من أحدث التقنيات المستخدمة في توصيل الإنترنت إلى المنازل والشركات هي تقنية الفايبر، فما هو الفايبر؟ كيف يعمل وما هي أنواعه المختلفة؟
المحتويات:
ما هو الفايبر؟
يشير الفايبر، أو الألياف الضوئية، إلى التكنولوجيا التي تنقل المعلومات كنبضات ضوئية على طول الألياف الزجاجية أو البلاستيكية. يمكن أن يحتوي كبل الألياف الضوئية على عدد متفاوت من هذه الألياف الزجاجية، من بضع إلى بضع مئات.
طبقة زجاجية أخرى تسمى الكسوة، تحيط بنواة الألياف الزجاجية. حيث أنها تحمي طبقة الأنبوب العازل، وتعمل طبقة الغلاف كطبقة واقية نهائية للشريط الفردي.
تستخدم كابلات الألياف الضوئية بشكل شائع بسبب مزاياها على الكابلات النحاسية. تتضمن بعض هذه الفوائد عرض نطاق ترددي أعلى وسرعات إرسال أعلى. تُستخدم الألياف الضوئية لشبكات البيانات طويلة المدى وعالية الأداء.
كما أنها تستخدم بشكل شائع في خدمات الاتصالات، مثل الإنترنت والتلفزيون والهواتف. على سبيل المثال، تستخدم Google الألياف البصرية في خدمات Google Fiber، مما يوفر سرعات إنترنت بالجيجابت للمستخدمين.
كيف يعمل الفايبر؟
ينقل الفايبر أو الألياف الضوئية البيانات في شكل جسيمات ضوئية – أو فوتونات – تنبض عبر كابل ألياف بصرية. يحتوي كل من نواة الألياف الزجاجية والكسوة على معامل انكسار مختلف يعمل على ثني الضوء الوارد بزاوية معينة.
عندما يتم إرسال الإشارات الضوئية عبر كابل الألياف الضوئية، فإنها تنعكس عن القلب وتغطي في سلسلة من الارتدادات المتعرجة، في أعقاب عملية تسمى الانعكاس الداخلي الكلي. لا تنتقل الإشارات الضوئية بسرعة الضوء بسبب طبقات الزجاج الأكثر كثافة، وبدلاً من ذلك تتحرك بنسبة 30٪ أبطأ من سرعة الضوء.
لتجديد الإشارة أو تعزيزها طوال رحلتها، يتطلب إرسال الألياف الضوئية أحيانًا مكررات على فترات متباعدة. تقوم هذه المكررات بتوليد الإشارة الضوئية عن طريق تحويلها إلى إشارة كهربائية، ومعالجة تلك الإشارة الكهربائية وإعادة إرسال الإشارة الضوئية.
أصبحت كبلات الألياف الضوئية الآن قادرة على دعم إشارات تصل إلى 10 جيجابت في الثانية. عادة، مع زيادة سعة عرض النطاق الترددي لكابل الألياف الضوئية، يصبح أكثر تكلفة.
أنواع كابلات الفايبر.
كابلات الفايبر متعددة الأوضاع والكابلات أحادية الوضع هما النوعان الأساسيان لكابلات الألياف البصرية.
- الكابلات أحادية الوضع.
يتم استخدام الألياف أحادية الوضع لمسافات أطول نظرًا للقطر الأصغر لنواة الألياف الزجاجية. هذا القطر الأصغر يقلل من احتمال التوهين ، وهو انخفاض في قوة الإشارة. الفتحة الأصغر تعزل الضوء في شعاع واحد، مما يوفر مسارًا مباشرًا أكثر ويمكّن الإشارة من الانتقال لمسافة أطول.
تتميز الألياف أحادية الوضع أيضًا بنطاق ترددي أعلى بكثير من الألياف متعددة الأوضاع. عادةً ما يكون مصدر الضوء المستخدم للألياف أحادية الوضع هو الليزر. عادةً ما تكون الألياف أحادية الوضع أكثر تكلفة لأنها تتطلب حسابات دقيقة لإنتاج ضوء الليزر في فتحة أصغر.
- الكابلات متعددة الأوضاع.
تُستخدم الألياف متعددة الأوضاع لمسافات أقصر لأن الفتحة الأساسية الأكبر تتيح للإشارات الضوئية أن ترتد وتعكس المزيد على طول الطريق. يسمح القطر الأكبر بإرسال نبضات ضوئية متعددة عبر الكابل في وقت واحد، مما يؤدي إلى نقل المزيد من البيانات.
هذا يعني أيضًا أن هناك احتمالية أكبر لفقدان الإشارة أو تقليلها أو تداخلها. عادةً ما تستخدم الألياف البصرية متعددة الأوضاع LED لإنشاء نبضة الضوء.
الفايبر مقارنة بالكابلات النحاسية.
كانت الكابلات النحاسية هي الخيار التقليدي للاتصالات السلكية واللاسلكية والشبكات وتوصيلات الكابلات لسنوات. مع مرور الوقت، أصبحت الألياف البصرية بديلاً شائعًا.
معظم خطوط المسافات الطويلة الخاصة بشركات الهاتف مصنوعة الآن من كابلات الألياف البصرية. تحمل الألياف الضوئية معلومات أكثر من الأسلاك النحاسية التقليدية، نظرًا لعرض النطاق الترددي العالي والسرعات العالية.
نظرًا لأن الزجاج لا يوصل الكهرباء، فإن الألياف الضوئية لا تخضع للتداخل الكهرومغناطيسي، ويتم تقليل فقد الإشارة إلى الحد الأدنى.
إيجابيات وسلبيات الفايبر.
تستخدم كابلات الألياف الضوئية أو الفايبر بشكل أساسي بسبب مجموعة إيجابيات على الكابلات النحاسية. تشمل إيجابيات الفايبر ما يلي:
- تدعم قدرات عرض النطاق الترددي العالي.
- يمكن للضوء أن يسافر لمسافات أبعد دون الحاجة إلى قدر كبير من تعزيز الإشارة.
- أقل عرضة للتداخل ، مثل التداخل الكهرومغناطيسي.
- يمكن غمرها في الماء.
- تعتبر كابلات الألياف الضوئية أقوى وأرق وأخف وزناً من كابلات الأسلاك النحاسية.
- لا تحتاج إلى صيانتها أو استبدالها بشكل متكرر.
ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن الألياف البصرية أو الفايبر لها سلبيات يجب أن يعرفها المستخدمون. تشمل سلبيات الفايبر ما يلي:
- غالبًا ما تكون الأسلاك النحاسية أرخص من الألياف البصرية.
- تتطلب الألياف الزجاجية حماية أكبر داخل كابل خارجي أكثر من النحاس.
- يتطلب تركيب الكابلات الجديدة عمالة كثيفة.
- غالبًا ما تكون كابلات الألياف الضوئية أكثر هشاشة. على سبيل المثال، يمكن أن تنكسر الألياف أو يمكن أن تفقد إشارة إذا كان الكابل مثنيًا أو منحنيًا حول نصف قطر يبلغ بضعة سنتيمترات.
إقرأ أيضاً… كيف تنقل كابلات الألياف الضوئية أو (الفايبر) الإنترنت؟
استخدامات الفايبر.
يتم استخدام كابلات الفايبر في العديد من التطبيقات، ومن أهمها:
- شبكات الحاسوب والبث.
شبكات الكمبيوتر هي حالة شائعة لاستخدام الألياف البصرية بسبب قدرة الألياف الضوئية على نقل البيانات وتوفير نطاق ترددي عالٍ. وبالمثل، تُستخدم الألياف البصرية بشكل متكرر في البث والإلكترونيات لتوفير اتصالات وأداء أفضل.
- الإنترنت وتلفزيون الكابل.
يعد الإنترنت والتلفزيون الكبلي من أكثر استخدامات الألياف الضوئية شيوعًا. يمكن تركيب الألياف الضوئية لدعم الاتصالات بعيدة المدى بين شبكات الكمبيوتر في مواقع مختلفة.
- البيئات البحرية.
تُستخدم الألياف الضوئية في البيئات الأكثر تعرضًا للخطر، مثل الكابلات الموجودة تحت سطح البحر، حيث يمكن غمرها في الماء ولا تحتاج إلى استبدالها بشكل متكرر.
- العسكرية والفضاء.
تستفيد الصناعات العسكرية والفضائية أيضًا من الألياف الضوئية كوسيلة للاتصال ونقل الإشارات، بالإضافة إلى قدرتها على توفير استشعار درجة الحرارة. يمكن أن تكون كابلات الألياف الضوئية مفيدة بسبب وزنها الخفيف وصغر حجمها.
- التطبيقات الطبية.
يستخدم الفايبر بشكل متكرر في مجموعة متنوعة من الأدوات الطبية لتوفير إضاءة دقيقة. كما أنه يمكّن بشكل متزايد أجهزة الاستشعار الطبية الحيوية التي تساعد في الإجراءات الطبية طفيفة التوغل. نظرًا لأن الألياف الضوئية لا تخضع للتداخل الكهرومغناطيسي، فهي مثالية للاختبارات المختلفة مثل فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي. تشمل التطبيقات الطبية الأخرى للألياف الضوئية التصوير بالأشعة السينية والتنظير الداخلي والعلاج بالضوء والفحص المجهري الجراحي.
