تعد شبكات الألياف الضوئية من أهم الوسائل التي تعمل على نقل المعلومات والبيانات بكفاءة عالية من خلال الموجات الضوئية التي تنتقل عبر الكابلات، حيث تُمثل أحدث ثورة تكنولوجية في عالمنا المعاصر، لأنها تعمل على التوسع في التفاعلات الرقمية، من خلال نقل البيانات بسرعة تصل إلى ما يقارب سرعة الضوء، على الرغم من إنها ألياف دقيقة جدًا عادةً ما تصُنع من الزجاج أو البلاستيك، لكنها تلعب دور مهم في نقل الضوء إلى مسافات طويلة بكفاءة عالية، وهذا بدوره يُمكن الخبراء من نقل البيانات دون المعاناة من مشكلة تشتت الإشارة.
كيف تعمل شبكات الألياف الضوئية؟
تعمل شبكات الالياف الضوئية عبر حلقة متواصلة من الخطوات وذلك لإتمام وصول الضوء إلى نهاية المسار، وهذه الحلقة تتم عبر الخطوات التالية:
- تسير في تلك الألياف نبضات ضوئية شديدة القوة، تعمل على تحويل الإشارات الإلكترونية إلى إشارات ضوئية وذلك باستخدام المرسل الضوئي.
- ثم تبدأ في إصدار فوتونات، والتي بدورها تظل تنتقل في النواة الزجاجية التي تحيط بتلك الألياف.
- بسبب تداخل معامل الانكسار، فإنه يحدث ظاهرة الانعكاس الداخلي بشكل كلي، الأمر الذي يترتب عليه سير الضوء داخل تلك الألياف ولكن بصورة متعرجة.
- بالتالي لن يؤثر الأمر على قوة الطاقة عندّ مروره بالفضاء الخارجي.
- عندّ استمرار عملية نقل الضوء عبر تلك الألياف، قدّ يحدث خلل في الإشارة، مما يتسبب في انخفاض فعاليتها، وهذا ناتج عن الخسائر الضخمة التي يتعرض لها نتيجة عملية الامتصاص والتشتت.
- هنا تبدأ المكررات في لعب دورها الأساسي وهو تحسين قوة الإشارة من خلال إعادة توليدها مرة أخرى، للتأكد من وصولها بفاعلية أعلى حتى انتهاء المسار.
“أي أنها عملية تسير على وتيرة واحدة من خلال توليد الإشارة بواسطة جهاز الإرسال ثم نقل الفوتونات لحدوث الانعكاس الكلي للحفاظ على جودة الإشارة لضمان وصولها إلى نهاية المسار ثم تجديد الإشارة وتكرارها مرة أخرى. وهكذا”.
أنواع شبكات الألياف الضوئية
تندرج شبكات الالياف الضوئية ضمن خدمة الشبكات العامة التي يندرج منها العديد من الأنواع، ولكن يظل لأنواع الألياف الضوئية تأثير واضح وملحوظ في مجال الشبكات بأكمله، حيث تأتي هذه الأنواع متمثلة فيما يلي:
1- الألياف الضوئية المتعددة
يُطلق عليها (Multi-mode fibers) وهذا النوع يعمل على نقل البيانات والإشارات الضوئية داخل النواة في عدة مسارات، وبالتالي فهي اختيار مثالي للتطبيقات المتخصصة في نقل البيانات على مسافات قصيرة، فهذا النوع من الشبكات يتسم بقطر واسع يمثل 10 أضعاف قطر الألياف الفريدة، وبالتالي يتيح مساحة أكبر، لإتمام عملية نقل الإشارات.
2- الألياف الفردية
يُطلق عليها (Single-mode fibers) تعدّ من أحدث الأنواع تطورًا في مجال تقنيات الاتصال، حيث تعمل على نقل تلك البيانات لمسافات طويلة بإمكانيات عالية، وعادة ما يتراوح قطر تلك الألياف ما بين 5 إلى 10 ميكرومترات، لذا فهي لا تسمح سوى بمرور شعاع ضوئي واحد في خط مستقيم دقيق، وذلك نظرًا لضيق النواة، وهذا الأمر بدوره يقلل من مشكلة ارتداد الحواف.
مميزات الألياف الضوئية
يتميز هذا النوع من الشبكات بعدّة مزايا أهمها أنه يتيح:
- نطاق واسع من الترددات: وبالتالي فكلما زاد نطاق التردد كلما يستقبل عدد أكبر من الإشارات، فبالرغم من الخسائر التي قدّ تتعرض لها تلك الألياف، إلا أنها تستقبل ملايين القنوات بمعدل 30.000 غيغاهيرتز، والتي يمكن ترتيبها 2.000 بينما الناقلات الضوئية في نطاق 30.000 جيجا هرتز.
- انخفاض التكلفة: وفقًا للقوانين البصرية فإن نطاق تردد المعلومات الذي يتم عبر الألياف البصرية عادةً ما يزيد بمعدل معامل واحد فقط مرة كل 6 أشهر، في مقابل هذا تنخفض التكلفة بعامل واحد.
- أداء وكفاءة عالية: تتميز تلك الألياف بموثوقية الاستخدام، حيث يمكن توصيلها بعدة أجهزة، ولكن كلما زاد عدد الأجهزة كلما يزيد من فرص حدوث الفشل، وهذا يجعلها أكثر موثوقية وأمانًا، مما يجعلها من الأساسيات التي تستخدم في نقل المعلومات العسكرية، خاصةً أنها تتيح لك تجربة تشغيل تخلو من الأعطال بمعدل 500.000 أ 750.000 ساعات.
- خسارة أقل: لا ننكر حقيقة تعرض تلك الشبكات للخسائر، ولكنها عادةً ما تكون أقل بكثير مقارنة بأنواع الإشارات والكابلات الضوئية الأخرى.
- مقاومة عالية: نظرًا أن أحد المكونات الأساسية لتلك الألياف هو الكوارتز المتخصص في نقل الضوء دون الحاجة إلى استخدام الكهرباء، وبالتالي فإن الإشارات الضوئية عادة لا تتأثر بالمجالات الكهرومغناطيسية أثناء سيرها في المسار، وذلك لأنها يتميز بقوة مقاومة عالية للتداخل سواء الكهرومغناطيسي أو الصناعي، مما يسهل من سيرها، كما أن التنصت على تلك الشبكات في كثير من الأحيان يكاد يكون مستحيلًا.
- وزن خفيف: تتميز الألياف الضوئية بأنها خفيفة الوزن ورقيقة، حيث يتكون الكابل الضوئي من 4 ذ 48 الألياف وهو أقل من 13 مم من القطر، مقارنة بأنواع الكابلات الأخرى مثل الكابل المحوري الذي يصل إلى 47 مم، وبالتالي يسهل ذلك من تثبيته بسهولة.
استخدامات شبكات الألياف الضوئية
فكما وضحنا أنها تمثل أحدث تقنيات الاتصال في العالم، لأنها تتيح الفرصة لنقل البيانات لمسافات كبيرة دون الأخلال بدقتها، وهذا الأمر يتيح الفرصة لاستخدامها في العديد من الحالات ومنها:
- نقل أو توصيل البيانات بين المعدات: تُمكنك تلك الألياف من استخدام البيانات المتعددة في توصيل الأجهزة والمعدات المختلفة وذلك داخل المركز المخصص للبيانات، وهذا يرجع إلى سرعتها وكفاءتها العالية.
- تطبيقات ذات الترددات العالية: تعمل تلك الألياف على التعامل الفعال مع البث الصوتي والمرئي بفاعلية، ولهذا عادةً ما يتم استخدامها في التطبيقات الحديثة والمتعددة التي تتطلب تردد سريع وعالي لنقل البيانات.
- الشبكات المحلية (Local Area Networks, LANs): نظرًا لفاعليتها في نقل كم هائل من البيانات بسرعة عالية لمسافات تصل إلى 2 كم، فإنه يتم استخدامها كوسيلة أساسية على أجهزة المؤسسات والشركات.
- الاستخدامات العسكرية: هذا النوع من الشبكات يتم استخدامه بصورة واسعة في الجيش، وذلك لدوره الفعال في نقل المعلومات الحساسة بشكل آمن مع ضمان التأكد من عدم التنصت عليها من قبل الأعداء، فهي من الصعب اكتشافها بسهولة، وذلك لأنها تصدر أي نوع من الإشعاعات الكهرومغناطيسية.
- البث التلفزيوني: تعمل على بث ونقل الإشارات الراديوية والتلفزيونية بسرعة وجودة عالية.
- الاتصالات: عادةً ما تستخدم في شبكات الحواسيب، وذلك لأنها تعمل على نقل الفيديو والصوت بكفاءة ودقة عالية، مما يجعلها تعمل بفاعلية أكبر من فاعلية الكابلات النحاسية، فهي لا تعمل على تضخيم الإشارة بصورة متكررة أثناء نقل تلك الإشارات إلى مسافات كبيرة، مما يجعلها اختيار مثالي للاتصالات.
- المجال الطبي: تدخل في صناعة الأجهزة والإشعاعات المستخدمة في المسح الطبي والتنظير الداخلي للجسم، فهي تلعب دور فعال في نقل صورة الجسم بالداخل بشكل دقيق، مما يمكن الأطباء من إجراء التشخيصات الدقيقة في داخل الجسم بسرعة، وعادة ما تدخل تلك الإشارات في lab on a fiber.
تساهم شركة حلقة الوصل على توفير خدمات الشبكات بكل أنواعها، لأنها متخصصة في تقديم كافة الحلول التقنية المتقدمة في تخصص الشبكات بداية من التركيب والتصميم وصولًا إلى عمليات الصيانة الدورية وغيرها من الحلول التكنولوجية للأفراد والمؤسسات المختلفة.
خدمة الشبكات أو شبكات الألياف الضوئية بالتحديد تتمتع بأمان عالي، مما يتيح فرصة استخدامها في العديد من المجالات، لتحقيق المهام المطلوبة بكفاءة وسرعة عالية.
للمزيد من مقالاتنا: