تطبيقات الاتصالات البصرية

مع أوسع مجموعة منتجات وأكبر قاعدة مثبتة في الصناعة، تخدم أنظمة ووحدات ومكونات الاتصالات البصرية مجموعة واسعة من التطبيقات، من الاتصالات إلى “datacom” والمؤسسة، كما تلتزم مكونات الاتصالات بمتطلبات الجودة والموثوقية الصارمة لضمان عملها ودون عطل مع عمر طويل، حيث تعكس مكونات البيانات والمؤسسة المبتكرة تصميمات تعاونية تلبي بسرعة احتياجات التطبيقات سريعة التطور وتقنيات الشبكات.

ما هي تطبيقات البصرية

تلاقي كابلات الألياف الضوئية الكثير من الاستعمالات في مجموعة متعددة من الصناعات والتطبيقات كما تتضمن بعض استخدامات كابلات الألياف الضوئية ما يلي:

1- المجال الطبي

تستخدم كمرشدات ضوئية وأدوات تصوير وأيضاً كليزر للعمليات الجراحية.

2- الدفاع أو الحكومة

تعتمد كأجهزة مائية للموجات الزلزالية والسونار “sonar”، وكأسلاك في الطائرات والغواصات والمركبات الأخرى وأيضاً للشبكات الميدانية.

3- مخزن البيانات

تستخدم لنقل البيانات.

4- الإتصالات

يتم وضع الألياف واستخدامها لأغراض الإرسال والاستقبال.

5- الشبكات

تستخدم لتوصيل المستخدمين والخوادم في مجموعة متنوعة من إعدادات الشبكة والمساعدة في زيادة سرعة ودقة نقل البيانات.

6- صناعي أو تجاري

تُستعمل للتصوير في المناطق التي لا يمكن الانتقال إليها مثل الأسلاك، حيث يُعد التداخل الكهرومغناطيسي مشكلة، كأجهزة حسية “sensuality” لعمل درجة الحرارة والضغط والقياسات الأخرى وكأسلاك في السيارات وفي الأماكن الصناعية.

7- البث أو الكيبل التلفزيوني

تستخدم شركات البث أو الكابلات كابلات الألياف الضوئية لأسلاك “CATV” و”HDTV” والإنترنت والفيديو حسب الطلب والتطبيقات الأخرى.

• “CATV” هي اختصار لـ “cable television”.

• “HDTV” هي اختصار لـ “high-definition television”.

أساسيات تطبيقات الاتصالات الليفية الضوئية

لقد حولت الاتصالات الليفية الضوئية صناعة الاتصالات السلكيةواللاسلكية، وعلى مدى سنوات عديدة من الموثوقية المتسقة، أصبحت الألياف البصرية الخيار المنتشر للبنية التحتية الأساسية لشبكة إيثرنت وخدمات الإنترنت عالية السرعة وشبكات البيانات العامة.

واليوم أصبحت الألياف البصرية شائعة بشكل متزايد في شبكات الأعمال الصغيرة والمتوسطة الحجم، كما يتطلب الطلب على الأجهزة القائمة على بروتوكول الإنترنت، مثل هواتف “VoIP” وكاميرات “IP” ووحدات مؤتمرات الفيديو وزيادة في عرض النطاق الترددي لدعم اتصالات “IP”، ونظراً لقدراتها الإنتاجية الهائلة يمكن أن تدعم الألياف الضوئية الأجهزة كثيفة النطاق الترددي دون أي مشكلة.

يتوسع استخدام أنظمة الألياف الضوئية بمعدل مذهل، وفقط في السنوات العشر الماضية حلت أنظمة اتصالات الألياف الضوئية محل جميع الكابلات المزدوجة المحورية والملتوية، خاصةً في العمود الفقري للشبكة وهذا صحيح أيضاً في أي روابط اتصالات بعيدة المدى تقريباً.

هذا يمكن تفسيره ببساطة، حيث يُعد إعداد كابل الألياف الضوئية أسهل في الإعداد وأخف من الكابلات النحاسية التقليدية وأصغر بكثير من نظيره الإلكتروني، والعامل الأكثر أهمية هو أنّ لديها نطاق ترددي أكبر بكثير، ونظراُ لأنّ كابلات الألياف الضوئية أخف وزناً فهي أسهل في البقاء على قيد الحياة في قنوات المياه والمجاري المائية الموجودة.

وهناك فوائد كبيرة أخرى لكابلات الألياف الضوئية بما في ذلك مناعتها من التداخل الكهرومغناطيسي ومسافات مكرر أطول ومتطلبات طاقة أقل ومرونة أفضل، وجميع المميزات تجعل كابلات الألياف الضوئية جذابة للغاية والأهم من ذلك كله أنّها اقتصادية للغاية، كما سيكون الاتجاه الذي لا يمكن وقفه لتطبيقات الألياف البصرية هو التغيير من المسافات الطويلة إلى المكتب والمنزل.

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

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

استخدامات الألياف الضوئية

تشمل المصطلحات الألياف باتجاه الرصيف “FTTC” والألياف باتجاه المكتب “FTTD” والألياف باتجاه المنزل “FTTH” والألياف إلى المبنى “FTTB”، كما تمكن كابلات الألياف الضوئية التخيل من دمج جميع خدمات الهاتف والإنترنت والتلفاز، والنطاق الترددي العريض للألياف يجعل هذا ممكناً، حيث إنّه يوفر قدرة أكثر من كافية لتلبية جميع متطلبات الصوت والبيانات والفيديو.

يتم تسريع التحول من النحاس إلى الألياف بشكل كبير من خلال اختراع مضخم الألياف الضوئية، ومكبرات صوت الألياف الضوئية تتيح نقل الإشارات الضوئية عبر مسافات طويلة جداً، ودون الحاجة إلى إجراء مكلف للتحويل إلى الإشارات الإلكترونية والتضخيم الإلكتروني والتحويل إلى الإشارة الضوئية مرة أخرى كما هو الحال في المُجددات التقليدية.

كفاءة تشغيل نظام الاتصالات الضوئية محدودة بسبب معدل التشغيل المنخفض والإدراك المعقد نسبياً للمكونات الإلكترونية، كما تصبح معالجة الإشارات الضوئية الشفافة والسريعة مهمة جداً لشبكات الاتصالات الضوئية الحديثة من أجل التغلب على “عنق الزجاجة” الإلكتروني، كما يتم أخذ في الاعتبار مثالين لمعالجة الإشارات الضوئية بالكامل استناداً إلى الخصائص البصرية غير الخطية الفريدة للمضخمات الضوئية لأشباه الموصلات “SOAs”.

لقد تم تطوير نموذج نظري لجميع البوابات المنطقية الضوئية استناداً إلى الخدمية ذات النقاط الكمية “QD-SOAs”، والتي تعد أكثر المرشحين الواعدين لشبكات ضوئية تصل إلى “100 جيجابت / ثانية” واقترح أيضاً طريقة جديدة للتحكم التلقائي في الكسب البصري بالكامل “AGC”، ولمكبرات الألياف المشبعة بالإربيوم “EDFA” بناءً على تطبيق المكبرات البصرية لأشباه الموصلات “SOAs”.

المشكلة الأخيرة التي تواجه الألياف الضوئية هي توصيلها بالمنازل، حيث تدور اليوم كابلات الألياف الضوئية حول العالم وتوفر الاتصالات لكل القارات، لكنّ المكان الأخير الذي لا يصلون إليه هو أكثر الأماكن شيوعاً وهي المنازل، كما تصل إشارات هاتف الألياف الضوئية إلى “حي”، حيث تتوقف عند محور وهنا يتم تحويل الإشارات لإرسالها إلى مجموعات من “100-2000 منزل” عبر الكابلات المحورية.

يؤدي هذا التبديل إلى إبطاء الإشارات التي يمكن أن تنتقل بشكل أسرع داخل وخارج المنازل على حد سواء، حيث يتم نقل الإشارة بالكامل عبر أنظمة الألياف الضوئية ولم يتم إجراء التحويل لأنّ تركيب أنظمة الألياف الضوئية لا يزال يكلف أكثر من الكابلات المحورية، وعلى الرغم من استمرار السعر في الانخفاض والتكلفة ليست مع الألياف نفسها، ولكنّ مع تكاليف التبديل بما في ذلك دفع أجور الفنيين المهرة وتركيب محولات لأجهزة التلفاز غير المجهزة لاستقبال إشارات الألياف البصرية.

ومع ذلك يعتقد بعض المراقبين أنّه بما أنّ التغيير يجب أن يحدث في نهاية المطاف، فإنّ عاجلاً أفضل من آجل، خاصة مع الاستخدام المتزايد للإنترنت وزيادة العاملين عن بعد، وكان الهدف الكبير الآخر لاتصالات الألياف الضوئية هو مد الكابلات عبر البحر للانضمام إلى القارات، كما تم وضع أول كابلات تلغراف بحرية عبر المحيط الأطلسي في خمسينيات القرن التاسع عشر.

ولم يستمر أي من هذه الكابلات طويلاً عمل الأول لمدة “28 يوماً” لكن الاتصالات التي تم إرسالها خلال تلك الفترات، وكانت ذات قيمة كافية لدرجة أنّ رواد الأعمال في ذلك الوقت استمروا في تطوير أنظمتهم وبحلول الستينيات كانت هناك طريقتان للتواصل بين القارات باستخدام الهاتف، كما يمكن إرسال الإشارة عبر الكابلات البحرية أو عبر الأقمار الصناعية.

تميل إرسالات الكابلات إلى أن تكون مملوءة بالثبات وإشارات ضعيفة، بينما تشوهت عمليات إرسال الأقمار الصناعية بسبب التأخير الزمني، والذي تستغرقه إشارات الراديو للانتقال إلى الأقمار الصناعية المدارية والعودة للأسفل مرة أخرى، بالإضافة إلى مشاكل أخرى مثل تكرار الصدى وردود الفعل والثابت وفي كلتا الحالتين كانت مكلفة للغاية.

• “QD-SOA” هي اختصار لـ “Quantum dot-semiconductor optical amplifiers”.

• “EDFA” هي اختصار لـ “Erbium-doped fiber amplifier”.

• “AGC” هي اختصار لـ “automatic gain control”.

• “FTTD” هي اختصار لـ “fiber to the desk”.

• “FTTH” هي اختصار لـ “fiber to the home”.

• “FTTB” هي اختصار لـ “fiber to the building”.

• “FTTC” هي اختصار لـ “fiber to the curb”.