تعتبر الألياف البصرية أحد المجالات المركزية للتطور في مجال تكنولوجيا الاتصالات لسنوات عديدة. علق المتخصصون في البداية آمالًا كبيرة على هذا المفهوم ، والذي لا تؤكده حتى يومنا هذا سوى النجاحات الدورية في إرساء شبكات اتصالات بأحجام مختلفة. على وجه الخصوص ، أثبتت اتصالات الألياف الضوئية فعاليتها بالفعل على مثال خطوط اتصالات المحيط الهادئ ، ومن المقرر استخدام هذا الأساس في المستقبل في أنظمة الليزر وأجهزة الاستشعار.
ما هي الألياف؟
يتم تشكيل الاتصالات القائمة على شبكات الألياف الضوئية على مبدأ الإشعاع الكهرومغناطيسي ، والذي يتم من خلاله إرسال إشارة. الناقل المادي عبارة عن أدلة ضوئية تتميز بمقاومة التداخل وعرض النطاق الترددي العالي. إذن ، ما هو الدليل الخفيف وما علاقته بنقل البيانات؟ هذه الألياف مصنوعة من الزجاج معبعض المواد المضافة ، والتي بفضلها يمكن للشركة المصنعة تغيير الخصائص البصرية الفردية. كحد أدنى ، يلزم طلاء بوليمر لحماية الألياف من التلف الخارجي. في الواقع ، هذه الألياف هي أيضًا غير متجانسة في هيكلها. يتكون من قلب يبلغ قطره حوالي 8-10 ميكرون ، بالإضافة إلى غلاف محيط به يتكون من أسطوانة يبلغ سمكها حوالي 100-125 ميكرون. يكمن مبدأ تشغيل قناة اتصال الألياف الضوئية في قدرة دليل الضوء على توفير انعكاس داخلي للموجات الكهرومغناطيسية مع بعض مؤشرات الانكسار. ينعكس شعاع ضوئي شرطي في عملية الحركة داخل الألياف الضوئية من الغلاف من الداخل ، دون مغادرة الدائرة. بهذه الطريقة ، يتم تسليم إشارة بقيم خسارة مختلفة.
خصائص أداء شبكات الألياف البصرية
ترتبط الجوانب الإيجابية الرئيسية لتشغيل خطوط الألياف البصرية بسرعة عالية في توصيل المعلومات. حتى وقت قريب ، تم التعبير عن هذه القيمة كرقم قياسي قدره 1 تيرابت في الثانية. ومع ذلك ، حتى الآن تعتبر هذه البيانات غير ذات صلة من حيث الأرقام القياسية. وهكذا ، سمحت التقنيات الجديدة لأنظمة تعدد إرسال الموجات للألياف الضوئية بتوفير معدل خدمة إشارة يبلغ 15 تيرا بايت في الثانية. تمارس شركات الاتصالات الكبيرة استخدام اتصالات الألياف الضوئية متعددة القنوات عبر مسافات تصل إلى 10000 كيلومتر مع دعم سرعات تصل إلى 100 جيجابت في الثانية. بالمناسبة ، يمكن أن يحتوي التتبع الواحد على ما يصل إلى 150-200 قناة ، والتيبسبب قطر الألياف الصغير. لا يزيد سمك خط جذع واحد بدون غلاف واقي خارجي عن 1 سم. أما بالنسبة لمقدار التوهين الذي لا يؤثر فقط على السرعة ولكن أيضًا على الجودة الإجمالية لنقل الإشارة ، فإن هذا الرقم في حالة الألياف الضوئية هو 5 ديسيبل / كم. يعد هذا مؤشرًا جيدًا للغاية مقارنة بالشبكات الكهربائية التقليدية ، مما يجعل من الممكن مد خطوط لمسافة 100 كم أو أكثر بدون نقاط تحويل إشارة وسيطة.
إيجابيات التكنولوجيا
إلى جانب سرعة النقل العالية وتأثير التوهين المنخفض ، تتمتع الألياف البصرية بالمزايا التالية:
- متانة تشغيل الخط
- موثوقية العملية
- الحماية من التأثيرات الكهرومغناطيسية الخارجية.
- مستوى عالٍ من تشفير الإشارة ، مما يلغي فعليًا إمكانية اعتراض البيانات.
- النطاق العريض.
- خفيف الوزن ومتواضع الحجم.
يعتمد مدى الكشف عن المزايا المذكورة أعلاه في خط اتصال معين من الألياف الضوئية على طرق وضعه وجودة المادة. لذلك ، على سبيل المثال ، من أهم العقبات التي تحول دون الانتقال الشامل إلى طريقة تنظيم الاتصالات هذه في روسيا انخفاض مستوى المتخصصين في هذا المجال والجودة غير المرضية للمواد الاستهلاكية.
سلبيات التكنولوجيا
هناك أيضًا عيوب مميزة لشبكات الألياف البصرية ، والتي يمكن أن تظهربغض النظر عن جودة التنفيذ الفني لقنوات الاتصال. من بينها يلاحظ:
- تكلفة عالية. في كل من مرحلة تنظيم البنية التحتية التقنية وعملية صيانتها ، لا تزال التكاليف تتجاوز تكاليف إنشاء وتشغيل المزيد من خطوط الاتصال المألوفة.
- هشاشة الهيكل. من أكثر عيوب الألياف الضوئية حساسية هي قيود تركيبها. لا يمكن ضمان متانة اتصالات الألياف الضوئية عالية المستوى إلا إذا تم وضع الخطوط مباشرة. ومع ذلك ، يتم حل هذه المشكلة تدريجيًا بدقة عن طريق إدخال إضافات خاصة في بنية الألياف الأساسية.
- مطالب عالية على البنية التحتية للاتصالات. مرة أخرى ، يمكنك الاعتماد على الأداء العالي عند استخدام خطوط الألياف البصرية فقط إذا كان النظام منظمًا على معدات شبكة حديثة.
تطبيق اتصالات الألياف الضوئية في روسيا
كما هو الحال في البلدان الأخرى ذات التطور التكنولوجي المتقدم ، تجد الألياف البصرية في روسيا مكانها في المقام الأول في صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية. ومع ذلك ، ليست هذه هي المنطقة الوحيدة التي تتقن هذه التكنولوجيا. تُستخدم الألياف الضوئية في أجهزة القياس وآلات الأشعة السينية (بما في ذلك التصوير بالرنين المغناطيسي) والجيروسكوبات وأنظمة الإنذار الأمني. في الوقت نفسه ، غالبًا ما تكون طرق التكامل الفني ذات طبيعة مماثلة ، وهو ما يؤكده أيضًا نطاق العمال المطلوبين لتنظيم مثل هذه الأنظمة. على وجه الخصوص ، الشواغر للاتصالات الألياف البصريةيشمل وظائف عمال اللحام والميكانيكيين ومهندسي النظام. وينطبق نفس الشيء على صيانة البنية التحتية للألياف الضوئية.
مشاكل في تنفيذ اتصالات الألياف الضوئية
يواجه عدد من كبار المزودين الروس العاملين في مجال الاتصالات صعوبات مالية مع الانتقال إلى تقنيات جديدة لتنظيم الشبكات. ويرجع ذلك جزئيًا إلى ارتفاع تكاليف التجديد الفني للشبكات مع الاستبدال الكامل لكل من ناقلات الإشارات ومعدات التشغيل. تعتبر شركة MGTS الحضرية أن اتصالات الألياف الضوئية هي أحد المجالات الرئيسية للتطور اليوم ، ولكن في الوقت نفسه ، يلاحظ ممثلوها أيضًا الصعوبات المرتبطة بعدم رغبة المشتركين أنفسهم في التحول إلى وسائل تكنولوجية جديدة. يشعر العديد من المستخدمين بالرضا عن شبكة الأسلاك النحاسية التقليدية ، والتي توفر خصائص كافية لنقل بيانات المستهلك. إنهم لا يريدون دفع مبالغ زائدة مقابل الابتكارات ، الأمر الذي يجبر المشغل على تحمل تكاليف خدمة نوعين من شبكات الاتصالات.
آفاق تطوير اتصالات الألياف البصرية
إذا كان السوق الاستهلاكية الشامل لا يزال مضبوطًا على العملية التطورية للانتقال إلى الألياف البصرية ، فإن الشركات الرائدة في العالم تتطلع بالفعل إلى المستقبل ، والذي تم فتحه بواسطة تقنيات اتصالات الألياف الضوئية في مختلف المجالات. حالياًتشمل المجالات الواعدة أنظمة الاستشعار الموزعة وليزر الألياف الضوئية. ستتيح التقنية الأولى إمكانية إجراء اختبار غير مدمر لهياكل المباني والهندسة مع مجموعة واسعة من بيانات مخرجات التحليل - على وجه الخصوص ، مع مؤشرات دقيقة لدرجة الحرارة والضغط وعمليات تشوه الكائن. بقدر ما يتعلق الأمر بليزر الألياف ، يمكن أن توفر خصائصها وخصائص الموجة المنبعثة فرصًا غير مسبوقة في المعالجة الفيزيائية للمواد الصلبة.
الخلاصة
الاتصالات القائمة على تقنية الألياف البصرية ، مع جميع العوامل السلبية للتطبيق ، تعمل على توسيع نطاق تغطيتها. إلى حد كبير ، تم تسهيل ذلك من خلال التنسيق التكنولوجي لشبكة GPON ، وهو مفهوم محسن لخطوط جذع الألياف الضوئية. اتخذت Rostelecom ، باعتبارها واحدة من أكبر شركات الاتصالات السلكية واللاسلكية في روسيا ، خطوة كبيرة في التطوير التكنولوجي لهذا التنسيق. اليوم ، تقوم بوضع خطوط بدون عقد تضخيم وسيطة على مسافات من 20 إلى 60 كم مع دعم لسرعات تصل إلى 1.25 جيجابت / ثانية. وهذه مجرد واحدة من التنسيقات الممكنة لاستخدام الألياف في صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية اليوم.
