إذا كنت قد بحثت عن “الألياف البسيط مقابل الألياف المزدوجة”، فأنت على الأرجح تحاول حل مشكلة عملية - وليس قراءة تعريف كتاب مدرسي.

ربما تختار أسلاك توصيل الألياف.
ربما تقوم بتحديد مشروع.
أو ربما تريد فقط تجنب طلب الكابل الخطأ.

ما يجعل هذا الموضوع محيرًا هو أن الناس غالبًا ما يخلطون بين أمرين مختلفين:

  • بنية الألياف (بسيطة أو مزدوجة)
  • وضع إرسال البيانات (بسيط، نصف مزدوج، مزدوج الإرسال على الوجهين، مزدوج الإرسال على الوجهين)
  • يبدو أنهما متشابهان، لكنهما ليسا متشابهين.

لذا دعونا نتناول هذا الأمر بالطريقة التي يفكر بها المهندسون في الواقع - بدءًا من كيفية تدفق البيانات، ثم الانتقال إلى بنية الألياف، وأخيرًا إلى ما يهم حقًا في النشر.

الألياف البسيط مقابل الألياف المزدوجة

الشكل 1: معرفة الفرق بين الإرسال البسيط والإرسال المزدوج في الألياف البصرية

جدول المحتويات

فهم أنماط نقل البيانات في الاتصالات الضوئية

قبل مناقشة بنية الألياف، نحتاج إلى توضيح كيفية تدفق البيانات فعليًا بين الأجهزة.

في اتصال البيانات، ينقسم اتجاه الإرسال بشكل عام إلى ثلاثة أوضاع أساسية: الإرسال البسيط، نصف الازدواج، والإرسال المزدوج الكامل

وهي تصف كيفية اتصال الأجهزة - وليس عدد الألياف الموجودة داخل الكابل.

الإرسال على الوجهين بالكامل

ازدواجية كاملة في الاتصالات الليفية

الشكل 2: عمل الإرسال على الوجهين بالكامل

يسمح الازدواج الكامل بإرسال البيانات واستقبالها في نفس الوقت.

في الأنظمة البصرية، يتم تحقيق ذلك عادةً باستخدام مسارين منفصلين للإرسال - أحدهما للإرسال (Tx) والآخر للاستقبال (Rx). باستخدام وحدات بصرية متطابقة أو محولات وسائط الألياف على كلا الطرفين، يمكن لكلا الجهازين الإرسال والاستقبال في وقت واحد دون انتظار.

ولأنه لا يوجد تبديل في الاتجاه، يتجنب الازدواج الكامل التأخير في التبديل. في البيئات التي يكون فيها وقت الاستجابة مهمًا - مثل الشبكات الأساسية للمؤسسات أو مراكز البيانات - الازدواجية الكاملة هي المعيار.

يساعدنا هنا تشبيه بسيط. تكون المكالمة الهاتفية مزدوجة بالكامل. يمكن لكلا الشخصين التحدث والسماع في نفس الوقت.

في شبكات الإيثرنت الحديثة، تعمل جميع وصلات الألياف تقريبًا في وضع الازدواج الكامل.

إرسال نصف مزدوج الإرسال

نصف ازدواجية في الألياف البصرية

الشكل 2: عمل الإرسال نصف الازدواجية

يسمح نصف الازدواج المزدوج بالاتصال في كلا الاتجاهين - ولكن ليس في نفس الوقت.

يمكن لجانب واحد فقط الإرسال في كل مرة. عندما يرسل أحد الأجهزة البيانات، يجب أن ينتظر الجهاز الآخر حتى يكتمل الإرسال قبل الاستجابة. هذا يقدم وقت التبديل.

جهاز اللاسلكي هو مثال كلاسيكي. تضغط للتحدث، وتطلقه للاستماع.

كان نصف الازدواجية أكثر شيوعاً في أنظمة الإيثرنت المبكرة. واليوم، نادراً ما يتم استخدامه في بيئات المؤسسات أو مراكز البيانات الحديثة القائمة على الألياف.

الإرسال البسيط

البسيط في الاتصالات الليفية

الشكل 3: عمل الإرسال البسيط المزدوج الإرسال البسيط الإرسال على الوجهين

يسمح الإرسال البسيط بتدفق البيانات في اتجاه واحد فقط.

يرسل أحد الجهازين. والآخر يستقبل فقط. لا يوجد مسار عودة.

البث التلفزيوني هو تشبيه جيد. فأنت تستقبل الإشارات، لكنك لا تستطيع إعادة الإرسال.

في الشبكات الضوئية، يوجد الاتصال البسيط الحقيقي في الشبكات الضوئية بشكل أساسي في أنظمة المراقبة أو أنظمة نمط البث.

لنتحدث الآن عن هيكل الألياف

بمجرد أن نفهم أوضاع الإرسال، يمكننا الانتقال إلى الطبقة المادية: بنية الألياف.

وهنا يأتي دور الألياف البسيط والمزدوج.

ما هي الألياف البسيط؟

هيكل كابل الألياف البصرية البسيط

الشكل 5: هيكل كابل الألياف الضوئية البسيط lc

يشير مصطلح الألياف البسيط إلى كابل يحتوي على شريط ألياف ضوئية واحد.

من الناحية المادية، تحتوي على قلب واحد ونهاية موصل واحد. ينتقل الضوء على طول مسار ليفي واحد.

فكّر في الأمر على أنه طريق ذو مسار واحد.

في الواقع FTTX في عمليات النشر، تُستخدم الألياف البسيط بشكل شائع في أنظمة المراقبة أو بالاقتران مع الوحدات البصرية BiDi. باستخدام تقنية BiDi، يتم إرسال طولين موجيين مختلفين عبر نفس الألياف، مما يتيح الاتصال ثنائي الاتجاه على خيط واحد.

هذا تمييز مهم: لا يزال بإمكان كابل الألياف البسيط دعم الاتصال المزدوج الكامل عند استخدامه مع البصريات ذات تقسيم الطول الموجي.

من من منظور التصنيع والتركيب، تكون الكابلات البسيطة أصغر في القطر وأسهل في التوجيه في القنوات الضيقة. ويتم اختيارها في بعض الأحيان عندما تكون المساحة محدودة أو عندما يلزم تقليل عدد ألياف البنية التحتية إلى الحد الأدنى.

مبادئ تقسيم الطول الموجي (WDM) في وحدات ثنائية الأبعاد (WDM)

قدرة الألياف البسيط على دعم ازدواجية كاملة يعتمد التواصل على مضاعفة تقسيم الطول الموجي (WDM). تسمح هذه التقنية بمرور الترددات الضوئية المختلفة في خيط زجاجي واحد دون تداخل.

  • إقران الطول الموجي: يجب استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال ثنائية الاتجاه (ثنائية الاتجاه) دائمًا في أزواج متطابقة. تشمل مجموعات الطول الموجي الشائعة 1310 نانومتر/1550 نانومتر أو 1270 نانومتر/1330 نانومتر.
  • المنطق ثنائي الاتجاه:
    الجانب (أ): يرسل (Tx) عند 1310 نانومتر ويستقبل (Rx) عند 1550 نانومتر.
    الجانب (ب): يرسل (Tx) عند 1550 نانومتر ويستقبل (Rx) عند 1310 نانومتر.
  • بوسا تكنولوجي: داخل الوحدة، أ التجميع البصري الفرعي ثنائي الاتجاه (BOSA) يعمل كمرشح دقيق. يعكس الطول الموجي المحدد الوارد إلى جهاز الكشف الضوئي مع السماح للطول الموجي الليزري المولد محليًا بالخروج إلى الألياف.
  • المفاضلات الاستراتيجية: على الرغم من أن وحدات الإرسال والاستقبال الثنائية الألياف ثنائية الألياف تحافظ بشكل كبير على مصنع الألياف وتقلل من حجم الكابلات، إلا أن أجهزة الإرسال والاستقبال نفسها أكثر تعقيدًا وغالبًا ما تحمل سعرًا أعلى من وحدات الألياف المزدوجة القياسية.

ما هي الألياف المزدوجة؟

هيكل كابل الألياف البصرية المزدوج

الشكل 6: هيكل كابل الألياف البصرية المزدوجة lc

تحتوي الألياف المزدوجة على خيطين من الألياف الضوئية داخل نفس مجموعة الكابل.

عادةً ما يتم استخدام أحد الألياف للإرسال (Tx) والآخر للاستقبال (Rx). يتم تمييز معظم الكابلات المزدوجة بعلامة A/B بوضوح لمنع مشاكل القطبية.

إذا كان الطريق البسيط طريقًا ذا حارة واحدة، فإن الطريق المزدوج هو طريق ذو حارتين - حيث تتدفق حركة المرور في كلا الاتجاهين في وقت واحد.

في المشاريع النموذجية للاتصالات ومراكز البيانات، تكون الألياف المزدوجة هي التكوين القياسي. معظم الوحدات البصرية SFP و SFP+ مصممة للتشغيل ثنائي الألياف.

إذا كنت تقوم ببناء شبكة إيثرنت حديثة، فإن الألياف المزدوجة هي الافتراض الافتراضي عادةً ما لم تكن أجهزتك تدعم على وجه التحديد الإرسال ثنائي الألياف ثنائي البوصلة أحادي الألياف.

إدارة القطبية في الأنظمة المزدوجة

في نظام الألياف البصرية المزدوج, القطبية هو المنطق التأسيسي الذي يضمن قدرة الشبكة على نقل البيانات فعليًا. ببساطة، تحدد القطبية ببساطة ما إذا كانت إشارة الإرسال (Tx) في أحد طرفي الوصلة تصل بدقة إلى مكون الاستقبال (Rx) في الطرف الآخر.

  • مبدأ التقاطع: معظم أسلاك التوصيل المزدوجة القياسية تستخدم هيكل من ألف إلى باء. وهذا يعني أن خيوط الألياف “مقلوبة” فعليًا داخل غلاف الكابل لضمان توصيل Tx للجهاز A بـ Rx للجهاز B.
  • وضع العلامات أ/ب: يتم تحديد هذا الانعكاس المادي عادةً بعلامات “A” و “B” على الموصلات أو بأحذية مرمزة بالألوان (على سبيل المثال، الأزرق والبيج أو الأحمر والأسود).
  • المزالق الشائعة: في البيئات المعقدة مثل مراكز البيانات ذات لوحات التوصيل المتعددة، يمكن أن يؤدي استخدام نوع خاطئ من المحولات “المستقيمة” أو كابلات جذع MPO غير المتطابقة إلى تعارض “Tx إلى Tx”. هذا هو أحد الأسباب الأكثر شيوعًا لفشل الارتباط أثناء نشر الطبقة المادية.

الألياف البسيط مقابل الألياف المزدوجة - مقارنة بين الألياف المزدوجة

لتوضيح الأمور، إليك مقارنة هيكلية مباشرة:

البند الألياف البسيط الألياف المزدوجة
عدد الألياف
1
2
مسارات الإرسال المادية
مفردة
فصل الارسال والاستقبال
الحجم النموذجي للكابل
أصغر
حبل سحّاب قياسي
الاستخدام الشائع
BiDi، المراقبة
الإيثرنت، والاتصالات، ومركز البيانات
التوافق الافتراضي
سيناريوهات محدودة
معظم معدات الشبكة
هيكل التكلفة
الكابل أرخص ثمناً، ووحدات BiDi أغلى ثمناً
الكابل أعلى قليلاً، وتتوفر وحدات SFP القياسية SFP على نطاق واسع
تأثير المخزون
يجب إقران وحدات BiDi (Tx1310/Rx1550 والعكس)
نفس نوع الوحدة النمطية على كلا الطرفين

في هذه المرحلة، يجب أن تسأل نفسك سؤالاً رئيسياً واحداً:

هل يقوم جهازك بالإرسال والاستقبال في نفس الوقت؟

في معظم الشبكات الحديثة، تكون الإجابة بنعم - وهو ما يعني عادةً أن الألياف المزدوجة مطلوبة.

العلاقة بين بنية الألياف ووضع الإرسال

هذا هو المكان الذي يحدث فيه الارتباك في كثير من الأحيان.

بنية الألياف ونمط الإرسال مفهومان مستقلان.

على سبيل المثال:

  • تعمل وصلة الألياف المزدوجة دائماً تقريباً في وضع الازدواج الكامل.
  • يمكن أيضًا تشغيل وصلة الألياف البسيط (مع بصريات BiDi) في وضع الازدواج الكامل.
  • يمكن تكوين النظام المزدوج تقنياً ليعمل بنصف ازدواجية على مستوى الجهاز.

لا يحدد عدد الألياف تلقائيًا كيفية تدفق البيانات.

في المشاريع الحقيقية، رأينا مشترين يفترضون أن “الألياف الأحادية تساوي نصف ازدواجية الإرسال”، وهذا غير صحيح. فسلوك الاتصال تحدده المعدات والبروتوكول، وليس الكابل فقط.

بمجرد فصل البنية المادية عن منطق التواصل، يصبح الاختيار أكثر وضوحًا.

صورة مجردة لأشعة ضوئية ليفية متعددة على خلفية سوداء - تصور رمزي

الشكل 7: الضوء في الألياف البصرية

متى يجب عليك استخدام الألياف البسيط البسيط؟

تكون الألياف البسيط منطقية عندما:

  • أنت تستخدم وحدات بصرية BiDi
  • يتطلب التطبيق بالفعل إرسالاً في اتجاه واحد فقط
  • مساحة القناة محدودة
  • تحتاج إلى تقليل حجم الكابلات

في بعض سيناريوهات FTTX، يمكن أن يؤدي تقليل عدد الألياف عبر المسافات الطويلة إلى تبسيط تخطيط البنية التحتية.

ومع ذلك، يجب أن تنظر إلى التكلفة الإجمالية للنظام. في حين أن الكابل البسيط يستخدم مواد أقل، قد تكلف الوحدات البصرية ثنائية الإرسال أكثر من الوحدات المزدوجة القياسية. يركز العديد من المشترين على أسعار الكابلات فقط ويتجاهلون البصريات.

متى يجب عليك استخدام الألياف المزدوجة؟

يوصى باستخدام الألياف المزدوجة من أجل:

  • عمليات نشر الإيثرنت القياسية
  • شبكات الشبكة المحلية المؤسسية
  • مراكز البيانات
  • معظم اتصالات العمود الفقري للاتصالات

في المشاريع النموذجية للمؤسسات ومراكز البيانات، تظل الألياف المزدوجة هي الخيار السائد في المشاريع النموذجية للمؤسسات ومراكز البيانات، لأنها تتوافق مع تصميم معظم معدات الشبكة.

إذا لم تكن متأكدًا وتستخدم أجهزة قياسية قائمة على SFP، فإن الازدواجية هي الخيار الافتراضي الأكثر أمانًا بشكل عام.

الأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها

أحد أكثر الأخطاء شيوعًا هو افتراض أن الإرسال البسيط أرخص تلقائيًا. في الواقع، تعتمد التكلفة الإجمالية للنظام على كل من اختيار الكابل وجهاز الإرسال والاستقبال.

هناك مشكلة أخرى متكررة وهي عدم التأكد من نوع الوحدة الضوئية قبل طلب أسلاك التوصيل. ومن تجربة التركيب، فإن عدم تطابق هيكل الألياف ونوع جهاز الإرسال والاستقبال هو أحد أكثر الأسباب التي يمكن تفاديها لتأخير المشروع.

قبل تقديم الطلب، تأكد دائمًا قبل تقديم الطلب:

  • نوع جهاز الإرسال والاستقبال (مزدوج الألياف أو ثنائي الألياف)
  • واجهة الموصل
  • وضع الألياف (أحادية الوضع أو متعددة الأوضاع)
  • مسافة الإرسال المطلوبة

تختفي معظم مشاكل الاختيار بمجرد وضوح هذه النقاط الأربع.

الأفكار النهائية

البسيط والمزدوج يصفان بنية الألياف.
الإرسال البسيط، ونصف الازدواج، والازدواج الكامل يصف سلوك الاتصال.

إنهما مرتبطان - ولكنهما غير قابلين للتبديل.

في شبكات الإيثرنت الحديثة، تكون الألياف المزدوجة هي الخيار السائد في شبكات الإيثرنت الحديثة لأن معظم المعدات مصممة للإرسال والاستقبال المتزامن.

تُستخدم الألياف البسيط عادةً في سيناريوهات محددة مثل الإرسال ثنائي الاتجاه أو الأنظمة أحادية الاتجاه الحقيقية.

إذا قمت بالاختيار بناءً على توافق المعدات بدلاً من الافتراض، فستتجنب معظم أخطاء النشر.

وفي مشاريع الشبكات في العالم الحقيقي، غالباً ما يكون تجنب القرار الخاطئ أكثر قيمة من توفير بضعة دولارات على الكابل.