جهاز الإرسال والاستقبال البصري: التكنولوجيا الرئيسية في مجال الاتصال

في مجال الاتصالات الحديثة ، وخاصة في نقل البيانات وبناء الشبكة ، جهاز الإرسال والاستقبال البصري يلعب دورًا حيويًا. بصفتها جهاز اتصال الألياف البصرية يدمج وظائف الإرسال والاستقبال ، فإن أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية لا تحسن فقط معدل انتقال البيانات ، ولكن أيضًا تحسين ثبات الشبكة ومسافة الإرسال بشكل كبير.

ما هو جهاز الإرسال والاستقبال البصري؟

جهاز الإرسال والاستقبال البصري هو جهاز ينقل البيانات عبر الألياف البصرية. إنه يدمج المكونات الأساسية مثل الليزر ، وتكاثرات الضوئية ، والوحدات البصرية. يمكنه تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات بصرية ونقلها عبر الألياف البصرية. يمكن أيضًا تحويل الإشارات البصرية المستلمة إلى الإشارات الكهربائية. عادة ما يتم استخدامه في المفاتيح وأجهزة التوجيه والخوادم والأجهزة الأخرى لضمان أن يتم نقل البيانات بشكل ثابت في الشبكات الطويلة والشبكات عالية السرعة.

مبدأ العمل من أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية
يعتمد مبدأ العمل الأساسي للمستقبلين البصريين على تقنية تحويل كهروضوئية. أولاً ، بعد دخول الإشارة الكهربائية إلى جهاز الإرسال والاستقبال البصري ، يتم تحويله إلى إشارة ضوئية من خلال وحدة تحويل كهربائية ضوئية. يقوم الليزر بتعديل الإشارة الكهربائية على موجة إضاءة وينقلها إلى الطرف المتلقي من خلال الألياف الضوئية. يعد الكشف الضوئي في الطرف المتلقي مسؤولاً عن تحويل الإشارة البصرية المستلمة إلى إشارة كهربائية للمعالجة اللاحقة.

أكبر ميزة لهذه الطريقة هي أنه يمكن أن تحافظ على سلامة الإشارة على مسافة أطول ولا عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي ، لذلك فهي مناسبة لمختلف السيناريوهات التي تتطلب استقرارًا عاليًا ونقل المسافات الطويلة.

تصنيف أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية
يمكن تصنيف أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية بشكل مختلف وفقًا لمعدل الإرسال ، ومسافة الإرسال ونوع الألياف البصرية المستخدمة. تتضمن طرق التصنيف الشائعة ما يلي:

التصنيف حسب معدل الإرسال
عادة ما ينقسم معدل انتقال أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية إلى الفئات التالية:

جهاز الإرسال والاستقبال البصري GIGABIT: يستخدم عادة في سيناريوهات التطبيق بمعدل نقل قدره 1000 ميغابت في الثانية (1 جيجابت في الثانية).

جهاز الإرسال والاستقبال البصري 10G: يدعم ناقل حركة بيانات عالية السرعة 10 جيجابت في الثانية ، ومناسبة للسيناريوهات مع متطلبات النطاق الترددي العالي مثل مراكز البيانات والشبكات عالية السرعة.

40G ، 100 جرام من أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية: مناسبة لنقل الشبكة ذات السرعة العالية ، والتي تستخدم عادة في مراكز بيانات السحابة الفائقة النطاق وشبكات العمود الفقري.

تصنيف مسافة الإرسال
وفقًا لمسافة الإرسال ، يمكن تقسيم أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية إلى:

جهاز الإرسال والاستقبال البصري على المدى القصير (SR): مناسب للسيناريوهات مع متطلبات النطاق الترددي العالي في غضون بضع مئات من الأمتار.

جهاز الإرسال والاستقبال البصري للمسافة الطويلة (LR): مناسب لمسافات انتقال لعدة كيلومترات.

جهاز الإرسال والاستقبال البصري الطويل (ER): يستخدم لنقل الألياف الطويلة لعشرات الكيلومترات أو حتى أطول.

التصنيف حسب نوع الألياف
يمكن أيضًا تصنيف أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية وفقًا لنوع الألياف المستخدمة:

جهاز الإرسال والاستقبال للألياف الوضعية الوضعية: يستخدم ألياف الوضع المفرد لنقل البيانات ، ومناسبة لانتقال النقل الطويل المنخفض.

جهاز إرسال الألياف متعدد الأدوار: يستخدم الألياف متعددة الأدوار ، ومناسبة لنقل النطاق الترددي عالي النطاق على مسافات أقصر.

سيناريوهات التطبيق من أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية
مع التطوير السريع لتكنولوجيا الإنترنت ، أصبح نطاق تطبيق أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية أكثر فأكثر.

1. مركز البيانات
في مراكز البيانات الكبيرة ، تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية لتوصيل الخوادم بالمفاتيح وأجهزة التوجيه لضمان أن البيانات يمكن أن تنتقل بكفاءة في بيئة عالية النطاق الترددي والكلية المنخفضة.

2. شبكة المؤسسة
تستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية على نطاق واسع في بنية شبكة المؤسسات ، وخاصة نقل البيانات لمسافات طويلة عبر المباني أو المدن. يمكنهم تحسين استقرار الشبكة وقابلية التوسع.

3. مشغلي الاتصالات
في صناعة الاتصالات السلكية واللاسلكية ، يتم استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية في العمود الفقري وشبكات الوصول إلى الألياف البصرية للمشغلين ، وتحمل خدمات الصوت والفيديو والبيانات على نطاق واسع لضمان جودة الاتصال.

4. البث والتلفزيون
تستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال الألياف البصرية على نطاق واسع في مجال البث والتلفزيون ، وخاصة في البث المباشر عن بُعد أو نقل الفيديو عالي الدقة ، مما يضمن نقل الإشارة عالي الجودة.

اتجاه تنمية أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية
مع التقدم المستمر لتكنولوجيا الاتصالات ، فإن أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية هي أيضا ابتكار وترقية باستمرار.

1.
مع تقدم التقنيات مثل 5G والحوسبة السحابية والبيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي ، يتزايد الطلب على النطاق الترددي للشبكة. لقد تطور معدل انتقال أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية تدريجياً من معدلات Gigabit الأولية (1G) إلى 10G ، 40G ، 100G ، وحتى ارتفاع معدلات الإرسال. من المتوقع أن يستمر معدل الإرسال والاستقبال البصري في الزيادة في المستقبل لتلبية الطلب على زيادة حركة البيانات.

2. تكامل أعلى
مع تقدم التكنولوجيا ، زاد دمج أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية تدريجياً ، ويتم دمج المزيد والمزيد من الوظائف في شريحة صغيرة. يمكن لهذا التصميم المتكامل أن يقلل من استهلاك الطاقة ، ويقلل من حجم الجهاز ، ويحسن الأداء الكلي.

3. تصميم الطاقة المنخفضة
نظرًا لحساسية مراكز البيانات ومعدات الاتصالات لاستهلاك الطاقة ، ستصبح أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية منخفضة الطاقة اتجاهًا مهمًا للتطوير في المستقبل. من خلال تحسين تقنية التحويل الإلكترونية البصرية وتقليل استهلاك الطاقة للأجهزة البصرية ، ستكون أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية أكثر كفاءة في الطاقة وصديقة للبيئة.

4. التوافق والتشغيل البيني
مع تنويع بنية الشبكة ، فإن أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية ستدعم المزيد من التشغيل المتداخل للمصنعين والمنصات المختلفة. سيكون لأجهزة الإرسال والاستقبال البصرية المستقبلية توافق أفضل ويمكن أن تحقق اتصالًا سلسًا بين الأجهزة والأنظمة المختلفة.