اقرأ في هذا المقال
أصبحت أجهزة الحوسبة مثل أجهزة الكمبيوتر الشخصية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية والهواتف المحمولة وأنواع لا تعد ولا تحصى من الأجهزة، والتي تدعم الإنترنت شائعة بشكل متزايد في العديد من جوانب الحياة الحديثة، كما تتزايد الحاجة إلى اتصال البيانات عبر الإنترنت وشبكات البيانات الخلوية وغيرها من الشبكات المماثلة.
أساسيات محطة الاتصالات البصرية
هناك العديد من المناطق في العالم، حيث لا يمكن الحصول على اتصال البيانات أو إذا تم الحصول عليها فهي غير موثوقة أو باهظة الثمن، كما يمكن تكوين رابط اتصال ضوئي للمساحة الخالية بين أطراف الاتصال المعنية التي تنقل وتستقبل ضوء الليزر المعدل، وعلى سبيل المثال يمكن للجهاز الطرفي الأول أن يولد شعاع ليزر مُعدَّلاً بواسطة بيانات الإنتاج ويرسل شعاع الليزر إلى الجهاز الطرفي الثاني ويمكن للجهاز الطرفي الثاني أن ينقل شعاع الليزر.
كما يتم الكشف عن البيانات وإعادة تشكيلها لاستعادة البيانات، وبالمثل يمكن للجهاز الطرفي الثاني أن يولد ضوء الليزر المعدل بواسطة البيانات ويرسل ضوء الليزر نحو الجهاز الطرفي الأول، ويكشف الجهاز الطرفي الأول ضوء الليزر ويتم فكها، ومن أجل دعم الاتصال ثنائي الاتجاه الذي يمكن فيه إرسال البيانات واستقبالها في وقت واحد باستخدام جهاز طرفي واحد، ينقل تكوين الجهاز البيانات باستخدام الطول الموجي الأول ويستخدم بيانات الطول الموجي الثاني التي يمكن تلقيها.
في هذه الحالة قد يشتمل مطراف الاتصال على فاصل حزمة مزدوج اللون في مسار الضوء من الفتحة الرئيسية للناقل، ويسمح فاصل الحزمة ثنائية اللون بتمرير أحد الأطوال الموجية والآخر بالانعكاس وبالتالي فصل الضوء المرسل أو المستقبَل عند طولين موجيين، ومختلفين أثناء مشاركة فتحة رئيسية واحدة يمكن وعلى سبيل المثال يمكن تكوين الجهاز الطرفي الأول للإرسال عند الطول الموجي واستقبال الضوء بطول الموجة.
يمكن لمقسم الحزمة ثنائي اللون أن يمرر الطول الموجي ويعكس الطول الموجي، ويمكن وضع مصدر ضوء الليزر، والذي تم تكوينه ليبعث عند الطول الموجي ليبعث يمر الضوء عبر فاصل الحزمة المزدوجة اللون باتجاه الفتحة الرئيسية، كما يمكن وضع جهاز كشف ضوئي تم تكوينه للكشف عند الطول الموجي لاستقبال الضوء المنعكس بواسطة فاصل الحزمة ثنائية اللون بعد استقباله من خلال الفتحة الرئيسية.
وبالمثل يمكن تكوين محطة الاتصال الثانية للإرسال عند الطول الموجي واستقبال الضوء بطول الموجة يمكن ترتيب مصادر الليزر، وأجهزة الكشف الضوئية المناسبة لتوجيه الضوء بين مقسم الحزمة ثنائية اللون والفتحة الرئيسية المفردة للمحطة الثانية، كما يمكن لمطارفي الاتصال الأول والثاني إرسال البيانات في وقت واحد في أي من الاتجاهين عن طريق إرسال واستقبال حزم الليزر المعدلة عند طولين موجيين مختلفين.
مبدأ عمل محطة الاتصالات البصرية
لضمان المحاذاة بين المحطات المنفصلة مكانياً يشتمل كل طرف بشكل عام على واحد أو أكثر من مرايا توجيه الحزمة القابلة للضبط والتي تنقل كل منها، كما يتم توجيه ضوء الليزر بين فتحة الفتح أو الاستقبال نحو مصادر ضوء الليزر المختلفة وأجهزة الكشف عن الضوء في كل طرف، وبالتالي من خلال ضبط اتجاه مرآة توجيه الحزمة من الممكن ضبط موضع النقاط البؤرية المختلفة في مسار الضوء الذي يقرن مصادر ضوء الليزر وأجهزة الكشف الضوئية مع الفتحة الرئيسية.
يكتشف نظام التغذية المرتدة أيضاً زاوية وصول ضوء الليزر الوارد ويستخدم الزاوية المحددة كتغذية مرتدة لتوجيه ضوء الليزر الخارج والذي يمكن استخدامه، كما تتضمن مسارات الضوء بين الفتحة الرئيسية ومختلف مصادر ضوء الليزر أو أجهزة الكشف عن الضوء بشكل اختياري العديد من المرشحات، والمرايا والعدسات والفتحات ومكونات نقل الضوء الأخرى.
تتعلق محطة الاتصالات البصرية بشبكة من النواقل كشبكة اتصالات هاتفية، الناقل عبارة عن مغلف يدعم مصدر الطاقة؛ لتوصيل المعلومات لاسلكياً إلى الأعضاء الآخرين في شبكة الناقل أو محطات الراديو الموجودة على الأرض وجهاز تخزين البيانات، والحمولة مع واحد أو أكثر من أجهزة الإرسال والاستقبال معاُ يمكن تشكيلها بواسطة أنّه يمكن أن تشتمل النواقل على محطات اتصالات بصرية، ويمكنها الاتصال ببعضها البعض عبر روابط بصرية خالية من الفضاء.
ويمكن تهيئتها للعمل في وضعين تكميليين مختلفين للاتصال المزدوج الكامل، وفي أحد الأوضاع يرسل الطرف ضوءاً له طول موجي أول، ويستقبل ضوءاُ له طول موجي ثانٍ على طول مسار الضوء المشترك في الفضاء الحر، كما يرسل الطرف ضوءاً له طول موجي ثانٍ ويستقبل ضوءاً له طول موجي أول، وبالتالي فإنّ هاتين المحطتين تعملان في أوضاع تكميلية في بالونين مختلفين يسمحان للناقلين بتوصيل البيانات في وقت واحد في كلا الاتجاهين.
لإنشاء مثل هذا الارتباط الخفيف بين أي ناقلات وإنشاء شبكة شبكية يوجه الجهاز الطرفي لمحاذاة مسار ضوء الفضاء الحر مع بواعث الضوء وأجهزة الكشف الخاصة بالوضع في الجهاز، كما يمكن تكوين الوضعين ليتم تبديلهما ديناميكياً عن طريق ضبط اتجاه المرآة، ويمكن أن تشتمل المحطة الطرفية على مرآة توجيه توجه الضوء من وإلى العنصر ثنائي اللون، مما يخلق مساراً متمايزاً اعتماداً على طول الموجة وأيضاً مكانياً لطولين موجيين يشمل بواعث ضوئية وكاشفات منفصلة.
تطور عمل محطة الاتصالات البصرية
يتم استخدام زوج باعث أو كاشف ضوئي تكميلي أول في وضع واحد ويتم استخدام زوج ثانٍ في الوضع الآخر، كما يتم ترتيب هذه المكونات الضوئية لمحاذاة الجهاز مع مسار اتصال عبر رابط بصري ذي مساحة خالية باستخدام الزوج التكميلي الأول أو الثاني عن طريق ضبط اتجاه مرآة التوجيه.
يمكن أن يشتمل الاتصال البصري على مقسم شعاع ومصدر ضوء واحد أو أكثر وكاشف واحد أو أكثر ومرآة توجيه، كما يمكن تشكيل مقسم الحزمة لنقل الضوء ذي الطول الموجي الأول ولعكس الضوء ذي الطول الموجي الثاني، ويمكن تكوين مصدر ضوء واحد أو أكثر لإصدار ضوء بطول موجي أول من موقع الانبعاث الأول ولإصدار ضوء بطول موجة ثاني من موقع الانبعاث الثاني.
يمكن تكوين جهاز كشف واحد أو أكثر لاكتشاف الضوء ذي الطول الموجي الأول في موقع الكشف الأول واكتشاف الضوء ذي الطول الموجي الثاني في موقع الكشف الثاني، ومرآة التوجيه وموزع الحزمة في حين أنّ مرآة التوجيه لها اتجاه أول:
- يتم توجيه ضوء الطول الموجي الأول المنبعث من موقع الانبعاث الأول نحو محطة بعيدة للتسليم.
- ضوء الطول الموجي الثاني المتلقاة من يمكن ترتيب محطة بعيدة لتوجيهها نحو موقع الكشف الثاني.
- يتم تكوين مرآة التوجيه ومشتت الحزم ثنائي اللون بشكل إضافي من أجل التوجيهات.
- يمكن ترتيب ضوء الطول الموجي الأول المستلم من طرف بعيد بحيث يتم توجيهه نحو موقع الكشف الأول.
توفر بعض تجسيدات الكشف الحالي منصة عالية الارتفاع، وقد تشتمل منصة الارتفاعات العالية على مظروف وحمولة تم تكوينها ليتم تعليقها من الغلاف ومحطة اتصال بصرية متصلة بالحمولة، كما يشتمل الجهاز الطرفي للاتصالات الضوئية على ما يلي:
- مقسم حزمة مصمم لإرسال الضوء ذي الطول الموجي الأول وعكس الضوء ذي الطول الموجي الثاني.
- موقع انبعاث أول من موقع الانبعاث الأول مصدر ضوء واحد أو أكثر مهيأ لإصدار ضوء بطول موجة واحد ومُعد أيضًا لإصدار ضوء من الطول الموجي الثاني من موقع الانبعاث الثاني.
- في موقع الكشف الأول بما في ذلك واحد أو أكثر من أجهزة الكشف التي تم تكوينها لاكتشاف الضوء بطول موجة واحد، وللكشف عن ضوء الطول الموجي الثاني في موقع الكشف الثاني.
