ما هي شبكة الألياف البصرية جيجابت ثنائية الاتجاه

يتم توفير شبكة ألياف بصرية ثنائية الاتجاه ومتعددة الأطوال الموجية والتي تتيح الاتصال بين المكونات الكهربائية مثل الوحدات القابلة للاستبدال بالخط بمعدلات نقل بيانات عالية، كما تتكون شبكة الألياف الضوئية ثنائية الاتجاه ومتعددة الأطوال الموجية من ألياف بصرية بلاستيكية أو زجاجية واحدة، قادرة على نقل البيانات بمعدلات أسرع من (1 جيجابت / ثانية).

أساسيات شبكة الألياف البصرية جيجابت ثنائية الاتجاه

يمكن تقليل عدد الكابلات الليفية بين وحدات الخطوط القابلة للاستبدال والمركبة على محطة طرفية بمقدار ثمانية أضعاف أو أكثر، عن طريق استبدال ألياف بصرية بلاستيكية أو زجاجية جيجابت بأربعة أو أكثر من الألياف البصرية البلاستيكية أو الزجاجية.

الألياف الضوئية عبارة عن دليل موجي أسطواني عازل للكهرباء ينقل الضوء على طول محوره وتتكون الألياف من قلب شفاف محاط بطبقة تكسية شفافة ويشار إليها فيما يلي باسم “الكسوة”، وكلاهما مصنوع من مواد عازلة للكهرباء، ويتم الاحتفاظ بالضوء في القلب بسبب ظاهرة الانعكاس الداخلي الكلي.

من أجل حصر الإشارة الضوئية في القلب يكون معامل الانكسار للنواة أكبر من معامل الانكسار في الغلاف وقد تكون الحدود بين اللب والكسوة شديدة الانحدار، كما هو الحال في الألياف ذات المؤشر التدريجي أو قد تكون تقدمية وكما هو الحال في الألياف ذات المؤشر المتدرج، ويمكن أن تكون الألياف الضوئية مصنوعة من الزجاج أو البلاستيك.

تتمتع الشبكات الضوئية باستخدام الألياف البصرية البلاستيكية (POFs) بمزايا تفوق الأسلاك النحاسية من حيث الوزن والحجم وعرض النطاق الترددي والقوة والمناعة، كما يتمتع (POF) بمزايا تتفوق على الألياف الزجاجية الضوئية (GOF) لسهولة المناولة والتركيب والصيانة، ويختلف ملف تعريف معامل الانكسار (POF) من معامل الانكسار المتدرج إلى معامل الانكسار التدريجي.

ملاحظة:“GOF” هي اختصار لـ “Optical fiberglass” و”POF” هي اختصار لـ “Plastic Optical Fiber”.

تطور شبكة الألياف البصرية جيجابت ثنائية الاتجاه

تتراوح هندسة (POF) من نواة واحدة إلى نوى متعددة ويمكن أن يستوعب قلب (POF) من وضع واحد أي مسار بصري فردي لنواة ألياف صغيرة جدًا إلى أوضاع متعددة، أي مسارات بصرية متعددة لنواة ألياف أكبر ويمكن أن يؤدي استخدام (POF) إلى توفير كبير في الوزن، وقد يكون توفير الوزن مهمًا للمركبات المثبتة على الشبكة مثل المحطات الطرفية.

تتمتع شبكات الألياف الضوئية بمزايا السرعة العالية وانخفاض الوزن ومناعة التداخل الكهرومغناطيسي مقارنة بالشبكات النحاسية، وتحتوي العديد من طرازات الطائرات المدنية على شبكات ألياف ضوئية للحجم والوزن وتقليل الطاقة، وفي بعض الحالات يُعد وجود عدد كبير من كابلات الألياف الزجاجية (GOF) في الطائرة عاملاً مهمًا يتسبب في ارتفاع تكاليف التصنيع.

من أجل تقليل تكلفة تركيب شبكة ألياف ضوئية من الضروري تقليل عدد كابلات الألياف الضوئية المستخدمة في المحطات الطرفية، والحل الشائع لتقليل عدد الألياف هو استخدام نظام مضاعفة تقسيم الطول الموجي (WDM)، ومع ذلك فإنّ أنظمة إدارة الطلب على المياه النموذجية غير متوافقة مع الألياف متعددة الأوضاع المستخدمة حاليًا في النقل التجاري.

ملاحظة:“WDM” هي اختصار لـ “Wavelength Division Multiplexing”.

مبدأ شبكة الألياف البصرية جيجابت ثنائية الاتجاه

يتم تصميم مكونات (WDM) النموذجية للاستخدام مع الألياف أحادية الوضع ويبلغ قطر الألياف أحادية الوضع أقل من (10 ميكرون)، وتُعد مكونات (WDM) لتعدد الإرسال وفك تعدد الإرسال حواجز شبكية الدليل الموجي (AWGs) باهظة الثمن ولم يتم إثبات استخدامها في بيئات إلكترونيات القاسية.

كما يتكون كل مرشح بصري من أجهزة الإرسال والاستقبال عبارة عن مرشح ممر نطاق انتقائي بطول الموجة وكل واحد من أجهزة الإرسال والاستقبال، عبارة عن جهاز إرسال واستقبال ثنائي الاتجاه أحادي الطول من الألياف ثنائي الاتجاه، وكما أنّه هناك طريقة لتمكين نقل البيانات ثنائية الاتجاه بين المجموعة الأولى ومجموعة ثانية من الوحدات القابلة للاستبدال، وهي الطريقة التي تشتمل على الخطوات التالية:

• جهاز إرسال واستقبال ثنائي الاتجاه من الألياف أحادية الاتجاه مزدوج الطول الموجي.

• الاقتران البصري للألياف المفردة لأجهزة الإرسال والاستقبال ثنائية الاتجاه أحادية الموجة مزدوجة الطول لمجموعة أولى من وحدات الخط القابلة، للاستبدال بطرف واحد من كبل بصري يشتمل على ألياف بصرية جيجابت.

• اقتران بصري لألياف مفردة من أجهزة إرسال واستقبال ثنائية الاتجاه أحادية الطول مزدوجة الموجة من مجموعة ثانية من وحدات الخط القابلة للاستبدال بالطرف الآخر من الكبل البصري، حيث تشتمل المجموعة الأولى من الوحدات القابلة للاستبدال على خطين على الأقل على وحدتين قابلتين للاستبدال، و عدد وحدات السطر القابلة للاستبدال في المجموعة الثانية يساوي عدد وحدات السطر القابلة للاستبدال.

• يتم توفير جهاز إرسال واستقبال ثنائي الاتجاه أحادي الألياف ثنائي الاتجاه ذو طول موجي مزدوج إلى وحدة قابلة للتبديل في السطر الأول لإصدار الضوء ذي الطول الموجي الأول، وللكشف عن الضوء ذي الطول الموجي الثاني، وجهاز إرسال واستقبال ثنائي الاتجاه ثنائي الاتجاه أحادي الموجات ثنائي الاتجاه لإصدار ضوء له طول موجي والذي له طول موجي أول في الوحدة القابلة للتبديل.

ملاحظة:“AWGs” هي اختصار لـ “Arrayed waveguide gratings”.

ما هي واجهة الألياف ثنائية الاتجاه متعددة الأوضاع

تشتمل الواجهة ثنائية الاتجاه للألياف الضوئية متعددة الأوضاع على منفذ ألياف بصرية استقبال أو إرسال قابل للتشغيل للاتصال بألياف بصرية متعددة الوسائط، ووحدة فصل طول الموجة في الاتصال بمنفذ الألياف الضوئية للاستلام أو الإرسال، ووحدة استقبال بصرية في الاتصال مع وحدة فصل الطول الموجي وتهيئتها لاستقبال الإشارات الضوئية عند الطول الموجي الأول عبر وحدة فصل الطول الموجي.

يتم توفير واجهات ثنائية الاتجاه (10GBASE (10 جيجابت إيثرنت)) وتشتمل على نظام إرسال واستقبال مزدوج يمكن من خلاله تحقيق الانتشار ثنائي الاتجاه عبر ليف واحد متعدد الأوضاع، وعلى وجه الخصوص يسمح هذا الزوج من أجهزة الإرسال والاستقبال، بالانتشار ثنائي الاتجاه عبر ليف واحد لإشارة (850 نانومتر) في اتجاه واحد و(1310 نانومتر) في الاتجاه المعاكس، على نفس الألياف متعددة الأوضاع.

كما أنّ هذه الواجهات عبارة عن أجهزة تعتمد على الوسط المادي البصري (PMD) وستكون عادةً أجهزة محمولة على حامل في مركز بيانات، كما تدعم الطول الموجي الأول ضمن منطقة (840 نانومتر ) – (860 نانومتر) للإرسال، ويستقبل السطح البيني الإرسال (840 نانومتر) – (860 نانومتر) باستخدام مستقبل مناسب.

وكذلك منفذ الألياف الضوئية للاستقبال أو الإرسال ووحدة الإرسال الضوئية في الاتصال مع وحدة فصل الطول الموجي وتهيئتها للإرسال عند طول موجي ثانٍ، عبر وحدة فصل الطول الموجي و منفذ الألياف الضوئية للاستقبال أو الإرسال.

ملاحظة: “PMD” هي اختصار لـ “Phase physical medium”.

في النهاية، إنّ الشبكة البصرية ثنائية الاتجاه لإرسال واستقبال ضوء بأطوال موجية متعددة من خلال بلاستيك واحد جيجابت أو ألياف زجاجية جيجابت؛ للاستخدام في نظام الإلكترونيات.