جهاز الإرسال والاستقبال البصري: القوة الدافعة الأساسية للتواصل الألياف البصرية

في شبكات الاتصالات العالية السرعة الحديثة ، تلعب أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية دورًا حيويًا. كمكون رئيسي لأنظمة الاتصالات البصرية الألياف ، لا يدرك أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية التحويل بين الإشارات الكهربائية والإشارات البصرية فحسب ، بل تعزز أيضًا تحسناً كبيرًا في معدل نقل البيانات والموثوقية.

جهاز الإرسال والاستقبال البصري ، أي أن وحدة جهاز الإرسال والاستقبال البصري المدمج ، تتكون بشكل أساسي من جهاز إرسال بصري (جهاز إرسال بصري) ومستقبل بصري (جهاز استقبال بصري). جهاز الإرسال البصري مسؤول عن تحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات بصرية ونقلها عبر الألياف البصرية ؛ في حين أن المتلقي البصري مسؤول عن تحويل الإشارات البصرية المستلمة إلى الإشارات الكهربائية. تبدو هذه العملية بسيطة ، لكنها تتضمن في الواقع تقنية تحويل إلكترونية معقدة وتصميم مسار بصري دقيق.

يحتوي جهاز الإرسال البصري على شريحة سائق وليزر أشباه الموصلات (مثل LD أو LED). بعد معالجة الإشارة الكهربائية الإدخال بواسطة شريحة برنامج التشغيل ، يتم دفع الليزر لإصدار إشارة بصرية بمعدل مقابل. يستخدم المتلقي البصري صمامًا صمامًا للكشف الضوئي (مثل PIN أو APD) لتحويل الإشارة البصرية إلى إشارة كهربائية ، والتي يتم تضخيمها بعد ذلك بواسطة مضخم وإخراج. تشمل المكونات الأساسية للمستقبلين البصريين TOSA (نقل المكونات البصرية) ، و ROSA (المكونات البصرية المتلقي) و BOSA (نقل المكونات البصرية) ، وتكلفة هذه المكونات تمثل أكثر من 60 ٪ من التكلفة الإجمالية للوحدات البصرية.

يتم تصنيف أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية بعدة طرق ، مثل نموذج التغليف ومعدل النقل وطوبولوجيا الشبكة. وفقًا لنموذج التغليف ، يمكن تقسيم أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية إلى 1 × 9 ، GBIC ، SFF ، SFP ، XFP ، SFP ، SFP28 ، CFP4 ، QSFP وأنواع أخرى. من بينها ، يتم استخدام وحدات SFP (عامل الشكل الصغير القابل للتجميع) على نطاق واسع في أجهزة مثل المفاتيح وأجهزة التوجيه بسبب صغر حجمها وكثافة الميناء العالية.

وفقًا لمعدل الإرسال ، تتراوح أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية من 155 ميجابايت/ثانية إلى 400 جيجابايت/ثانية ، والسرعة العالية هي اتجاه مهم في تطوير أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية. مع التطوير السريع لمراكز البيانات والحوسبة السحابية ، يزداد الطلب على معدل نقل البيانات ، ويتم تقديم 400 جيجابايت/ثانية أو حتى 1TBPS عبر الأرقام الضوئية تدريجياً إلى السوق.

يتم استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية على نطاق واسع في سيناريوهات الاتصال المختلفة وأصبحت جزءًا لا غنى عنه من شبكات الاتصال الحديثة. في مراكز البيانات ، تُستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية لتوصيل الخوادم وأجهزة التخزين وأجهزة الشبكة لتحقيق نقل البيانات عالي السرعة وتوصيل الشبكة. في شبكات المؤسسات ، يتم استخدام أجهزة التحكم الضوئية البصرية لتوصيل أجهزة الشبكة داخل المؤسسة ، وتوسيع تغطية الشبكة ، وزيادة معدلات نقل البيانات. في شبكات مشغل الاتصالات ، يتم استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية لتوصيل أجهزة الشبكة في مناطق مختلفة لتحقيق نقل البيانات عالي السرعة عبر المناطق.

يتم استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية أيضًا في محطات التلفزيون والراديو لنقل إشارات الصوت والفيديو عالية الجودة لضمان انتقال الإشارات بدون خسارة. في أنظمة الاتصالات العسكرية ، توفر أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية ضمانات اتصال آمنة وموثوقة للغاية لنقل المعلومات الحساسة وتعليمات القيادة.

مع تطوير التقنيات الناشئة مثل 5G وإنترنت الأشياء ، فإن متطلبات معدل نقل البيانات والموثوقية ترتفع. ستدعم أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية المستقبلية معدلات انتقال أعلى ، مثل 400 جيجابت في الثانية أو حتى 1 تريبل في الثانية ، لتلبية الطلب المتزايد على نقل البيانات. في الوقت نفسه ، سيتم تخفيض استهلاك الطاقة من أجهزة الإرسال والاستقبال البصرية لتلبية احتياجات مراكز البيانات الخضراء والحوسبة الحافة .