ما هو الفرق بين الكابلات البصرية الألياف الواحدة والومك?

كابلات الألياف البصرية هي مكونات مهمة في شبكات الاتصال الحديثة, تمكين نقل البيانات عالي السرعة على مسافات طويلة. حيث تعتمد الشركات والأفراد بشكل متزايد على الصيام, اتصالات إنترنت موثوقة, ظهرت تقنية الألياف البصرية كمعيار ذهبي لنقل البيانات. يهيمن نوعان رئيسيان من الكابلات البصرية الألياف على السوق: وضع واحد و multimode كابلات الألياف الضوئية.

يعد فهم الاختلافات بين هذين النوعين من البصريات الألياف أمرًا ضروريًا لاتخاذ قرارات مستنيرة حول البنية التحتية للشبكة, نظرًا لأن كل منهما له نقاط القوة والضعف اعتمادًا على التطبيق المحدد. هذا المقال كابل Veri يتعمق في الفروق الرئيسية بين الكابلات البصرية الألياف ذات الوضع الواحد والمعدلات المتعددة, استكشاف عوامل مثل التصميم, أداء, يكلف, وسيناريوهات الاستخدام.

1. ما هي تكنولوجيا الألياف البصرية?

قبل مقارنة ألياف الوضع الواحد والمتعدد الأدوار, من الضروري فهم أساسيات تكنولوجيا الألياف البصرية.

تنقل الكابلات البصرية الألياف البيانات باستخدام إشارات الضوء بدلاً من التيارات الكهربائية. وهي تتكون من خيوط رقيقة من الزجاج أو البلاستيك (النواة), محاط بالكسوة التي تعكس الضوء في القلب. هذه العملية, مُسَمًّى الانعكاس الداخلي الكلي, يسمح إشارات الضوء بالسفر لمسافات طويلة مع الحد الأدنى من فقدان القوة. تُعرف كابلات الألياف البصرية بقدرتها على توفير نطاق ترددي أعلى, انخفاض التدخل, وسلاسل الإرسال الممتدة أكثر من كابلات النحاس التقليدية.

2. كابل الألياف البصرية أحادية الوضع

2.1 التصميم والهيكل

الألياف الوضع الفردي (سمف) تم تسميته لقدرته على حمل إشارات الضوء على طول مسار واحد, أو الوضع, في وقت. يتم تحقيق ذلك باستخدام نواة بقطر صغير للغاية - يدور حولها 8 ل 10 ميكرون. الكسوة التي تحيط النواة هي بشكل عام 125 ميكرون, وهو أمر قياسي لمعظم كابلات الألياف البصرية.

يحد الحجم الأساسي الصغير من عدد انعكاسات الضوء, تقليل التوهين (فقدان الإشارة) والسماح للإشارات بالسفر أكثر دون تدهور. في الألياف الوضع الواحد, ينتقل الضوء من خلال النواة في خط مستقيم, مما يؤدي إلى عدد أقل من تشوهات الإشارة وجودة نقل البيانات العالية على مسافات أطول.

2.2 أداء

تم تصميم الألياف الوضعية التواصل لمسافات طويلة. لأنها تقلل من فقدان الإشارة والتشويه, يمكنهم نقل البيانات عبر مسافات ما يصل إلى 100 كيلومترات أو أكثر دون الحاجة إلى معززات الإشارة (مكبرات الصوت). هذه الألياف تعمل عادة في 1310 نانومتر و 1550 نانومتر نطاقات الطول الموجي.

وتشمل المزايا الرئيسية:

• عرض النطاق الترددي العالي: يمكن أن تدعم الألياف الوضعية الوضع النطاق الترددي غير المحدود تقريبًا, مما يجعلها مثالية للتطبيقات عالية الطلب مثل البنية التحتية للعمود الفقري والاتصالات السلكية واللاسلكية.
• الحد الأدنى من فقدان الإشارة: بسبب انعكاسات أقل في القلب, انخفض فقدان الإشارة بشكل كبير.
• مسافة طويلة: ألياف الوضع الواحد هي الخيار الأفضل للشبكات الطويلة, ربط المدن والمناطق.

لكن, عادة ما تتطلب بصريات الألياف الوضعية مصادر إضاءة أكثر تطوراً, مثل الليزر, ويمكن أن يكون تركيبها أكثر تكلفة مقارنة بألياف الأدوار المتعددة.

2.3 التطبيقات

الألياف الوضعية هي الخيار المفضل لـ:

• الاتصالات: تعتمد خطوط الهاتف وخدمات الإنترنت لمسافات طويلة على ألياف الوضع الواحد بسبب قدرتها على نقل البيانات عبر مسافات طويلة دون تعزيز إشارة متكررة.
• تلفزيون الكابل (بعض): تستخدم في شبكات عالية السعة لتقديم خدمات التلفزيون والإنترنت إلى مساحات كبيرة.
• مراكز البيانات: يستخدم بشكل متزايد في مراكز البيانات الكبيرة حيث عرض النطاق الترددي العالي ومسافات انتقال طويلة ضرورية.

3. كابل الألياف البصرية متعددة الأدوار

3.1 التصميم والهيكل

الألياف متعددة الأدوار (ممف) يحصل على اسمه لأنه يمكن أن يحمل إشارات الضوء على طول مسارات متعددة, أو أوضاع, معًا. جوهر الألياف متعددة الأدوار أكبر بكثير من ألياف الوضع الواحد, عادة حولها 50 ل 62.5 ميكرون في القطر. يتيح النواة الأكبر إشارات إضاءة متعددة (أو أوضاع) للانتشار مرة واحدة.

هذا التصميم, في حين السماح لمزيد من البيانات بالسفر عبر الكبل في نفس الوقت, يقدم المزيد من انعكاسات الإشارة والتشتت المشروط (انتشار نبضات الضوء), مما يؤدي إلى فقدان إشارة أعلى على مسافات أطول. لكن, لمسافات قصيرة, الألياف المتعددة الأدوار تعمل بكفاءة وفعالة من حيث التكلفة.

3.2 أداء

يتم تحسين ألياف الأدوار المتعددة التواصل قصير المسافات, عادة أقل من 2 كيلومترات, وغالبا ما تستخدم في بيئات مثل شبكات المنطقة المحلية (Lans) و مراكز البيانات حيث هناك حاجة إلى نقل بيانات عالية السرعة على مسافات أقصر.

وتشمل الخصائص الرئيسية:

• عرض النطاق الترددي المعتدل: بينما توفر الألياف المتعددة النطاق الترددي أقل من ألياف الوضع الواحد, لا يزالون يدعمون انتقالًا عالي السرعة لمسافات قصيرة.
• فقدان إشارة أعلى: بسبب أنماط متعددة من الضوء السفر عبر النواة, هناك تشتت وفقدان الإشارة, الحد من المسافة التي يمكن أن تنقلها الألياف متعددة الأدوار دون تضخيم.
• أطوال موجية: تعمل الألياف المتعددة عادة في 850 نانومتر و 1300 نانومتر أطوال موجية.

واحدة من فوائد الألياف المتعددة هي أنه يمكنه استخدام مصادر إضاءة أرخص, مثل LEDs, جعل التكلفة الأولية أقل من التكلفة من الألياف الوضعية. لكن, تتحلل جودة الإشارة بسرعة أكبر مع المسافة, مما يجعلها أقل ملاءمة لنقل المسافات الطويلة.

3.3 التطبيقات

عادة ما يستخدم الألياف المتعددة في:

• شبكات المؤسسة: مثالي للاستخدام في المباني المكتبية والحرم الجامعي حيث لا تتطلب الروابط بين المباني أو الأرضيات مسافات طويلة.
• مراكز البيانات: غالبًا ما يستخدم لنقل البيانات قصير المسافات داخل مراكز البيانات, توصيل الخوادم, تخزين, ومعدات الشبكات.
• Lans: تستخدم لتوصيل أجهزة الكمبيوتر والأجهزة داخل منطقة محلية, مثل الأعمال التجارية أو المؤسسة الأكاديمية.

4. المقارنة بين الكابلات البصرية الألياف الواحدة الواحدة والمعادلات المتعددة

ميزة	الألياف الوضع الفردي	الألياف متعددة الأدوار
الحجم الأساسي	8-10 ميكرون	50-62.5 ميكرون
الطول الموجي	1310 نانومتر, 1550 نانومتر	850 نانومتر, 1300 نانومتر
مسافة	حتى 100 كم أو أكثر	حتى 2 كم
النطاق الترددي	غير محدود تقريبا	عالي, ولكن محدودة مقارنة مع الوضع المفرد
يكلف	أعلى بسبب مصادر ومعدات الضوء باهظة الثمن	انخفاض تكلفة التثبيت
التطبيقات	الاتصالات طويلة المسافات, بعض, مراكز البيانات	Lans, مراكز البيانات, شبكات الحرم الجامعي
مصدر الضوء	الليزر	LED أو VCSEL
التوهين	قليل (فقدان إشارة أقل)	أعلى (المزيد من فقدان الإشارة)

4.1 النطاق الترددي

واحدة من الاختلافات الأساسية بين ألياف الوضع الواحد والبدودة المتعددة هي عرض النطاق الترددي الذي يمكنهم دعمه. ألياف أحادية الوضع يعرض النطاق الترددي غير المحدود تقريبًا لأنها تنقل الضوء من خلال وضع واحد. في المقابل, الألياف متعددة الأدوار دعم عرض النطاق الترددي العالي للمسافات القصيرة ولكنه يعاني من تشتت مشروط, الذي يحد من النطاق الترددي على مسافات أطول.

4.2 مسافة

تم تصميم ألياف الوضع المفرد للتواصل طويل المدى, مع القدرة على نقل البيانات أكثر 100 كم أو أكثر دون تدهور إشارة كبير. الألياف متعددة الأدوار, على الجانب الآخر, تقتصر على حولها 2 كيلومترات بسبب تشتت جوهرها الأكبر والوسطي.

4.3 يكلف

التكلفة هي عامل مهم عند الاختيار بين ألياف الوضع الواحد والأدوار المتعددة. تتطلب ألياف الوضع الواحد مصادر إضاءة أكثر تكلفة (الليزر) والمستقبلين, جعل تكاليف التثبيت والمعدات بشكل عام أعلى. الألياف متعددة الأدوار, على النقيض من ذلك, أرخص في التثبيت لأنها تستخدم مصادر إضاءة أقل تكلفة مثل LEDs أو أشعة الليزر التي تنبعث منها السطح العمودي (VCsels). لكن, تأتي التكلفة الأولية المنخفضة مع المفاضلات في الأداء, بشكل خاص على مسافات أطول.

4.4 التوهين والتشتت

يشير التوهين إلى فقدان الإشارة عبر المسافة. في الألياف الوضع الواحد, التوهين ضئيل بسبب مسار الضوء الواحد, الذي يسمح للإشارة بالسفر مسافات أطول دون تدهور. في المقابل, تعاني الألياف المتعددة من التوهين العالي لأن مسارات الضوء المتعددة (أوضاع) تتدخل مع بعضها البعض.

تشتت, خاصة تشتت مشروط, هو عامل رئيسي آخر. تواجه الألياف الوضعية الوضعية تشتتًا ضئيلًا جدًا نظرًا لوجود مسار واحد فقط لإشارة الضوء للسفر. في الألياف المتعددة, يمكن أن يتسبب التشتت المشروط في انتشار نبضات الضوء أثناء سفرها عبر الكابل, مما يؤدي إلى تشويه الإشارة على مسافات أطول.

5. ما الذي يجب أن تختار: كابل الألياف الواحدة أو الألياف متعددة الأدوار?

ال الاختيار بين الكابلات البصرية الألياف ذات الوضع الواحد والمعدل المتعدد يعتمد على عدة عوامل, بما في ذلك التطبيق المقصود, مسافة الإرسال المطلوبة, والميزانية.

• لتطبيقات المسافات الطويلة: إذا كانت شبكتك بحاجة إلى نقل البيانات عبر مسافات طويلة, مثل بين المدن أو في شبكات الاتصالات الكبيرة, الألياف الوضع الفردي هو خيار واضح. إنه يوفر أداءً أعلى على مسافات طويلة ولكن مع ارتفاع تكلفة مقدمة.
• للمسافة قصيرة, التطبيقات عالية السرعة: إذا كانت شبكتك تتطلب نقل بيانات عالية السرعة ولكن تعمل داخل منطقة جغرافية محدودة, مثل الحرم الجامعي أو مركز البيانات, الألياف متعددة الأدوار يوفر حلًا فعالًا من حيث التكلفة. تكاليف التثبيت الأرخص تجعله خيارًا جذابًا للشبكات المحلية, على الرغم من أن إمكانيات المسافة محدودة مقارنة بالألياف الوضعية الواحدة.
• النظر في قابلية التوسع في المستقبل: إذا كان من المحتمل أن تزداد متطلبات النطاق الترددي المستقبلي, وقد تتوسع شبكتك على مسافات أطول, الاستثمار في الألياف الوضع الفردي يمكن أن تقدم فوائد طويلة الأجل, على الرغم من أن الاستثمار الأولي أعلى.

كل من الكابلات البصرية ذات الوضع الواحد والمتعدد الأدوار لها مزاياها وعيوبها, ويعتمد القرار الذي يجب استخدامه على الاحتياجات المحددة لشبكتك.