أساسيات اتصالات الألياف البصرية

بعض الميزات المميزة الاستثنائية لهذا النوع من أنظمة الاتصالات أي اتصالات الألياف البصرية مثل عرض النطاق الترددي الكبير والقطر الأصغر والوزن الخفيف ونقل الإشارات لمسافات طويلة، وكذلك التوهين المنخفض وأمن الإرسال وما إلى ذلك، كما تجعل هذا الاتصال لبنة أساسية في أي بنية تحتية للاتصالات.

ما هي أساسيات اتصالات الألياف البصرية؟

يمكن إجراء الاتصالات الصوتية باستعمال كابل الألياف الضوئية لنقل صوتك من مكان إلى آخر باستخدام كابل الألياف البصرية، وبالتالي فقد غيرت اتصالات الألياف الضوئية صناعة الاتصالات السلكيةواللاسلكية من خلال أن تصبح الخيار الرئيسي للخدمات المختلفة، مثل الإنترنت عالي السرعة والبنية التحتية الأساسية لشبكة إيثرنت وشبكات البيانات العامة.

في الوقت الحاضر يجب أن تتحول اتصالات الألياف الضوئية إلى شائعة جداً في شبكات الأعمال بسبب الطلب على الأجهزة القائمة على بروتوكول الإنترنت، مثل كاميرات “IP” ووحدات مؤتمرات الفيديو وهواتف “VoIP” التي تحتاج إلى زيادة في “BW” لنقل اتصالات “IP”، وبسبب هذه القدرات يمكن لهذا الاتصال أن يدعم الأجهزة التي تستخدم الأسلحة البيولوجية المكثفة دون أي مشكلة.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

• “VoIP” هي اختصار لـ “Voice over Internet Protocol “.

• “BW” هي اختصار لـ “Band Width”.

الفرق بين اتصالات الألياف البصرية مقابل اتصالات الأقمار الصناعية:

في الوقت الحاضر، أحدثت التقنيات المنتشرة مثل الاتصالات البصرية وكذلك الاتصالات عبر الأقمار الصناعية تطوراً كبيراً في عالم الاتصالات، لذلك فإنّ هذه التقنيات لها فوائدها بالإضافة إلى قيود لاستخدامها في نوع معين من التطبيقات.

تتمتع كل من الاتصالات مثل الألياف الضوئية والأقمار الصناعية بخصائص معاكسة تماماً، لذلك يتغير استخدامها، كما يمكن عمل الاختلافات الرئيسية بين هذه الاتصالات اعتماداً على المجالات التالية التي تشمل ما يلي.

سيؤدي تقليل التأخيرات في الاتصالات إلى استخدام كابل الألياف الضوئية في الاتصالات في الوقت الفعلي، وتُستخدم هذه بشكل أساسي للمواقع الدائمة من نقطة إلى نقطة والتي تحتاج إلى عرض نطاق ترددي عالٍ.

تستخدم هذه أيضاً بشكل أساسي في شبكات “Gigabit LAN” والخطوط الأرضية واتصالات الإنترنت وشبكات تلفاز الكابل واتصالات الأقمار الصناعية مناسبة للبث، وبالتالي يتم استخدامها في خدمات الراديو والتلفاز، وهذه الاتصالات مناسبة أيضاَ للتواصل داخل التضاريس حيثما لا يكون من الممكن وضع خطوط الاتصال.

الصمام في اتصالات الألياف البصرية:

في نظام اتصالات الألياف الضوئية، يُعتبر “LED” عنصراً أساسياً، وتتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا المكون في تغيير الإشارة من إشارة كهربائية إلى إشارة ضوئية مكافأة يتم حقنها في الألياف الضوئية، وغالباً ما تؤثر خصائص “LED” على الأداء.

الثنائيات الباعثة للضوء هي أشباه موصلات معقدة تستخدم لتغيير التيار من كهربائي إلى ضوء، لذلك فإنّ إجراء التحويل هذا فعال للغاية لتوليد حرارة أقل مقارنة بالمصابيح المتوهجة، لذلك يتم استخدام مصابيح “LED” في اتصالات الألياف الضوئية بسبب الخصائص التالية.

• صغير الحجم.

• لديهم إشراق عالي.

• منطقة الانبعاث صغيرة، وتشبه أبعاد الألياف الضوئية.

• يقدم موثوقية عالية.

• يمكن تغييرها بسرعات عالية.

ملاحظة:“LED” هي اختصار لـ “Light Emitting Diode”.

مزايا اتصالات الألياف البصرية:

• الاتصال مؤمن.

• التوافق الكهرومغناطيسي.

• عرض النطاق المناسب.

• لا فقدان الطاقة.

• التشويش.

تطبيقات اتصالات الألياف البصرية:

• الصناعة الطبية.

• التفتيش الميكانيكي.

• الاتصالات.

• الإضاءة والديكورات.

• البث.

• الصناعات.

• مخزن البيانات.

• تستخدم لنقل البيانات.

ما هو التشتت في اتصالات الألياف الضوئية؟

التشتت: هو إرسال الإشارات الضوئية بمجرد إرسالها في الألياف، لذلك يرجع هذا الحدوث بشكل أساسي إلى سرعة الضوء التي تعتمد على طول الموجة وكذلك وضع الانتشار، وعندما ينتقل الضوء لمسافات طويلة يمكن أن تتراكم اختلافات صغيرة في السرعة، لذلك ستحدث أخطاء بت.

على غرار التوهين سيقلل هذا التشتت المسافة التي تتحركها الإشارة داخل الألياف البصرية، وليس مثل التوهين فهو لا يرفض الإشارة، ومع ذلك فإنّه يطمس الإشارة، وعلى سبيل المثال عند جهاز الإرسال سيتم إرسال إشارة “1 نانوثانية” إلى “10 نانوثانية” في جهاز الاستقبال، لذلك لا يتم استقبال الإشارات وفك تشفيرها بشكل صحيح.

أنواع التشتت:

• في التشتت الحديث، ستنتشر الأنماط غير المتشابهة بسرعات مجموعة غير متشابهة.

• في تشتت المادة، يتغير مؤشر الانكسار للوسط من خلال الطول الموجي.

• في تشتت الدليل الموجي، سيتغير مؤشر الانكسار عبر الدليل الموجي ممّا يعني أنّ الأطوال الموجية المتباينة ستتضمن تأخيرات مختلفة.

• في حالة تشتت الاستقطاب، يشتمل الدليل الموجي على مؤشرين مختلفين للانكسار.

خصائص اتصالات الألياف البصرية:

أولاً: عرض النطاق:

يًعد تشتت ضوء الليزر الأحادي كمية جيدة من الإشارات التي يمكن إرسالها لكل ثانية، ممّا ينتج عنه ارتفاع في وزن الجسم لمسافات طويلة.

ثانياً: قطر أصغر:

يُعد قطر كابل الألياف الضوئية حوالي “300 ميكرومتر”.

ثالثاً: الوزن القليل:

الكابل المستخدم في اتصالات الألياف الضوئية أقل وزناً مقارنة بالكابل النحاسي.

رابعاً: انتقال الإشارة للمسافات الطويلة:

نظراً لأنّ ضوء الليزر لا يذوب، فإنّه ينتقل ببساطة عبر مسافات طويلة.

خامساً: أقل توهين:

كابل الألياف الضوئية مصمم بالزجاج وينتقل ضوء الليزر في جميع أنحاءه، ثم فقدان الإشارة أثناء الإرسال يبلغ “0.2 ديسيبل / كم” فقط.

سادساً: آمن للنقل:

يمكن تأمين البيانات عبر كابل الألياف الضوئية من خلال التشفير البصري وكذلك عدم حدوث إشارة كهرومغناطيسية.

سابعاً: تأثير الألياف الضوئية على إنترنت الأشياء:

يُعتبر تأثير إنترنت الأشياء على اتصالات الألياف البصرية مرتفعاً للأسباب التالية:

• وسائط النقل السريع.

• أمن البيانات.

• لا يوجد فقدان للبيانات بسبب التداخل.