ෆයිබර් ඔප්ටික් දත්ත සම්ප්රේෂණ පද්ධතිය
ෆයිබර් ඔප්ටික් දත්ත සම්ප්රේෂණ පද්ධතියක් යනු ෆයිබර් ඔප්ටික් කේබල් හරහා තොරතුරු සම්ප්රේෂණය සඳහා මාධ්යයක් ලෙස ආලෝකය භාවිතා කරන සන්නිවේදන තාක්ෂණයකි. තඹ වයර් හෝ රේඩියෝ තරංග වැනි සාම්ප්රදායික මාධ්ය හා සසඳන විට, ෆයිබර් ඔප්ටික් ඉතා විශාල කලාප පළල ධාරිතාවක්, අඩු දුර්වලතාවයක් (අලාභයක්) සහ විද්යුත් චුම්භක මැදිහත්වීම් වලට වඩා හොඳ ප්රතිරෝධයක් ලබා දෙයි. මෙම වාසි නිසා, ෆයිබර් ඔප්ටික් යනු නගරාන්තර සහ ජාත්යන්තර ජාලවල සිට ගෘහස්ථ අන්තර්ජාල ප්රවේශය (FTTH/FTTx) සහ දත්ත මධ්යස්ථාන සම්බන්ධතා දක්වා නවීන විදුලි සංදේශ ජාලවල කොඳු නාරටියයි.
1. දෘශ්ය තන්තු වල අර්ථ දැක්වීම සහ ක්රියාකාරී මූලධර්මය
දෘශ්ය තන්තු යනු එක් ස්ථානයක සිට තවත් ස්ථානයකට ආලෝකය සම්ප්රේෂණය කිරීම සඳහා නිර්මාණය කර ඇති ඉතා කුඩා විෂ්කම්භයකින් යුත් වීදුරු හෝ ප්ලාස්ටික් තන්තුවකි. තන්තුව තුළ ආලෝකය "අඩංගු" වීමට ඉඩ සලසන මූලික මූලධර්මය වන්නේ සම්පූර්ණ අභ්යන්තර පරාවර්තනයයි. දෘශ්ය තන්තු සාමාන්යයෙන් ප්රධාන ස්ථර දෙකකින් සමන්විත වේ:
1. හරය: ඉහළ වර්තන දර්ශකයක් සහිත තන්තුවේ මධ්යම කොටස.
2. ආවරණ (කොපුව): අඩු වර්තන දර්ශකයක් සහිත හරය වටා ඇති ස්ථරයකි.
හරය සහ ආවරණය අතර වර්තන දර්ශකයේ වෙනස නිසා නිශ්චිත කෝණයකින් ඇතුළු වන ආලෝකය තන්තුවේ අවසානයට ළඟා වන තෙක් හරය තුළ අඛණ්ඩව පරාවර්තනය වේ. දත්ත සම්ප්රේෂණ පද්ධතිවලදී, ආලෝකය හුදෙක් "ඇස් පියාගෙන" නොයනු ඇත, නමුත් බිටු 0 සහ 1 ආකාරයෙන් ඩිජිටල් තොරතුරු රැගෙන යාම සඳහා මොඩියුලේට් කර ඇත.
2. ෆයිබර් ඔප්ටික් සම්ප්රේෂණ පද්ධතියේ ප්රධාන සංරචක
ෆයිබර්-ඔප්ටික් දත්ත සම්ප්රේෂණ පද්ධතියක් සාමාන්යයෙන් ප්රධාන සංරචක තුනකින් සමන්විත වේ: සම්ප්රේෂකයක්, සම්ප්රේෂණ මාධ්යයක් (තන්තු) සහ ග්රාහකයක්. කෙසේ වෙතත්, දිගු දුර ජාල වලදී, සංඥා බූස්ටර හෝ පුනර්ජනන උපාංග ද එකතු කරනු ලැබේ.
a. සම්ප්රේෂකය (දෘශ්ය සම්ප්රේෂකය)
සම්ප්රේෂකය විද්යුත් සංඥා (රවුටරයකින් හෝ ස්විචයකින් ලැබෙන දත්ත වැනි) දෘශ්ය සංඥා බවට පරිවර්තනය කරයි. සම්ප්රේෂක පැත්තේ ඇති වැදගත් සංරචක අතරට:
– ආලෝක ප්රභවය: සාමාන්යයෙන් LED හෝ ලේසර් ඩයෝඩයක්. ලේසර් ඒවායේ ඉහළ බලය සහ ස්ථායිතාව නිසා දිගු දුර යෙදුම් සඳහා බහුලව භාවිතා වේ.
– ධාවක සහ මොඩියුලේටර්: ඩිජිටල් දත්ත නිරූපණය කිරීම සඳහා ආලෝකය පාලනය කරන පරිපථ. මොඩියුලේෂන් යනු සක්රිය-අක්රිය යතුරුකරණය (ලේසර් සක්රිය සහ අක්රිය කිරීම) තරම් සරල විය හැකිය, නැතහොත් ඉතා අධිවේගී පද්ධතිවල වඩාත් සංකීර්ණ විය හැකිය.
– සම්බන්ධක සහ කප්ලිං: ආලෝකය තන්තු හරයට කාර්යක්ෂමව ඇතුළු වන බව සහතික කිරීම.
ආ. සම්ප්රේෂණ මාධ්ය (දෘශ්ය තන්තු)
දෘශ්ය තන්තු යනු ආලෝකය රැගෙන යන භෞතික මාර්ගයයි. ප්රායෝගිකව, ෆයිබර් ඔප්ටික් කේබල් ආතතිය, තෙතමනය සහ පාරිසරික ආතතියට ඔරොත්තු දීම සඳහා යාන්ත්රික ආරක්ෂාවකින් සමන්විත වේ. බහුලව භාවිතා වන තන්තු වර්ග අතරට:
– තනි-මාදිලි තන්තු (SMF): ඉතා කුඩා හරය (8–10 µm පමණ), දිගු දුර සහ විශාල කලාප පළල සඳහා සුදුසු වේ.
– බහු-මාදිලි තන්තු (MMF): විශාල හරය (50/62,5 µm පමණ), ගොඩනැගිලි හෝ දත්ත මධ්යස්ථාන වැනි කෙටි දුර සඳහා පොදු වේ.
ඇ. ග්රාහකයා (දෘශ්ය ග්රාහකයා)
ග්රාහක අන්තයේදී, දෘශ්ය සංඥාව නැවත විද්යුත් සංඥාවක් බවට පරිවර්තනය වේ. ප්රධාන සංරචක:
– ප්රකාශ අනාවරකය (ප්රකාශ ඩයෝඩය): ආලෝකය විද්යුත් ධාරාවක් බවට පරිවර්තනය කරන PIN ප්රකාශ ඩයෝඩය හෝ APD (ඇවලාන්ච් ප්රකාශ ඩයෝඩය) වැනි.
- ඇම්ප්ලිෆයර් සහ සමකරනය: දුර්වල විද්යුත් සංඥා ශක්තිමත් කරන අතර විකෘති වීම අඩු කරයි.
- ඔරලෝසුව සහ දත්ත ප්රතිසාධනය: බිටු නිවැරදිව කියවිය හැකි වන පරිදි කාල නියමයන් පෙළගස්වයි.
ඈ. වර්ධකය සහ පුනර්ජනකය (දිගු දුර සඳහා)
ඉතා දිගු දුරකදී, දුර්වල වීම සහ විකෘති වීම හේතුවෙන් සංඥාව දුර්වල වනු ඇත. ප්රවේශයන් දෙකක් තිබේ:
– විද්යුත් පරිවර්තනයකින් තොරව දෘශ්ය සංඥා විස්තාරණය කරන EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier) වැනි දෘශ්ය ඇම්ප්ලිෆයර්.
– පුනර්ජනකය (OEO): දෘශ්ය-විද්යුත් බවට පරිවර්තනය කරයි, සංඥාව අලුත්වැඩියා කරයි, පසුව නැවත විද්යුත්-දෘශ්ය බවට පරිවර්තනය කරයි. මෙම ක්රමය වඩාත් සංකීර්ණ නමුත් සමස්තයක් ලෙස සංඥා ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කරයි.
3. දෘශ්ය තන්තු වල දත්ත සම්ප්රේෂණ ක්රියාවලිය
ෆයිබර් ඔප්ටික් දත්ත සම්ප්රේෂණයේ මූලික ප්රවාහය පහත පරිදි පැහැදිලි කළ හැකිය:
1. ජාල උපාංගයෙන් ඩිජිටල් දත්ත සම්ප්රේෂක මොඩියුලයට ඇතුල් වේ.
2. සම්ප්රේෂකය විද්යුත් දත්ත ආලෝක ස්පන්දන බවට පරිවර්තනය කරයි.
3. ආලෝක ස්පන්දන තන්තු හරහා ගමන් කරයි, අභ්යන්තරව පරාවර්තනය වේ, සහ දුරින් දුර්වල වීමක් අත්විඳියි.
4. ග්රාහක කෙළවරේදී, ෆොටෝ ඩයෝඩය ආලෝක ස්පන්දන ග්රහණය කර ඒවා නැවත විද්යුත් සංඥා බවට පරිවර්තනය කරයි.
5. ලැබෙන උපාංගය බිටු සැකසිය හැකි දත්ත බවට විකේතනය කරයි.
විශ්වාසදායක සන්නිවේදනය සහතික කිරීම සඳහා, පද්ධතිය කේතනය, සමමුහුර්තකරණය සහ දෝෂ නිවැරදි කිරීමේ යාන්ත්රණයන්ගෙන් සමන්විත වේ, විශේෂයෙන් ඉහළ ධාරිතාවයකින් යුත් දිගු දුර සම්ප්රේෂණ සඳහා.
4. ෆයිබර් ඔප්ටික් පද්ධති කාර්ය සාධන පරාමිතීන්
ෆයිබර් ඔප්ටික් සම්ප්රේෂණ පද්ධතියක සාර්ථකත්වය ප්රධාන තාක්ෂණික පරාමිතීන් කිහිපයක් මගින් තීරණය වේ:
අ. කලාප පළල සහ දත්ත අනුපාතය
දෘශ්ය තන්තු ඉතා ඉහළ දත්ත අනුපාත රැගෙන යා හැකිය. නවීන ජාල වල, ධාරිතාව නාලිකාවකට තත්පරයකට ගිගාබිට් දස දහස් ගණනක් දක්වා ළඟා විය හැකි අතර, බහුකාර්ය ශිල්පීය ක්රම භාවිතා කරන්නේ නම් ටෙරාබිට් පවා විය හැකිය.
ආ. දුර්වල වීම
දුර්වල වීම යනු තන්තුවක් දිගේ දෘශ්ය සංඥා බලය අඩු කිරීමයි. බහුලව භාවිතා වන ඒකකයක් dB/km වේ. නවීන තනි-මාදිලි තන්තු වලට ඇතැම් තරංග ආයාමවලදී (උදාහරණයක් ලෙස, 1550 nm) 0,2 dB/km පමණ දුර්වල වීමක් තිබිය හැකි අතර, එමඟින් විස්තාරණය අවශ්ය වීමට පෙර දිගු දුරක් ආවරණය කිරීමට ඒවාට ඉඩ සලසයි.
ඇ. විසරණය
විසරණය හේතුවෙන් ආලෝක ස්පන්දන ගමන් කරන විට පුළුල් වන අතර එමඟින් බිටු අතිච්ඡාදනය වීමට ඉඩ සලසයි (අන්තර්-සංකේත මැදිහත්වීම). විසරණයේ වර්ග අතරට:
– වර්ණ විසරණය: විවිධ තරංග ආයාම සඳහා ප්රචාරණ වේගයේ වෙනස්කම් හේතුවෙන්.
– මාදිලි විසරණය: බොහෝ ප්රචාරණ ක්රම නිසා බහු-මාදිලි තන්තු වල ප්රමුඛ වේ.
– ධ්රැවීකරණ මාදිලියේ විසරණය: ධ්රැවීකරණ වෙනස්කම්වල බලපෑම, දිගු දුර සහ ඉහළ දත්ත අනුපාතවලදී වඩාත් කැපී පෙනේ.
ඈ. බිටු දෝෂ අනුපාතය (BER)
BER යනු සම්ප්රේෂණය වන බිටු ගණනට බිටු දෝෂ අනුපාතයයි. හොඳ පද්ධතියක ඉතා අඩු BER අගයක් ඇත. BER පවත්වා ගැනීම සඳහා, සුදුසු ලාභය, විසරණ වන්දි සහ දෝෂ නිවැරදි කිරීමේ ශිල්පීය ක්රම භාවිතා කරනු ලැබේ.
5. දෘශ්ය තන්තු වල බහුකාර්ය ශිල්පීය ක්රම
ධාරිතාව වැඩි කිරීම සඳහා, දෘශ්ය තන්තු බොහෝ විට බහුවිධකරණය භාවිතා කරයි, එනම් එක් තන්තුවක බහු සංඥා ඒකාබද්ධ කිරීමයි.
a. WDM (තරංග ආයාම අංශ බහුපද්ධතිකරණය)
WDM මඟින් තනි තන්තුවක් මත එකවර තරංග ආයාම කිහිපයක් (ආලෝකයේ වර්ණ) සම්ප්රේෂණය කිරීමට ඉඩ සලසයි. ඝනත්ව අනුවාදයක් වන්නේ DWDM වන අතර එය නාලිකා දහයේ සිට සිය ගණනක් දක්වා රැගෙන යා හැකිය.
ආ. TDM (කාල අංශ බහුපද්ධතිකරණය)
TDM සම්ප්රේෂණ කාලය ස්ලොට් වලට බෙදීමෙන් දත්ත එකතු කරයි. මෙම තාක්ෂණය ප්රොටෝකෝල මට්ටම ඇතුළුව ඩිජිටල් පද්ධතිවල බහුලව භාවිතා වේ.
WDM සහ දෘශ්ය විස්තාරණ තාක්ෂණයේ සංයෝජනය අන්තර්ජාල කොඳු නාරටිය ජාලය ඉහළ කාර්යක්ෂමතාවයකින් ඉතා විශාල ගමනාගමනයක් රැගෙන යාමට සමත් කරයි.
6. ෆයිබර් ඔප්ටික්ස් වල වාසි සහ අභියෝග
කියුංගුලන්
1. විශාල ධාරිතාව: ප්රවාහය, වලාකුළු සහ AI වැනි නවීන දත්ත අවශ්යතා සඳහා සුදුසු වේ.
2. අඩු දුර්වල වීම: කුඩා ඇම්ප්ලිෆයර් සමඟ සම්ප්රේෂණ දුර දිගු විය හැක.
3. EMI වලට ප්රතිශක්තිය: තඹ කේබල් මෙන් නොව විද්යුත් චුම්භක ක්ෂේත්ර මගින් පහසුවෙන් බාධා නොකෙරේ.
4. වඩා හොඳ ආරක්ෂාව: සැලකිය යුතු විද්යුත් චුම්භක සංඥා නිකුත් නොකරන නිසා රැහැන්වලට සවන්දීම වඩාත් අපහසු වේ.
5. කුඩා ප්රමාණය සහ බර: එකම ධාරිතාව සඳහා සැහැල්ලු හා වඩා සංයුක්ත.
ටැන්ටන්ගන්
1. මූලික ස්ථාපන පිරිවැය: කේබල් සහ දෘශ්ය උපාංග තැබීම සඳහා ආයෝජනය සහ විශේෂඥතාව අවශ්ය වේ.
2. තන්තු බිඳෙනසුලු බව: නිසි ලෙස ආරක්ෂා නොකළහොත් වීදුරු හරය බිඳෙනසුලු විය හැක.
3. ස්ප්ලයිසින් සහ සම්බන්ධක: පාඩුව අවම කිරීම සඳහා තන්තු ස්ප්ලයිසින් සඳහා ඉහළ නිරවද්යතාවයක් අවශ්ය වේ.
4. විශේෂිත පරීක්ෂණ උපකරණ: ෆයිබර් රේඛා වල දෝෂ හඳුනා ගැනීම සඳහා OTDR වැනි.
7. ෆයිබර් ඔප්ටික් සම්ප්රේෂණ පද්ධතිවල යෙදුම්
දෘශ්ය තන්තු විවිධ ක්ෂේත්රවල භාවිතා වේ, ඒවා අතර:
– නගර සහ රටවල් අතර විදුලි සංදේශ ක්රියාකරුවන්ගේ කොඳු නාරටිය ජාලය.
– මහාද්වීප සම්බන්ධ කරන මුහුද යට කේබල්.
– නිවාස සහ කාර්යාල අන්තර්ජාල ප්රවේශය සඳහා FTTH/FTTx.
- අඩු ප්රමාදයක් සහිත දත්ත මධ්යස්ථාන සම්බන්ධ කිරීම සඳහා දත්ත මධ්යස්ථාන අන්තර් සම්බන්ධතාවය.
- විද්යුත් චුම්භක මැදිහත්වීම් බහුලව පවතින පරිසරවල කාර්මික ජාල සහ සංවේදක.
ඩිජිටල් පරිවර්තන යුගයේ දී, වේගවත්, ස්ථාවර සහ ඉහළ ධාරිතාවයකින් යුත් සම්බන්ධතා සඳහා ඇති අවශ්යතාවය අඛණ්ඩව වර්ධනය වේ. මෙම අවශ්යතා සපුරාලීම සඳහා ෆයිබර් ඔප්ටික්ස් මූලික විසඳුමයි.
නිගමනය
ෆයිබර් ඔප්ටික් දත්ත සම්ප්රේෂණ පද්ධති ක්රියා කරන්නේ විද්යුත් දත්ත ආලෝක සංඥා බවට පරිවර්තනය කිරීම, අභ්යන්තර පරාවර්තනය භාවිතයෙන් තන්තු හරහා යැවීම සහ පසුව ඒවා නැවත ග්රාහක අන්තයේදී විද්යුත් සංඥා බවට පරිවර්තනය කිරීමෙනි. ෆයිබර් ඔප්ටික්ස් වල වාසි - ඉහළ කලාප පළල, අඩු දුර්වල වීම සහ ඇඟිලි ගැසීම් වලට ප්රතිරෝධය - එය නවීන අන්තර්ජාලය සඳහා තීරණාත්මක පදනමක් බවට පත් කරයි. ස්ථාපන පිරිවැය සහ දක්ෂ කාර්මික ශිල්පීන්ගේ අවශ්යතාවය වැනි අභියෝග මතු කරන අතර, දිගු කාලීන ප්රතිලාභ සැලකිය යුතු ය, විශේෂයෙන් ඩිජිටල් සේවා, 5G/6G ජාල, වලාකුළු පරිගණකකරණය සහ වැඩි වැඩියෙන් දැවැන්ත ගෝලීය සන්නිවේදනයන්හි වර්ධනයට සහාය වීමේදී.
