بشكل عام، يوجد نوعان من الألياف: الألياف التي تدعم مسارات انتشار متعددة أو أنماطًا عرضية تُسمى أليافًا متعددة الأنماط (MMF)، والألياف التي تدعم نمطًا واحدًا تُسمى أليافًا أحادية النمط (SMF). ولكن ما الفرق بينهما؟ ستساعدك قراءة هذه المقالة في معرفة الإجابة.
نظرة عامة على كابلات الألياف الضوئية أحادية النمط مقابل كابلات الألياف الضوئية متعددة الأنماط
تسمح الألياف أحادية النمط بانتشار نمط ضوئي واحد فقط في كل مرة، بينما تستطيع الألياف الضوئية متعددة الأنماط انتشار أنماط متعددة. وتكمن الاختلافات الرئيسية بينهما في قطر لب الألياف، والطول الموجي، ومصدر الضوء، وعرض النطاق الترددي، وغلاف اللون، والمسافة، والتكلفة، وغيرها.
الألياف أحادية النمط مقابل الألياف متعددة الأنماط، ما الفرق؟
حان الوقت لمقارنة الوضع الأحادي بالوضع المتعددالألياف البصريةوفهم اختلافاتهم.
قطر القلب
يتميز كابل الوضع الأحادي بحجم قلب أصغر، عادةً 9 ميكرومتر، مما يتيح توهينًا أقل، وعرض نطاق ترددي أعلى، ومسافات إرسال أطول.
على النقيض، يتميز الألياف الضوئية متعددة الأنماط بحجم لب أكبر، عادةً 62.5 ميكرومتر أو 50 ميكرومتر، حيث يبلغ حجم OM1 62.5 ميكرومتر، بينما يبلغ حجم OM2/OM3/OM4/OM5 5 ميكرومتر. ورغم وجود هذا الاختلاف في الحجم، إلا أنه غير ملحوظ للعين المجردة، إذ إنها أصغر من شعرة الإنسان. ويمكن التحقق من الرمز المطبوع على كابل الألياف الضوئية لتحديد النوع.
بفضل الغلاف الواقي، يبلغ قطر كل من الألياف أحادية النمط ومتعددة الأنماط 125 ميكرومتر.
الطول الموجي ومصدر الضوء
تستخدم الألياف الضوئية متعددة الأنماط، ذات النواة الكبيرة، مصادر ضوئية منخفضة التكلفة مثل مصابيح LED ومصابيح VCSEL بأطوال موجية 850 نانومتر و1300 نانومتر. في المقابل، يستخدم الكابل أحادي النمط، ذو النواة الأصغر، الليزر أو ثنائيات الليزر لإنتاج الضوء الذي يُحقن في الكابل، عادةً بأطوال موجية 1310 نانومتر و1550 نانومتر.
عرض النطاق الترددي
يختلف هذان النوعان من الألياف في قدرات عرض النطاق الترددي. توفر الألياف أحادية النمط عرض نطاق ترددي غير محدود تقريبًا نظرًا لدعمها نمط مصدر ضوئي واحد، مما يؤدي إلى انخفاض التوهين والتشتت. وهي الخيار المفضل للاتصالات عالية السرعة عبر مسافات طويلة.
من ناحية أخرى، يمكن للألياف متعددة الأنماط نقل أنماط بصرية متعددة، ولكنها تتميز بتوهين أعلى وتشتت أكبر، مما يحد من عرض نطاقها.
تتفوق الألياف أحادية النمط على الألياف الضوئية متعددة الأنماط من حيث سعة النطاق الترددي.
التوهين
تتميز الألياف أحادية النمط بانخفاض التوهين، بينما تكون الألياف متعددة الأنماط أكثر عرضة للتوهين.
مسافة
يُتيح انخفاض التوهين وتشتت الأنماط في الكابل أحادي النمط إمكانية نقل البيانات لمسافات أطول بكثير من الكابل متعدد الأنماط. يتميز الكابل متعدد الأنماط بفعاليته من حيث التكلفة، ولكنه يقتصر على الوصلات القصيرة (مثل 550 مترًا لسرعة 1 جيجابت في الثانية)، بينما يُستخدم الكابل أحادي النمط لنقل البيانات لمسافات طويلة جدًا.
يكلف
عند النظر في التكلفة الإجمالية، تلعب ثلاثة قطاعات دورًا حاسمًا.
تكلفة التركيب
يُعتقد عادةً أن تكلفة تركيب الألياف أحادية النمط أعلى من تكلفة تركيب الكابلات متعددة الأنماط نظرًا لمزاياها. إلا أن الواقع يُشير إلى عكس ذلك. فبفضل كفاءة التصنيع العالية، يُمكن توفير ما بين 20% و30% من التكلفة مقارنةً بالألياف متعددة الأنماط. أما بالنسبة لألياف OM3/OM4/OM5 الأغلى سعرًا، فيُمكن للألياف أحادية النمط أن تُوفر ما يصل إلى 50% أو أكثر. مع ذلك، يجب أيضًا مراعاة تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي.
تكلفة جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي
يُعدّ جهاز الإرسال والاستقبال الضوئي عنصرًا هامًا في تكلفة كابلات الألياف الضوئية، إذ يُمثّل نسبة كبيرة، تصل أحيانًا إلى 70% من التكلفة الإجمالية. وعادةً ما تكون تكلفة أجهزة الإرسال والاستقبال أحادية النمط أعلى من تكلفة أجهزة الإرسال والاستقبال متعددة الأنماط بمقدار 1.2 إلى 6 أضعاف. ويعود ذلك إلى أن أجهزة الإرسال والاستقبال أحادية النمط تستخدم ثنائيات ليزر عالية الطاقة، وهي أغلى ثمنًا، بينما تستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال متعددة الأنماط عادةً مصابيح LED أو VCSELS أقل تكلفة.
تكلفة ترقية النظام
مع التطور التكنولوجي السريع، غالباً ما تتطلب أنظمة الكابلات تحديثات وتوسعات. توفر كابلات الألياف الضوئية أحادية النمط قابلية توسع ومرونة وتكيف أكبر. أما كابلات الألياف الضوئية متعددة الأنماط، نظراً لعرض نطاقها المحدود وقدرتها على نقل البيانات لمسافات قصيرة، فقد تواجه صعوبة في تلبية متطلبات نقل الإشارات لمسافات طويلة وبكميات كبيرة في المستقبل.
يُعدّ تحديث نظام الألياف الضوئية أحادي النمط أسهل، إذ يقتصر على تغيير المحوّل وأجهزة الإرسال والاستقبال دون الحاجة إلى مدّ ألياف جديدة. في المقابل، بالنسبة للكابلات متعددة الأنماط، فإنّ الترقية من OM2 إلى OM3 ثم إلى OM4 لنقل البيانات بسرعة أعلى ستُكلّف مبالغ باهظة، لا سيما عند تغيير الألياف الممددة تحت الأرضية.
باختصار، يعتبر الوضع المتعدد فعالاً من حيث التكلفة للمسافات القصيرة، بينما يعتبر الوضع الأحادي مثالياً للمسافات المتوسطة إلى الطويلة.
لون
يُسهّل الترميز اللوني عملية تحديد نوع الكابل. يوفر معيار T1A-598C رمز اللون المقترح في هذا المجال لسهولة التعرف عليه.
عادةً ما يكون الغلاف البرتقالي موجودًا في كاميرات الوضع المتعدد OM1 و OM2.
عادةً ما تكون سترات OM3 بلون أزرق مائي.
عادةً ما تأتي سترات OM4 بألوان زرقاء أو بنفسجية.
كان لون OM5 أخضر ليموني.
عادةً ما يكون نظام التشغيل OS1 و OS2 أحادي الوضع مع سترات صفراء.
طلب
يُستخدم الكابل أحادي الوضع بشكل أساسي في أنظمة العمود الفقري وأنظمة المترو لمسافات طويلة في شبكات الاتصالات السلكية واللاسلكية وشبكات نقل البيانات وشبكات الكابلات التلفزيونية.
من ناحية أخرى، يتم نشر الكابل متعدد الأوضاع بشكل أساسي في التطبيقات قصيرة المدى نسبيًا مثل مراكز البيانات والحوسبة السحابية وأنظمة الأمان وشبكات LAN (الشبكات المحلية).
خاتمة
في الختام، يُعدّ كابل الألياف أحادي النمط مثاليًا لنقل البيانات لمسافات طويلة في شبكات الاتصالات، وشبكات المناطق الحضرية (MANs)، وشبكات الوصول الضوئية السلبية (PONs). أما كابل الألياف متعدد الأنماط، فيُستخدم بشكل أكثر شيوعًا في المؤسسات ومراكز البيانات والشبكات المحلية (LANs) نظرًا لمدى نقله الأقصر. يكمن السر في اختيار نوع الألياف الأنسب لمتطلبات شبكتك مع مراعاة التكلفة الإجمالية للألياف. وبصفتك مصمم شبكات، يُعدّ اتخاذ هذا القرار بالغ الأهمية لإنشاء شبكة فعّالة وموثوقة.
تاريخ النشر: 19 يونيو 2025