٹریکٹرز ان لائٹ دالوں کو دوبارہ بجلی کے اشاروں میں تبدیل کرتے ہیں کہ کمپیوٹنگ ڈیوائسز عمل میں آسکتی ہیں۔

 

 

روشنی کی بائنری زبان

 

اس کے بنیادی حصے میں ، آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن اسی بنیادی اصول پر کام کرتا ہے جیسے مورس کوڈ: انفارمیشن کو موجودگی اور عدم موجودگی کے نمونوں کے طور پر انکوڈ کیا جاتا ہے۔ فرق پیمانے اور رفتار میں ہے۔ اگرچہ مورس کوڈ انسانی {{2} active قابل فہم رفتار میں طویل اور مختصر سگنل استعمال کرتا ہے ، آپٹیکل سسٹم اربوں روشنی کی دالیں فی سیکنڈ میں منتقل کرتے ہیں ، ہر نبض بائنری ہندسے کی نمائندگی کرتی ہے۔

جب آپ کوئی ای میل بھیجتے ہیں یا ویڈیو کو اسٹریم کرتے ہیں تو ، آپ کا آلہ پہلے اس معلومات کو بائنری کوڈ - 1s اور 0s کے لامتناہی ترتیب میں تبدیل کرتا ہے۔ اس کے بعد آپٹیکل ٹرانسمیٹر اس بائنری اسٹریم کو روشنی میں ترجمہ کرتا ہے۔ روشنی کی ایک نبض "1" کی نمائندگی کرتی ہے ، جبکہ روشنی کی عدم موجودگی (یا نمایاں طور پر مدھم نبض) "0." کی نمائندگی کرتی ہے۔ سیدھے سادے انکوڈنگ کا طریقہ ، جسے براہ راست پتہ لگانے کے ساتھ شدت ماڈلن کہا جاتا ہے ، ڈیٹا کی شرحوں کو حاصل کرتا ہے جو بجلی کے نظام آسانی سے مماثل نہیں ہوسکتے ہیں۔

تیز رفتار فائدہ لائٹ کی موروثی خصوصیات سے ہوتا ہے۔ روایتی وائرلیس مواصلات میں استعمال ہونے والی ریڈیو تعدد کے مقابلے میں سیکڑوں ٹیرہٹز - شدت کے آرڈرز میں ماپنے والی تعدد پر آپٹیکل اسپیکٹرم آسکیلیٹ میں برقی مقناطیسی لہریں۔ یہ اعلی تعدد براہ راست زیادہ سے زیادہ معلومات - کی صلاحیت میں ترجمہ کرتا ہے۔

جدید آپٹیکل سسٹم نے ان صلاحیتوں کو غیر معمولی سطح پر دھکیل دیا ہے۔ 2024 میں ، جاپان کے نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف انفارمیشن اینڈ کمیونیکیشن ٹکنالوجی کے محققین نے معیاری آپٹیکل فائبر کا استعمال کرتے ہوئے 402 ٹیرابائٹس کو توڑنے کا ایک ریکارڈ - حاصل کیا۔ اس تناظر میں ڈالنے کے لئے ، یہ ایک ہی سیکنڈ میں تقریبا 50،000 اونچائی - تعریف فلمیں ڈاؤن لوڈ کرنے کے لئے کافی بینڈوتھ ہے۔

 

فائبر کے اندر کس طرح روشنی رہتی ہے

 

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن کو چالو کرنے والی طبیعیات ایک ایسے رجحان پر انحصار کرتی ہے جسے کل داخلی عکاسی کہا جاتا ہے۔ اس اصول کو سمجھنے کے لئے فائبر آپٹک کیبلز کی ساخت کی جانچ پڑتال کی ضرورت ہے اور مادی حدود میں روشنی کس طرح برتاؤ کرتی ہے۔

ایک آپٹیکل فائبر میں دو بنیادی شیشے کی تہوں پر مشتمل ہوتا ہے: ایک مرکزی کور جہاں روشنی سفر کرتی ہے ، اور مختلف آپٹیکل خصوصیات کے ساتھ چاروں طرف کلیڈنگ۔ کور میں عام طور پر 8 سے 50 مائکرون (انسانی بالوں سے پتلا) کے درمیان قطر ہوتا ہے ، جبکہ کلیڈنگ تقریبا 125 مائکرون تک پھیلی ہوئی ہے۔ دونوں مواد غیر معمولی طور پر خالص شیشے ہیں ، لیکن وہ اپنے اضطراب انگیز اشاریہ - میں بنیادی طور پر مختلف ہیں ، وہ کتنا "موڑ" کرتے ہیں۔

کور میں کلیڈنگ سے تھوڑا سا اعلی اضطراب انگیز انڈیکس ہے۔ اس فرق سے ایک اہم زاویہ پیدا ہوتا ہے جس پر روشنی بنیادی اور کلیڈنگ کے مابین حد کو مارتی ہے ، اس سے کلیڈنگ میں نہیں بچتا ہے۔ اس کے بجائے ، یہ مکمل طور پر واپس کور میں ظاہر ہوتا ہے۔ یہ عمل مسلسل دہراتا ہے جب روشنی کی نبض فائبر کے نیچے سفر کرتی ہے ، اور کور کو اچھالتی ہے - ہر میٹر ہزاروں بار کلڈنگ باؤنڈری ہزاروں بار۔

کل داخلی عکاسی کی خوبصورتی اس کی کارکردگی ہے۔ آئینے کے برعکس جو ہر عکاسی کے ساتھ کچھ روشنی کو جذب کرتے ہیں ، اعلی - معیار کے فائبر میں کل داخلی عکاسی ہر اچھال میں تقریبا light کوئی روشنی کا نقصان نہیں ہوتی ہے۔ ہلکی نبض تانبے کے تار میں بجلی کے اشاروں کے بالکل برعکس - کی ضرورت سے پہلے درجنوں کلومیٹر کا سفر کرسکتی ہے ، جو صرف چند سو میٹر کے دوران نمایاں طور پر کم ہوجاتی ہے۔

درجہ حرارت ، کیبل موڑنے اور فائبر کا معیار سب اس عکاسی کے عمل کو متاثر کرتے ہیں۔ اگر آپ فائبر کو بہت تیزی سے موڑ دیتے ہیں (مائکروبیننگ نامی ایک مسئلہ) ، روشنی کے واقعات کا زاویہ بدل جاتا ہے ، اور کچھ روشنی فرار ہوجاتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ فائبر آپٹک کیبلز کم سے کم موڑ رداس کی وضاحتوں کے ساتھ آتے ہیں ، اور انسٹالرز کو ہینڈلنگ کے سخت طریقہ کار پر کیوں عمل کرنا چاہئے۔

 

بجلی سے روشنی تک اور دوبارہ

 

بجلی اور آپٹیکل سگنلز کے مابین تبدیلی خصوصی آلات پر ہوتی ہے جسے ٹرانسسیور کہتے ہیں۔ یہ کمپیکٹ ماڈیول کمپیوٹر کی ڈیجیٹل دنیا اور فائبر نیٹ ورکس کی آپٹیکل ورلڈ کے مابین مترجم کے طور پر کام کرتے ہیں۔

ٹرانسمیشن کے اختتام پر ، سیمیکمڈکٹر آلات روشنی کی دالیں تیار کرتے ہیں۔ مختصر فاصلوں اور کم رفتار کے ل light ، روشنی - خارج ہونے والے ڈایڈس (ایل ای ڈی) مناسب طریقے سے کام کرتی ہے۔ وہ قابل اعتماد ، سستا ، اور طویل عرصے تک زندگی گزار رہے ہیں۔ تاہم ، زیادہ تر جدید آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن سسٹم اس کے بجائے لیزر ڈایڈس کا استعمال کرتے ہیں۔ یہ آلات انتہائی مرکوز ، مربوط روشنی کے بیم تیار کرتے ہیں جو فائبر کور میں زیادہ موثر انداز میں جوڑے کو تیار کرتے ہیں اور تیز رفتار ماڈلن کی شرح کو قابل بناتے ہیں۔

لیزر ڈایڈس عام طور پر فائبر ٹرانسمیشن کے ل optim آپ کی اصلاح شدہ مخصوص طول موج پر کام کرتے ہیں: مختصر - رینج ملٹی موڈ فائبر کنیکشن کے لئے 850 نینوومیٹر ، اور لمبے - فاصلہ سنگل - موڈ فائبر کے لئے 1،310 یا 1،550 نینوومیٹر۔ یہ اورکت طول موج انسانی آنکھوں کے لئے پوشیدہ ہیں لیکن کم سے کم جذب کے ساتھ فائبر کے ذریعے پھیلتی ہیں۔

ٹرانسمیٹر صرف لیزر کو آن اور آف نہیں کرتا ہے۔ جدید نظام نفیس ماڈلن تکنیکوں کو استعمال کرتے ہیں جو روشنی کی شدت ، مرحلے یا پولرائزیشن کو مختلف بنا کر ایک نبض میں متعدد بٹس کو انکوڈ کرتے ہیں۔ اعلی درجے کی شکلیں جیسے چوکور طول و عرض میں ترمیم 6 - 8 بٹس فی ہرٹز آف بینڈ وڈتھ - کی سادہ آن آف کینگ سے زیادہ ڈرامائی طور پر زیادہ حاصل کرسکتی ہے۔

وصول کنندہ کے اختتام پر ، فوٹوڈیٹریکٹر آنے والی روشنی کی نگرانی کرتے ہیں اور اسے برقی کرنٹ میں تبدیل کرتے ہیں۔ یہ سینسر ، عام طور پر فوٹوڈیوڈس یا برفانی تودے والے فوٹوڈیوڈس ، قابل ذکر حساسیت کے ساتھ انفرادی فوٹونز کا جواب دیتے ہیں۔ بجلی کا سگنل جس کی وہ تیار کرتے ہیں وہ اصل روشنی کے نمونہ کا آئینہ دار ہوتا ہے: جب روشنی موجود ہوتی ہے تو اعلی موجودہ ، غیر حاضر ہونے پر کم موجودہ۔ اس کے بعد ڈیجیٹل سگنل پروسیسنگ اصل بائنری ڈیٹا اسٹریم کی تشکیل نو کرتی ہے۔

تبادلوں کا پورا عمل - برقی سے الیکٹریکل ، فائبر کے ذریعے ٹرانسمیشن ، آپٹیکل بیک الیکٹریکل {{1} at غیر معمولی کم غلطی کی شرحوں کے ساتھ ہوتا ہے۔ اچھی طرح سے - ڈیزائن کردہ آپٹیکل سسٹم بٹ غلطی کی شرح کو ایک کواڈریلین بٹس کے نیچے منتقل کرتے ہیں جو زیادہ تر برقی نظاموں سے کہیں بہتر ہے۔

 

سنگل - وضع بمقابلہ ملٹی - وضع ٹرانسمیشن

 

تمام فائبر آپٹک سسٹم یکساں کام نہیں کرتے ہیں۔ صنعت دو بنیادی طور پر مختلف فائبر اقسام کا استعمال کرتی ہے ، ہر ایک کو مخصوص ایپلی کیشنز اور فاصلے کی ضروریات کے لئے بہتر بنایا گیا ہے۔

ملٹی - موڈ فائبر کا نسبتا large بڑے کور قطر 50 یا 62.5 مائکرون ہے۔ یہ سائز فائبر کے ذریعے بیک وقت متعدد راستوں (طریقوں) کے ذریعے روشنی کا سفر کرنے کی اجازت دیتا ہے۔ ہر راستے کی لمبائی قدرے مختلف ہوتی ہے ، لہذا مختلف راستوں کا سفر کرنے والی ہلکی دالیں قدرے مختلف اوقات - پر پہنچ جاتی ہیں جس کا اثر موڈل بازی کہتے ہیں۔ یہ نبض پھیلانے سے ٹرانسمیشن کی دوری اور رفتار کی حد ہوتی ہے۔ ملٹی - موڈ فائبر عام طور پر اعلی - اسپیڈ ایپلی کیشنز کے ل 500 500 میٹر تک لنکس کو سنبھالتا ہے ، حالانکہ یہ کم اعداد و شمار کی شرحوں پر مزید توسیع کرسکتا ہے۔

ملٹی - موڈ فائبر کا فائدہ اس کی رواداری اور قیمت میں ہے۔ بڑا کور تنصیب کے دوران سیدھ کو آسان بناتا ہے اور سستے ایل ای ڈی ذرائع سے روشنی کو قبول کرتا ہے۔ یہ ڈیٹا سینٹر کے باہمی رابطوں ، کیمپس نیٹ ورکس ، اور بیک بونز بنانے کے لئے عملی انتخاب ہے جہاں فاصلے اعتدال پسند رہتے ہیں۔

سنگل - موڈ فائبر کور کو صرف 8 - 10 مائکرون {{5} to پر تنگ کرتا ہے اتنا چھوٹا یہ صرف ایک ہی روشنی کے راستے کی اجازت دیتا ہے۔ اس سے موڈل بازی کو مکمل طور پر ختم کیا جاتا ہے۔ ہلکی دالیں اپنی شکل کو وسیع فاصلوں پر برقرار رکھتی ہیں ، بنیادی طور پر فائبر کے مادی جذب اور طول موج - منحصر بازی کے اثرات سے محدود ہیں۔ وقتا فوقتا ، سنگل موڈ سسٹم معمول کے مطابق سیکڑوں کلومیٹر پر محیط ہوتا ہے۔

سنگل - موڈ فائبر زیادہ صحت سے متعلق مطالبہ کرتا ہے۔ چھوٹے کور کے لئے موثر جوڑے کے لئے عین مطابق سیدھ اور لیزر لائٹ ذرائع کی ضرورت ہوتی ہے۔ سامان کے اخراجات زیادہ چلتے ہیں ، لیکن طویل - ہول ٹیلی مواصلات ، انڈرسی کیبلز ، اور میٹروپولیٹن ایریا نیٹ ورکس کے لئے ، سنگل - موڈ فائبر واحد قابل عمل آپشن ہے۔

حالیہ تحقیق میں مزید صلاحیتوں میں مزید اضافہ کرنے کے لئے کچھ - وضع ریشوں اور ملٹی - کور ریشوں کی بھی تلاش کی گئی ہے۔ چند - موڈ ریشے کئی الگ الگ طریقوں (سیکڑوں کے بجائے) کی حمایت کرتے ہیں ، جس سے ایک فائبر میں متعدد آزاد ڈیٹا چینلز کی اجازت ہوتی ہے۔ ملٹی - کور ریشے کئی کوروں کو ایک ہی کلیڈنگ میں پیک کرتے ہیں۔ دونوں طریقوں کا مقصد صلاحیت کو پیمانے پر کرنا ہے جس سے کہیں زیادہ طول موج ڈویژن ملٹی پلیکسنگ حاصل کرسکتی ہے۔

 

طول موج ڈویژن ملٹی پلیکسنگ

 

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن کی حقیقی طاقت اس وقت سامنے آتی ہے جب سسٹم ایک ہی فائبر کے ذریعہ بیک وقت متعدد سگنل بھیجتے ہیں۔ طول موج ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (ڈبلیو ڈی ایم) کو آزاد مواصلات کے چینلز کے طور پر روشنی کے مختلف رنگوں کا استعمال کرکے اس کو حاصل کیا جاتا ہے۔

WDM کے بارے میں سوچئے کہ ایک ہی فائبر کے اندر ایک سے زیادہ پوشیدہ شاہراہیں بنائیں۔ ہر طول موج (رنگ) اپنا ڈیٹا اسٹریم لے کر جاتا ہے ، اور اس وجہ سے کہ مختلف طول موج ایک دوسرے کے ساتھ مداخلت نہیں کرتی ہے ، لہذا درجنوں یا اس سے بھی سیکڑوں ایک ہی فائبر میں ایک ساتھ رہ سکتے ہیں۔ ایک ڈبلیو ڈی ایم سسٹم بیک وقت 1،530 نینو میٹر ، 1،531 نینو میٹر ، 1،532 نینوومیٹر ، اور اسی طرح - پر ہر طول موج پر ایک آزاد چینل کے طور پر کام کرنے والے نینو میٹر کے ایک حصے کے ذریعہ الگ ہوجاتا ہے۔

گھنے طول موج ڈویژن ملٹی پلیکسنگ (DWDM) اس تصور کو انتہا کی طرف دھکیل دیتا ہے۔ جدید DWDM سسٹمز 25 گیگا ہرٹز (تقریبا 0.2 0.2 نینو میٹر) کی طرح فاصلے کے ساتھ چینلز پیک کرتے ہیں۔ ریکارڈ - 2024 میں حاصل کردہ 402 TB/S ٹرانسمیشن کی ترتیب میں 1،097 علیحدہ طول موج کے چینلز استعمال کیے گئے ہیں جو 1،410 سے 1،623 نینوومیٹرز {- بنیادی طور پر معیاری سلیکا فائبر کی پوری کم - نقصان ونڈو میں پھیلے ہوئے ہیں۔

ڈبلیو ڈی ایم کام کرنے کے لئے عین اجزاء کی ضرورت ہوتی ہے۔ طول موج کے ملٹی پلیکسر مختلف لیزر آؤٹ پٹ کو ٹرانسمیشن کے لئے ایک جامع سگنل میں جوڑ دیتے ہیں۔ وصول کنندہ کے اختتام پر ، ڈیمولٹپلیکسرز جامع سگنل کو انفرادی طول موج میں الگ کرتے ہیں۔ پورے نیٹ ورک میں ، آپٹیکل یمپلیفائر روشنی کو بجلی میں تبدیل کیے بغیر بیک وقت تمام طول موج کو فروغ دیتے ہیں۔

ٹیلی مواصلات کی صنعت آپٹیکل سپیکٹرم کو معیاری بینڈوں میں تقسیم کرتی ہے: C - بینڈ (1،530 - 1،565 nm) بہترین یمپلیفائر کارکردگی کی وجہ سے سب سے زیادہ استعمال دیکھتا ہے ، جبکہ نئے نظام تیزی سے L {-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}. (1،460-1،530 ینیم) اور ای بینڈ (1،360-1،460 ینیم) صلاحیت کو بڑھانے کے لئے۔

 

 

فاصلے کی حدود پر قابو پانا

 

ہلکی دالیں ہمیشہ کے لئے کوئی تبدیلی نہیں کرتی ہیں۔ یہاں تک کہ الٹرا - خالص شیشے میں بھی ، فوٹوون کبھی کبھار سلیکن کے ذریعہ جذب ہوجاتے ہیں - آکسیجن بانڈز یا مائکروسکوپک خامیوں سے بکھر جاتے ہیں۔ سگنل پاور فاصلے کے ساتھ تیزی سے گرتی ہے - ایک ایسا رجحان جس کا نام فی کلومیٹر ڈیسیبل میں ماپا جاتا ہے۔

معیاری سنگل - موڈ فائبر اس کی سب سے کم توجہ 1،550 نینو میٹر کے ارد گرد کی نمائش کرتا ہے: تقریبا 0.2 ڈی بی فی کلومیٹر۔ اس کا مطلب ہے 100 کلومیٹر کے بعد ، سگنل اپنی طاقت کا 95 ٪ کھو دیتا ہے۔ 300 کلومیٹر کے بعد ، 0.1 ٪ سے بھی کم باقی ہے۔ مداخلت کے بغیر ، وصول کنندگان کے لئے قابل اعتماد پتہ لگانے کے لئے سگنل بہت کمزور ہوجاتا ہے۔

کئی دہائیوں تک ، اس کے لئے تخلیق نو کی ضرورت ہے: وہ آلات جو آپٹیکل سگنل کو بجلی کی شکل میں تبدیل کرتے ہیں ، ان کو بڑھا دیتے ہیں اور ان کو نئی شکل دیتے ہیں ، پھر واپس روشنی میں تبدیل ہوجاتے ہیں۔ ان آپٹو - الیکٹرانک تبادلوں نے رکاوٹیں پیدا کیں اور پیچیدگی شامل کی۔ 1980 کی دہائی میں ایربیئم - ڈوپڈ فائبر یمپلیفائر کی ایجاد نے لمبی - فاصلہ آپٹیکل مواصلات کو تبدیل کردیا۔

ایربیئم - ڈوپڈ فائبر یمپلیفائرز (ای ڈی ایف اے ایس) بغیر کسی بجلی کے تبادلوں کے آپٹیکل سگنلز کو براہ راست بڑھا دیتے ہیں۔ ایربیئم ایٹموں کے ساتھ ڈوپڈ فائبر کا ایک چھوٹا سا حصہ ایک خاص طول موج پر شدید لیزر لائٹ کے ساتھ "پمپ" ہوجاتا ہے۔ اس سے ایربیم ایٹموں کو تقویت ملتی ہے ، جو اس کے بعد محرک اخراج - بنیادی طور پر ایک فائبر - پر مبنی لیزر کے ذریعے گزرنے والے سگنل کی طول موج کو بڑھا دیتا ہے جو اعداد و شمار کو بڑھاتا ہے - جس میں ان کی معلومات پر شفافیت باقی رہ جاتی ہے۔

ایڈفاس C - band بینڈ اور L - بینڈ طول موج کی حدود میں کام کرتے ہیں ، جس سے وہ WDM سسٹم کے لئے مثالی ہیں۔ ایک واحد EDFA بیک وقت درجنوں طول موج کے چینلز کو بڑھاتا ہے۔ سب میرین کیبلز اور پرتویش لنکس کے ساتھ ہر 80-100 کلومیٹر کے فاصلے پر رکھے جاتے ہیں ، وہ واقعی عالمی آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن نیٹ ورکس کو اہل بناتے ہیں۔

وسعت سے پرے ، بازی ایک اور فاصلے کا چیلنج ہے۔ مختلف طول موج فائبر کے ذریعے قدرے مختلف رفتار سے سفر کرتے ہیں - رنگین بازی - جس کی وجہ سے دالیں پھیل جاتی ہیں اور اوورلیپ ہوتی ہیں۔ وصول کنندگان میں بازی معاوضے کے ماڈیولز یا نفیس ڈیجیٹل سگنل پروسیسنگ بڑے پیمانے پر اس اثر کو درست کرسکتی ہے ، لیکن یہ اعلی - رفتار ، لمبی - فاصلاتی نظام کے لئے ایک اہم ڈیزائن غور ہے۔

 

اصلی - عالمی ایپلی کیشنز اور کارکردگی

 

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن جدید ڈیجیٹل زندگی کا پوشیدہ انفراسٹرکچر تشکیل دیتا ہے۔ اس کی درخواستوں میں سینٹی میٹر سے ہزاروں کلومیٹر تک ترازو ہوتا ہے۔

سب سے چھوٹے پیمانے پر ، آپٹیکل باہمی رابطے ڈیٹا سینٹرز کے اندر اور یہاں تک کہ انفرادی سرورز کے اندر بھی ابھر رہے ہیں۔ شارٹ فائبر روابط اعلی کثافت اور کم بجلی کی کھپت کی پیش کش کرتے ہوئے ، ریکوں کے مابین تانبے کی کیبلز کی جگہ لے لیتے ہیں۔ کچھ کاٹنے - ایج سسٹم اب پروسیسر چپس میں آپٹیکل سگنلنگ لانے کے لئے سلیکن فوٹوونکس کا استعمال کرتے ہیں ، AI ٹریننگ کلسٹرز میں تاخیر اور توانائی کے استعمال کو کم کرتے ہیں۔

ڈیٹا سینٹر کے نیٹ ورک آپٹیکل ٹرانسمیشن کی تعیناتی کا بڑھتا ہوا طبقہ تیز ترین - کی نمائندگی کرتے ہیں۔ کلاؤڈ فراہم کرنے والے اور انٹرنیٹ کمپنیوں کے ذریعہ چلنے والی بڑے پیمانے پر سہولیات آپٹیکل سوئچز کے ذریعہ روزانہ پیٹا بائٹس کو روٹ کرتی ہیں۔ مصنوعی ذہانت کے بڑھتے ہوئے مطالبات - خاص طور پر بڑی زبان کے ماڈلز کی تربیت {{4} the نے 400 جی بی پی ایس اور 800 جی بی پی ایس مربوط آپٹیکل لنکس کو تیز کیا ہے۔ 2025 تک ، 1.6 ٹی بی پی ایس پلگ ایبل ٹرانسیورز کی پیداوار میں داخل ہونے کی توقع کی جارہی ہے۔

میٹروپولیٹن اور علاقائی نیٹ ورک شہروں اور کاروباری اداروں کو فائبر کی انگوٹھی سے جوڑتے ہیں۔ یہ نیٹ ورک تیزی سے لچکدار گرڈ ڈبلیو ڈی ایم کا استعمال کرتے ہیں جو ضرورت کے مطابق بینڈوتھ کو متحرک طور پر مختص کرسکتے ہیں۔ ایک مالیاتی فرم کو اچانک مختصر مدت کے لئے 400 جی بی پی ایس کی ضرورت پڑسکتی ہے ، پھر اسکیل واپس - آپٹیکل سسٹم اس لچک کو فکسڈ الیکٹریکل نیٹ ورکس سے کہیں بہتر ایڈجسٹ کرسکتے ہیں۔

لمبے - ہول نیٹ ورکس براعظموں اور سمندروں میں پھیلا ہوا ہے۔ سب میرین کیبلز میں 95 فیصد سے زیادہ انٹرکنٹینینٹل انٹرنیٹ ٹریفک ہوتا ہے۔ جدید کیبلز ڈی ڈبلیو ڈی ایم سسٹم کے ساتھ سنگل - موڈ فائبر کا استعمال کرتے ہیں جو فی فائبر جوڑی 10 پی بی پی ایس سے زیادہ کی کل صلاحیتوں کو حاصل کرتے ہیں۔ تازہ ترین کیبلز میں متعدد فائبر کے جوڑے - 12 یا اس سے زیادہ فراہم کرنے والی فالتو پن اور بڑے پیمانے پر مجموعی صلاحیت شامل ہیں۔ کیبل سسٹم جیسے گریس ہوپر (امریکہ ، برطانیہ ، اور اسپین کو جوڑنا) یا پیسیفک لائٹ کیبل نیٹ ورک موجودہ صلاحیتوں کی مثال دیتا ہے: ہزاروں کلومیٹر کے فاصلے پر سیکڑوں ٹیرابائٹس فی سیکنڈ میں۔

مفت - اسپیس آپٹیکل مواصلات ایک اور ایپلی کیشن ڈومین پیش کرتا ہے۔ فائبر میں روشنی کو محدود کرنے کے بجائے ، یہ سسٹم ہوا یا ویکیوم کے ذریعے منتقل ہوتے ہیں۔ مختصر - رینج فری - اسپیس آپٹیکل لنکس عمارتوں کے مابین اعلی - اسپیڈ وائرلیس رابطے فراہم کرسکتے ہیں جہاں فائبر بچھانا غیر عملی ہے۔ ناسا نے گہری - اسپیس آپٹیکل مواصلات کا مظاہرہ کیا ہے ، جس میں خلائی جہاز سے 200 ملین کلومیٹر سے زیادہ کے اعداد و شمار کو منتقل کرتے ہوئے ، جگہ کے خلا میں بھی آپٹیکل ٹرانسمیشن کے کاموں کو ثابت کرنا۔

 

روایتی طریقوں سے زیادہ فوائد

 

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن کا غلبہ بجلی کے نظام سے زیادہ بنیادی فوائد سے ہوتا ہے۔

بینڈوتھ کی صلاحیت کسی بھی مسابقتی ٹکنالوجی سے زیادہ ہے۔ جبکہ زمرہ 6 کاپر ایتھرنیٹ کیبل 50 میٹر سے زیادہ 10 جی بی پی ایس کے اوپر ہے ، لیکن ایک واحد - موڈ فائبر معمول کے مطابق وسیع فاصلوں پر ٹیرابیٹس فی سیکنڈ میں لے جاتا ہے۔ یہ اضافی بہتری نہیں ہے - اس میں شدت کے احکامات بہتر ہیں۔

برقی مقناطیسی استثنیٰ بہت سے ماحول میں اہم ثابت ہوتا ہے۔ تانبے میں بجلی کے اشارے مقناطیسی شعبوں کو تخلیق کرتے ہیں اور موٹرز ، ٹرانسفارمر ، ریڈیو ٹرانسمیٹر اور دیگر ذرائع سے مداخلت کا انتخاب کرتے ہیں۔ آپٹیکل سگنل ، الیکٹرانوں کے بجائے فوٹون ہونے کی وجہ سے ، برقی مقناطیسی مداخلت سے مکمل طور پر محفوظ رہتے ہیں۔ آپ بجلی کے شور فیکٹریوں کے ذریعہ ، یا سگنل کی کمی کے بغیر برقی مقناطیسی طور پر ڈھالنے والی سہولیات میں ، اعلی - وولٹیج پاور لائنوں کے ساتھ فائبر چلا سکتے ہیں۔

طبیعیات سے سیکیورٹی فوائد۔ برقی کیبل کو ٹیپ کرنا نسبتا simple آسان ہے - آپ تار کو چھوئے بغیر برقی مقناطیسی رساو کا پتہ لگاسکتے ہیں۔ آپٹیکل فائبر میں ڈیٹا تک رسائی کے ل the جسمانی کیبل کو توڑنے کی ضرورت ہوتی ہے ، جو عام طور پر قابل شناخت سگنل کے نقصان کا سبب بنتا ہے۔ درجہ بند مواصلات اور مالیاتی نیٹ ورکس کے ل this ، اس حفاظتی فائدہ میں اہم وزن ہوتا ہے۔

سائز اور وزن سے آپ کی توقع سے زیادہ فرق پڑتا ہے۔ فائبر کیبلز ڈرامائی طور پر چھوٹی اور ہلکی ہوتی ہیں جو مساوی - صلاحیت کے تانبے کی کیبلز سے زیادہ ہوتی ہیں۔ انسانی بالوں سے چھوٹا فائبر تانبے کی تاروں کے موٹے بنڈل سے زیادہ معلومات لے سکتا ہے۔ ہوائی جہاز ، خلائی جہاز ، یا گھنے ڈیٹا سینٹر ماحول جیسے ایپلی کیشنز کے ل this ، یہ فرق اہم ہوجاتا ہے۔

فاصلے کی صلاحیت ریپیٹرز کو ختم کرتی ہے۔ اگرچہ بجلی کے اشارے میں ہر چند سو میٹر ، آپٹیکل سگنل میں اضافہ کرنے سے پہلے دسیوں یا سیکڑوں کلومیٹر کے فاصلے پر تخلیق نو کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس سے سامان کی لاگت ، بجلی کی کھپت ، اور بحالی کی پیچیدگی - کو کم کرتا ہے جو سب میرین کیبلز کے لئے خاص طور پر قابل قدر ہے جہاں سامان تک رسائی غیر معمولی مشکل اور مہنگا ہے۔

لمبی عمر اور وشوسنییتا اکثر فائبر کے حق میں ہے۔ کم سے کم دیکھ بھال کے ساتھ آخری دہائیوں میں فائبر سسٹم کو مناسب طریقے سے نصب کیا گیا ہے۔ شیشے خود تانبے کی طرح کھرچ نہیں ہوتا ہے ، اور حفاظتی ملعمع کاری اسے ماحولیاتی انحطاط سے بچاتا ہے۔ 1990 کی دہائی میں نصب بہت سے فائبر سسٹم اب بھی بالکل ٹھیک کام کرتے ہیں ، اس کے باوجود اصل تصور سے کہیں زیادہ ٹریفک لے جانے کے باوجود۔

 

عملی حدود

 

اس کے فوائد کے باوجود ، آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن حقیقی رکاوٹوں اور چیلنجوں کے ساتھ آتا ہے۔

تنصیب نگہداشت اور مہارت کا مطالبہ کرتی ہے۔ شیشے کے ریشے ٹوٹ جاتے ہیں اگر تنصیب کے دوران بہت تیزی سے جھکا یا دباؤ پڑتا ہے۔ فیوژن splicing - دو ریشوں میں مستقل طور پر شامل ہونے کا عمل - میں مہنگے سازوسامان اور تربیت یافتہ تکنیکی ماہرین کی ضرورت ہوتی ہے۔ کنیکٹر کو محتاط طور پر صاف رکھنا چاہئے۔ کنیکٹر کے اختتام پر دھول کا ایک داغ مائکروسکوپک کور کو روک سکتا ہے اور ٹرانسمیشن میں خلل ڈال سکتا ہے۔

لاگت کے ڈھانچے کچھ منظرناموں میں آپٹیکل سسٹم کو نقصان پہنچاتے ہیں۔ اگرچہ فائبر کی قیمتوں میں ڈرامائی طور پر کمی واقع ہوئی ہے ، لیکن ٹرانسیورز مہنگے رہتے ہیں ، خاص طور پر 400 جی بی پی ایس یا اس سے زیادہ چلنے والے مربوط آپٹیکل سسٹم کے لئے۔ معمولی مقدار میں اعداد و شمار لے جانے والے مختصر لنکس کے لئے ، تانبا زیادہ معاشی رہتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ فائبر کی تکنیکی برتری کے باوجود زیادہ تر ڈیسک ٹاپ کمپیوٹر اب بھی تانبے ایتھرنیٹ کے ذریعے نیٹ ورکس سے جڑتے ہیں۔

جسمانی نزاکت سے حقیقی خطرات لاحق ہیں۔ اگر حفاظتی میشنگ کے ساتھ مناسب طریقے سے ڈیزائن کیا گیا ہو تو فائبر کیبلز تدفین اور بیرونی تنصیب سے بچ سکتی ہیں ، لیکن شیشے کا ریشہ خود ضرورت سے زیادہ طاقت یا تیز موڑ کے نیچے ٹوٹ جاتا ہے۔ کچھ ماحول میں - خاص طور پر بھاری مشینری کے ساتھ صنعتی ترتیبات - فائبر کیبل کے تحفظ کو یقینی بنانے کے لئے محتاط منصوبہ بندی کی ضرورت ہے۔

آپٹیکل سسٹم کی جانچ اور دشواری کا ازالہ کرنے کے لئے خصوصی سامان کی ضرورت ہوتی ہے۔ آپٹیکل ٹائم - ڈومین ریفلومیٹر (OTDRS) ، آپٹیکل پاور میٹر ، اور بصری فالٹ لوکیٹر سستے نہیں آتے ہیں۔ ہنر مند تکنیکی ماہرین کو ٹیسٹ کے نتائج کی ترجمانی اور مسائل کی تشخیص کے لئے تربیت کی ضرورت ہے۔ تانبے کے نظام ، اس کے برعکس ، اکثر آسان ، کم مہنگے ٹولز کے ساتھ تجربہ کیا جاسکتا ہے۔

طول موج - منحصر اثرات پیچیدگی پیدا کرتے ہیں۔ ڈبلیو ڈی ایم سسٹم ڈیزائن کو محدود کرتے ہوئے ، مختلف طول موج فائبر میں مختلف سلوک کرتے ہیں۔ درجہ حرارت کی تبدیلیاں طول موج کو قدرے متاثر کرتی ہیں ، جس میں گھنے ڈبلیو ڈی ایم سسٹم میں فعال طول موج کے کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ مسائل ، حل ہونے کے باوجود ، آسان سنگل - طول موج کے نظام کے مقابلے میں لاگت اور پیچیدگی کا اضافہ کریں۔

 

حالیہ کامیابیاں اور مستقبل کی سمت

 

خاص طور پر فائبر کی گنجائش کو زیادہ سے زیادہ اور کارکردگی کو بہتر بنانے میں ، فیلڈ تیزی سے آگے بڑھ رہا ہے۔ متعدد 2024 پیشرفتیں موجودہ رجحانات کی مثال پیش کرتی ہیں۔

جگہ - ڈویژن ملٹی پلیکسنگ صلاحیت اسکیلنگ کے لئے اگلے فرنٹیئر کے طور پر کرشن حاصل کررہی ہے۔ محققین ایک ہی کلیڈنگ میں متعدد آزاد کوروں کے ساتھ ملٹی - کور ریشوں کی تیاری کر رہے ہیں ، اور کچھ - موڈ ریشے جو کنٹرول شدہ مقامی طریقوں کی حمایت کرتے ہیں۔ طول موج کے ملٹی پلیکسنگ کے ساتھ مل کر ، یہ نقطہ نظر فائبر کی گنجائش کو ایک اور ترتیب کے ذریعہ ضرب دے سکتے ہیں۔

اعلی رفتار سے نمٹنے کے دوران مربوط ٹرانسسیور سکڑتے رہتے ہیں۔ یہ صنعت ریک - ماونٹڈ مربوط نظاموں سے USB اسٹک سے چھوٹے پلگ ایبل ماڈیولز میں منتقل ہوگئی ہے ، جس میں 400 جی بی پی ایس یا 800 جی بی پی ایس کی حمایت کی گئی ہے۔ یہ منیٹورائزیشن بجلی کی کھپت کو کم کرتی ہے اور ڈینسر نیٹ ورک فن تعمیر کو قابل بناتی ہے۔

ایڈوانسڈ ماڈلن فارمیٹس فی فوٹوون میں زیادہ بٹس نچوڑ لیتے ہیں۔ احتمالی نکشتر کی تشکیل چینل کے حالات کی بنیاد پر سگنل انکوڈنگ کو ایڈجسٹ کرتی ہے ، نظریاتی صلاحیت کی حدود تک پہنچ جاتی ہے۔ مشین لرننگ الگورتھم فائبر کے حالات کو تبدیل کرنے کے مطابق ، حقیقی - وقت میں ٹرانسمیشن پیرامیٹرز کو بہتر بناتے ہیں۔

سلیکن فوٹوونکس معیاری سیمیکمڈکٹر مینوفیکچرنگ کا استعمال کرتے ہوئے سلیکن چپس پر براہ راست آپٹیکل اجزاء کو مربوط کرنے کا وعدہ کرتا ہے۔ اس سے آپٹیکل ٹرانسیورز کے اخراجات کو ڈرامائی طور پر کم کیا جاسکتا ہے جبکہ کمپیوٹنگ اور آپٹیکل نیٹ ورکنگ کے مابین قریبی انضمام کو قابل بناتا ہے۔

آپٹیکل ریشوں پر کوانٹم کلیدی تقسیم بالآخر کوانٹم کمپیوٹرز سمیت کسی بھی مستقبل کے خطرات کے خلاف مواصلات کو محفوظ بنا سکتی ہے۔ اگرچہ اب بھی بنیادی طور پر تجرباتی طور پر ، QKD سسٹم خصوصی اعلی - سیکیورٹی ایپلی کیشنز میں ظاہر ہونے لگے ہیں۔

 

اکثر پوچھے گئے سوالات

 

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن کو تانبے کی کیبلز سے تیز تر کیا بناتا ہے؟

روشنی فائبر کے ذریعے تقریبا 200 200،000 کلومیٹر فی سیکنڈ میں سفر کرتی ہے - اس کی ویکیوم کی رفتار کے قریب۔ مزید اہم بات یہ ہے کہ آپٹیکل اسپیکٹرم کی اعلی تعدد کم - تعدد الیکٹریکل سگنلز کے مقابلے میں زیادہ سے زیادہ معلومات کو انکوڈنگ کی اجازت دیتا ہے۔ ایک ہی فائبر بیک وقت متعدد طول موج لے سکتا ہے ، ہر ایک سیکڑوں گیگا بٹس فی سیکنڈ میں چلانے والا ، بجلی کے نظام کے ساتھ ناممکن مجموعی صلاحیتوں کو حاصل کرتا ہے۔

کیا آپٹیکل ریشوں کو برقی مقناطیسی دالوں سے نقصان پہنچا سکتا ہے؟

نہیں آپٹیکل ریشے معلومات کو فوٹون کے طور پر منتقل کرتے ہیں ، الیکٹران نہیں۔ برقی مقناطیسی دالیں جو تانبے کو ختم کردیں گی - پر مبنی نظام فائبر کے ذریعے بے ضرر گزرتے ہیں۔ یہ استثنیٰ فائبر کو فوجی نظام ، بجلی کے سب اسٹیشنوں ، اور برقی مقناطیسی خطرات سے دوچار دیگر ماحول کے لئے ترجیحی انتخاب بناتا ہے۔

فائبر آپٹک کیبل کب تک چلتا ہے؟

مناسب طریقے سے انسٹال شدہ فائبر سسٹم 25-30 سال یا اس سے زیادہ عرصے تک معمول کے مطابق کام کرتے ہیں۔ گلاس خود وقت کے ساتھ نمایاں طور پر کم نہیں ہوتا ہے۔ زیادہ تر "فائبر اپ گریڈ" فائبر کے بجائے اختتامی آلات (ٹرانسمیٹر اور وصول کنندگان) کو تبدیل کرتے ہیں ، کیونکہ نئی ٹرانسمیشن ٹیکنالوجیز اعلی رفتار کو حاصل کرنے کے لئے موجودہ فائبر کا استعمال کرسکتی ہیں۔

فائبر آپٹکس نے تانبے کو مکمل طور پر تبدیل کیوں نہیں کیا؟

معاشیات اور طبیعیات دونوں کردار ادا کرتے ہیں۔ اعتدال پسند ڈیٹا بوجھ لے جانے والے مختصر فاصلوں (100 میٹر سے کم) کے لئے ، تانبا سستی رہتا ہے۔ جب آپٹیکل کارکردگی کے فوائد کی ضرورت نہیں ہوتی ہے تو تنصیب اور سازوسامان کے اخراجات تانبے کے حق میں ہوتے ہیں۔ مزید برآں ، کاپر سیکیورٹی کیمرے اور وائرلیس رسائی پوائنٹس جیسے آلات کے لئے کارآمد اعداد و شمار {{4} کے ساتھ بجلی کی طاقت فراہم کرتا ہے۔

---

آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن انجینئرنگ کے لئے طبیعیات کی انسانیت کی سب سے کامیاب ایپلی کیشن کی نمائندگی کرتا ہے۔ معلومات کو انکوڈ کرنے کے لئے روشنی کی رفتار اور تعدد کو بروئے کار لاتے ہوئے ، اسے کسی بھی قدرتی کرسٹل کے مقابلے میں شیشے کے ذریعے بھیجنا ، اور دور دراز پر انفرادی فوٹون کا پتہ لگانے سے ، ہم نے اربوں آلات کو جوڑنے والا عالمی اعصابی نظام بنایا ہے۔ یہ ٹیکنالوجی - کو آگے بڑھا رہی ہے} حالیہ ریکارڈ ایک ہی ریشوں میں 400 ٹیرابائٹس فی سیکنڈ سے تجاوز کر رہا ہے - پھر بھی بنیادی اصول کئی دہائیوں پہلے دریافت ہونے والے افراد کے باقی ہیں۔ جب مصنوعی ذہانت ، اسٹریمنگ میڈیا ، اور کلاؤڈ کمپیوٹنگ کے ساتھ اعداد و شمار کے تقاضوں میں اضافہ ہوتا ہے تو ، آپٹیکل سسٹم صرف جدید انفراسٹرکچر میں زیادہ مرکزی حیثیت اختیار کرجائے گا۔