الإرسال المتعدد بالتقسيم المكاني - SDM

تعرضت شبكات الاتصالات الضوئية، المسؤولة عن نقل جميع بيانات الإنترنت إلى نمو مستمر على مدى العقود القليلة الماضية وبعيداً عن الوصول إلى العتبة، فإنّ ظهور اتجاهات جديدة مثل إدخال (5G) وإضفاء الطابع الديمقراطي على الكائنات المتصلة والتطور الواسع النطاق للسحابة، تولد قيوداً جديدةً على قنوات الاتصال هذه وتم بالفعل نشر العديد من الاستراتيجيات لزيادة عرض النطاق الترددي للألياف الضوئية، مثل تقسيم الوقت (TDM) وتقسم الترددي (TDM) والتقسيم المكاني (SDM) وتقسيم الاستقطاب وتعدد الإرسال بتقسيم الطور، ومع ذلك
تقترب الشبكات الحالية من التشبع.

التقسيم المكاني المتعدد – SDM:

الإرسال المتعدد بالتقسيم المكاني (Space Division Multiplexing): إنّها تقنية تعدد إرسال يتم فيها استخدام الفصل المادي للإرسال كالهوائيات وذلك لتقديم تدفقات بيانات مختلفة في وقت واحد، تقنية (SDM) هي نهج لأنظمة (MIMO) وهي تحسن السعة عن طريق زيادة عدد الهوائيات في قناة الإرسال، والخوارزمية الأكثر شيوعاً في هذه التقنية هي (BLAST).

يُميز تعدد الإرسال بتقسيم المكاني (SDM) نفسه على أنّه التكنولوجيا التمكينية التي ستسمح بتجاوز هذه الحدود وتقديم الشبكات الضوئية للمستقبل وباستخدام عدة أشكال من الضوء في وقت واحد في الألياف الضوئية متعددة الأوضاع كما لو كانت قنوات مستقلة، يتيح (SDM) زيادة عرض النطاق الترددي في الألياف الضوئية، ومع ذلك لا يزال توليد وتعدد إرسال العديد من أشكال الضوء معقداً، وتحتوي معدات الإرسال الحالية على عدد محدود تماماً من الأوضاع وتتسبب في خسائر كبيرة وليست أيضاً انتقائية جداً للأسلوب وكلها تجعل المعالجة الرقمية للإشارة المستقبلة أكثر تعقيداً.

من المتوقع أن يؤدي تعدد الإرسال بالتقسيم المكاني (SDM) من خلال استخدام الألياف ذات أوضاع قليلة أو الألياف متعددة النواة إلى تعزيز قدرة الشبكات الضوئية بكفاءة والتغلب على أزمة السعة المتوقعة بسبب الطلب المتزايد بسرعة على السعة.

مكونات الإرسال المتعدد للتقسيم المكاني:

1. وسيط النقل البصري (SDM).
   
2. حلقة (SDM) ذات التضخيم البصري ووظائفها الـ(ROADM).
   
3. جهاز إرسال واستقبال بصري (SDM) متكامل.
   الألياف متعدد النواة (MCF) تتكون من نوى متعددة في ليف ضوئي واحد، أمّا الألياف متعددة الأنماط (MMF) التي تستخدم أنماطاً مختلفة لإرسال إشارات مختلفة عبر قلب واحد.
   

مزايا – SDM:

• أفضل استخدام لعرض النطاق الترددي.
  
• يمكن إعادة استخدام التردد الثابت في (SDM).
  
• يمكن تنفيذه في الكابلات الضوئية النقية.
  
• إنتاجية الكابلات الضوئية عالية جداً.
  

توافر أجهزة – SDM:

في السنوات الأخيرة، تم تطوير الكثير من الأجهزة الجديدة لتعدد الإرسال بتقسيم المكان جزئياً وتتوفر هذه العناصر تجارياً، ومنها:

1. هناك أنواع مختلفة من ألياف (SDM)، خاصة الألياف متعددة النواة والألياف ذات الأنماط القليلة جزئياً مع تقليل تأخير المجموعة التفاضلية المعيارية.
   
2. هناك أنواع مختلفة من معددات الإرسال المكانية وموصلات الوضع.
   
3. تم تطوير مضخمات ألياف مخدرة بالإربيوم خاصة للألياف قليلة الوضع والألياف متعددة النواة.
   
4. هناك أدوات ربط اندماجية مناسبة لربط الألياف متعددة النواة، وأحياناً مع زيادة أقطار التنظيف.
   

أمثلة تعدد الإرسال بتقسيم المكاني – SDM:

• استخدام ألياف بصرية منفصلة لكل قناة ووضع العديد من الألياف في كابل واحد.
  
• وضع العديد من الأزواج الملتوية المعدنية في كبل مزدوج واحد.
  

ملاحظة:يمكن مضاعفة كل قناة تعدد إرسال بتقسيم مكاني عن طريق تعدد إرسال بتقسيم زمني أو تعدد إرسال بتقسيم التردد، أي مضاعفة تقسيم طول الموجة أو كليهما، ويمكن استخدام الدوائر الوهمية في بعض الحالات.

الوصول المتعدد للتقسيم المكاني – SDMA:

الوصول المتعدد للتقسيم المكاني (Spatial Division Multiple Access): هي طريقة للوصول إلى القناة حيث يعمل وضع الاتصالات عبر الأقمار الصناعية على تحسين استخدام الطيف الراديوي وتقليل تكلفة النظام من خلال الاستفادة من الخصائص الاتجاهية لهوائيات الأطباق، وتعتمد هذه الطريقة على معماريات مخرجات متعددة المدخلات المتعددة (MIMO) وتستخدم في الغالب في الاتصالات اللاسلكية والأقمار الصناعية.

مصطلح (SDMA) هو نوع واحد من طرق الوصول إلى القناة حيث يتم استخدامه لنظام الاتصالات المتنقلة الذي يُعيد استخدام نفس مجموعة ترددات الهاتف الخلوي في منطقة خدمة معينة.

مزايا – SDMA:

• (SDMA) هو مسار بصري بحت.
  
• يقوم (SDMA) بقدرته على إعادة استخدام التردد.
  
• استهلاك بطارية محطة متنقلة منخفض.
  
• زيادة الكفاءة الطيفية.
  
• تكون (SDMA) شفافة بالنسبة للنظام إذا كانت بصرية بحتة.
  
• استخدم أي عرض نطاق أو معدل بيانات يمكن تحقيقه في الألياف.
  
• عادةً ما يتم دمج (SDMA) مع تقنيات تعدد إرسال أخرى للاستفادة بشكل أفضل من القناة المادية الفردية.
  

عيوب – SDMA:

• حقيقة عدد المفاتيح المستخدمة.
  
• (SDMA) مكلف للغاية ومكلف للبناء والتصميم.
  
• هناك أيضاً خسائر إدخال عالية حيث يجب أن يكون لكل إدخال القدرة على تقسيمه إلى أي مخرجات.
  
• قد يكون الارتباط العكسي مشكلة مثل مشكلة التداخل.