ஃபைபர் ஆப்டிக் தரவு பரிமாற்ற அமைப்பு
ஃபைபர்-ஆப்டிக் தரவு பரிமாற்ற அமைப்பு என்பது, ஃபைபர்-ஆப்டிக் கேபிள்கள் வழியாகத் தகவல்களைப் பரிமாற்றம் செய்ய ஒளியை ஒரு ஊடகமாகப் பயன்படுத்தும் ஒரு தகவல் தொடர்புத் தொழில்நுட்பமாகும். செப்புக் கம்பிகள் அல்லது ரேடியோ அலைகள் போன்ற வழக்கமான ஊடகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ஃபைபர்-ஆப்டிக் மிக அதிக அலைவரிசைத் திறன், குறைந்த தணிவு (இழப்பு) மற்றும் மின்காந்தக் குறுக்கீடுகளுக்கு சிறந்த எதிர்ப்புத்திறன் ஆகியவற்றை வழங்குகிறது. இந்த நன்மைகளின் காரணமாக, நகரங்களுக்கு இடையேயான மற்றும் சர்வதேச வலையமைப்புகள் முதல் வீட்டு இணைய அணுகல் (FTTH/FTTx) மற்றும் தரவு மைய இணைப்புகள் வரை நவீன தொலைத்தொடர்பு வலையமைப்புகளின் முதுகெலும்பாக ஃபைபர்-ஆப்டிக் விளங்குகிறது.
1. ஒளியிழையின் வரையறை மற்றும் செயல்படும் கொள்கை
ஒளியிழை என்பது ஒளியை ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு புள்ளிக்குக் கடத்துவதற்காக வடிவமைக்கப்பட்ட, மிகச் சிறிய விட்டம் கொண்ட கண்ணாடி அல்லது நெகிழி இழை ஆகும். ஒளியை இழைக்குள் "அடக்கி வைக்க" அனுமதிக்கும் அடிப்படைக் கொள்கை முழு அகப் பிரதிபலிப்பு ஆகும். ஒளியிழை பொதுவாக இரண்டு முக்கிய அடுக்குகளைக் கொண்டுள்ளது:
1. உள்ளகம்: அதிக ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கொண்ட இழையின் மையப் பகுதி.
2. மேலுறை (கப்பல் உறை): குறைந்த ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கொண்ட, உள்ளகத்தைச் சூழ்ந்திருக்கும் ஓர் அடுக்கு.
உள்ளகம் மற்றும் மேலுறைக்கு இடையேயான ஒளிவிலகல் குறியீட்டு வேறுபாடு காரணமாக, ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தில் நுழையும் ஒளியானது, இழையின் இறுதியை அடையும் வரை உள்ளகத்திற்குள் தொடர்ச்சியாகப் பிரதிபலிக்கப்படுகிறது. தரவுப் பரிமாற்ற அமைப்புகளில், ஒளியானது வெறுமனே 'சிமிட்டுவதில்லை', மாறாக அது பிட்கள் 0 மற்றும் 1 வடிவத்தில் இலக்கமுறைத் தகவல்களைக் கொண்டு செல்வதற்காகப் பண்பேற்றப்படுகிறது.
2. ஃபைபர் ஆப்டிக் பரிமாற்ற அமைப்பின் முக்கிய கூறுகள்
ஒரு ஃபைபர்-ஆப்டிக் தரவு பரிமாற்ற அமைப்பானது பொதுவாக மூன்று முக்கிய கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது: ஒரு டிரான்ஸ்மிட்டர், ஒரு பரிமாற்ற ஊடகம் (ஃபைபர்) மற்றும் ஒரு ரிசீவர். இருப்பினும், நீண்ட தூர வலையமைப்புகளில், சிக்னல் பூஸ்டர்கள் அல்லது மீளுருவாக்க சாதனங்களும் சேர்க்கப்படுகின்றன.
அ. டிரான்ஸ்மிட்டர் (ஒளியியல் டிரான்ஸ்மிட்டர்)
டிரான்ஸ்மிட்டர், மின் சமிக்ஞைகளை (ரௌட்டர் அல்லது ஸ்விட்ச்சிலிருந்து வரும் தரவு போன்றவை) ஒளி சமிக்ஞைகளாக மாற்றுகிறது. டிரான்ஸ்மிட்டர் பக்கத்தில் உள்ள முக்கியமான கூறுகள் பின்வருமாறு:
– ஒளி மூலம்: பொதுவாக LED அல்லது லேசர் டையோடு. லேசர்கள் அவற்றின் அதிக சக்தி மற்றும் நிலைத்தன்மை காரணமாக நீண்ட தூரப் பயன்பாடுகளுக்கு மிகவும் பொதுவானவை.
– இயக்கிகள் மற்றும் பண்பேற்றிகள்: இலக்கமுறைத் தரவைக் குறிப்பதற்காக ஒளியைக் கட்டுப்படுத்தும் மின்சுற்றுகள். பண்பேற்றம் என்பது ஆன்-ஆஃப் விசையிடல் (லேசரை இயக்குவது மற்றும் அணைப்பது) போன்ற எளிமையானதாகவோ, அல்லது மிக அதிவேக அமைப்புகளில் மிகவும் சிக்கலானதாகவோ இருக்கலாம்.
– இணைப்பான்கள் மற்றும் பிணைப்பான்கள்: ஒளியானது ஃபைபர் கோருக்குள் திறமையாக நுழைவதை உறுதி செய்கின்றன.
b. கடத்தும் ஊடகம் (ஒளியிழை)
ஒளியிழை என்பது ஒளியைக் கடத்தும் ஒரு பௌதீகப் பாதையாகும். நடைமுறையில், ஒளியிழை வடங்கள் இழுவிசை, ஈரப்பதம் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அழுத்தங்களைத் தாங்குவதற்காக இயந்திரவியல் பாதுகாப்புடன் பொருத்தப்பட்டிருக்கும். பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒளியிழை வகைகள் பின்வருமாறு:
– ஒற்றை முறை இழை (SMF): மிகச் சிறிய உள்ளகம் (சுமார் 8–10 µm), நீண்ட தூரங்களுக்கும் பெரிய அலைவரிசைக்கும் ஏற்றது.
– பல்முனை இழை (MMF): பெரிய உள்ளகம் (சுமார் 50/62,5 µm), கட்டிடங்களுக்குள் அல்லது தரவு மையங்கள் போன்ற குறுகிய தூரங்களுக்குப் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
சி. பெறுநர் (ஒளியியல் பெறுநர்)
பெறும் முனையில், ஒளி சமிக்ஞை மீண்டும் மின் சமிக்ஞையாக மாற்றப்படுகிறது. முக்கிய கூறுகள்:
– ஒளி உணரி (ஃபோட்டோடையோடு): இது PIN ஃபோட்டோடையோடு அல்லது APD (அவலான்ச் ஃபோட்டோடையோடு) போன்றது, இது ஒளியை மின்சாரமாக மாற்றுகிறது.
– பெருக்கி மற்றும் சமநிலைப்படுத்தி: பலவீனமான மின் சமிக்ஞைகளை வலுப்படுத்தி, சிதைவைக் குறைக்கிறது.
– கடிகாரம் மற்றும் தரவு மீட்பு: பிட்களைச் சரியாகப் படிக்க ஏதுவாக நேரங்களைச் சீரமைக்கிறது.
d. பெருக்கி மற்றும் மீளுருவாக்கி (நீண்ட தூரத்திற்கு)
மிக நீண்ட தூரங்களில், வலுவிழப்பு மற்றும் சிதைவு காரணமாக சமிக்ஞை பலவீனமடையும். இதற்கு இரண்டு அணுகுமுறைகள் உள்ளன:
– மின்சார மாற்றத்தின் தேவையின்றி ஒளி சமிக்ஞைகளைப் பெருக்கும் EDFA (எர்பியம் கலந்த இழைப் பெருக்கி) போன்ற ஒளிப் பெருக்கிகள்.
– மீளுருவாக்கி (OEO): ஒளியியலை மின்னியலாக மாற்றி, சமிக்ஞையைச் சரிசெய்து, பின்னர் மீண்டும் மின்னியலை ஒளியியலாக மாற்றுகிறது. இந்த முறை சற்று சிக்கலானது, ஆனால் ஒட்டுமொத்தமாக சமிக்ஞையின் தரத்தை மேம்படுத்துகிறது.
3. ஒளியிழையில் தரவு பரிமாற்ற செயல்முறை
ஃபைபர் ஆப்டிக் தரவு பரிமாற்றத்தின் அடிப்படை ஓட்டத்தை பின்வருமாறு விளக்கலாம்:
1. பிணையச் சாதனத்திலிருந்து வரும் எண்ணிமத் தரவு, டிரான்ஸ்ஸீவர் தொகுதிக்குள் நுழைகிறது.
2. டிரான்ஸ்மிட்டர் மின் தரவுகளை ஒளித் துடிப்புகளாக மாற்றுகிறது.
3. ஒளித் துடிப்புகள் இழை வழியாகப் பயணித்து, உள்ளேயே பிரதிபலிக்கப்பட்டு, தொலைவு செல்லச் செல்ல வலுவிழக்கின்றன.
4. பெறும் முனையில், ஃபோட்டோடையோடு ஒளித் துடிப்புகளைப் பெற்று, அவற்றை மீண்டும் மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றுகிறது.
5. பெறும் சாதனம் பிட்களை செயலாக்கக்கூடிய தரவுகளாக மாற்றுகிறது.
நம்பகமான தகவல்தொடர்பை உறுதி செய்வதற்காக, குறிப்பாக அதிக கொள்ளளவு கொண்ட நீண்ட தூரப் பரிமாற்றங்களுக்கென, இந்த அமைப்பில் குறியீடாக்கம், ஒத்திசைவு மற்றும் பிழை திருத்தும் வழிமுறைகள் பொருத்தப்பட்டுள்ளன.
4. ஃபைபர் ஆப்டிக் அமைப்பு செயல்திறன் அளவுருக்கள்
ஒரு ஃபைபர் ஆப்டிக் பரிமாற்ற அமைப்பின் வெற்றியானது பல முக்கிய தொழில்நுட்ப அளவுருக்களால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:
அ. அலைவரிசை மற்றும் தரவு விகிதம்
ஒளியிழை மிக அதிக தரவு விகிதங்களைக் கொண்டு செல்லும் திறன் கொண்டது. நவீன வலையமைப்புகளில், இதன் கொள்ளளவு ஒரு சேனலுக்கு வினாடிக்கு பத்து முதல் நூறு ஜிகாபிட்கள் வரை எட்டக்கூடும், மேலும் பல்பங்கீட்டு நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்பட்டால் டெராபிட்கள் வரையிலும் கூட உயரலாம்.
b. தணிப்பு
ஒளியிழை நெடுகிலும் ஒளி சமிக்ஞை ஆற்றலில் ஏற்படும் குறைவே தணிப்பு ஆகும். பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் அலகு dB/km ஆகும். நவீன ஒற்றை-முறை ஒளியிழைகள், குறிப்பிட்ட அலைநீளங்களில் (எடுத்துக்காட்டாக, 1550 nm) சுமார் 0,2 dB/km தணிப்பைக் கொண்டிருக்க முடியும். இது, பெருக்கம் தேவைப்படுவதற்கு முன்பு அவை நீண்ட தூரங்களைக் கடக்க அனுமதிக்கிறது.
சி. பரவல்
சிதறல் என்பது ஒளித் துடிப்புகள் பயணிக்கும்போது அவற்றை விரிவடையச் செய்கிறது, இதனால் பிட்கள் ஒன்றுடன் ஒன்று மேற்பொருந்துகின்றன (குறியீடுகளுக்கு இடையேயான குறுக்கீடு). சிதறலின் வகைகள் பின்வருமாறு:
– நிறப்பிரிகைச் சிதறல்: வெவ்வேறு அலைநீளங்களுக்கான பரவல் வேகத்தில் உள்ள வேறுபாடுகளால் ஏற்படுகிறது.
– அலைமுறைப் பரவல்: பல பரவல் முறைகள் இருப்பதால், பல்முனை இழையில் இது மேலோங்கி இருக்கும்.
– முனைவாக்க முறைப் பரவல்: முனைவாக்க வேறுபாடுகளின் விளைவு, இது நீண்ட தூரங்களிலும் அதிக தரவு விகிதங்களிலும் மிகவும் தெளிவாகத் தெரியும்.
d. பிட் பிழை விகிதம் (BER)
BER என்பது அனுப்பப்பட்ட பிட்களின் எண்ணிக்கைக்கு, பிட் பிழைகளின் விகிதமாகும். ஒரு நல்ல அமைப்பு மிகக் குறைந்த BER-ஐக் கொண்டிருக்கும். BER-ஐப் பராமரிக்க, பொருத்தமான ஆதாயம், சிதறல் ஈடுசெய்தல் மற்றும் பிழை திருத்தும் நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
5. ஒளியிழையில் பன்முகப்படுத்தல் நுட்பங்கள்
திறனை அதிகரிப்பதற்காக, ஒளியிழைகள் பெரும்பாலும் மல்டிபிளெக்சிங் முறையைப் பயன்படுத்துகின்றன; அதாவது, பல சமிக்ஞைகளை ஒரே இழையில் ஒன்றிணைப்பது.
அ. WDM (அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங்)
WDM ஆனது, ஒரே இழையில் பல அலைநீளங்களை (ஒளியின் நிறங்களை) ஒரே நேரத்தில் கடத்த அனுமதிக்கிறது. இதன் அடர்த்தியான வடிவம் DWDM ஆகும், இது பத்து முதல் நூற்றுக்கணக்கான அலைவரிசைகளைக் கடத்த வல்லது.
b. TDM (நேரப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங்)
TDM ஆனது, பரிமாற்ற நேரத்தை இடைவெளிகளாகப் பிரிப்பதன் மூலம் தரவைத் திரட்டுகிறது. இந்த நுட்பம், நெறிமுறை நிலை உட்பட, எண்ணிம அமைப்புகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
WDM மற்றும் ஒளியியல் பெருக்கத் தொழில்நுட்பத்தின் ஒருங்கிணைப்பு, இணையத்தின் முதுகெலும்பு வலையமைப்பை மிகப் பெரிய தரவுப் போக்குவரத்தை அதிக செயல்திறனுடன் கையாளும் திறன் கொண்டதாக ஆக்குகிறது.
6. ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸின் நன்மைகள் மற்றும் சவால்கள்
கேயுங்குலன்
1. அதிக கொள்ளளவு: ஸ்ட்ரீமிங், கிளவுட் மற்றும் ஏஐ போன்ற நவீன தரவுத் தேவைகளுக்கு ஏற்றது.
2. குறைந்த தணிவு: சிறிய பெருக்கியைக் கொண்டு நீண்ட தூரம் கடத்த முடியும்.
3. மின்காந்த குறுக்கீட்டிற்கு (EMI) உட்படாத தன்மை: தாமிரக் கம்பிகளைப் போலல்லாமல், மின்காந்தப் புலங்களால் எளிதில் பாதிக்கப்படுவதில்லை.
4. மேம்பட்ட பாதுகாப்பு: தொலைபேசி குறிப்பிடத்தக்க மின்காந்த சமிக்ஞைகளை வெளியிடாததால், ஒட்டுக்கேட்பது மிகவும் கடினமாகிறது.
5. சிறிய அளவு மற்றும் எடை: அதே கொள்ளளவுக்கு, எடை குறைவானதாகவும் மேலும் கச்சிதமானதாகவும் உள்ளது.
தந்தாங்கன்
1. ஆரம்பக்கட்ட நிறுவல் செலவுகள்: கேபிள்கள் மற்றும் ஒளியியல் சாதனங்களைப் பதிப்பதற்கு முதலீடும் நிபுணத்துவமும் தேவைப்படுகிறது.
2. இழையின் உடையக்கூடிய தன்மை: கண்ணாடி உள்ளகம் முறையாகப் பாதுகாக்கப்படாவிட்டால் நொறுங்கக்கூடியதாக மாறிவிடும்.
3. இழைப் பிணைப்பு மற்றும் இணைப்பான்கள்: இழப்பைக் குறைப்பதற்கு, இழைப் பிணைப்பிற்கு அதிகத் துல்லியம் தேவைப்படுகிறது.
4. சிறப்புச் சோதனைக் கருவிகள்: ஃபைபர் இணைப்புகளில் உள்ள கோளாறுகளைக் கண்டறிவதற்கான OTDR போன்றவை.
7. ஃபைபர் ஆப்டிக் பரிமாற்ற அமைப்புகளின் பயன்பாடுகள்
ஒளியிழை பின்வரும் பல்வேறு துறைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது:
– நகரங்களுக்கும் நாடுகளுக்கும் இடையேயான தொலைத்தொடர்பு நிறுவனங்களின் முதுகெலும்பு வலையமைப்பு.
– கண்டங்களை இணைக்கும் கடலடி கேபிள்கள்.
– வீடு மற்றும் அலுவலக இணைய அணுகலுக்கான FTTH/FTTx.
– தரவு மையங்களை குறைந்த தாமதத்துடன் இணைப்பதற்கான தரவு மைய இடை இணைப்பு.
– அதிக மின்காந்த குறுக்கீடு உள்ள சூழல்களில் உள்ள தொழில்துறை வலையமைப்புகள் மற்றும் உணரிகள்.
டிஜிட்டல் மாற்றத்தின் இந்த காலகட்டத்தில், வேகமான, நிலையான மற்றும் அதிக திறன் கொண்ட இணைப்புகளுக்கான தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருகிறது. இந்தத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்வதற்கான முதன்மைத் தீர்வு ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸ் ஆகும்.
முடிவுரை
ஃபைபர்-ஆப்டிக் தரவு பரிமாற்ற அமைப்புகள், மின் தரவுகளை ஒளி சமிக்ஞைகளாக மாற்றி, அகப் பிரதிபலிப்பைப் பயன்படுத்தி அவற்றை ஃபைபர் வழியாக அனுப்பி, பின்னர் பெறும் முனையில் மீண்டும் மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றுவதன் மூலம் செயல்படுகின்றன. ஃபைபர் ஆப்டிக்ஸின் நன்மைகளான அதிக அலைவரிசை, குறைந்த சிதைவு மற்றும் குறுக்கீடுகளுக்கு எதிரான எதிர்ப்பு ஆகியவை, நவீன இணையத்திற்கு இதை ஒரு முக்கிய அடித்தளமாக ஆக்குகின்றன. நிறுவல் செலவுகள் மற்றும் திறமையான தொழில்நுட்ப வல்லுநர்களின் தேவை போன்ற சவால்கள் இருந்தாலும், குறிப்பாக டிஜிட்டல் சேவைகள், 5G/6G நெட்வொர்க்குகள், கிளவுட் கம்ப்யூட்டிங் மற்றும் பெருகிவரும் பிரம்மாண்டமான உலகளாவிய தகவல்தொடர்புகளின் வளர்ச்சிக்கு ஆதரவளிப்பதில் இதன் நீண்டகால நன்மைகள் குறிப்பிடத்தக்கவை.
