إذن، لماذا تكون سرعة نقل اتصالات الألياف الضوئية بهذه السرعة؟ ما هو الاتصال بالألياف؟ وما مميزاتها وعيوبها مقارنة بوسائل الاتصال الأخرى؟ في أي المجالات تستخدم التكنولوجيا حاليا؟
نقل المعلومات باستخدام الضوء في الألياف الزجاجية.
وباعتبارها شبكة سلكية، فإن اتصالات الألياف الضوئية لا يمكنها تلبية احتياجات الهاتف المحمول. في الحياة اليومية، تستخدم اتصالاتنا المحمولة الشبكات اللاسلكية، ولا يبدو أن وجود الاتصال البصري قوي.
"لكن في الواقع، يتم نقل أكثر من 90% من المعلومات عبر الألياف الضوئية. ويرتبط الهاتف المحمول بالمحطة الأساسية عبر شبكة لاسلكية، ويعتمد نقل الإشارات بين المحطات الأساسية في الغالب على الألياف الضوئية.وقال هي تشي شيويه، نائب مدير مكتب أبحاث النظام البصري في مختبر الدولة الرئيسي لتكنولوجيا شبكة اتصالات الألياف الضوئية، في مقابلة مع صحيفة العلوم والتكنولوجيا اليومية.
الألياف الضوئية عبارة عن ألياف ضوئية رقيقة مثل الشعرة، ويمكن دفنها مباشرة أو فوقها أو وضعها في قاع البحر. ونظرًا لوزنها الخفيف، وسهولة الاستخدام، وانخفاض تكلفة إنتاج المواد الخام، فقد حلت في النهاية محل الكابلات الضخمة باعتبارها وسيلة نقل الإشارة السائدة.
لتبسيط الأمر، يعد اتصال الألياف الضوئية أحد التطبيقات الشائعة للاتصالات الضوئية، مثل إشارات المرور التلسكوبية، وما إلى ذلك، فهي تستخدم الغلاف الجوي لنشر الضوء المرئي، وينتمي إلى النقل البصري، وينتمي الاتصال البصري إلى استخدام الألياف الزجاجية في الضوء معلومات الإرسال.
أخبر أحد ممارسي الاتصالات البصرية مجلة sci-tech اليومية أن الإشارات الضوئية تتحلل أثناء الإرسال بشكل أقل من الإشارات الكهربائية. وأوضح أنه على سبيل المثال تضمحل الإشارة الضوئية من 1 إلى 0.99 بعد مسافة 100 كيلومتر، بينما تضمحل الإشارة الكهربائية من 1 إلى 0.5 بعد مسافة كيلومتر واحد فقط.
من وجهة نظر المبدأ، فإن العناصر المادية الأساسية التي تشكل اتصالات الألياف الضوئية هي مصدر ضوء الألياف الضوئية والكاشف البصري.
سعة كبيرة وقدرة نقل لمسافات طويلة
ووفقا للتقارير، فإن الطريقة النهائية للوصول إلى النطاق العريض بالألياف الضوئية هي الألياف إلى المنزل، أي توصيل الألياف مباشرة بالمكان الذي يطلبه المستخدم، حتى يتمكن من الحصول على كمية كبيرة من المعلومات باستخدام الفيبر.
"إن طريقة الاتصال اللاسلكي عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي، كما أن وضع طريقة نقل الكابلات أمر مكلف. في المقابل، تتميز اتصالات الألياف الضوئية بمزايا السعة الكبيرة، وقدرة الإرسال لمسافات طويلة، والسرية الجيدة، والقدرة على التكيف القوية. علاوة على ذلك، فإن الألياف صغيرة الحجم وسهلة الاستخدام. البناء والصيانة وأسعار المواد الخام منخفضة نسبيًا أيضًا. قال Zhixue.
على الرغم من أن اتصالات الألياف الضوئية تتمتع بالمزايا المذكورة أعلاه، إلا أنه لا يمكن تجاهل اللوحة القصيرة الخاصة بها. على سبيل المثال، الألياف هشة وسهلة الكسر. بالإضافة إلى ذلك، يتطلب قطع أو توصيل الألياف استخدام جهاز محدد. تجدر الإشارة إلى أن البناء الحضري أو الكوارث الطبيعية يمكن أن تتسبب بسهولة في فشل خطوط الألياف.
في التطبيقات العملية، يعتمد تحقيق نقل الألياف الضوئية بشكل أساسي على الآلة الطرفية للإرسال البصري والآلة الطرفية للاستقبال البصري. جهاز الإرسال النهائي يمكنه ضبط وتحويل الإشارة الكهربائية الضوئية بشكل فعال، وبالتالي تحويل الإشارة الكهربائية إلى إشارة ضوئية محمولة بواسطة الألياف الضوئية. يقوم طرف الاستقبال البصري بإجراء تحويل عكسي ويمكنه أيضًا إزالة تشكيل الإشارة الكهربائية. يتم توصيل طرف الاستقبال البصري وطرف الإرسال البصري بواسطة موصل بكابل بصري لتحقيق نقل المعلومات ونقلها واستقبالها وعرضها.
وتعتمد معدات التصنيع المتطورة ذات الصلة على الواردات
الألياف الضوئية شائعة الاستخدام هي في الأساس ألياف ضوئية قياسية أحادية الوضع. من الناحية النظرية، تبلغ سرعة نقل المعلومات لكل وحدة زمنية حوالي 140 تيرابت/ثانية. وإذا وصلت سرعة نقل المعلومات إلى هذا الحد، فسيتسبب ذلك في ازدحام المعلومات. عادةً ما تكون الألياف أحادية الوضع عبارة عن ألياف يمكنها نقل وضع واحد فقط.
في الوقت الحاضر، يعد اتصال الألياف الضوئية القياسي أحادي الوضع أحد طرق الاتصال التي يستخدمها المشغلون بشكل شائع. وتبلغ سعة الإرسال لهذا الوضع 16 Tbit/s، وهي لم تصل بعد إلى القيمة الحدية النظرية. "إن الرقم القياسي الجديد البالغ 1.06 بيتابت/ثانية، والذي تم طباعته في بداية هذا العام، هو نتيجة للاختراقات في تكنولوجيا اتصالات الألياف الضوئية أحادية الوضع، ولكن من الصعب تحقيق مثل هذه السرعة في الاستخدام التجاري في فترة قصيرة من الزمن. وقت." قال Zhixue.
من الناحية الفنية، بالمقارنة مع الوضع الفردي، فإن وضع نقل الألياف متعدد النواة يتمتع بمزايا أكبر في تحقيق سرعة عالية، ولكن هذا الوضع لا يزال في المقدمة، وهناك حاجة إلى مزيد من الاختراقات في التقنيات الأساسية والمكونات الرئيسية والأجهزة. .
بعد 5 إلى 10 سنوات، وفي ظل زخم متطلبات التطبيق، يمكن تطبيق التقنيات الرئيسية لنظام نقل الألياف الضوئية متعدد النواة أحادي الوضع بقدرة 1.06 بيتابت/ثانية لأول مرة على بعض السيناريوهات الخاصة، مثل النقل عبر المحيطات وبعض السيناريوهات الخاصة. مركز بيانات واسع النطاق." قال Zhixue.
في الوقت الحاضر، يمكن لتكنولوجيا الاتصالات البصرية الصينية أن تنافس المستوى المتقدم الدولي، ولكنها لا تزال تواجه العديد من الصعوبات. على سبيل المثال، القاعدة الصناعية ذات الصلة ضعيفة، وتفتقر إلى تكنولوجيا الأصالة والاستقلالية، والمواد الخام للألياف الضوئية غير كافية. "في الوقت الحاضر، تعتمد المعدات المتطورة اللازمة لتصنيع مواد الألياف مثل سحب الأسلاك ولف الألياف على الواردات." قال Zhixue.
وفي الوقت نفسه، يتم التحكم بشكل أساسي في الأجهزة والرقائق المتطورة المتعلقة باتصالات الألياف الضوئية من قبل الدول المتقدمة مثل الولايات المتحدة واليابان.
وفي هذا الصدد، اقترح He Zhixue أنه من الضروري تعزيز البحوث النظرية الأساسية ذات الصلة، والقيام بعمل جيد في التخطيط طويل المدى للتكنولوجيات الأساسية، والتنبؤ باتجاه تطوير التكنولوجيا، والقفز من دورة التكرار الفني لـ "التتبع" - التأخر - إعادة التتبع - والتخلف ".
بالإضافة إلى ذلك، أكد هي تشي شيويه أنه من الضروري زيادة الاستثمار في البحث والتطوير، وتصميم ومعالجة الرقائق والأجهزة المتطورة، وتحفيز حماس مواهب البحث والتطوير، والتركيز على حماية الإنجازات الأصلية. وقال: "على وجه الخصوص، يجب علينا القيام بتصميم على أعلى مستوى، وتحقيق التآزر والابتكار في القوى العاملة، والبنية التحتية، والسياسات، وتحسين القدرات الداعمة للصناعات المقابلة".