الألياف أحادية الوضع مقابل الألياف متعددة الأوضاع: ما الفرق؟

الصحافة التكنولوجية

الألياف أحادية الوضع مقابل الألياف متعددة الأوضاع: ما الفرق؟

بشكل عام، هناك نوعان من الألياف: الألياف التي تدعم مسارات انتشار متعددة أو أوضاع عرضية تُسمى أليافًا متعددة الأوضاع (MMF)، والألياف التي تدعم وضعًا واحدًا تُسمى أليافًا أحادية الوضع (SMF). ولكن ما الفرق بينهما؟ ستساعدك قراءة هذه المقالة في معرفة الإجابة.

نظرة عامة على كابلات الألياف الضوئية أحادية الوضع مقابل متعددة الأوضاع

تسمح الألياف الضوئية أحادية الوضع بانتشار نمط ضوء واحد فقط في كل مرة، بينما يمكن للألياف الضوئية متعددة الأوضاع نشر أنماط ضوئية متعددة. تكمن الاختلافات الرئيسية بينهما في قطر نواة الألياف، والطول الموجي، ومصدر الضوء، وعرض النطاق الترددي، وغلاف اللون، والمسافة، والتكلفة، وغيرها.

أ

الألياف أحادية الوضع مقابل الألياف متعددة الأوضاع، ما هو الفرق؟

حان الوقت لمقارنة الوضع الفردي بالوضع المتعددالألياف البصريةوفهم اختلافاتهم.

قطر القلب

يحتوي كابل الوضع الفردي على حجم أساسي أصغر، عادةً 9 ميكرومتر، مما يتيح تخفيفًا أقل وعرض نطاق ترددي أعلى ومسافات إرسال أطول.

في المقابل، تتميز الألياف الضوئية متعددة الأوضاع بحجم قلب أكبر، عادةً ما يكون 62.5 أو 50 ميكرومتر، حيث يبلغ حجم OM1 62.5 ميكرومتر، وOM2/OM3/OM4/OM5 5 ميكرومتر. على الرغم من وجود اختلاف في الحجم، إلا أنه يصعب رؤيته بالعين المجردة نظرًا لصغر حجمها. يمكن أن يساعد التحقق من الرمز المطبوع على كابل الألياف الضوئية في تحديد نوعه.

بفضل الكسوة الواقية، يبلغ قطر الألياف أحادية الوضع ومتعددة الأوضاع 125 ميكرومتر.

ب

الطول الموجي ومصدر الضوء

تستخدم الألياف الضوئية متعددة الأوضاع، بحجم قلبها الكبير، مصادر ضوء منخفضة التكلفة، مثل مصابيح LED ومصابيح VCSEL بطول موجي 850 و1300 نانومتر. في المقابل، تستخدم الكابلات أحادية الوضع، بحجم قلبها الأصغر، الليزر أو ثنائيات الليزر لإنتاج ضوء يُحقن في الكابل، عادةً بطول موجي 1310 و1550 نانومتر.

ج

عرض النطاق الترددي

يختلف هذان النوعان من الألياف في سعة عرض النطاق الترددي. يوفر الألياف أحادية الوضع عرض نطاق ترددي غير محدود تقريبًا بفضل دعمها لنمط مصدر ضوء واحد، مما يُقلل التوهين والتشتت. وهو الخيار الأمثل للاتصالات عالية السرعة لمسافات طويلة.

من ناحية أخرى، يمكن للألياف متعددة الأوضاع أن تنقل أوضاعًا بصرية متعددة، ولكنها تتمتع بتوهين أعلى وتشتت أكبر، مما يحد من نطاقها الترددي.

تتفوق الألياف أحادية الوضع على الألياف الضوئية متعددة الأوضاع من حيث سعة النطاق الترددي.

د

التوهين

تتمتع الألياف أحادية الوضع بتوهين أقل، في حين أن الألياف متعددة الأوضاع أكثر عرضة للتوهين.

هـ

مسافة

يتيح التوهين المنخفض وتشتت الأنماط في كابل الوضع الأحادي مسافات نقل أطول بكثير من الكابل متعدد الأوضاع. يُعدّ الكابل متعدد الأوضاع فعالاً من حيث التكلفة، ولكنه يقتصر على الوصلات القصيرة (مثل 550 مترًا لسرعة 1 جيجابت في الثانية)، بينما يُستخدم الكابل أحادي الوضع للإرسال بعيد المدى.

يكلف

عند النظر في التكلفة الإجمالية، تلعب ثلاثة قطاعات دورًا حاسمًا.

تكلفة التركيب
غالبًا ما يُنظر إلى تكلفة تركيب الألياف أحادية الوضع على أنها أعلى من تكلفة الكابل متعدد الأوضاع نظرًا لمزاياها. لكن الواقع عكس ذلك. بفضل كفاءة التصنيع العالية، توفر الألياف أحادية الوضع ما بين 20% و30% مقارنةً بالألياف متعددة الأوضاع. أما بالنسبة لألياف OM3/OM4/OM5 الأغلى ثمنًا، فيمكن أن توفر الألياف أحادية الوضع ما يصل إلى 50% أو أكثر. مع ذلك، يجب أيضًا مراعاة تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال البصري.

تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال البصري
يُعدّ جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي عنصرًا هامًا في تكلفة كابلات الألياف الضوئية، إذ يُشكّل نسبةً كبيرةً تصل أحيانًا إلى 70% من التكلفة الإجمالية. وتبلغ تكلفة أجهزة الإرسال والاستقبال أحادية الوضع عادةً ما بين 1.2 و6 أضعاف تكلفة أجهزة الإرسال والاستقبال متعددة الأوضاع. ويرجع ذلك إلى أن الوضع الأحادي يستخدم ثنائيات ليزر عالية الطاقة (LD)، وهي أغلى ثمنًا، بينما تستخدم أجهزة متعددة الأوضاع عادةً مصابيح LED أو VCSELS منخفضة التكلفة.

تكلفة ترقية النظام
مع التقدم السريع في التكنولوجيا، غالبًا ما تتطلب أنظمة الكابلات ترقيات وتوسعات. توفر كابلات الألياف الضوئية أحادية الوضع قابلية توسع ومرونة وتكيف أكبر. أما الكابلات متعددة الأوضاع، فنظرًا لمحدودية نطاقها الترددي وقصر مسافاتها، قد تواجه صعوبة في تلبية المتطلبات المستقبلية لنقل الإشارات لمسافات طويلة وبكميات كبيرة.

ترقية نظام الألياف الضوئية أحادي الوضع أسهل، إذ لا تتطلب سوى تغيير المفتاح وأجهزة الإرسال والاستقبال دون الحاجة إلى تركيب ألياف جديدة. على النقيض من ذلك، بالنسبة لكابلات الأوضاع المتعددة، فإن الترقية من OM2 إلى OM3، ثم إلى OM4، لنقل بيانات أسرع، ستؤدي إلى تكاليف أعلى بكثير، خاصةً عند تغيير الألياف الموضوعة تحت الأرضية.

باختصار، يعد الوضع المتعدد الأوضاع فعالاً من حيث التكلفة للمسافات القصيرة، في حين يعد الوضع الفردي مثاليًا للمسافات المتوسطة إلى الطويلة.

لون

يُسهّل ترميز الألوان تحديد نوع الكابل. يوفر TlA-598C ترميز الألوان المُقترح من قِبل الصناعة لسهولة التعرف عليه.

عادةً ما يكون لدى OM1 وOM2 متعدد الأوضاع الغلاف البرتقالي.
عادةً ما يكون لدى OM3 سترات باللون الأزرق المائي.
عادةً ما يكون لدى OM4 سترات باللون الأزرق المائي أو البنفسجي.
تم تلوين OM5 باللون الأخضر الليموني.
الوضع الفردي OS1 وOS2 عادةً ما يكونان مع السترات الصفراء.

طلب

يستخدم الكابل أحادي الوضع بشكل أساسي في أنظمة العمود الفقري والمترو لمسافات طويلة في شبكات الاتصالات وشبكات البيانات وشبكات التلفزيون الكبلي.

من ناحية أخرى، يتم نشر الكابل متعدد الأوضاع بشكل أساسي في التطبيقات ذات المسافة القصيرة نسبيًا مثل مراكز البيانات، والحوسبة السحابية، وأنظمة الأمان، وشبكات المناطق المحلية (LAN).

خاتمة

في الختام، يُعدّ كابل الألياف أحادي الوضع مثاليًا لنقل البيانات لمسافات طويلة في شبكات الناقل، وشبكات MAN، وشبكات PON. من ناحية أخرى، يُستخدم كابل الألياف متعدد الأوضاع بشكل أكثر شيوعًا في المؤسسات، ومراكز البيانات، والشبكات المحلية نظرًا لقصر مداه. يكمن السر في اختيار نوع الألياف الأنسب لمتطلبات شبكتك مع مراعاة التكلفة الإجمالية للألياف. وبصفتك مصمم شبكات، يُعدّ اتخاذ هذا القرار أمرًا بالغ الأهمية لإعداد شبكة فعّالة وموثوقة.


وقت النشر: ١٩ يونيو ٢٠٢٥