مقارنة المحركات الوحيدة والمتعددة الوسائط لتطبيقات مختلفة للاتصال البصري

وتظل الألياف البصرية العمود الفقري للاتصالات السلكية واللاسلكية الحديثة، مما يتيح الانتقال السريع للصوت والفيديو والبيانات عبر مسافات شاسعة، حيث أن الطلب على النطاق الترددي لا يزال يتصاعد مع التوسع في استخدام الحواسيب السحابية، والشبكات ذات الصبغة الحسنة، وشبكة الأشياء (IoT)، فإن اختيار نوع الألياف البصرية المناسب قد أصبح قرارا هنديا حاسما.

الاختلافات الأساسية في التصميم الأساسي والتجهيز الخفيف

ويكمن التمييز الرئيسي بين الألياف الأحادية والألياف المتعددة الوسائط في مقياس نواة هذه الألياف، مما يؤثر تأثيرا مباشرا على كيفية انتقال الضوء من خلالها، إذ أن الألياف ذات الحركة الواحدة تُعد نواة ضيقة للغاية، تتراوح عادة بين 8 و 10 ميكرومات في قطرها، وهذا الضوء من القوى الأساسية الصغيرة الذي يُشعل في مسار واحد أو نمط واحد، ويسافر مباشرة إلى أسفل مركز الألياف، ويُبعد عن الجيل.

وعلى النقيض من ذلك، فإن الألياف المتعددة الوسائط تمتلك جوهرا أكبر بكثير، حيث تبلغ مساحته 50 أو 62.5 ميكروميترات في قطرها، وهذا الجزء الأكبر من الأشعة الضوئية يتيح لكل منهما مسار مختلف، السفر في آن واحد، وهذه المسارات المتميزة تسمى المواسع، وفي حين أن هذا التصميم يبسط الانقلاب على النور من مصادر مكلفة مثل أجهزة الغسل الضوئية والمسافات العمودية.

فهم التشت في حركة الموديل

إن التشتت في حركة اليد هو القيد الرئيسي على أداء الألياف المتعددة الوسائط، حيث أن كل طريقة تجتاز مسارا فريدا، فإن أساليب إعادة ترتيب الألياف (التي تعكس الزوايا الأكثر أمانا) تصل إلى جهاز الاستقبال في وقت لاحق من أساليب السفر الأقل مستوى، وهذا الرقم القياسي للتنقل يوسع من النبض المتنقل، ويزيد من احتمال التدخل في نطاقات الانفصال التي تتداخل فيها النبضات المتاخمة ويخفف تدريجيا من التشدد.

فقدان الوعي والعلامات

وفيما يتجاوز التشت، فإن الطول هو مظلة حرجة أخرى، إذ أن الألياف ذات الحركة الواحدة تظهر عموماً ارتفاعاً أقل من 0.2 دب لكل كيلومتر في الموجة المثلى 1550 نانومترات، وهذا الانخفاض ناتج مباشرة عن مسار النشر الوحيد، وانخفاض التفاعل مع واجهة الوصل بين النسيج الممتد إلى الكيلوغرامات.

طلبات المرافئ الوحيدة

الألياف ذات الحركة الواحدة هي الخيار الذي لا يُدع مجالاً للشك في جميع التطبيقات حيث المسافة و الترددات هي الشواغل الرئيسية وقدرتها على الحفاظ على سلامة الإشارات على المسافات القصوى مع الحد الأدنى من الخسارة تجعلها ضرورية لعودتنا إلى الاتصالات الرئيسية في العالم

الاتصالات السلكية واللاسلكية الطويلة الأجل والكابلات البحرية

وتعتمد الشبكة العالمية على شبكة معقدة من الكابلات المغمورة التي تمتد على المحيطات والقارات، وتقتصر هذه النظم على استخدام الألياف الأحادية الحركة، لأنها يجب أن تحمل حركة مجمّعة على آلاف الكيلومترات دون تجديد وسيط، وتدمج نظم الكابلات تحت سطح البحر الحديثة أشكالا متماسكة متماسكة ورقماً مضاعفاً من الموجات المتناهية المضغوطة (DWDM) لتحقيق مزايا مُفرّدة تتجاوز

شبكة المترو والشبكة الأساسية

وفي المناطق الحضرية الكبرى، تشكل الألياف الأحادية الجانب العمود الفقري الذي يربط المكاتب المركزية ومراكز البيانات ونقاط التفوق الرئيسية، وكثيرا ما تمتد حلقات المترو هذه إلى مئات الكيلومترات، والمسافات التي ستعاني من تدهور الإشارات متعدد الوسائط، ويقوم مقدمو الخدمات بنشر الألياف ذات الحركة الواحدة مع حركة المرور غير المتطورة بإضافة قدر إضافي من المرونة

شبكة الوصول والزيارة من طراز Fiber-to-Home (FTTH)

وفي شبكات الوصول، أصبحت الألياف الأحادية المصدر المعيار الذي يتيحه نشر الألياف من نوع Fiber-to-Home في جميع أنحاء العالم، أما معايير مثل ITU-T G.652 (أوسع نطاق من أنواع الـ SMF) و G.657 (الألياف الحساسة بالنسبة للمنشآت الداخلية الضيقة) فتكفل التوافق بين ملايين الكيلومترات من النباتات المنتشرة، وفي حين أن المسافة من المكتب المركزي إلى منزل المشتركين قد تصل إلى بضعة كيلومترات

مراكز البيانات العليا والكبيرة

وفي حين أن الألياف المتعددة الوسائط قد تغلبت تقليديا داخل مراكز البيانات، فإن الدفع نحو 400 زاي و 800 زاي وحتى 1.6 تي إثيرنيت يقودان عملية انتقال إلى مواقع ذات محرك واحد، حتى بالنسبة للوصلات بين المسارات التي تبلغ أقل من 100 متر، وقد انخفضت مستويات الوصل الحتمية التي تُنقل من واحد إلى واحد من الأمواج، وهي أكثر تكلفة بكثير من نظيراتها المتعددة الوسائط، في التكلفة مع زيادة الحجم.

تطبيقات المرافئ المتعددة الوسائط

ولا تزال الألياف المتعددة الوسائط تؤدي دورا حيويا في البيئات التي تسود فيها حساسية التكاليف، وسهولة الإنهاء، وقصر الوصول إلى الوصلة، ويخفف قطرها الأساسي الأكبر من التواؤم مع الحد من تكلفة الموصلات، والمرورات، وعمالة التركيب.

شبكات المناطق المحلية في المؤسسة

وفي المباني المكتبية، وفي المعسكرات، وفي مرافق التصنيع، يوفر الألياف المتعددة الوسائط العمود الفقري الذي يربط بين مفاتيح النقل الأرضية وإطار التوزيع الأساسي، ونادرا ما تتجاوز الأوعية التقليدية للشبكة المحلية 300 إلى 500 متر، وتمتد المسافات بشكل جيد إلى قدرة الشركات المتعددة الألياف والمكونة من مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس مقياس

مراكز البيانات التابعة للمساحة الصغيرة

وفي حين أن المشغلين من ذوي النطاقات الفائقة ينتقلون إلى اتجاه واحد، فإن العديد من مراكز البيانات الأصغر إلى متوسطة الحجم لا تزال تعتمد على الألياف المتعددة الوسائط لربط الخواديم بالخرامل والتبديل إلى الخياطة، كما أن القاعدة المركبة من الألياف/الذخيرة الموجودة في الموقع هي قاعدة كبيرة، وأن النظام الإيكولوجي المتوافق مع 10 غيبوبة/قنوات لا يزال فعالا من حيث التكلفة.

Industrial and Campus Backbones

وعلى الرغم من أن الألياف المتعددة الوسائط مناسبة جيداً للبيئات الصناعية التي يكون فيها الغبار والهتزازات ودرجات الحرارة القصوى شائعة، فإن قطرها الأساسي الأكبر هو أكثر نغوصاً للتلوث على الأوجه النهائية للوصلات، وهو ميزة حاسمة عندما يكون الوصول إلى الصيانة محدوداً، إذ أن بيئات المجمع التي تربط بين المباني المتعددة في حدود كيلوغرام أو في الغالب استخدام مقياس OM3 أو OM4 في التداول مجمّع من جميع المباني إلى مركز بيانات مركزي.

دعم نظام المجاملة

وتحتفظ منظمات كثيرة بمعدات تراثية تستخدم معايير متعددة الوسائط أقدم مثل OM1 (62.5 ميكروغرام) و OM2 (50 ميكروغرام) وقد تم نشر هذه الألياف على نطاق واسع في التسعينات وأوائل العقد لـ 100 ميلب/وزنات وواحدة من الألياف/الشبكة الحرارية، وفي حين أن الألياف المحتوية على مقياس تقريبي قدره 275 متراً في 1 غيغابر/ز، فإنها لا تزال تعمل بشكل كاف بالنسبة للعديد من التطبيقات القائمة التي تمز فيها تحديث التركات

اختيار المحرر المناسب لتطبيقك

فالاختيار بين الألياف الأحادية والألياف المتعددة الوسائط ليس تعسفيا أبدا، إذ يجب على مصممي الشبكات أن يزنوا المسافة، ومتطلبات النطاق الترددي، والقيود على الميزانية، والتركيب القائم للهياكل الأساسية، ويضمن النهج المنهجي لاختيار الألياف الأداء الأمثل والكفاءة الطويلة الأجل في التكاليف.

Distance and Reach

المعيار الوحيد الأكثر أهمية هو المسافة الفاصلة، فإذا تجاوزت وصلة النقل 550 متراً في 10 كيلوغرامات/ساعة أو 150 متراً في 100 كيلوغرام/عملة الألياف المتعددة الوسائط، يصبح الألياف الوحيدة القادرة على البقاء، فبالنسبة لأي وصلة أطول من كيلومتر واحد، يكون الألياف ذات المقياس الواحد الخيار الواضح، حيث أن أفضل الألياف المتعددة الألياف في العالم 5 لا يمكن أن تدعم 10 كيلوغرامات

Bandwidth and Future-Proofing

إنّ متطلبات الضمادات تنمو بمعدل سنوي مركب يتراوح بين 25 و30 في المائة في شبكات المؤسسات، بل أسرع في مراكز البيانات، إنّ خيار الألياف الذي يلبي احتياجات 10 جي بي بي بي/زيوم اليوم قد يكون غير كافٍ بشكلٍ كبير بالنسبة لـ 100 غيغاغرام/زب/زغاء الغد، عندما تصل الألياف المتعددة الوسائط إلى إمكاناتها القصوى غير المحدودة

مجموع تكلفة الملكية

و بينما المواد ذات الدفع الوحيد قابلة للمقارنة من حيث التكلفة إلى عدة طرق على أساس كل متر، فإن المرسلين كانوا أكثر تكلفة من التاريخ، لكن هذه الفجوة قد تقلصت كثيراً، مثلاً، 10 غيبوبة/وحدة واحدة من وحدات التنظيف ذات المقياس الواحد، تُكلف الآن أكثر قليلاً من نظيرها المتعدد الوسائط، وبنسبة 100 غيبوبة/زاوية، الفرق يتقلص أيضاً

هاء - سهولة الإنشاء والإنزال

ويسهل عموماً إنهاء الألياف المتعددة الوسائط في الميدان بسبب مقياس أساسي أكبر، مما يخفف من الدقة المطلوبة للنشر والنشر، كما أن الموصلات الخاصة بصندوق النقد المتعدد الوسائط تُنقَض أكثر من ذلك بمقابلات بسيطة للمواءمة، وفي مشاريع التموين المنظمة التي قد يكون فيها المتعاقدون أقل خبرة في مجال الإنهاء الموحد، كثيراً ما يكون هناك خطر أكبر قليلاً من فقدان الضم أو وجود كابلات ذات نوعية خلفية.

موجز الاختلافات الرئيسية

  • Core Diameter:] Un-mode fibers have a core of 8 -10 mim, while multi-mode fibers are typically 50 or 62.5 mim.
  • Light Propagation:] single-mode propagates a single path (mode) with no modal dispersion; multi-mode propagates many modes, leading to modal dispersion that limits bandwidth and distance.
  • Distance Capability:] One-mode can transmit 100+ km without regeneration; multi-mode is limited to about 550 m at 10 Gb/s and less at higher speeds.
  • Bandwidth:] One-mode offers dramatically higher bandwidth, supporting DWDM with hundreds of channels for aggregate Tb/s throughput; multi-mode tops out at around 100 Gb/s over short links using advanced modulation.
  • Cost of Optics:] Multi-mode transceivers remain cheaper, especially in bulk VCSEL-based optics; single-mode optics have come down in price and are now comparable for many speed grades.
  • Installation Difficulty:] Multi-mode is easier to terminated in the field; single-mode requires greater precision but is manageable with modern tools.
  • Standards:] single-mode follows ITU-T G.652, G.657; multi-mode follows ISO/IEC 11801 categories OM1-OM5.

الاتجاهات الناشئة ومستقبل اختيار الفيبر

ولا تزال صناعة الألياف البصرية غير ثابتة، إذ إن نهج التفريغ في تصميم الألياف وتكنولوجيا الترسبات العابرة لا تزال تضفي على الخط بين تطبيقات الأحاديث والتعددية الحركة، حيث إن تطوير الألياف ذات النسيج الواحد الحساسة (G.657.A1/A2) يتيح الآن توجيه المقياس SMF من خلال أماكن ضيقة محتفظ بها تاريخياً لمقياس متعدد الترددات، مصممة بدرجة أعلى من 8 إلى 50 متراً.

وثمة اتجاه هام آخر يتمثل في نشر الألياف الأحادية الحركة مباشرة إلى الخواديم في مراكز البيانات الواسعة النطاق باستخدام أجهزة مرسلة متكاملة للصور السيليكية، وهذه المكونات التي يُتوقع أن تظل جميع العناصر التي تُعد من موجة السيليكون إلى الألياف، هي في جوهرها وحدة واحدة، وتخفض تكلفة استخدامات SMF في 400 Gb/s وما بعده، وذلك بالنسبة للمرافق الجديدة التي يتوقع أن تظل عاملة لمدة عقد أو أكثر، فإن توافقا في الآراء.

وأخيراً، فإن الدفع نحو الانتقال البصري المتسق على مسافات بعيدة المدى يتحد من المهابط المتعددة الوسائط في الشبكات الإقليمية المتوسطة، ويمكن أن تؤدي التغييرات المنخفضة التكلفة والمتماسكة التي تعمل على الألياف الأحادية الجانب إلى تحقيق 100 غب/كتار دون تعويض عن التشت، مما يتيح هيكلاً للتكاليف يكون قادراً على التنافس مع حلول الكشف المباشر بمجرد إدراج مزايا بصرية.

في التحليل النهائي، الخيار بين الألياف الأحادية والألياف المتعددة الوسائط يجب أن يكون مدفوعاً بالمطالب التشغيلية المحددة للشبكة، ليس بالاتفاقية، من خلال تقييم المسافة، ونمو النطاق الترددي، وميزانيات التكاليف، وخبرة الموظفين، يمكن لمصممي الشبكات أن يختاروا الألياف التي تحقق أكبر قيمة طويلة الأجل، في حين أن الألياف المتعددة الأطقم لا تزال حزاماً للإنشاءات القصيرة الأجل والمراعية التكلفة،