ما هو جهاز الإرسال والاستقبال البصري؟ شرح مبادئ العمل والبنية الداخلية

في بيئات الشبكات عالية السرعة اليوم - من الشبكات الأساسية للمؤسسات إلى مراكز البيانات الضخمة -أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئيةهي الخيول العاملة الصامتة التي تتيح التواصل السريع والموثوق.وحدة بصريةيُحوّل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية والعكس، مُشكّلاً الرابط المادي بين أجهزة الشبكات عبر الألياف الضوئية. تُقدّم هذه المقالة شرحاً تقنياً وبسيطاً لماهية أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية، وكيفية عملها، وأهميتها في البنية التحتية للاتصالات الحديثة.

فهم أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية: الأساسيات

أنجهاز إرسال واستقبال بصري، يشار إليها غالبًا باسموحدة بصريةهو جهاز صغير الحجم ينقل البيانات ويستقبلها عبر الألياف الضوئية. تُستخدم هذه الوحدات على نطاق واسع في المحولات، وأجهزة التوجيه، والخوادم، وغيرها من أجهزة الشبكات لدعم الاتصالات عالية النطاق لمسافات طويلة.

ما يجعل جهاز الإرسال والاستقبال البصري فريدًا من نوعه هوالقدرة ثنائية الاتجاه—يمكنه إرسال واستقبال الإشارات. تتوفر هذه الوظيفة المزدوجة في وحدة واحدة قابلة للتوصيل، مما يتيح سهولة الترقيات والصيانة وقابلية التوسع.

كيف تعمل أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية؟

في قلب أي جهاز إرسال واستقبال بصري توجد عمليةالتحويل من كهربائي إلى بصري ومن بصري إلى كهربائي.وهكذا يعمل الأمر:

• وظيفة الإرسال:تستقبل الوحدة إشارة كهربائية من الجهاز المضيف. يقوم ثنائي ليزر (سواء كان ليزر في سي إس إي إل أو ليزر الاتحاد الألماني لكرة القدم، حسب نوع الوحدة) بتحويل هذه الإشارة إلى ضوء ينتقل عبر الألياف.

• وظيفة الاستقبال:في مسار العودة، يكتشف الثنائي الضوئي إشارات الضوء الواردة ويحولها مرة أخرى إلى بيانات كهربائية للمضيف.

يحدث هذا التحويل بسرعات عالية للغاية - غالبًا في نطاق 10 جيجابايت، أو 25 جيجابايت، أو 100 جيجابايت، أو حتى800 جرام، اعتمادًا على معيار جهاز الإرسال والاستقبال.

داخل الوحدة البصرية: المكونات والبنية

أنجهاز إرسال واستقبال بصريقد يبدو بسيطًا من الخارج، لكنه مليء بالمكونات المعقدة التي تدير جودة الإشارة والتوافق والتشخيص:

أنواع أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية حسب عامل الشكل

يُحدد عامل الشكل حجم جهاز الإرسال والاستقبال ونوع الموصل وسرعته. تشمل المعايير الشائعة ما يلي:

• إس إف بي / إس إف بي+- ما يصل إلى 10 جيجابت في الثانية، يستخدم على نطاق واسع في شبكات المؤسسات

• برنامج QSFP+ / QSFP28- وحدات 40 جيجابايت و100 جيجابايت لمراكز البيانات وأجهزة التوجيه الأساسية

• برنامج QSFP-دي دي / OSFP- مصممة للتطبيقات فائقة السرعة، حتى 800 جيجابت

• CFP / CFP2- وحدات ذات مساحة أكبر للاتصالات لمسافات طويلة

يتوافق كل عامل شكل مع بروتوكولات الصناعة مثل إيثرنت أو الفيبر قناة أو إنفيني باند، ويتكامل بسلاسة في الفتحات المعيارية على الأجهزة المتوافقة.

تطبيقات الوحدات البصرية في الشبكات الحديثة

تُعدّ أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية أساسية في مجموعة واسعة من الصناعات وهياكل الشبكات. وفيما يلي التطبيقات الأكثر شيوعًا:

• مراكز البيانات: إمكانية الاتصال من أعلى الرف، ومن ظهر الورقة، ومن بين الرفوف

• الاتصالات السلكية واللاسلكية:الروابط الأساسية في شبكات المترو والقطارات الطويلة

• شبكات شبكة محلية للمؤسسات:روابط عالية السرعة بين المفاتيح والخوادم

• مجموعات الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء:وصلات بصرية عالية النطاق الترددي ومنخفضة زمن الوصول

• نشر FTTx:شبكات الوصول البصري في المناطق السكنية

مع تطور الشبكات نحومعدلات بيانات أعلى وآثار أكثر خضرةتستمر أجهزة الإرسال والاستقبال في التقدم من حيث السرعة والكفاءة والتكامل.

الأسئلة الشائعة: أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية

س1: هل أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية قابلة للتبديل بين البائعين؟
أ:ليس دائمًا. بعض أجهزة الشبكة تفرض قيودًا على التوافق. مع ذلك، تتوفر أجهزة إرسال واستقبال خارجية عالية الجودة، وهي شائعة الاستخدام إذا تم ترميزها بشكل صحيح.

س2: ما الفرق بين وحدات الوضع الواحد والوضع المتعدد؟
أ:الوضع الأحادي مُخصص للمسافات الطويلة (حتى 80 كم)، بينما يدعم الوضع المتعدد نطاقات أقصر (عادةً أقل من 500 متر). ويستخدمان أنواعًا مختلفة من الألياف ومصادر الضوء.

س3: كيف يمكنني معرفة ما إذا كان جهاز الإرسال والاستقبال معطلاً؟
أ:ابحث عن أعراض مثل زيادة معدلات الخطأ، أو فقدان الارتباط، أو قراءات دي دي إم غير الطبيعية (على سبيل المثال، درجة الحرارة أو الطاقة البصرية خارج النطاق).

س4: ما هو عمر الوحدة البصرية النموذجية؟
أ:عند استخدامها ضمن المواصفات، تدوم معظم الوحدات من ٥ إلى ١٠ سنوات. تؤثر عوامل مثل درجة الحرارة والاستخدام والتعامل المادي على طول العمر.

س5: لماذا أصبحت وحدات 800G أكثر شيوعًا؟
أ:مع نمو الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي وخدمات الفيديو، توفر وحدات 800G كثافة النطاق الترددي اللازمة لتلبية متطلبات الجيل التالي.

الأفكار النهائية

قد تكون أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية صغيرة، لكن تأثيرها على عالمنا المتصل هائل. فهي تُشكل العمود الفقري للاتصالات عالية السرعة، مما يضمن نقل البيانات بسرعة، لمسافات بعيدة، وموثوقية. إن فهم بنيتها، وطريقة عملها، ودورها في مختلف القطاعات يُتيح فهمًا قيّمًا للقوى الخفية الكامنة وراء الاتصال العالمي.

بالنسبة للمؤسسات والمهندسين على حد سواء، فإن اختيار المنتج المناسبوحدة بصريةقد يُحدث فرقًا بين الأداء القابل للتطوير واختناقات الشبكة. تابعونا لمعرفة أحدث التقنيات مثلالبصريات المعبأة معًاووحدات متماسكة قابلة للتوصيلإعادة تشكيل مستقبل شبكات الألياف الضوئية بشكل أكبر.