إذا كنت قد تساءلت يوماً كيف ينتقل الإنترنت بسرعة الضوء، فالسر يكمن في الداخل كابلات الألياف البصرية. ولكن مما تتكون بالضبط؟ لا تقلق - سأشرح لك في هذا المقال بأبسط طريقة ممكنة. لا داعي للقلق بشأن المصطلحات التقنية المربكة أو الاختصارات المعقدة. سأشرح لك كل شيء خطوة بخطوة، لذا حتى لو كنت جديدًا في عالم الألياف البصرية، ستتمكن من المتابعة بسهولة.

جدول المحتويات

نظرة عامة سريعة: ماذا يوجد في كابل الألياف البصرية؟

فيما يلي تحليل مبسط لهيكل الكابل:

الطبقة الدور
الأساسيات
يحمل الضوء/البيانات
الكسوة
يحافظ على الضوء داخل القلب
الطلاء
الحماية الأولى ضد الخدوش والرطوبة
الطبقة العازلة
يضيف مقاومة الصدمات والعزل
عضو القوة
يوفر قوة ميكانيكية ويمتص التوتر
حجب المياه
يمنع دخول الرطوبة إلى الكابل
سترة خارجية
يحمي الكابل من المخاطر البيئية

أولاً، ما هو كابل الألياف البصرية؟

يختلف كابل الألياف الضوئية عن كابل الألياف الضوئية الفردي. فكر في الأمر على أنه حافلة: الحافلة نفسها هي الكابل بأكمله، والركاب بداخلها هم الألياف البصرية الفردية.

  • كابل الألياف الضوئية = الحزمة الكاملة

  • الألياف الضوئية = الخيط الزجاجي الصغير الموجود بداخلها

يحتوي كابل الألياف الضوئية الواحد عادةً على ليف واحد أو أكثر، بالإضافة إلى عدة طبقات واقية تحافظ على سلامة الألياف. وقد صُممت هذه الكابلات لإرسال البيانات عبر مسافات طويلة - بسرعة فائقة وبفقدان إشارة ضئيل للغاية. وهذا هو السبب في أنها العمود الفقري لأنظمة الاتصالات الحديثة.

لقطة مقربة لمقطع عرضي لكابل ألياف بصرية مكون من 24 نواة مع أنابيب ألياف مرئية وعضو قوة مركزي.
مقطع عرضي لكابل ألياف ضوئية ذو 216 أنبوباً فضفاضاً من الألياف الضوئية ذات الأنابيب السائبة يوضح ترتيب الألياف الداخلية وهيكلها.

إذن، ماذا يوجد داخل كابل الألياف البصرية؟

قد يبدو كابل الألياف البصرية للوهلة الأولى وكأنه سلك عادي. ولكن من الداخل، فهو عبارة عن هيكل مصمم بعناية. كل طبقة لها وظيفتها الخاصة، مما يضمن أن الكابل يمكنه نقل البيانات بسرعة وموثوقية وأمان - حتى في البيئات الصعبة مثل الأنفاق تحت الأرض أو تحت سطح البحر أو عبر أسطح المنازل في المدن.

نظرًا لاستخدام كابلات الألياف الضوئية في العديد من الأماكن المختلفة، لا يوجد تصميم واحد ثابت. ولكن بشكل عام، تشترك جميع كابلات الألياف الضوئية تقريبًا في بنية ذات طبقات. لنلقِ نظرة على كل طبقة بالتفصيل.

مقاطع عرضية توضيحية لأنواع مختلفة من كابلات الألياف الضوئية، بما في ذلك كابلات الأنابيب، والكابلات الهوائية، والكابلات الهوائية، والكابلات البحرية، وهياكل الألياف الداخلية.

الألياف الضوئية - قلب الكابل

يوجد في المركز الألياف الضوئية، وهي الجزء الذي يحمل الضوء بالفعل (وبالتالي بياناتك). هذه الألياف رفيعة للغاية - بعرض شعرة الإنسان تقريبًا - ومصنوعة من الزجاج فائق النقاء.

تتكون الألياف الضوئية نفسها من ثلاثة أجزاء رئيسية:

  • الأساسيات - المسار الزجاجي المركزي الذي ينتقل فيه الضوء
  • الكسوة - طبقة زجاجية محيطة تحافظ على الضوء محبوساً داخل القلب، مما يضمن عدم تسربه للخارج
  • الطلاء - طبقة بلاستيكية رقيقة واقية تحمي الزجاج من الخدوش والغبار والرطوبة

هناك فئتان رئيسيتان من الألياف:

  • الألياف أحادية الوضع (SMF):: الأفضل للبث لمسافات طويلة وعالية السرعة، وغالباً ما تستخدم في شبكات الاتصالات والكابلات البحرية.
  • الألياف متعددة الأوضاع (MMF):: تستخدم للمسافات الأقصر، مثل داخل المباني أو الحرم الجامعي أو مراكز البيانات.

فكر في الأمر مثل الطرق السريعة: الألياف أحادية الوضع مثل الطرق السريعة للرحلات الطويلة، بينما الألياف متعددة الأوضاع مثل الطرق المحلية للسفر الأقصر.

ما هو كابل الألياف الضوئية المصنوع من الألياف الضوئية - العرض الداخلي

الطبقة العازلة - حماية إضافية

الألياف الزجاجية هشة للغاية بحيث لا يمكن التعامل معها بمفردها، لذا فهي تحتاج إلى طبقة عازلة إضافية للحماية. هناك نوعان رئيسيان:

  • مخزن مؤقت ضيق:: يتم تطبيق الطلاء مباشرة على الألياف. وهذا يجعل الكابل مرنًا وسهل التعامل معه، وهو مثالي للبيئات الداخلية.
  • مخزن مؤقت فضفاض:: توضع الألياف داخل أنبوب واقي صغير مملوء بمادة هلامية أو مواد جافة في بعض الأحيان. يمنح هذا التصميم الألياف بعض "مساحة للتنفس"، مما يسمح لها بالتمدد والانكماش مع تغيرات درجة الحرارة. ويستخدم عادةً في الهواء الطلق.

تُعد الكابلات السائبة مفيدة بشكل خاص للتطبيقات البعيدة أو الخارجية لأنها توفر توسيدًا وتساعد على منع التلف الناتج عن الإجهاد البيئي.

أعضاء القوة - العمود الفقري للكابل

حتى مع الطلاء والعازل، فإن الألياف نفسها لا يمكنها تحمل الكثير من الإجهاد البدني. فقد يؤدي سحبها أو ثنيها أو شدها إلى كسرها بسهولة. وهذا هو السبب في أن كابلات الألياف البصرية تشتمل على أعضاء قوة، وهي المواد التي تمنح الكابل بنية وتمتص التوتر.

يمكن وضع أعضاء القوة في أجزاء مختلفة من الكابل:

  • عضو القوة المركزية - قضيب صلب يمر عبر المنتصف
  • أفراد القوة المحيطية - المواد المحيطة بالألياف للحصول على دعم إضافي

تشمل مواد القوة الشائعة ما يلي:

  • معدنية:: الأسلاك الفولاذية المجلفنة أو الخيوط الفولاذية (قوية جداً، وتستخدم في الكابلات الهوائية وتحت الأرض)
  • غير معدنية:: خيوط الأراميد (كيفلر)، أو البلاستيك المقوى بالألياف (FRP)، أو الألياف الزجاجية (خفيفة الوزن، وتستخدم عندما تحتاج الكابلات إلى تجنب التداخل الكهربائي)

على سبيل المثال، تحتاج الكابلات الهوائية - تلك الكابلات المعلقة بين أعمدة الكهرباء - إلى أعضاء قوية جداً للتعامل مع الشد الناجم عن الجاذبية والرياح.

مواد مانعة للماء - إبعاد الرطوبة عن المياه

الرطوبة هي أحد أكبر أعداء الألياف الضوئية. إذا تسربت المياه إلى الداخل، فقد تتسبب في فقدان الإشارة أو تآكلها أو حتى تجمدها داخل الكابل وتشققه. لمنع ذلك، تستخدم كابلات الألياف البصرية مواد خاصة لحجب المياه:

  • تصميمات مملوءة بالجل:: توضع مادة هلامية سميكة داخل أنابيب العازلة لحجب الماء. يمكن الاعتماد عليها ولكن يمكن أن تكون فوضوية أثناء التركيب.
  • تصميمات جافة:: المساحيق أو الخيوط أو الأشرطة التي تحجب الماء والتي تنتفخ عند البلل فتمنع دخول الماء. وهذه أسهل في التعامل معها وأنظف في التعامل معها.
  • تصاميم شبه جافة:: مزيج من الجل داخل الأنابيب والمواد الجافة في القلب لحماية مزدوجة.

لا تعمل هذه الطبقة على إبعاد الماء فحسب، بل تعمل أيضاً على حماية الألياف من الاهتزازات والصدمات الميكانيكية.

5. السترة الخارجية - درع الكابل

الغلاف الخارجي هو الطبقة الواقية القوية التي تراها من الخارج. فكر في الأمر على أنه درع كابل الألياف، الذي يحمي جميع الأجزاء الداخلية الحساسة من العالم الخارجي. بدونها، لن تتحمل الألياف البلى اليومي.

تحمي السترة من:

  • الأضرار الميكانيكية - الثني أو القطع أو التكسير
  • أشعة الشمس (التعرض للأشعة فوق البنفسجية) - استخدام خارجي طويل الأمد
  • المواد الكيميائية والزيوت - خاصة في البيئات الصناعية
  • الرطوبة والطقس القاسي - المطر، أو الثلج، أو الرطوبة
  • درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة - من حرارة الصحراء إلى برودة القطب الشمالي

تشمل مواد السترة الشائعة ما يلي:

  •  البولي إيثيلين (PE) - قوية ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية، وتستخدم على نطاق واسع في الهواء الطلق
  • كلوريد البوليفينيل المتعدد الفينيل (PVC) - مرنة، تُستخدم داخل المنزل
  • LSZH (منخفضة الدخان خالية من الهالوجين) - تُستخدم في الأماكن المغلقة حيث تكون السلامة من الحرائق مهمة، حيث إنها تطلق القليل من الدخان في حالة نشوب حريق
  • حواجز الرطوبة - مثل الشريط المصفح بالألومنيوم والبولي إيثيلين، المستخدم في المناطق ذات الرطوبة العالية أو التآكل الملحي
كابلات الألياف الضوئية المدفونة على الطريق

أنواع كابلات الألياف البصرية

ليست كل كابلات الألياف البصرية متشابهة. فقد تختلف بنيتها كثيراً حسب مكان وكيفية استخدامها. فيما يلي أكثر التصاميم شيوعاً:

  • الكابلات الداخلية - خفيف الوزن ومرن ومقاوم للهب؛ سهل التوجيه داخل المباني
  • الكابلات الخارجية - متينة ومقاومة للماء والأشعة فوق البنفسجية ودرجات الحرارة القصوى
  • الكابلات الهوائية - مقواة لتحمل الشد عند تعليقها بين القطبين
  • كابلات مدفونة مباشرة - سميكة ومصفحة، مصممة للدفن تحت الأرض دون حماية إضافية
  • الكابلات الغواصة - مصفحة للغاية ومقاومة للضغط، مصممة لنقل البيانات عبر المحيطات
  • كبلات ضيقة الكابلات - سهلة التجريد والتعامل، وغالباً ما تُستخدم لأسلاك التصحيح والمسافات القصيرة
  • الكابلات ذات الأنابيب السائبة - مثالية للشبكات الخارجية بعيدة المدى، حيث توفر حماية قوية ضد الماء والتغيرات في درجات الحرارة

كل تصميم موجود لسبب ما - يعتمد اختيار التصميم المناسب على بيئة التركيب واحتياجات الأداء.

أين تُستخدم كابلات الألياف البصرية؟

كابلات الألياف الضوئية موجودة في كل مكان، حتى وإن كنت لا تراها دائمًا. فهي تشكل العمود الفقري الخفي للاتصالات الحديثة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض التطبيقات الرئيسية:

  • الشبكات المنزلية (FTTH - الألياف الضوئية إلى المنزل)
    تجلب الألياف الإنترنت عالي السرعة مباشرةً إلى المنازل والشقق، مما يتيح البث السريع والألعاب عبر الإنترنت والاتصالات المنزلية الذكية.
  • مراكز البيانات
    وداخل مراكز البيانات الضخمة، تربط كابلات الألياف داخل مراكز البيانات الضخمة آلاف الخوادم، مما يضمن نقل المعلومات بسرعة البرق بين أجهزة الكمبيوتر وأنظمة التخزين.
  • أبراج الاتصالات والشبكات الأساسية
    تربط الألياف الأبراج الخلوية بالشبكات الأساسية، مما يجعل الاتصالات المتنقلة ممكنة. بدونها، لن تعمل خدمات 4G و 5G.
  • أنظمة التحكم الصناعي
    تستخدم المصانع ومحطات الطاقة كابلات الألياف لأنها مقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي، مما يجعلها أكثر موثوقية من الكابلات النحاسية.
  • الاتصالات البحرية والغواصات
    تربط الكابلات البحرية قارات بأكملها. تحمل كابلات الألياف الضوئية البحرية هذه أكثر من 951 تيرابايت 3 تيرابايت من حركة الإنترنت الدولية.
  • التطبيقات العسكرية والدفاعية
    كابلات الألياف الضوئية آمنة ويصعب التنصت عليها ومقاومة للهجمات الكهرومغناطيسية، مما يجعلها ضرورية للاتصالات العسكرية.

كما ترى، فإن كابلات الألياف الضوئية ليست فقط لمزودي خدمة الإنترنت. فهي تزود كل جزء تقريباً من عالمنا المتصل بالطاقة.

الأسئلة الشائعة حول كابلات الألياف البصرية

ما الفرق بين كابل الألياف البصرية والكابل النحاسي؟

تنقل كابلات الألياف الضوئية البيانات باستخدام الضوء، بينما تستخدم الكابلات النحاسية الكهرباء. الألياف أسرع بكثير، ويمكنها تغطية مسافات أطول، وهي محصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي.

الألياف الزجاجية الموجودة بالداخل هشة، ولكن الطبقات الواقية للكابل (الطبقة العازلة وعناصر القوة والسترة) تجعله قويًا بما يكفي للاستخدام اليومي. ومع المعالجة المناسبة، تكون كابلات الألياف موثوقة للغاية.

إذا تم تركيبها بشكل صحيح، يمكن أن تدوم كابلات الألياف 25 عامًا أو أكثر، اعتمادًا على البيئة. صُممت الكابلات الخارجية والغواصة لضمان المتانة على المدى الطويل.

  • اختر النمط الأحادي للمسافات الطويلة والنطاق الترددي العالي (الاتصالات والشبكات الأساسية).
  • اختر الوضع المتعدد للمسارات الأقصر داخل المباني أو مراكز البيانات.

ليس جميعها. تتضمن الكابلات الخارجية والغواصة مواد مانعة للماء، لكن الكابلات الداخلية عادةً ما تكون غير مقاومة للماء. يعتمد اختيار النوع المناسب على موقع التركيب.

ما أهمية ذلك

كل طبقة في كابل الألياف البصرية موجودة لغرض ما. كابل الألياف المصمم بشكل جيد هو:

  • أقوى وأسهل في التركيب
  • محمية ضد الرطوبة والأشعة فوق البنفسجية والمواد الكيميائية
  • قادر على العمل في البيئات القاسية
  • طويلة الأمد وموثوقة لعقود من الزمن

يساعدك فهم ما يتكون منه كابل الألياف الضوئية على اختيار الحل المناسب لاحتياجاتك - سواء كان ذلك في الكابلات الداخلية أو الخنادق الخارجية أو مشاريع أعماق البحار.

ملاحظة أخيرة: نحن نعرف الألياف من الداخل والخارج

إذا كنت تعمل في مجال الاتصالات أو البنية التحتية أو تركيب الشبكات وتحتاج إلى شريك موثوق به لمواد الألياف البصرية, ينغفنغ كوميونيكيشنز هنا للمساعدة

نحن نصنع كل شيء من الموصلات و أسلاك التصحيح إلى الصناديق الطرفية وأطقم الإغلاق - يتم إنتاجها جميعًا في مصنعنا الخاص بخبرة تزيد عن 25 عامًا.

تواصل معنا اليوم للحديث عن مشروع الألياف الخاص بك. لنصنع معاً شيئاً يدوم طويلاً.