"نیٹ ورک" زیادہ تر عصری لوگوں کے لیے "ضرورت" بن گیا ہے۔
اس طرح کے آسان نیٹ ورک کا دور آنے کی وجہ، "فائبر آپٹک کمیونیکیشن ٹیکنالوجی" کو ناگزیر کہا جا سکتا ہے۔
1966 میں، برطانوی چینی سورگم نے آپٹیکل فائبر کا تصور پیش کیا، جس نے دنیا بھر میں آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن کی ترقی کے عروج کو بھڑکا دیا۔ 1978 میں 0.8 μm پر چلنے والے لائٹ ویو سسٹم کی پہلی نسل کو سرکاری طور پر تجارتی استعمال میں لایا گیا، اور لائٹ ویو کی دوسری نسل۔ ابتدائی دنوں میں ملٹی موڈ فائبر کا استعمال کرنے والے مواصلاتی نظام کو 1980 کی دہائی کے اوائل میں تیزی سے متعارف کرایا گیا تھا۔ 1990 تک، 2.4 Gb/s اور 1.55 μm پر کام کرنے والا تیسری نسل کا آپٹیکل ویو سسٹم تجارتی مواصلاتی خدمات فراہم کرنے کے قابل تھا۔
"فائبر کا باپ" جوار، جس نے "آپٹیکل کمیونیکیشن کے لیے فائبر میں روشنی کی منتقلی" میں اہم کردار ادا کیا، کو 2009 کے فزکس کے نوبل انعام سے نوازا گیا۔
آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن اب جدید مواصلات کے اہم ستونوں میں سے ایک بن گیا ہے، جو جدید ٹیلی کمیونیکیشن نیٹ ورکس میں ایک اہم کردار ادا کر رہا ہے۔اسے دنیا کے نئے تکنیکی انقلاب کی ایک اہم علامت اور مستقبل کے انفارمیشن سوسائٹی میں معلومات کی ترسیل کے اہم ذریعہ کے طور پر بھی دیکھا جاتا ہے۔
حالیہ برسوں میں، بڑے ڈیٹا، کلاؤڈ کمپیوٹنگ، 5G، انٹرنیٹ آف تھنگز اور مصنوعی ذہانت کی ایپلی کیشن مارکیٹ تیزی سے ترقی کر رہی ہے۔بغیر پائلٹ کی ایپلی کیشن مارکیٹ جو آرہی ہے وہ ڈیٹا ٹریفک میں دھماکہ خیز ترقی لا رہی ہے۔ڈیٹا سینٹر انٹرکنکشن آہستہ آہستہ آپٹیکل مواصلاتی تحقیق میں تیار ہوا ہے۔گرم جگہ.
گوگل کے بڑے ڈیٹا سینٹر کے اندر
موجودہ ڈیٹا سینٹر اب صرف ایک یا چند کمپیوٹر رومز نہیں ہے، بلکہ ڈیٹا سینٹر کلسٹرز کا ایک سیٹ ہے۔ مختلف انٹرنیٹ سروسز اور ایپلیکیشن مارکیٹس کے معمول کے کام کو حاصل کرنے کے لیے، ڈیٹا سینٹرز کو مل کر کام کرنے کی ضرورت ہے۔ اور ڈیٹا سینٹرز کے درمیان معلومات کے بڑے پیمانے پر تعامل نے ڈیٹا سینٹر انٹر کنکشن نیٹ ورکس کی مانگ کو جنم دیا ہے، اور آپٹیکل فائبر کمیونیکیشن ایک ضروری ذریعہ بن گیا ہے۔
روایتی ٹیلی کام رسائی نیٹ ورک ٹرانسمیشن کے آلات کے برعکس، ڈیٹا سینٹر انٹر کنکشن کو مزید معلومات اور زیادہ گھنے ٹرانسمیشن حاصل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، جس کے لیے سوئچنگ آلات کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ تیز رفتار ہو، کم بجلی کی کھپت ہو، اور زیادہ چھوٹا ہو۔ آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیول حاصل کیا گیا ہے۔
آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیولز کے بارے میں کچھ بنیادی معلومات
انفارمیشن نیٹ ورک بنیادی طور پر آپٹیکل فائبر کو ٹرانسمیشن میڈیم کے طور پر استعمال کرتا ہے، لیکن موجودہ حساب اور تجزیہ بھی برقی سگنلز پر مبنی ہونا چاہیے، اور آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیول فوٹو الیکٹرک تبدیلی کو محسوس کرنے کا بنیادی آلہ ہے۔
آپٹیکل ماڈیول کے بنیادی اجزاء ٹرانسمیٹر (لائٹ ایمیٹنگ سب موڈیول)/رسیور (لائٹ ریسیونگ سب موڈیول) یا ٹرانسیور (آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیول)، الیکٹریکل چپ ہیں، اور اس میں غیر فعال اجزاء جیسے لینس، سپلٹرز اور کمبائنرز بھی شامل ہیں۔پیریفرل سرکٹ کی ساخت۔
ترسیل کے اختتام پر: برقی سگنل کو ٹرانسمیٹر کے ذریعہ آپٹیکل سگنل میں تبدیل کیا جاتا ہے، اور پھر آپٹیکل اڈاپٹر کے ذریعہ آپٹیکل فائبر میں داخل کیا جاتا ہے؛ وصول کرنے والے اختتام پر: آپٹیکل فائبر میں آپٹیکل سگنل آپٹیکل اڈاپٹر کے ذریعے وصول کنندہ کو موصول ہوتا ہے۔ اور برقی سگنل میں تبدیل کر کے کمپیوٹنگ یونٹ کو پروسیسنگ کے لیے بھیج دیا گیا۔
آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیول اسکیمیٹک
آپٹیکل الیکٹرانک انٹیگریشن ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیول کی پیکیجنگ شکل میں بھی کچھ تبدیلیاں آئی ہیں۔آپٹیکل ماڈیول انڈسٹری کے بننے سے پہلے، اسے ابتدائی دنوں میں ٹیلی کام آلات بنانے والے بڑے اداروں نے تیار کیا تھا۔انٹرفیس مختلف تھے اور عالمی طور پر استعمال نہیں کیے جاسکتے تھے۔اس نے آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیولز کو قابل تبادلہ نہیں بنایا۔ صنعت کی ترقی کے لیے، حتمی "ملٹی سورس ایگریمنٹ (MSA)" وجود میں آیا۔MSA معیار کے ساتھ، وہ کمپنیاں جو آزادانہ طور پر ٹرانسیور کی ترقی پر توجہ مرکوز کرتی تھیں ابھرنا شروع ہوئیں، اور صنعت میں اضافہ ہوا۔
آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیول کو پیکیج فارم کے مطابق SFP، XFP، QSFP، CFP وغیرہ میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
SFP (Small Form-factor Pluggable) ٹیلی کام اور ڈیٹا کام ایپلی کیشنز کے لیے ایک کمپیکٹ، پلگ ایبل ٹرانسیور ماڈیول معیاری ہے جو 10Gbps تک کی منتقلی کی شرح کو سپورٹ کرتا ہے۔
XFP (10 Gigabit Small Form Factor Pluggable) ایک 10G-ریٹ کا چھوٹا فارم فیکٹر پلگ ایبل ٹرانسیور ماڈیول ہے جو متعدد کمیونیکیشن پروٹوکولز کو سپورٹ کرتا ہے جیسے کہ 10G ایتھرنیٹ، 10G فائبر چینل، اور SONETOC-192۔ XFP ٹرانسیور ڈیٹا کمیونیکیشن میں استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ ٹیلی کمیونیکیشن مارکیٹس اور دیگر 10Gbps ٹرانسسیور کے مقابلے میں بجلی کی کھپت کی بہتر خصوصیات پیش کرتے ہیں۔
QSFP (کواڈ سمال فارم فیکٹر پلگ ایبل) تیز رفتار ڈیٹا کمیونیکیشن ایپلی کیشنز کے لیے ایک کمپیکٹ، پلگ ایبل ٹرانسیور معیاری ہے۔رفتار کے مطابق، QSFP کو 4×1G QSFP، 4×10GQSFP+، 4×25G QSFP28 آپٹیکل ماڈیولز میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔فی الحال QSFP28 کو عالمی ڈیٹا سینٹرز میں بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔
CFP (Centum gigabits Form Pluggable) 100-400 Gbps کی ترسیل کی شرح کے ساتھ معیاری گھنے لہر آپٹیکل اسپلٹنگ کمیونیکیشن ماڈیول پر مبنی ہے۔CFP ماڈیول کا سائز SFP/XFP/QSFP سے بڑا ہے، اور عام طور پر میٹروپولیٹن ایریا نیٹ ورک جیسے لمبی دوری کی ترسیل کے لیے استعمال ہوتا ہے۔
ڈیٹا سینٹر مواصلات کے لیے آپٹیکل ٹرانسیور ماڈیول
ڈیٹا سینٹر مواصلات کو کنکشن کی قسم کے مطابق تین اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے:
(1) صارف کے لیے ڈیٹا سینٹر آخری صارف کے رویے سے تیار ہوتا ہے جیسے کہ ویب پیج کو براؤز کرنا، کلاؤڈ تک رسائی حاصل کرکے ای میلز اور ویڈیو اسٹریمز بھیجنا اور وصول کرنا؛
(2) ڈیٹا سینٹر انٹرکنکشن، بنیادی طور پر ڈیٹا کی نقل، سافٹ ویئر اور سسٹم اپ گریڈ کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
(3) ڈیٹا سینٹر کے اندر، یہ بنیادی طور پر معلومات کو ذخیرہ کرنے، جنریشن اور کان کنی کے لیے استعمال ہوتا ہے۔سسکو کی پیشن گوئی کے مطابق، ڈیٹا سینٹر کی اندرونی کمیونی کیشن ڈیٹا سینٹر کمیونیکیشن کا 70% سے زیادہ ہے، اور ڈیٹا سینٹر کی تعمیر کی ترقی نے تیز رفتار آپٹیکل ماڈیولز کی ترقی کو جنم دیا ہے۔
ڈیٹا ٹریفک میں مسلسل اضافہ ہو رہا ہے، اور ڈیٹا سینٹر کا بڑے پیمانے پر اور چپٹا ہونے کا رجحان دو پہلوؤں میں آپٹیکل ماڈیولز کی ترقی کو آگے بڑھا رہا ہے:
· ٹرانسمیشن کی شرح کی ضروریات میں اضافہ
· مقدار کی طلب میں اضافہ
فی الحال، عالمی ڈیٹا سینٹر آپٹیکل ماڈیولز کی ضروریات 10/40G آپٹیکل ماڈیولز سے 100G آپٹیکل ماڈیولز میں تبدیل ہو گئی ہیں۔ چین کا علی بابا کلاؤڈ پروموشن 2018 میں 100G آپٹیکل ماڈیولز کی بڑے پیمانے پر ایپلی کیشن کا پہلا سال بن جائے گا۔ اس کے اپ گریڈ ہونے کی امید ہے۔ 2019 میں 400G آپٹیکل ماڈیولز۔
علی کلاؤڈ ماڈیول ارتقاء کا راستہ
بڑے پیمانے پر ڈیٹا سینٹرز کا رجحان ٹرانسمیشن فاصلے کی ضروریات میں اضافے کا باعث بنا ہے۔ملٹی موڈ ریشوں کا ٹرانسمیشن فاصلہ سگنل کی شرح میں اضافے کی وجہ سے محدود ہے اور بتدریج سنگل موڈ ریشوں سے تبدیل ہونے کی توقع ہے۔ فائبر لنک کی قیمت دو حصوں پر مشتمل ہے: آپٹیکل ماڈیول اور آپٹیکل فائبر۔مختلف فاصلوں کے لیے، مختلف قابل اطلاق حل ہیں۔ ڈیٹا سینٹر کمیونیکیشن کے لیے درکار درمیانے سے لمبی دوری کے انٹر کنکشن کے لیے، MSA سے پیدا ہونے والے دو انقلابی حل ہیں:
PSM4 (متوازی سنگل موڈ 4 لین)
· CWDM4 (موٹے طول موج ڈویژن ملٹی پلیکسر 4 لین)
ان میں سے، PSM4 فائبر کا استعمال CWDM4 سے چار گنا زیادہ ہے۔جب لنک کا فاصلہ لمبا ہوتا ہے، تو CWDM4 حل کی قیمت نسبتاً کم ہوتی ہے۔نیچے دیے گئے جدول سے، ہم ڈیٹا سینٹر 100G آپٹیکل ماڈیول حل کا موازنہ دیکھ سکتے ہیں:
آج، 400G آپٹیکل ماڈیولز کے نفاذ کی ٹیکنالوجی صنعت کی توجہ کا مرکز بن گئی ہے۔ 400G آپٹیکل ماڈیول کا بنیادی کام ڈیٹا تھرو پٹ کو بہتر بنانا اور ڈیٹا سینٹر کی بینڈوتھ اور پورٹ کثافت کو زیادہ سے زیادہ کرنا ہے۔ اس کا مستقبل کا رجحان وسیع پیمانے پر حاصل کرنا ہے۔ اگلی نسل کے وائرلیس نیٹ ورکس اور انتہائی بڑے پیمانے پر ڈیٹا سینٹر کمیونیکیشن ایپلی کیشنز کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے حاصل، کم شور، مائنیچرائزیشن اور انضمام۔
ابتدائی 400G آپٹیکل ماڈیول نے CFP8 پیکیج میں 16-چینل 25G NRZ (Non-Returnto Zero) سگنل ماڈیولیشن کا طریقہ استعمال کیا۔ فائدہ یہ ہے کہ 100G آپٹیکل ماڈیول پر پختہ ہونے والی 25G NRZ سگنل ماڈیولیشن ٹیکنالوجی کو مستعار لیا جا سکتا ہے، لیکن اس سے فائدہ اٹھایا جا سکتا ہے۔ کہ 16 سگنلز کو متوازی طور پر منتقل کرنے کی ضرورت ہے، اور بجلی کی کھپت اور حجم نسبتاً بڑا ہے، جو ڈیٹا سینٹر ایپلی کیشنز کے لیے موزوں نہیں ہے۔ موجودہ 400G آپٹیکل ماڈیول میں، 8-چینل 53G NRZ یا 4-چینل 106G PAM4 (4 Pulse) Amplitude Modulation) سگنل ماڈیولیشن بنیادی طور پر 400G سگنل ٹرانسمیشن کو محسوس کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
ماڈیول پیکیجنگ کے لحاظ سے، OSFP یا QSFP-DD استعمال کیا جاتا ہے، اور دونوں پیکجز 8 الیکٹریکل سگنل انٹرفیس فراہم کر سکتے ہیں۔OSFP پیکیج سائز میں قدرے بڑا ہے اور زیادہ پاور استعمال کرتا ہے، جس سے یہ ٹیلی کام ایپلی کیشنز کے لیے زیادہ موزوں ہے۔
100G/400G آپٹیکل ماڈیولز کی "بنیادی" طاقت کا تجزیہ کریں۔
ہم نے مختصر طور پر 100G اور 400G آپٹیکل ماڈیولز کے نفاذ کو متعارف کرایا ہے۔مندرجہ ذیل کو 100G CWDM4 حل، 400G CWDM8 حل اور 400G CWDM4 حل کے اسکیمیٹک خاکوں میں دیکھا جا سکتا ہے:
100G CWDM4 اسکیمیٹک
400G CWDM8 اسکیمیٹک
400G CWDM4 اسکیمیٹک
آپٹیکل ماڈیول میں، فوٹو الیکٹرک سگنل کی تبدیلی کو محسوس کرنے کی کلید فوٹو ڈیٹیکٹر ہے۔آخر کار ان منصوبوں کو پورا کرنے کے لیے، آپ کو "بنیادی" سے کس قسم کی ضروریات کو پورا کرنے کی ضرورت ہے؟
100G CWDM4 سلوشن کو 4λx25GbE لاگو کرنے کی ضرورت ہے، 400G CWDM8 سلوشن کے لیے 8λx50GbE عمل درآمد کی ضرورت ہے، اور 400G CWDM4 سلوشن کے لیے 4λx100GbE عمل درآمد کی ضرورت ہے۔ ماڈیولیشن کے طریقہ کار کے مطابق، 100G اور NWGMOD4 کے مطابق CWRZ کے ریٹ کو اپنایا جاتا ہے۔ 25Gbd اور 53Gbd ڈیوائسز۔ 400G CWDM4 اسکیم PAM4 ماڈیولیشن اسکیم کو اپناتی ہے، جس کے لیے ڈیوائس کی ماڈیولیشن کی شرح 53Gbd یا اس سے زیادہ ہونی چاہیے۔
ڈیوائس کی ماڈیولیشن کی شرح ڈیوائس کی بینڈوتھ کے مساوی ہے۔1310nm بینڈ 100G آپٹیکل ماڈیول کے لیے، ایک بینڈوتھ 25GHz InGaAs ڈیٹیکٹر یا ڈیٹیکٹر سرنی کافی ہے۔