ऑप्टिकल नेटवर्किंग एक ऐसी तकनीक है जो उपकरणों के बीच डेटा संचारित करने के लिए प्रकाश का उपयोग करती है। यह उच्च बैंडविड्थ और कम विलंबता प्रदान करता है और कई वर्षों से लंबी दूरी के डेटा संचार के लिए वास्तविक मानक रहा है। दुनिया भर में अधिकांश लंबी दूरी की आवाज और डेटा संचार के लिए ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग किया जाता है।
ऑप्टिकल नेटवर्किंग महत्वपूर्ण है क्योंकि यह लंबी दूरी पर उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, ऑप्टिकल नेटवर्क यह सुनिश्चित करता है कि न्यूयॉर्क में उपयोगकर्ता नैरोबी में सर्वर तक उतनी तेजी से पहुंच सकें जितनी भौतिकी के नियम अनुमति देते हैं।
ऑप्टिकल नेटवर्किंग के पीछे की तकनीक पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंब के सिद्धांत पर आधारित है। जब प्रकाश फ़ाइबर ऑप्टिक केबल जैसे किसी माध्यम की सतह से टकराता है, तो प्रकाश का कुछ भाग सतह से परावर्तित हो जाता है। जिस कोण पर प्रकाश परावर्तित होता है वह माध्यम के गुणों और आपतन कोण (वह कोण जिस पर प्रकाश सतह से टकराता है) पर निर्भर करता है।
यदि आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक है, तो सारा प्रकाश परावर्तित हो जाता है; इसे पूर्ण आंतरिक परावर्तन कहते हैं। पूर्ण आंतरिक परावर्तन का उपयोग ऑप्टिकल फाइबर, एक प्रकार का कांच या प्लास्टिक बनाने के लिए किया जा सकता है जो अपनी लंबाई के साथ प्रकाश का मार्गदर्शन करता है।
जैसे ही प्रकाश फाइबर के माध्यम से यात्रा करता है, यह कई पूर्ण आंतरिक प्रतिबिंबों से गुजरता है, जिससे यह फाइबर की दीवार से उछल जाता है। यह उछाल प्रभाव प्रकाश को ज़िगज़ैग पैटर्न में फाइबर की लंबाई के नीचे जाने का कारण बनता है।
फाइबर के गुणों को सावधानीपूर्वक नियंत्रित करके, इंजीनियर यह नियंत्रित कर सकते हैं कि कितना प्रकाश परावर्तित होता है और दोबारा परावर्तित होने से पहले कितनी दूर तक जाता है। इससे उन्हें ऐसे ऑप्टिकल फाइबर डिज़ाइन करने की अनुमति मिली जो बिना कोई जानकारी खोए लंबी दूरी तक डेटा संचारित कर सकते थे।
ऑप्टिकल नेटवर्क में कई घटक होते हैं: ऑप्टिकल फाइबर, ट्रांसीवर, एम्पलीफायर, मल्टीप्लेक्सर्स और ऑप्टिकल स्विच।
प्रकाशित तंतु
ऑप्टिकल फाइबर वह माध्यम है जो ऑप्टिकल सिग्नल ले जाता है। यह विभिन्न प्रकार की सामग्रियों से बना है, जिनमें शामिल हैं:
①कोर: वह केंद्र जो प्रकाश वहन करता है।
②क्लैड: एक सामग्री जो कोर को घेरती है और ऑप्टिकल सिग्नल को समाहित रखने में मदद करती है।
③बफ़र कोटिंग: एक सामग्री जो ऑप्टिकल फाइबर को क्षति से बचाती है।
कोर और क्लैडिंग आमतौर पर कांच से बने होते हैं, जबकि बफर कोटिंग आमतौर पर प्लास्टिक से बनी होती है।
ट्रांसीवर
ट्रांसीवर ऐसे उपकरण हैं जो विद्युत संकेतों को ऑप्टिकल सिग्नल में परिवर्तित करते हैं और इसके विपरीत, आमतौर पर कनेक्शन के अंतिम मील में लागू होते हैं। यह एक ऑप्टिकल नेटवर्क और इसका उपयोग करने वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, जैसे कंप्यूटर और राउटर, के बीच का इंटरफ़ेस है।
एम्पलीफायर
जैसा कि नाम से पता चलता है, एम्पलीफायर एक उपकरण है जो प्रकाश संकेतों को बढ़ाता है ताकि वे ताकत खोए बिना लंबी दूरी की यात्रा कर सकें। सिग्नल को बढ़ावा देने के लिए एम्पलीफायरों को नियमित अंतराल पर फाइबर के साथ रखा जाता है।
बहुसंकेतक
मल्टीप्लेक्सर सिर्फ एक उपकरण है जो कई सिग्नल लेता है और उन्हें एक सिग्नल में जोड़ता है। यह प्रत्येक सिग्नल को प्रकाश की एक अलग तरंग दैर्ध्य निर्दिष्ट करके किया जाता है, जिससे मल्टीप्लेक्सर बिना किसी हस्तक्षेप के एक ही फाइबर के साथ एक साथ कई सिग्नल भेज सकता है।
प्रकाश स्विच
ऑप्टिकल स्विच एक उपकरण है जो ऑप्टिकल सिग्नल को एक फाइबर से दूसरे फाइबर तक रूट करता है। ऑप्टिकल स्विच का उपयोग ऑप्टिकल नेटवर्क में ट्रैफ़िक को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है और आमतौर पर उच्च क्षमता वाले नेटवर्क में उपयोग किया जाता है।
ऑप्टिकल नेटवर्किंग का इतिहास
ऑप्टिकल नेटवर्किंग का इतिहास 1790 के दशक में शुरू हुआ जब फ्रांसीसी आविष्कारक क्लाउड चैपे ने ऑप्टिकल सिग्नल टेलीग्राफ का आविष्कार किया, जो ऑप्टिकल संचार प्रणाली के शुरुआती उदाहरणों में से एक था।
लगभग एक सदी बाद, 1880 में, अलेक्जेंडर ग्राहम बेल ने इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल टेलीफोन, एक ऑप्टिकल टेलीफोन प्रणाली का पेटेंट कराया। जबकि फोटोफोन अभूतपूर्व था, बेल का टेलीफोन का पिछला आविष्कार अधिक व्यावहारिक था और उसने मूर्त रूप ले लिया। इसलिए, फोटोफोन ने कभी भी प्रायोगिक चरण नहीं छोड़ा।
1920 के दशक तक, इंग्लैंड में जॉन लोगी बेयर्ड और क्लेरेंस डब्ल्यू. हंसेल ने केवल टेलीविजन या फैक्स सिस्टम के लिए छवियों को प्रसारित करने के लिए खोखले ट्यूबों या पारदर्शी छड़ों की एक श्रृंखला का उपयोग करने के विचार का पेटेंट कराया था।
1954 में, डच वैज्ञानिक अब्राहम वान हील और ब्रिटिश वैज्ञानिक हेरोल्ड एच. हॉपकिंस ने ट्रैक्टोग्राफी पर वैज्ञानिक पत्र प्रकाशित किए। हॉपकिंस ने अनक्लैड फाइबर पर ध्यान केंद्रित किया, जबकि वैन हील ने केवल साधारण क्लैड फाइबर बंडलों पर ध्यान केंद्रित किया - नंगे फाइबर के चारों ओर अपवर्तन के कम सूचकांक के साथ एक पारदर्शी क्लैडिंग।
यह फाइबर परावर्तक सतह को बाहरी विकृतियों से बचाता है और फाइबर के बीच हस्तक्षेप को काफी कम करता है। ऑप्टिकल फाइबर के विकास में इमेजिंग बीम का विकास एक महत्वपूर्ण कदम था। फाइबर की सतह को बाहरी हस्तक्षेप से बचाने से फाइबर के माध्यम से ऑप्टिकल संकेतों के अधिक सटीक संचरण की अनुमति मिलती है।
1960 तक, ग्लास-क्लैड फाइबर में प्रति मीटर लगभग 1 डेसिबल (डीबी) का नुकसान हुआ था, जो मेडिकल इमेजिंग के लिए उपयुक्त था, लेकिन संचार के लिए बहुत अधिक था। 1961 में, अमेरिका की ऑप्टिकल कंपनी के एलियास स्नित्ज़र ने एक छोटे कोर वाले ऑप्टिकल फाइबर का एक सैद्धांतिक विवरण प्रकाशित किया जो केवल एक वेवगाइड मोड के माध्यम से प्रकाश संचारित कर सकता था।
1964 में, डॉ. काओ ने प्रति किलोमीटर 10 या 20 डीबी की हल्की हानि का प्रस्ताव रखा। यह मानक दूरसंचार प्रणालियों की सीमा और विश्वसनीयता को बेहतर बनाने में मदद करता है। हानि दर पर अपने काम के अलावा, डॉ. गाओ ने प्रकाश हानि को कम करने में मदद के लिए शुद्ध ग्लास की आवश्यकता का प्रदर्शन किया।
1970 की गर्मियों में, कॉर्निंग ग्लास वर्क्स के शोधकर्ताओं के एक समूह ने फ़्यूज्ड सिलिका नामक एक नई सामग्री के साथ प्रयोग करना शुरू किया। यह पदार्थ अपनी अत्यधिक उच्च शुद्धता, उच्च गलनांक और कम अपवर्तनांक के लिए जाना जाता है।
रॉबर्ट मौरर, डोनाल्ड केक और पीटर शुल्त्स की टीम को जल्द ही एहसास हुआ कि फ्यूज्ड सिलिका का उपयोग "ऑप्टिकल वेवगाइड फाइबर" नामक एक नए प्रकार के तार बनाने के लिए किया जा सकता है। यह फ़ाइबर ऑप्टिक तार पारंपरिक तांबे के तार की तुलना में 65,000 गुना अधिक जानकारी ले सकता है। इसके अलावा, जानकारी ले जाने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रकाश तरंगों को एक हजार मील दूर के गंतव्यों पर भी डिकोड किया जा सकता है।
इस आविष्कार ने लंबी दूरी के संचार में क्रांति ला दी और आज की फाइबर-ऑप्टिक तकनीक का मार्ग प्रशस्त किया। टीम ने डॉ. गाओ द्वारा परिभाषित डेसीबल हानि समस्या को हल किया, और 1973 में बेल लेबोरेटरीज में जॉन मैकचेसनी ने फाइबर उत्पादन के लिए रासायनिक वाष्प जमाव प्रक्रिया में सुधार किया। परिणामस्वरूप, ऑप्टिकल फाइबर केबल का व्यावसायिक उत्पादन संभव हो गया है।
अप्रैल 1977 में, जनरल टेलीफोन एंड इलेक्ट्रॉनिक्स कंपनी ने कैलिफोर्निया के लॉन्ग बीच में वास्तविक समय के टेलीफोन संचार के लिए पहली बार फाइबर-ऑप्टिक नेटवर्क का उपयोग किया। मई 1977 में, बेल लैब्स ने जल्द ही शिकागो के डाउनटाउन क्षेत्र में 1.5 मील तक फैली एक ऑप्टिकल टेलीफोन संचार प्रणाली का निर्माण किया। फाइबर की प्रत्येक जोड़ी 672 वॉयस चैनल प्रसारित कर सकती है, जो DS3 सर्किट के बराबर है।
1980 के दशक की शुरुआत में, फाइबर-ऑप्टिक संचार की दूसरी पीढ़ी को 1.3-माइक्रोन InGaAsP सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग करके व्यावसायिक उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया था। ये प्रणालियाँ 1987 में 1.7 जीबीपीएस जितनी उच्च बिट दर पर संचालित होती थीं, जिसमें रिपीटर्स 50 किलोमीटर तक की दूरी पर होते थे।
तीसरी पीढ़ी के फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क में उपयोग किए जाने वाले सिस्टम 1.55 माइक्रोन पर काम करते हैं और प्रति किलोमीटर लगभग 0.2 डीबी का नुकसान होता है।
चौथी पीढ़ी के फाइबर ऑप्टिक संचार सिस्टम आवश्यक रिपीटर्स की संख्या को कम करने के लिए ऑप्टिकल प्रवर्धन और डेटा क्षमता बढ़ाने के लिए तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (डब्ल्यूडीएम) पर निर्भर करते हैं।
2006 में, ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का उपयोग करके 14 टेराबिट्स (टीबी) प्रति सेकंड की बिट दर 2 किलोमीटर की लाइन पर हासिल की गई थी। 2021 तक, जापानी वैज्ञानिक चार-कोर फाइबर ऑप्टिक केबल का उपयोग करके 3,600 किलोमीटर तक 319 टीबीपीएस संचारित करने में सक्षम होंगे।
हालाँकि इन चौथी पीढ़ी के फाइबर-ऑप्टिक संचार प्रणालियों में पिछली पीढ़ियों की तुलना में बहुत अधिक क्षमता है, लेकिन मूल सिद्धांत एक ही है: विद्युत संकेतों को ऑप्टिकल पल्स में परिवर्तित करें, उन्हें फाइबर ऑप्टिक्स पर भेजें, और फिर उन्हें प्राप्त करने पर वापस विद्युत संकेतों में परिवर्तित करें। अंत।
हालाँकि, प्रत्येक पीढ़ी के घटक छोटे, अधिक विश्वसनीय और कम महंगे हो गए हैं। परिणामस्वरूप, फाइबर ऑप्टिक संचार हमारे वैश्विक दूरसंचार बुनियादी ढांचे का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन गया है।
ऑप्टिकल नेटवर्किंग में प्रमुख रुझान
नेटवर्क एज पर ध्यान दें
ऑप्टिकल नेटवर्क एज वह जगह है जहां ट्रैफ़िक नेटवर्क के अंदर और बाहर प्रवाहित होता है। क्लाउड-आधारित अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा करने के लिए, ऑप्टिकल नेटवर्क अंतिम उपयोगकर्ताओं के करीब पहुंच रहे हैं। यह कम विलंबता और अधिक सुसंगत प्रदर्शन की अनुमति देता है।
परत एन्क्रिप्शन
जैसे-जैसे साइबर हमले आम होते जा रहे हैं, डेटा सुरक्षा एक बड़ी चिंता बनी रहेगी। एसएएसई (सिक्योर एक्सेस सर्विस एज), सेवा समापन बिंदुओं पर क्लाउड-नेटिव सुरक्षा सुविधाओं के उपयोग ने हाल ही में लोकप्रियता हासिल की है। एंडपॉइंट सुरक्षा कनेक्टेड नेटवर्क पर सुरक्षा नियंत्रण को अनावश्यक बना सकती है।
हालांकि यह एन्क्रिप्शन की आवश्यकता को समाप्त नहीं कर सकता है, लेकिन यह संवेदनशील डेटा और एप्लिकेशन की सुरक्षा करेगा। एकल सुरक्षा नियंत्रण के बिना, परत 1 की सुरक्षा अधिकाधिक कठिन हो जाती है।
हम नियंत्रण, प्रबंधन और उपयोगकर्ता ट्रैफ़िक को एन्क्रिप्ट करके अपने संसाधनों की बेहतर सुरक्षा कर सकते हैं। इससे हैकर्स के लिए सिस्टम में सेंध लगाना लगभग असंभव हो जाता है, जिससे सफल साइबर हमले की संभावना काफी कम हो जाती है। जैसे-जैसे व्यवसाय डेटा और कनेक्टिविटी पर अधिक निर्भर होते जाएंगे, मजबूत सुरक्षा समाधान और अधिक स्पष्ट होते जाएंगे।
ऑप्टिकल नेटवर्क खोलें
एक खुला ऑप्टिकल नेटवर्क एक ऑप्टिकल नेटवर्क है जो विभिन्न विक्रेताओं के उपकरणों के एकीकरण की अनुमति देने के लिए मानक, खुले इंटरफेस का उपयोग करता है। यह ऑप्टिकल नेटवर्क घटकों के लिए अधिक विकल्प और लचीलापन प्रदान करता है। साथ ही, नई सुविधाएँ और सेवाएँ उपलब्ध होते ही उन्हें जोड़ना आसान हो जाता है।
स्पेक्ट्रम सेवाओं का विकास
जैसे-जैसे डेटा ट्रैफ़िक बढ़ता जा रहा है, वैसे-वैसे उच्च बैंडविड्थ और क्षमता की आवश्यकता भी बढ़ती जा रही है। स्पेक्ट्रल सेवाएँ मौजूदा फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क की क्षमता बढ़ाने के लिए स्पेक्ट्रम का उपयोग करके इसे प्रदान करती हैं। इन सेवाओं की लोकप्रियता बढ़ रही है क्योंकि ये बढ़ती डेटा मांगों को पूरा करने के लिए लागत प्रभावी तरीका प्रदान करती हैं।
अधिक आउटडोर तैनाती
जैसे-जैसे उच्च बैंडविड्थ और क्षमता की मांग बढ़ती जा रही है, सड़क अलमारियाँ में बाहरी तैनाती आम होती जा रही है। आउटडोर फाइबर सीधे ग्राहक के स्थान पर चल सकता है, जिससे अधिक सीधा कनेक्शन और कम विलंबता मिलती है।
कॉम्पैक्ट और मॉड्यूलेटर
जैसे-जैसे ऑप्टिकल नेटवर्क का विकास जारी है, छोटे, अधिक कॉम्पैक्ट घटकों की आवश्यकता तेजी से स्पष्ट होती जा रही है। ऐसा इसलिए है क्योंकि डेटा सेंटर परिवेश में स्थान अक्सर सीमित होता है। कॉम्पैक्ट मॉड्यूलर ऑप्टिक्स उच्च प्रदर्शन प्रदान करते हुए अंतरिक्ष-बचत दृष्टिकोण प्रदान करते हैं।
ऑप्टिकल नेटवर्किंग का भविष्य
इंटेलिजेंट ऑप्टिकल नेटवर्क
इंटेलिजेंट ऑप्टिकल नेटवर्क ऑप्टिकल नेटवर्क हैं जो प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) का उपयोग करते हैं। नेटवर्क में समस्याओं को स्वचालित रूप से पहचानने और ठीक करने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग किया जा सकता है। यह अधिक कुशल और विश्वसनीय नेटवर्क की अनुमति देता है।
इसके अतिरिक्त, AI का उपयोग भविष्य के ट्रैफ़िक पैटर्न और मांगों की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है। इस जानकारी का उपयोग पहले से क्षमता का प्रावधान करने के लिए किया जा सकता है, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि नेटवर्क भविष्य की मांगों को पूरा कर सके।
लचीली ग्रिड वास्तुकला
लचीले जाल आर्किटेक्चर अधिक लोकप्रिय हो रहे हैं क्योंकि वे मौजूदा फाइबर की क्षमता बढ़ाने का एक तरीका प्रदान करते हैं। लचीला ग्रिड एक ही फाइबर पर प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के बहुसंकेतन की अनुमति देता है। यह प्रत्येक फाइबर पर अधिक डेटा ले जाने की अनुमति देता है, जिससे नेटवर्क क्षमता बढ़ती है।
ऑन-डिमांड तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग
वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग एक ऐसी तकनीक है जो एक ही फाइबर पर प्रकाश की कई तरंग दैर्ध्य को प्रसारित करने की अनुमति देती है। ऑन-डिमांड WDM एक प्रकार का WDM है जो मांग पर क्षमता की अनुमति देता है। इसका मतलब यह है कि नया फाइबर स्थापित किए बिना आवश्यकतानुसार क्षमता जोड़ी जा सकती है।
तेजी से बढ़ती डिजिटल दुनिया में ऑप्टिकल नेटवर्किंग
ऑप्टिकल नेटवर्किंग ने अपने अपेक्षाकृत छोटे इतिहास में एक लंबा सफर तय किया है। साधारण शुरुआत से, यह अब कई बड़े नेटवर्क बुनियादी ढांचे का एक अनिवार्य हिस्सा है। यह इंटरनेट का एक प्रमुख स्तंभ है, जो हमारे संचार के तरीके में क्रांति ला रहा है और अभूतपूर्व तकनीकी प्रगति के युग की शुरुआत कर रहा है।
जैसे-जैसे 5G जैसे रुझान परिपक्व हो रहे हैं, ऐसा प्रतीत होता है कि ऑप्टिकल नेटवर्क हमारी तेजी से डिजिटलीकृत दुनिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए तैयार हैं।
