बुद्धिमान मल्टी-चैनल फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन

हाई स्पीड डाटा ट्रांसफर के मुद्दे

नेटवर्क पर प्रसारित सूचना की मात्रा में वृद्धि के साथ, उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन की समस्या अधिक से अधिक तत्काल हो जाती है। हाई-स्पीड डेटा ट्रांसफर, एक नियम के रूप में, नेटवर्क नोड्स के बीच एक उच्च-बैंडविड्थ संचार चैनल की उपस्थिति को मानता है। उच्च थ्रूपुट के साथ एक चैनल विकसित करते समय, तांबे के विद्युत कंडक्टरों पर आधारित समाधान और ऑप्टिकल कनेक्शन पर आधारित समाधान का उपयोग किया जा सकता है। किसी भी कनेक्शन में एक ट्रांसमीटर ट्रांसमीटर होता है और एक रिसीवर एक सिग्नल प्राप्त करता है। कनेक्शन के माध्यम से संकेत को एक या दो दिशाओं में प्रेषित किया जा सकता है। इस प्रकार, एक ऑप्टिकल कनेक्शन शामिल हो सकता है, उदाहरण के लिए, एक ऑप्टिकल ट्रांसमीटर, एक ऑप्टिकल चैनल और एक ऑप्टिकल रिसीवर। पूर्ण-द्वैध मोड में, एक ऑप्टिकल ट्रांसीवर एक अलग ऑप्टिकल फाइबर पर सिग्नल ट्रांसमिशन और सिग्नल रिसेप्शन दोनों प्रदान करता है, जो आमतौर पर एक ही फाइबर-ऑप्टिक केबल में होते हैं।

आज तक, चैनलों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है जो 1 गीगाबिट प्रति सेकंड (1 जीबी / एस) से अधिक की गति पर संचार प्रदान करते हैं, तथाकथित "1 जी कनेक्शन"। 1G कनेक्शन अच्छी तरह से मानकीकृत हैं (उदाहरण के लिए, सार्वजनिक रूप से उपलब्ध गिगाबिट ईथरनेट मानक है)। ऑप्टिकल 1 जी कनेक्शन आमतौर पर लंबी दूरी (100 मीटर से अधिक) पर डेटा संचारित करने के लिए उपयोग किया जाता है।

हाई-स्पीड डेटा ट्रांसमिशन के लिए, चैनलों का उपयोग किया जाता है जो प्रति सेकंड 10 गीगाबिट्स (10 जीबी / एस) के क्रम की गति पर संचार प्रदान करते हैं, तथाकथित "10 जी कनेक्शन"। जटिल तकनीकी समस्याओं को हल करते समय, डेटा ट्रांसमिशन चैनलों पर उच्च मांगें रखी जाती हैं, जिन्हें संतुष्ट करना कठिन होता जा रहा है, खासकर तांबे के विद्युत कंडक्टरों की मदद से। हालांकि, तांबे के विद्युत कंडक्टरों के आधार पर 10G कनेक्शन का उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, 10GBASE-CX4 मानक)। 10GBASE-CX4 प्रत्येक दिशा में चार परिरक्षित मुड़ जोड़े (कुल आठ मुड़ जोड़े) पर डेटा ट्रांसमिशन प्रदान करता है। ऐसी केबल बल्कि भारी (लगभग 10 मिमी व्यास) और निर्माण के लिए महंगी है। इसके अलावा, 10GBASE-CX4 का उपयोग केवल 15 मीटर से आगे के डेटा ट्रांसफर के लिए किया जा सकता है। तांबे के कंडक्टरों के आधार पर सभी 10G कनेक्शन के लिए एक सामान्य खामी ऊर्जा की खपत का उच्च स्तर है। उदाहरण के लिए, 10GBASE-T मानक 55 से 100 मीटर की दूरी पर डेटा ट्रांसफर प्रदान करता है, लेकिन जटिल सिग्नल प्रोसेसिंग के कारण यह 8 से 15 वाट प्रति पोर्ट की खपत करता है। यदि हम एक मानक पर विचार करते हैं जो लगभग 30 मीटर की दूरी पर डेटा ट्रांसमिशन प्रदान करता है, तो ऐसा कनेक्शन कम से कम 4 वाट प्रति पोर्ट की खपत करेगा। उच्च ऊर्जा खपत के साथ इस तरह के मानकों का उपयोग सर्विसिंग कनेक्शन की लागत में उल्लेखनीय वृद्धि करता है, और डेवलपर्स को इंटरफेस के फ्रंट पैनल पर पोर्ट प्लेसमेंट के घनत्व को कम करने के लिए भी मजबूर करता है। उदाहरण के लिए, प्रति बंदरगाह लगभग 8-15 वाट की ऊर्जा खपत उसी क्षेत्र में बंदरगाहों के घनत्व को 8 टुकड़े (या इससे भी कम) तक सीमित करती है जहां आप मानक 1000 बेस-टी या 1 जी फाइबर-आधारित कनेक्शन का उपयोग करके 48 पोर्ट तक रख सकते हैं ।

इस प्रकार, इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार के अध्ययन से पता चलता है कि जब उच्च थ्रूपुट (10G) के साथ विकासशील चैनल, ऑप्टिकल कनेक्शन पर आधारित समाधान तेजी से उपयोग किए जा रहे हैं। तो नीचे दिए गए आंकड़े में लक्सटेरा रिपोर्ट का एक ग्राफ है जो इस्तेमाल किए गए भौतिक डेटा चैनल पर रेंज और डेटा दर की निर्भरता के समय में बदलाव दिखाता है। ग्राफ से पता चलता है कि 2014 तक ऑप्टिकल और संकर यौगिकों के आधार पर समाधान के पक्ष में तांबे के कंडक्टरों के आधार पर समाधानों की पूरी अस्वीकृति होगी।

मल्टीचैनल फाइबर कनेक्शन

उच्च-प्रदर्शन डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम का निर्माण करने के लिए, मल्टी-चैनल फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन का उपयोग करना प्रस्तावित है। वे ऑप्टिकल फाइबर, स्वीकार्य केबल आकारों के आवश्यक कम घनत्व प्रदान करते हैं और "चैनलों की भीड़" (डक्ट भीड़ की समस्या), एकल-चैनल कनेक्शन की विशेषता को हल करते हैं।

मल्टीचैनल फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन के डेवलपर्स कम नुकसान और क्रॉसस्टॉक के साथ उच्च चैनल घनत्व चाहते हैं। क्रॉसस्टॉक स्तर, अर्थात एक दूसरे पर चैनलों का अधिकतम प्रभाव ऑप्टिकल फाइबर की विशेषताओं के साथ-साथ उनके (फाइबर) के बीच की दूरी से निर्धारित होता है। जाहिर है, ऑप्टिकल फाइबर के बीच की दूरी जितनी अधिक होगी, मल्टी-चैनल फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन का घनत्व कम होगा। नुकसान का स्तर ऑप्टिकल फाइबर की विशेषताओं और सिग्नल की संचरण दूरी पर निर्भर करता है। इस प्रकार, जब एक मल्टी-चैनल फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन डिजाइन किया जाता है, तो उपरोक्त सभी मापदंडों पर विचार और अनुकूलन करना महत्वपूर्ण है।

मल्टीचैनल फाइबर-ऑप्टिक कनेक्शन के माध्यम से डेटा संचारित करने के मौजूदा साधनों में से, एक सक्रिय ऑप्टिकल केबल को सबसे आम साधनों के रूप में बाहर कर सकता है।

सक्रिय ऑप्टिकल केबल

एओसी, इलेक्ट्रिकल-ऑप्टिकल सक्रिय ऑप्टिकल केबल, यूएस पेटेंट नंबर 2007/0237464 A1 (11 अक्टूबर, 2007)।

सक्रिय ऑप्टिकल केबल (एओके) शामिल हैं, एक तरफ, एक एकीकृत विद्युत कनेक्टर, और दूसरे पर, एक ऑप्टिकल कनेक्टर। उनके बीच कई ऑप्टिकल फाइबर होते हैं जो ऑप्टिकल केबल के भीतर संचार प्रदान करते हैं। संचार एक या दो दिशाओं में किया जा सकता है।



यह माना जाता है कि सक्रिय ऑप्टिकल केबल के सिरों में से कम से कम एक में विद्युत कनेक्टर होता है, लेकिन ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से सिग्नल केबल के शेष भाग के माध्यम से प्रेषित होता है। इस प्रकार, नेटवर्क कंडक्टर को तांबे के कंडक्टर कनेक्शन और ऑप्टिकल कनेक्शन के बीच चयन करने की आवश्यकता नहीं है। इसके बजाय, नेटवर्क नोड्स के लिए विशेष पोर्ट होना पर्याप्त है जो कॉपर-वायर कनेक्शन या ऑप्टिकल कनेक्शन का समर्थन करते हैं।
ऑप्टिकल ट्रांसमिशन (टीओएसए, ऑप्टिकल सब-असेंबली ट्रांसमिट) और ऑप्टिकल कंपोनेंट (आरओएसए, ऑप्टिकल सब-असेंबली प्राप्त) करने वाले केबल के दोनों सिरों पर रखकर डेटा ट्रांसमिशन के डुप्लेक्स मोड का एहसास होता है। चिप्स संचारण को नियंत्रित करने और ऑप्टिकल घटकों को प्राप्त करने के लिए जिम्मेदार हैं। Microcircuits को टीओएसए और रोसा मामलों के अंदर रखा जा सकता है या उनकी सीमा से बाहर ले जाया जा सकता है। यदि आवश्यक हो, तो डुप्लेक्स मोड को अक्षम किया जा सकता है। इस मामले में, डेटा केवल एक दिशा में प्रेषित किया जाएगा (केवल ट्रांसमीटरों को केबल के एक छोर पर रखा जाएगा, केवल दूसरे पर रिसीवर)।

जब इलेक्ट्रिकल कनेक्टर (इलेक्ट्रिकल पोर्ट के माध्यम से) के संबंधित टर्मिनलों को एक इलेक्ट्रिकल सिग्नल की आपूर्ति की जाती है, तो यह लेजर ड्राइवर और टीओएसए ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कनवर्टर द्वारा ऑप्टिकल सिग्नल में परिवर्तित हो जाता है। ऑप्टिकल सिग्नल को ऑप्टिकल फाइबर के माध्यम से ROSA तक पहुँचाया जाता है, जहाँ इसे ROSA ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक कनवर्टर द्वारा संबंधित विद्युत सिग्नल में परिवर्तित किया जाता है। प्राप्त विद्युत संकेत विद्युत कनेक्टर के संबंधित टर्मिनल और फिर विद्युत पोर्ट को खिलाया जाता है।

सक्रिय ऑप्टिकल केबल के ऊपर अनुशंसित सिग्नल ट्रांसमिशन रेंज 30 मीटर है। सीमा 100 मीटर तक बढ़ने से केबल की लागत में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।

एओके की एक विशेषता भौतिक चैनलों (ऑप्टिकल फाइबर) के सापेक्ष उच्च-संस्थापन और सिग्नल ट्रांसमीटर (लेजर) और सिग्नल रिसीवर्स (सहज फोटोडायोड) के संरेखण की आवश्यकता है। ऐसे यौगिकों के डेवलपर्स मुख्य रूप से उच्च-परिशुद्धता स्थापना की तकनीकी समस्याओं को हल करते हैं, छोटे बाड़ों में यथासंभव अधिक से अधिक चैनल लगाने की कोशिश करते हैं। AOK के विकल्प के रूप में, एक बुद्धिमान मल्टी-चैनल फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन (IMKS) पर डेटा संचारित करने के लिए एक तकनीक प्रस्तावित है।

बुद्धिमान मल्टी-चैनल फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन

आरएफ पेटेंट नंबर 2270493, 2007

IMC तकनीक के उपयोग से पता चलता है कि कई ऑप्टिकल फाइबर के आंशिक नुकसान या कनेक्टर के सापेक्ष ऑप्टिकल फाइबर के विस्थापन के मामले में, डेटा की अखंडता का उल्लंघन किए बिना कनेक्शन को जल्दी से बहाल किया जा सकता है। इस प्रकार, IMCS प्रौद्योगिकी के आधार पर निर्मित एक परिसर में उत्थान (आत्म चिकित्सा) की संपत्ति है।



1 - सक्रिय प्रकाश स्रोत; 2 - निष्क्रिय प्रकाश स्रोत; 3 - एमिटर का मैट्रिक्स; 4 - अप्रयुक्त फाइबर ऑप्टोशिना; 5 - शामिल फाइबर ऑप्टोशिना; 6 - ऑप्टो-फाइबर फाइबर जिसमें प्रकाश की कई किरणों को निर्देशित किया गया था; 7 - सक्रिय फोटोडायोड; 8 - निष्क्रिय फोटोडायोड; 9 - सक्रिय फोटो-डायोड जो सिग्नल और फाइबर 6 प्राप्त कर चुके हैं; 10 - फोटोडेटेक्टर सरणी।

नियंत्रण स्रोत microcircuit से विद्युत आवेग, जो लेजर विकिरण को नियंत्रित करते हैं, लेजर मैट्रिक्स के इनपुट को खिलाया जाता है - सूचना का स्रोत। ऑप्टोकॉप्लर के माध्यम से यह विकिरण सूचना रिसीवर में स्थित फोटोडायोड सरणी में प्रवेश करता है और फोटोडायोड्स के हिस्से को सक्रिय करता है। सक्रिय फोटोडायोड रिसीवर नियंत्रण चिप के लिए विद्युत दालों की एक धारा उत्पन्न करते हैं।

कनेक्ट करते समय, ऑप्टोकॉप्टर ट्रांसमीटर और रिसीवर के मैट्रिसेस से जुड़ा होता है, बल्कि रैंडम और ऑप्टिकल ट्रांसमीटरों के ऑप्टिकल कनेक्टर्स में ऑप्टोकॉपर्स के सिरों को लगाकर मैट्रिसेस और ऑप्टोकॉपर के केवल ऑप्टिकल क्षेत्रों को जोड़ते हैं। इसलिए, रिसीवर मैट्रिक्स के केवल कई सक्रिय फोटोडायोड्स को जानते हुए, यह निर्धारित करना असंभव है कि किस लेजर ने इन फोटोडियोड को सक्रिय करने वाले सिग्नल को उत्सर्जित किया। IMCs के संचालन के मूल सिद्धांतों में से एक डेटा ट्रांसफर शुरू करने से पहले प्रत्येक लेजर और इस लेजर द्वारा सक्रिय फोटोडायोड के बीच एक पत्राचार स्थापित करना है। डेटा लिंक प्रोटोकॉल में एक उपयुक्त स्विचिंग प्रक्रिया लागू की जानी चाहिए। स्विचिंग के दौरान, डेटा ट्रांसमिशन के लिए चैनल निर्धारित किए जाते हैं, अर्थात्। पत्राचार लेजर और इसके द्वारा सक्रिय कई फोटोडायोड के बीच स्थापित किया जाता है।

चैनल स्विचिंग प्रक्रिया डेटा ट्रांसफर की शुरुआत से पहले एक बार की जाती है और भविष्य में ट्रांसमिशन रेट को प्रभावित नहीं करती है। संचार विफलता (ऑप्टिकल फाइबर के हिस्से को आंशिक नुकसान या रिसीवर और ट्रांसमीटर के मैट्रिक्स के सापेक्ष ऑप्टिकल बस के विस्थापन) के मामले में, इस उल्लंघन का जल्दी पता लगाना और दोहराया चैनल स्विचिंग प्रक्रिया को अंजाम देना आवश्यक है। इस मामले में, चैनलों की संख्या कम हो सकती है, अर्थात। कनेक्शन की बैंडविड्थ कम हो जाएगी, लेकिन कनेक्शन बहाल हो जाएगा।

निष्कर्ष

यह लेख विशेष रूप से मल्टी-चैनल फाइबर ऑप्टिक कनेक्शन के बारे में उच्च गति डेटा ट्रांसफर और संभावित समाधानों की समस्या के बारे में बात करने का एक प्रयास है।

इस कहानी में अपना स्थान स्पष्ट करने के लिए, मैं कहूंगा कि मैं यहां प्रस्तुत IMKS तकनीक के कार्यान्वयन में लगे डेवलपर्स के एक समूह का सदस्य हूं। यदि यह विषय पाठकों के लिए दिलचस्प होगा, तो मैं आपको हमारे काम के बारे में अधिक बताने के लिए तैयार हूं, साथ ही विषयों पर नोट्स तैयार करूंगा:

• हार्डवेयर
• सॉफ्टवेयर हिस्सा है
• डेटा ट्रांसफर प्रोटोकॉल का विकास, मॉडलिंग और सत्यापन

आपके ध्यान के लिए धन्यवाद, मुझे आशा है कि यह दिलचस्प था।