ডিফারেনশিয়াল পেয়ার ইউএসবি৪ কেবল

ইউনিভার্সাল সিরিয়াল বাস (ইউএসবি) সম্ভবত বিশ্বের অন্যতম বহুমুখী ইন্টারফেস। এটি মূলত ইন্টেল এবং মাইক্রোসফট দ্বারা উদ্ভাবিত হয়েছিল এবং এতে যথাসম্ভব হট প্লাগ অ্যান্ড প্লে সুবিধা রয়েছে। ১৯৯৪ সালে ইউএসবি ইন্টারফেস চালু হওয়ার পর থেকে ২৬ বছরের উন্নয়নের পর, ইউএসবি ১.০/১.১, ইউএসবি ২.০, ইউএসবি ৩.x হয়ে অবশেষে বর্তমান ইউএসবি ৪-এ বিকশিত হয়েছে; এর ডেটা ট্রান্সমিশনের হারও ১.৫ এমবিপিএস থেকে বেড়ে সর্বশেষ ৪০ জিবিপিএস হয়েছে। বর্তমানে, শুধু নতুন স্মার্টফোনগুলোই যে টাইপ-সি ইন্টারফেস সমর্থন করে তাই নয়, নোটবুক কম্পিউটার, ডিজিটাল ক্যামেরা, স্মার্ট স্পিকার, মোবাইল পাওয়ার সাপ্লাই এবং অন্যান্য ডিভাইসও টাইপ-সি স্পেসিফিকেশনের ইউএসবি ইন্টারফেস ব্যবহার করতে শুরু করেছে, যা সফলভাবে স্বয়ংচালিত যানবাহনের ক্ষেত্রেও চালু হয়েছে। টেসলার নতুন মডেল ৩-এ ইউএসবি-এ এর পরিবর্তে ইউএসবি-সি পোর্ট রয়েছে এবং অ্যাপল তার ম্যাকবুক ও এয়ারপডস প্রো-কে ডেটা ট্রান্সফার ও চার্জিংয়ের জন্য সম্পূর্ণরূপে ইউএসবি টাইপ-সি পোর্টে রূপান্তরিত করেছে। এছাড়াও, ইউরোপীয় ইউনিয়নের নির্দেশনা অনুযায়ী অ্যাপল ভবিষ্যতের আইফোন ১৫-এ ইউএসবি টাইপ-সি ইন্টারফেস ব্যবহার করবে এবং এতে কোনো সন্দেহ নেই যে ভবিষ্যতের বাজারে ইউএসবি ৪-ই হবে প্রধান প্রোডাক্ট ইন্টারফেস।

ইউএসবি৪ কেবলের জন্য প্রয়োজনীয়তা

নতুন USB4-এর সবচেয়ে বড় পরিবর্তন হলো থান্ডারবোল্ট প্রোটোকল স্পেসিফিকেশনের সংযোজন, যা ইন্টেল ইউএসবি-আইএফ (usb-if)-এর সাথে শেয়ার করেছে। ডুয়াল লিঙ্কের মাধ্যমে চলার ফলে ব্যান্ডউইথ দ্বিগুণ হয়ে ৪০ জিবিপিএস (40Gbps) হয়েছে এবং টানেলিং একাধিক ডেটা ও ডিসপ্লে প্রোটোকল সমর্থন করে। এর উদাহরণ হলো পিসিআই এক্সপ্রেস (PCI Express) এবং ডিসপ্লেপোর্ট (DisplayPort)। এছাড়াও, নতুন অন্তর্নিহিত প্রোটোকলের সংযোজনের সাথে USB4 ভালো সামঞ্জস্যতা বজায় রাখে এবং এটি USB3.2/3.1/3.0/2.0-এর পাশাপাশি থান্ডারবোল্ট ৩ (Thunderbolt 3)-এর সাথেও ব্যাকওয়ার্ড কম্প্যাটিবল। ফলস্বরূপ, USB4 এখন পর্যন্ত সবচেয়ে জটিল ইউএসবি স্ট্যান্ডার্ডে পরিণত হয়েছে, যার জন্য ডিজাইনারদের USB4, USB3.2, USB2.0, USB Type-C এবং USB Power Delivery স্পেসিফিকেশনগুলো বুঝতে হবে। এছাড়াও, ডিজাইনারদের অবশ্যই পিসিআই এক্সপ্রেস এবং ডিসপ্লেপোর্ট স্পেসিফিকেশন, সেইসাথে হাই-ডেফিনিশন কন্টেন্ট প্রোটেকশন (HDCP) প্রযুক্তি বুঝতে হবে, যা USB4 ডিসপ্লেপোর্ট মোডের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। আর আমরা যে কেবল এবং কানেক্টরগুলোর সাথে পরিচিত, সেগুলোরও USB4 কেবলের চূড়ান্ত পণ্যের বৈদ্যুতিক পারফরম্যান্সের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য উচ্চতর চাহিদা রয়েছে।

হঠাৎ করেই ইউএসবি৪-এর একটি কোএক্সিয়াল সংস্করণ চলে এলো।

ইউএসবি ৩.১ ১০জি যুগে, অনেক নির্মাতাই উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি পারফরম্যান্সের চাহিদা মেটাতে কোঅ্যাক্সিয়াল কাঠামো গ্রহণ করেছিল। এর আগে ইউএসবি সিরিজে কোঅ্যাক্সিয়াল সংস্করণ ব্যবহার করা হতো না; এর প্রধান প্রয়োগক্ষেত্রগুলো হলো নোটবুক, মোবাইল ফোন, জিপিএস, পরিমাপক যন্ত্র, ব্লুটুথ প্রযুক্তি ইত্যাদি। এই কেবলের সাধারণ ব্যবহারের মধ্যে রয়েছে মেডিকেল কোঅ্যাক্সিয়াল লাইন, টেফলন কোঅ্যাক্সিয়াল ইলেকট্রনিক লাইন, রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি কোঅ্যাক্সিয়াল ওয়্যার ইত্যাদি। বাজারের ব্যয় নিয়ন্ত্রণের প্রয়োজনীয়তার কারণে, ইউএসবি ৩.১ যুগে স্ট্র্যান্ডিং তারের পারফরম্যান্স-সক্ষম পণ্যগুলো দ্রুত বাজার দখল করে নেয়। কিন্তু ইউএসবি ৪ বাজারে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ট্রান্সমিশনের চাহিদা আরও কঠোর হতে থাকায় এবং উচ্চ-গতির ট্রান্সমিশনের জন্য তারের শক্তিশালী অ্যান্টি-ইন্টারফারেন্স ক্ষমতা ও বৈদ্যুতিক পারফরম্যান্সের স্থিতিশীলতা প্রয়োজন হওয়ায়, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ট্রান্সমিশনের স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করার জন্য বর্তমানে ইউএসবি ৪-এর মূল চালিকাশক্তি এখনও কোঅ্যাক্সিয়াল সংস্করণ। কোঅ্যাক্সিয়াল উৎপাদন ও নির্মাণ প্রক্রিয়া একটি জটিল প্রক্রিয়া, এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি ও উচ্চ-গতির অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত উৎপাদন সরঞ্জাম এবং একটি পরিপক্ক ও স্থিতিশীল উৎপাদন প্রক্রিয়া প্রয়োজন। পণ্যটির উৎপাদনে, উপাদান নির্বাচন, প্রসেস প্যারামিটার ও প্রসেস নিয়ন্ত্রণে এবং বিশেষায়িত ল্যাবরেটরি পরীক্ষার মাধ্যমে প্রাপ্ত বৈদ্যুতিক প্যারামিটারগুলো একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। কোঅ্যাক্সিয়াল কাঠামোর উন্নয়নের ক্ষেত্রে প্রধান প্রতিবন্ধকতাগুলো হলো (উপাদানের খরচ ও প্রক্রিয়াকরণ খরচ বেশি হওয়া) এবং অন্যান্য দিকগুলো ভালো হলেও, বাজারের উন্নয়ন সবসময় সর্বোচ্চ পরিমাণে পণ্য বিক্রির পদ্ধতিকে কেন্দ্র করে আবর্তিত হয়। পেয়ার টুইস্ট সংস্করণটি সবসময়ই কোঅ্যাক্সিয়াল কাঠামোর গবেষণা ও উন্নয়নের এই শূন্যস্থান পূরণে এবং যুগান্তকারী সাফল্য অর্জনে সচেষ্ট থেকেছে।

কোঅ্যাক্সিয়াল লাইনের গঠন থেকে দেখা যায়, ভেতর থেকে বাইরের দিকে যথাক্রমে রয়েছে: কেন্দ্রীয় পরিবাহী, অন্তরক স্তর, বাইরের পরিবাহী স্তর (ধাতব জাল), এবং তারের আবরণ। কোঅ্যাক্সিয়াল কেবল দুটি পরিবাহী দ্বারা গঠিত একটি যৌগ। কোঅ্যাক্সিয়াল কেবলের কেন্দ্রীয় তারটি সংকেত প্রেরণের জন্য ব্যবহৃত হয়। ধাতব শিল্ডিং জালটি দুটি ভূমিকা পালন করে: একটি হলো সংকেতের জন্য কমন গ্রাউন্ড হিসেবে কারেন্ট লুপ সরবরাহ করা, এবং অন্যটি হলো শিল্ডিং জাল হিসেবে সংকেতে তড়িৎ-চৌম্বকীয় কোলাহলের হস্তক্ষেপ দমন করা। কেন্দ্রীয় তার এবং শিল্ডিং জালের মধ্যে সেমি-ফোমিং পলিপ্রোপিলিন অন্তরক স্তর থাকে। এই অন্তরক স্তরটি কেবলের সঞ্চালন বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে এবং কার্যকরভাবে মাঝের তারটিকে রক্ষা করে, যার ফলে এটি ব্যয়বহুল হয়।

ইউএসবি৪ টুইস্টেড পেয়ার সংস্করণ আসছে?

ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলো যখন উচ্চতর ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করে, তখন ইলেকট্রনিক উপাদানগুলোর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলো আয়ত্ত করা আরও কঠিন হয়ে পড়ে। যখন অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সির তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায় উপাদানের আকার বা পুরো সার্কিটের আকার একের বেশি হয়, সার্কিটের ইন্ডাকট্যান্স ও ক্যাপাসিট্যান্সের মান, অথবা উপাদানগুলোর উপাদানগত বৈশিষ্ট্যের প্যারাসাইটিক প্রভাব ইত্যাদি দেখা দেয়, তখন এমনকি তারের জোড়া কাঠামো ব্যবহার করলেও মৌলিক ফ্রিকোয়েন্সি প্যারামিটার পরীক্ষা করে গ্রাহকদের চাহিদা পূরণ করা যায় না। এছাড়াও, এর গঠন কো-অ্যাক্সিয়াল সংস্করণের চেয়ে নমনীয় এবং এর ব্যাসও অনেক বেশি। তাহলে কেন ইউএসবি জোড়া একসাথে ব্যবহার করা যায় না? সাধারণত, ব্যবহৃত তারের ফ্রিকোয়েন্সি যত বেশি হয়, সিগন্যালের তরঙ্গদৈর্ঘ্য তত কম হয় এবং স্কিউ পিচ যত ছোট হয়, ভারসাম্যের প্রভাব তত ভালো হয়। তবে, খুব ছোট স্প্লাইসিং পিচ উৎপাদন দক্ষতা কমিয়ে দেয় এবং ইনসুলেটেড কোর তারে মোচড় সৃষ্টি করে। লাইন পেয়ারের পিচ খুব ছোট হলে, মোচড়ের সংখ্যা অনেক বেশি হয় এবং সেকশনের উপর মোচড়ের চাপ মারাত্মকভাবে কেন্দ্রীভূত হয়, যার ফলে ইনসুলেশন স্তরের গুরুতর বিকৃতি ও ক্ষতি হয় এবং অবশেষে তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্রের বিকৃতি ঘটে, যা এসআরএল (SRL) মান এবং অ্যাটেন্যুয়েশনের মতো কিছু বৈদ্যুতিক সূচককে প্রভাবিত করে। ইনসুলেশন এক্সেন্ট্রিসিটি থাকলে, ইনসুলেটিং সিঙ্গেল লাইনের আবর্তন ও ঘূর্ণনের কারণে কন্ডাক্টরগুলোর মধ্যকার দূরত্ব পর্যায়ক্রমে পরিবর্তিত হয়, যা ইম্পিডেন্সের পর্যায়ক্রমিক ওঠানামা ঘটায়। এই ওঠানামার পর্যায়কাল তুলনামূলকভাবে দীর্ঘ। উচ্চ কম্পাঙ্কের ট্রান্সমিশনের ক্ষেত্রে, এই ধীর পরিবর্তন তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ দ্বারা শনাক্ত করা যায় এবং এটি রিটার্ন লসের মানকে প্রভাবিত করে। USB4 পেয়ার সংস্করণটি একসাথে অনেকগুলো (ব্যাচ) হিসেবে ব্যবহার করা যায় না।

গ্রাউন্ডে না হলেও, আপনার কোএক্সিয়াল কেবলটি নষ্ট হয়ে যাক, এমনটা কেউ চায় না। তাই মানুষ বিভিন্ন USB4 শিল্ডিং পদ্ধতি যাচাই করতে শুরু করেছে। এর সবচেয়ে বড় অসুবিধা হলো কন্ডাক্টর সহজে বেঁকে যাওয়া। অন্যদিকে, কন্ডাক্টরের মোচড় এড়ানোর জন্য প্যারালাল প্যাকেটের সাথে সরাসরি সংযোগ স্থাপন করা হয়। আমরা সবাই জানি, বর্তমানে হাই-স্পিড লাইনে SAS, SFP+ ইত্যাদি ব্যবহৃত হয়, যা প্রমাণ করে যে এর পারফরম্যান্স অবশ্যই স্ট্র্যান্ডেড ভার্সনের চেয়ে উন্নত। হাই-ফ্রিকোয়েন্সি ডেটা লাইনের একটি গুরুত্বপূর্ণ কাজ হলো ডেটা সিগন্যাল প্রেরণ করা, কিন্তু এটি ব্যবহারের সময় চারপাশে নানা ধরনের অবাঞ্ছিত ইন্টারফেরেন্স সিগন্যাল দেখা দিতে পারে। ভেবে দেখুন, যদি এই ইন্টারফেরেন্স সিগন্যালগুলো ডেটা লাইনের ভেতরের কন্ডাক্টরে প্রবেশ করে এবং মূল প্রেরিত সিগন্যালের উপর উপরিপাতিত হয়, তাহলে কি এটি মূল প্রেরিত সিগন্যালে হস্তক্ষেপ বা পরিবর্তন করতে পারে, যার ফলে দরকারী সিগন্যালের ক্ষতি বা সমস্যা হতে পারে? এবং অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের স্তরটি আমাদের কাছে তথ্য স্থানান্তরের জন্য একটি সুরক্ষা ও শিল্ডিং-এর ভূমিকা পালন করে, যা ট্রান্সমিশনের জন্য বাইরের স্বাধীন সংকেতের হস্তক্ষেপ কমাতে ব্যবহৃত হয়। প্রধান প্যাকেজ বেল্ট উপাদান এবং অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল টানার ক্ষেত্রে অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল সিলিং এবং শিল্ডিং হিসেবে ব্যবহৃত হয়, যা প্লাস্টিক ফিল্মের উপর এক বা দুই দিকে প্রলেপযুক্ত থাকে। এটি লু:সু কম্পোজিট ফয়েল যা তারের শিল্ড হিসেবে ব্যবহৃত হয়। তারের ফয়েলের পৃষ্ঠে কম তেল প্রয়োজন হয়, এতে কোনো ছিদ্র থাকে না এবং এর যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য উচ্চ। মোড়ানোর প্রক্রিয়াটি হলো র‍্যাপিং মেশিনের মাধ্যমে দুটি ইনসুলেটেড কোর তার এবং গ্রাউন্ড তারকে একসাথে জড়ো করা। একই সময়ে, তারের জোড়াকে শিল্ড করতে এবং মোড়ানো কোর তারের কাঠামোকে স্থিতিশীল করতে বাইরের আবরণে এক স্তর অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল এবং এক স্তর স্ব-আঠালো পলিয়েস্টার টেপ ব্যবহার করা হয়। এই প্রক্রিয়াটি তারের বৈশিষ্ট্যের উপর গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে, যার মধ্যে ইম্পিডেন্স, ডিলে ডিফারেন্স, অ্যাটেন্যুয়েশন অন্তর্ভুক্ত। যেহেতু এটি অবশ্যই কারিগরি প্রয়োজনীয়তা কঠোরভাবে মেনে তৈরি করতে হবে, তাই মোড়ানো কোর তারটি প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী হয়েছে কিনা তা নিশ্চিত করার জন্য বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের পরীক্ষা করা আবশ্যক। অবশ্যই, সব ডেটা লাইনে দুই স্তরের শিল্ডিং থাকে না। কিছুতে একাধিক স্তর থাকে, কিছুতে কেবল একটি স্তর থাকে, বা একেবারেই থাকে না। শিল্ডিং হলো দুটি স্থানিক অঞ্চলের মধ্যে একটি ধাতব বিভাজক, যা এক অঞ্চল থেকে অন্য অঞ্চলে বৈদ্যুতিক, চৌম্বকীয় এবং তড়িৎচৌম্বকীয় তরঙ্গের আবেশ ও বিকিরণ নিয়ন্ত্রণ করে। নির্দিষ্টভাবে বলতে গেলে, পরিবাহী কোর একটি শিল্ডিং বডি দ্বারা আবৃত থাকে, যা সেগুলোকে বাহ্যিক তড়িৎচৌম্বকীয় ক্ষেত্র/হস্তক্ষেপকারী সংকেত দ্বারা প্রভাবিত হওয়া থেকে এবং সেই হস্তক্ষেপকারী তড়িৎচৌম্বকীয় ক্ষেত্র/সংকেতকে বাইরে ছড়িয়ে পড়া থেকে প্রতিরোধ করে। ইউএসবি ডিফারেনশিয়াল পেয়ার উচ্চ কম্পাঙ্কের সংকেত পরীক্ষা কোঅক্সিয়ালের সাথে তুলনীয় হতে পারে, ডিফারেনশিয়াল পেয়ার ইউএসবি৪ কেবল আসছে।