جهاز الإرسال والاستقبال البصري: القوة الدافعة الأساسية في مجال الاتصالات البصرية

في سيل مجتمع المعلومات الحديث، تتدفق البيانات عبر كل وريد في الشبكة مثل الدم، و جهاز الإرسال والاستقبال البصري (الوحدة الضوئية)، الجهاز الأساسي في مجال الاتصالات البصرية، هو المحرك عالي السرعة الذي يدفع تدفق المعلومات هذا. الوحدة الضوئية، أو وحدة الإرسال والاستقبال الضوئية المتكاملة، هي جهاز رئيسي لتحقيق التحويل بين الإشارات الضوئية والإشارات الكهربائية. إنها تلعب دورًا لا يمكن الاستغناء عنه في الطبقة المادية (الطبقة السفلية لنموذج OSI).

مبدأ العمل الأساسي للوحدة الضوئية هو تحويل الإشارة الكهربائية إلى إشارة ضوئية عند طرف الإرسال ونقلها عبر الألياف الضوئية؛ وفي الطرف المتلقي، يتم تحويل الإشارة الضوئية مرة أخرى إلى إشارة كهربائية. تبدو هذه العملية بسيطة، ولكنها تتضمن تقنيات متعددة مثل التعديل وإزالة التشكيل والتضخيم والانقراض. تتكون الوحدة الضوئية بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: واجهة الألياف الضوئية ووحدة معالجة الإشارات وواجهة الدائرة. تعمل هذه المكونات معًا لضمان نقل الإشارة الضوئية بسرعة عالية ومستقرة.

مع التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا، أصبحت مجالات تطبيق الوحدات الضوئية أكثر اتساعًا، بما في ذلك مراكز البيانات (السحب)، وشبكات الاتصالات (الأنابيب) ومحطات الوصول (النهايات). خاصة في ظل اتجاه "الألياف الضوئية للداخل والألياف النحاسية للخارج"، حلت الوحدات الضوئية تدريجيًا محل طرق اتصال الكابلات النحاسية التقليدية بسرعتها العالية ونقلها لمسافات طويلة وخصائص الخسارة المنخفضة، وأصبحت البنية التحتية لشبكات الاتصالات الحديثة.

إن تطور الوحدات البصرية مليء بعلامات الابتكار التكنولوجي والتحديث الصناعي. من وحدات GBIC المبكرة إلى SFP وSFP وXFP وQSFP وCFP وما إلى ذلك، حققت الوحدات الضوئية اختراقات مستمرة في الحجم ومعدل الإرسال ومسافة الإرسال والتوافق. على وجه الخصوص، حازت وحدات SFP وSFP على اعتراف واسع النطاق في السوق بفضل صغر حجمها وتوافقها العالي وخصائصها القابلة للتبديل السريع. ولم تساهم هذه الابتكارات في تعزيز التطور السريع لصناعة الوحدات الضوئية فحسب، بل قدمت أيضًا ضمانة قوية للتشغيل الفعال لشبكات الاتصالات الحديثة.

في عصر الجيل الخامس، أصبحت الوحدات الضوئية مكونًا رئيسيًا لا غنى عنه. تتكون شبكة 5G من ثلاثة أجزاء: الشبكة اللاسلكية، والشبكة الحاملة، والشبكة الأساسية. باعتبارها الوحدة المكونة الأساسية للطبقة المادية، يؤثر أداء الوحدات الضوئية بشكل مباشر على كفاءة النقل وتغطية شبكة 5G. لا سيما في بناء محطات قاعدة 5G، يستمر الطلب على الوحدات الضوئية في التوسع. من الوحدات الضوئية للوصل الأمامي بين AAU وDU، إلى الوحدات الضوئية للوصل الأوسط بين DU وCU، إلى الوحدات الضوئية للوصلة الخلفية للشبكة الحاملة، تختلف متطلبات الوحدات الضوئية على مستويات مختلفة من الشبكات الحاملة، ولكنها جميعًا تطرح أعلى متطلبات معدل النقل والاستقرار والتوافق للوحدات البصرية.

مع التوسع المستمر في حجم مراكز البيانات والتطور السريع للحوسبة السحابية، تلعب الوحدات الضوئية أيضًا دورًا متزايد الأهمية في نقل البيانات داخل مراكز البيانات. لا يمكن فصل التوسع والبناء الجديد وتحسين أداء الشبكة لمراكز البيانات الكبيرة عن دعم الوحدات الضوئية. مدفوعًا بشكل خاص بالتغليف المشترك لتكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية (CPO)، فإن التكامل الوثيق بين الوحدات الضوئية والرقائق الإلكترونية سيزيد من تحسين كفاءة النقل وكفاءة الطاقة في مراكز البيانات.