هل الكابل الضوئي الهجين عبارة عن ألياف ضوئية أو كابل?

الكابل الهجين البصري هو شكل هجين من الكابلات التي تدمج الألياف الضوئية والأسلاك النحاسية الموصلة, والتي يمكن أن تحل مشاكل نقل البيانات وإمدادات الطاقة للجهاز في نفس الوقت باستخدام كابل واحد.

في شبكات الحرم الجامعي الأكبر, تُستخدم كابلات الألياف الضوئية الهجينة بشكل أساسي لإكمال الاتصال بين المحول ووحدة الوصول أو الوحدة البعيدة, باستخدام كابل واحد لإكمال نقل البيانات لوحدة AP أو الوحدة البعيدة ومصدر طاقة PoE في وقت واحد.

مع تطور تقنية WLAN إلى Wi-Fi 6 والواي فاي المستقبلي 7, لا يمكن للكابلات الزوجية الملتوية التقليدية أن تدعم التطور طويل المدى لعرض النطاق الترددي. لا يمكن للألياف الضوئية أن تحل مشكلة مصدر طاقة PoE, ومن هنا وُلد حل الكابلات الهجينة الإلكترونية الضوئية.

ولادة الكابلات الهجينة الضوئية

يتطلب التشغيل العادي لخدمات الشبكة بشكل عام أن تقوم الأجهزة عبر الكابل بحل جانبين من المشكلة: مصدر الطاقة للمعدات نفسها ونقل البيانات.

لكن, هناك بعض الأجهزة ذات بيئات التثبيت المعقدة نسبيًا, مثل شبكات WLAN APs, 5G محطات قاعدة صغيرة, كاميرات المراقبة بالفيديو, وهكذا. من الصعب العثور على مقابس طاقة مناسبة في بيئة تثبيت هذه الأجهزة, ومن الصعب توفير الطاقة للأجهزة.

في مثل هذه السيناريوهات, من المأمول في كثير من الأحيان أن يتمكن الكبل من حل مشكلة إمدادات الطاقة للمعدات ونقل البيانات في نفس الوقت.

في كابل الاتصالات, وفقًا للوسائط المختلفة يمكن تقسيمها إلى ألياف ضوئية كوسيلة نقل للكابلات الضوئية و الأسلاك النحاسية كوسيلة نقل للكابلات النحاسية.

تستخدم الألياف الضوئية مبدأ الانعكاس الكلي للضوء لنقل البيانات, والتي لديها مزايا عرض النطاق الترددي الكبير, خسارة منخفضة, ومسافة انتقال طويلة.

لكن, مادة الألياف الضوئية هي الألياف الزجاجية, وهو عازل كهربائي ولا يمكنه دعم مصدر طاقة POE.

ويستخدم الأسلاك النحاسية المعدن كوسيلة نقل, والذي يستخدم مبدأ الموجات الكهرومغناطيسية لنقل البيانات.

يمكن للأسلاك النحاسية نقل إشارات البيانات وإشارات الطاقة.

لكن, هناك تأثير حراري في عملية النقل, وبالتالي فإن الخسارة كبيرة وغير مناسبة لنقل البيانات لمسافات طويلة.

في مواصفات الأسلاك شبكة متكاملة, متطلبات واضحة, لا يمكن أن يتجاوز الطول الإجمالي لرابط كبل الزوج الملتوي 100 متر.

للمستقبل, الحاجة إلى كابل يدعم تطور النطاق الترددي على المدى الطويل وفي نفس الوقت لحل مشكلة إمدادات الطاقة PoE, والكابل الهجين الكهروضوئي هو الحل الأكثر منطقية.

الكبل الهجين البصري عبارة عن ألياف ضوئية وأسلاك نحاسية مدمجة في الكبل, ويستخدم الألياف الضوئية لنقل إشارات البيانات, باستخدام الأسلاك النحاسية لنقل إشارات الطاقة, أخذ أفضل ما في العالمين.

كلاهما يمكن أن يكمل نقل البيانات عالي السرعة ولكن يمكنه أيضًا إكمال إمداد الطاقة للمعدات لمسافات طويلة.

يظهر المقطع العرضي لكابل الألياف الضوئية الهجين في الشكل أدناه.

فهو يدمج الألياف الضوئية والموصلات النحاسية في كابل واحد ويضمن عدم تداخل الإشارات الضوئية والكهربائية مع بعضها البعض أثناء النقل من خلال هياكل محددة وتصميم طبقة واقية.

إنها مناسبة لجميع أنواع أنظمة الشبكات في الأسلاك المتكاملة, ويمكن أن تقلل بشكل فعال تكاليف البناء وبناء الشبكة, لتحقيق غرض خط متعدد الأغراض.

استخدام كابلات الألياف الضوئية الهجينة

في شبكة الحرم الجامعي, يستخدم كابل الألياف الضوئية الهجين بشكل أساسي للاتصال بين المحولات ونقاط الوصول أو الوحدات البعيدة.

للاتصال بين المحولات ونقاط الوصول, الحل التقليدي هو استخدم كبلات زوجية ملتوية, والتي يمكنها إكمال كل من نقل البيانات وإمدادات الطاقة PoE لنقاط الوصول.

لكن, مع تطور تقنية الواي فاي, تزداد متطلبات هذا الكابل بين المحول ونقطة الوصول بشكل متزايد.

بخاصة, شبكة Wi-Fi الموجهة نحو المستقبل 7 تتطلب التكنولوجيا أن يقوم هذا الكابل بحل مشكلة نقل البيانات عالي السرعة ومصدر طاقة PoE لمسافات طويلة في نفس الوقت.

من حيث عرض النطاق الترددي, خدمة الواي فاي 6 معيار, والتي يتم تسويقها حاليًا على نطاق واسع, يتطلب أن يصل عرض النطاق الترددي لهذا الكابل 10 جيجابت / ثانية; واي فاي المستقبل 7 يتطلب المعيار أن يصل عرض النطاق الترددي لهذا الكابل 40 جيجابت / ثانية.

من حيث إمدادات الطاقة PoE, يتم تثبيت العديد من نقاط الوصول في بيئات معقدة نسبيًا وتتطلب أكثر من 100 متر من قوة PoE.

على سبيل المثال, تحتاج بعض الملاعب 300 متر أو حتى مصدر طاقة PoE لمسافة أطول.

مسافة إمداد الطاقة التقليدية للزوج الملتوي هي فقط 100 متر, ولا يمكن تلبية الطلب.

لذلك, تعتبر كابلات الألياف الضوئية الهجينة الحل المثالي لتوصيل المفاتيح ونقاط الوصول.

تطبيقات الكابلات الهجينة الضوئية

للاتصال بين المفتاح والوحدة البعيدة, إذا تم استخدام كابل زوج ملتوي, لا يمكن أن تقتصر مسافة الإرسال إلا على 100 متر. في الفندق, طبي, تعليم, وسيناريوهات أخرى, 100 متر لا يكفي.

إذا كنت تستخدم الألياف الضوئية, تحتاج إلى توفير الطاقة للوحدة البعيدة بشكل منفصل, مما يجلب تكاليف إضافية لنشر الطاقة وإدارتها.

إذا كانت الوحدة البعيدة متصلة باستخدام كابل هجين إلكتروني ضوئي, يمكنها في نفس الوقت تحقيق مصدر طاقة POE لمسافات طويلة ونقل البيانات عالي السرعة. علاوة على ذلك, في هذه الحالة, لا يلزم أن يقتصر موقع تثبيت الوحدة البعيدة على غرفة الطاقة الضعيفة ولكن يمكن سحبه مباشرة إلى سطح مكتب المستخدم, مما يوفر بشكل كبير تكاليف الأسلاك والإدارة.

هيكل ومبدأ الكابلات الهجينة الضوئية

يدمج الكابل الهجين البصري الألياف الضوئية والأسلاك النحاسية في كابل واحد, حيث تكون الألياف الضوئية مسؤولة فقط عن نقل إشارات البيانات.

السلك النحاسي مسؤول فقط عن نقل إشارات الطاقة بحيث يمكن استخدام كابل الألياف الضوئية الهجين لنقل البيانات وطاقة PoE إلى نقطة الوصول في نفس الوقت.

لماذا يكون الكابل الهجين قادرًا على دعم التطور طويل المدى لعرض النطاق الترددي وإمدادات طاقة PoE لمسافات طويلة, في حين لا يمكن للزوج الملتوي أو الألياف الضوئية?

نقل إشارة البيانات

أولاً, في كابل هجين إلكتروني ضوئي, يتم إرسال إشارات البيانات عبر الألياف الضوئية.

يتيح لك ذلك الاستفادة الكاملة من اتصالات الألياف الضوئية وتلبية التطور طويل المدى لعرض النطاق الترددي والمسافة.

يستخدم الكابل المزدوج الملتوي الأسلاك النحاسية كوسيلة نقل, ثم ستتأثر إشارة البيانات بالمقاومة والسعة عند إرسالها على السلك النحاسي, الأمر الذي سيؤدي حتما إلى توهين وتشويه إشارة البيانات.

التوهين وطول الكابل لهما علاقة بطول الكابل, كلما زاد الطول, يزداد توهين الإشارة أيضًا.

عندما يصل توهين الإشارة أو تشويهها إلى مستوى معين, سوف يؤثر على النقل الفعال للإشارة.

لذلك, في مواصفات الأسلاك شبكة متكاملة, من الضروري ألا تتجاوز مسافة الكابلات المزدوجة الملتوية 90 متر, ويجب ألا يتجاوز الطول الإجمالي للارتباط 100 متر.

تستخدم اتصالات الألياف الضوئية مبدأ الانعكاس الكلي للضوء, وفي هذه الحالة لا يوجد فقدان للطاقة بسبب التأثير الحراري للتيار.

في نفس الوقت, لا يوجد تداخل للإشارة بسبب الحث الكهرومغناطيسي.

لذلك, فقدان اتصالات الألياف الضوئية صغير جدًا, ويمكن تحسين مسافة النقل وعرض النطاق الترددي بشكل كبير.

العوامل المؤثرة على مسافة الإرسال

ثانيًا, في الكابل الهجين الإلكتروني البصري, الموصل النحاسي مسؤول فقط عن نقل إشارات الطاقة, وهو تيار مباشر, وبالتالي فإن مسافة الإرسال طويلة نسبيا.

وفقا للاختبار, بعد وصول مسافة مصدر الطاقة 300 متر, لا يزال من الممكن ضمان قوة إمداد الطاقة البالغة 60 واط.

لكن السلك النحاسي في النهاية لديه مقاومة, ستظل عملية النقل تنتج تأثيرات حرارية, وسوف يستمر توهين الطاقة.

لذلك, حتى لو كانت إشارة العاصمة, مسافة انتقاله لا تزال محدودة.

بهذه الطريقة, يتم تحديد مسافة نقل كابل الألياف الضوئية الهجين من خلال مسافة نقل إشارة التيار المستمر على السلك النحاسي.

في المستقبل, مع تحسين التكنولوجيا والعمليات, فمن الممكن تحقيقه 1000 متر أو أكثر.

يمكن لمثل هذه المسافة أن تلبي بالفعل احتياجات معظم سيناريوهات مصدر طاقة PoE لمسافات طويلة.

تطور الكابلات الهجينة الضوئية

وفقا للاختلافات في أنواع الواجهة, لقد مرت كابلات الألياف الضوئية الهجينة بتطور الجيلين الأول والثاني.

واجهة الجيل الأول من كابلات الألياف الضوئية الهجينة (كابل الألياف الضوئية الهجين 1.0) يتم فصلها إلكترونيا, وواجهة كابل الألياف الضوئية الهجين من الجيل الثاني (كابل الألياف الضوئية الهجين 2.0) متحد إلكترونيًا.

يظهر هذا في الشكل أدناه.

مقارنة الكابلات الهجينة الضوئية 2.0 و 1.0

يتطلب الجيل الأول من كابلات الألياف الضوئية الهجينة منفذًا ضوئيًا ومنفذًا كهربائيًا واحدًا للاتصال بالجهاز.

يستخدم المنفذ البصري وحدات بصرية عادية من الدرجة التجارية وألياف موصل LC عادية, ويستخدم المنفذ الكهربائي موصلات RJ45. يتم استخدام المنفذ البصري لنقل البيانات ويستخدم المنفذ الكهربائي لإمدادات الطاقة PoE.

يتصل الكابل الهجين البصري من الجيل الثاني بالجهاز ويشغل واجهة هجينة بصرية واحدة فقط. يتم التزاوج باستخدام وحدة بصرية هجينة بصرية وأسلاك توصيل PDLC أو أسلاك التصحيح.

يمكن استخدام الواجهة الهجينة الضوئية لكل من نقل البيانات وطاقة PoE.

الاختلافات بين الكابلات الهجينة الضوئية 1 و 2

بالمقارنة مع الكابلات الهجينة الضوئية 1.0, أكبر تغيير في الكابلات الهجينة الضوئية 2.0 هو أنه تم تغيير منفذ التبديل الهجين البصري من الفصل الإلكتروني البصري إلى التكامل الإلكتروني البصري.

إن تحسين هيكل الكابل الهجين يجعل دمج الكابل واستخدامه أسهل, وفي نفس الوقت يضاعف كثافة المنافذ الضوئية والكهربائية. كابل ZMS يعتقد ذلك في المستقبل, كابل هجين 2.0 سوف يصبح التيار الرئيسي للكابل الهجين البصري.