إذا كنت قد دخلت للتو إلى عالم الألياف البصرية، فإن جميع المصطلحات والاختصارات التقنية قد تبدو مربكة لك. لهذا السبب أنشأت هذا سلسلة مسرد مصطلحات الألياف - لمساعدتك على فهم معنى هذه المصطلحات بأبسط طريقة ممكنة.

سأشرح كل شيء من وجهة نظر المطلعين على الصناعة، باستخدام صور حقيقية كلما استطعت (وليس مجرد عروض خيالية). كما أنني أتجنب أيضاً التفسيرات المعقدة للغاية، مع الحفاظ على اللغة واضحة ومباشرة، حتى تكون واثقاً من أنك ستفهم المعنى الحقيقي لهذه المصطلحات بعد القراءة.

سنتحدث اليوم عن: تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الكثيف (DWDM)

جدول المحتويات

تقنية DWDM في شرح بسيط واحد

DWDM هي اختصار لـ التعدد الكثيف بتقسيم الطول الموجي. وهي طريقة لإرسال العديد من إشارات البيانات المنفصلة عبر ألياف ضوئية واحدة في الوقت نفسه. وبدلاً من تخصيص ألياف ضوئية منفصلة لكل إشارة، تخصص تقنية DWDM لكل إشارة طول موجي ضوئي خاص بها ودقيق للغاية.

تخيل أن الألياف الضوئية هي بمثابة طريق سريع، وأن كل طول موجي هو مسار منفصل. يمكن للسيارات في المسارات المختلفة أن تسير في الوقت نفسه دون أن تصطدم ببعضها البعض. وبنفس الطريقة، يمكن لتيارات البيانات المنفصلة أن تتشارك في ألياف ضوئية واحدة، لأن كل تيار يستخدم “لونًا” مختلفًا من الضوء. هذه الألوان تقع خارج النطاق الذي تستطيع أعيننا رؤيته، لكن الفكرة تظل مفيدة.

الكلمة كثيف وهذا أمر مهم. تعمل تقنية DWDM على تجميع تلك القنوات الضوئية على مسافة قريبة جدًا من بعضها البعض، بحيث يمكن لألياف واحدة أن تحمل عددًا كبيرًا من القنوات. وهذا ما يجعلها ذات قيمة كبيرة عندما تكون الألياف محدودة بينما يستمر الطلب على حركة البيانات في النمو.

التعدد الكثيف بتقسيم الطول الموجي

لماذا قد تحتاج ألياف واحدة إلى هذا العدد الكبير من القنوات؟

قد يتطلب تركيب كابلات ألياف ضوئية جديدة وقتًا ومالًا وتراخيصًا وأعمالًا إنشائية. وغالبًا ما يرغب المشغلون في الحصول على سعة أكبر من المسار القابل للاستخدام قبل إنشاء مسار آخر.

وتساعدهم تقنية DWDM على تحقيق ذلك. فيمكن لمركز البيانات أو مشغل الاتصالات أو المؤسسة الكبيرة وضع عدة خدمات مستقلة على أطوال موجية مختلفة وإرسالها معًا عبر نفس زوج الألياف الضوئية. وعند الطرف البعيد، يتم فصل الإشارات مرة أخرى وتوجيهها إلى المعدات المناسبة.

هذا يفعل لا هذا يعني أن تقنية DWDM لا تزيد سرعة إشارة إيثرنت فردية ما بطريقة سحرية. فالقناة لا تزال تحتفظ بسرعة الإرسال الخاصة بها والوحدة الضوئية الخاصة بها. تعمل تقنية DWDM على زيادة الحجم الإجمالي لحركة المرور التي يمكن لمسار الألياف الضوئية نقلها، وذلك من خلال السماح لعدد كبير من القنوات بالمرور معًا.

بالنسبة للمبتدئين، هذه هي النقطة الأساسية: تتمثل تقنية DWDM بشكل أساسي في استخدام الألياف الضوئية الموجودة بالفعل بكفاءة أكبر.

كيف تعمل تقنية DWDM؟

الخطوة 1: تُخصص لكل إشارة طول موجي خاص بها

في الطرف المرسل، تستخدم كل خدمة جهاز إرسال واستقبال ضوئي مضبوط على طول موجي محدد في نظام DWDM. وقد تستخدم إحدى الخدمات قناةً ما، بينما تستخدم خدمة أخرى قناةً مجاورة. ويتم اختيار القنوات بعناية حتى تتمكن معدات الاستقبال من التمييز بينها.

قد تجد في مواصفات المنتج أرقام القنوات، أو قيم الطول الموجي بالنانومتر، أو قيم التردد. لا داعي لحفظها جميعًا في البداية. ما يهم هو أن يستخدم طرفا الوصلة قنوات متطابقة ومعدات متوافقة.

الخطوة 2: يقوم جهاز التعدد بدمج الأطوال الموجية

جهاز يُسمى مُضاعِف الإشارات, ، والتي غالبًا ما تُختصر إلى mux, ، يدمج الإشارات الضوئية المنفصلة في ليف واحد مشترك. وهو أشبه بدمج عدة حارات محددة بوضوح في مسار واحد أكبر مع الحفاظ على إمكانية تمييز كل حارة على حدة.

العديد من أجهزة الموكس الأساسية هي أجهزة سلبية. وبعبارة بسيطة، فهي لا تحتاج إلى طاقة كهربائية لأداء مهمة الدمج. فهي تعمل على توجيه الضوء وتصفيته بدلاً من معالجة بيانات الشبكة كما يفعل المحول.

الخطوة 3: تنقلها الألياف معًا

ينتقل الضوء المدمج عبر الألياف الضوئية. ونظرًا لتقارب الأطوال الموجية في تقنية DWDM، تزداد أهمية الطاقة الضوئية، ومعدلات الفقد، ونظافة الموصلات، وتصميم الوصلة كلما زاد حجم الأنظمة أو زادت المسافة التي يقطعها الضوء.

الخطوة 4: يقوم جهاز الفصل بفصلها مرة أخرى

أما في الطرف المستقبل، فإن “جهاز الفصل” أو “demux” يقوم بالمهمة العكسية. فهو يفصل الضوء المدمج إلى أطوال موجية فردية ويرسل كل طول موجي إلى جهاز الاستقبال المطابق له.

ماذا يعني مصطلح “كثيف” في الواقع؟

في تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي، يصف تباعد القنوات مدى قرب الأطوال الموجية من بعضها البعض. وتستخدم تقنية DWDM تباعدًا أضيق بكثير من تقنية CWDM، ولهذا السبب يمكنها استيعاب عدد أكبر من القنوات ضمن الطيف الضوئي القابل للاستخدام.

تستخدم العديد من أنظمة DWDM شبكة قياسية، تُقاس عادةً بالغيغاهرتز. وقد ترى مسافات تبلغ 100 غيغاهرتز أو 50 غيغاهرتز. ويمكن للمسافات الأصغر أن تدعم عددًا أكبر من القنوات، لكنها تتطلب أيضًا مكونات أكثر دقة وتصميمًا هندسيًّا دقيقًا.

لا داعي لاعتبار هذه الأرقام في حد ذاتها قاعدة للشراء. فالمكون الذي يعمل بتردد 50 جيجاهرتز ليس “أفضل” تلقائيًا لكل مشروع. فالاختيار الصحيح يعتمد على المعدات، والسعة المطلوبة، وطول الوصلة، وخطة التوسع المستقبلية، والميزانية المخصصة للأنظمة الضوئية.

كيفية عمل تقنية الإرسال المتعدد بتقسيم الطول الموجي الكثيف

الأجزاء الأساسية التي قد تراها في وصلة DWDM

وحدات الدمج والفصل

تعمل هذه المكونات البصرية على دمج الأطوال الموجية وفصلها. وهي عنصر أساسي في نظام DWDM السلبي. غالبًا ما تذكر ملصقات المنتجات عدد القنوات، والمسافة بين القنوات، ونوع الموصل، وما إذا كان الجهاز مزودًا بمنفذ توسعة أو منفذ مراقبة. في بيئة الحامل، فإن صندوق التوزيع البصري (ODF) يمكن أن يساعد في الحفاظ على تنظيم وصلات الألياف وضمان سهولة الوصول إليها.

أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية بتقنية DWDM

تقوم هذه الوحدات بتحويل البيانات الكهربائية الواردة من محول أو جهاز توجيه أو جهاز نقل إلى ضوء عند طول موجي محدد في نظام DWDM. ويجب أن يتوافق شكلها وسرعتها مع المعدات المستخدمة. وعادةً ما تتم التوصيلات المادية المحيطة بها باستخدام مواصفات محددة بشكل صحيح أسلاك توصيل الألياف البصرية.

مضخمات ضوئية

في المسارات الأطول أو ذات السعة الأكبر، قد يتعين تعزيز إشارة الضوء بعد أن تفقد قوتها على طول الألياف الضوئية. ويمكن أن تساعد المضخمات الضوئية في تصميمات الأنظمة المناسبة. وهي أجهزة نشطة وليست ضرورية لكل وصلة DWDM قصيرة.

أجهزة OADM أو ROADM

أن OADM يمكن إضافة أو إزالة الأطوال الموجية المحددة في موقع وسيط. أ ROADM وهي نسخة أكثر مرونة تُستخدم في الشبكات الضوئية الأكثر تطوراً. من المفيد التعرف على هذه المصطلحات، لكنها تمثل خطوة تالية تتجاوز مجرد وصلة DWDM بسيطة من نقطة إلى نقطة.

نظام تجميع/فصل DWDM مُركَّب على حامل، مزود بأجهزة إرسال واستقبال ضوئية وكابلات توصيل الألياف الضوئية.

مصدر الصورة: محمد سعيد على LinkedIn

DWDM مقابل CWDM: الفرق الذي يجب أن يعرفه المبتدئون

تسمح كل من تقنيتي DWDM وCWDM بتقاسم الألياف الضوئية بين أطوال موجية متعددة. والفرق الأسهل في التمييز بينهما هو التباعد بين الأطوال الموجية.

تستخدم تقنية CWDM قنوات متباعدة عن بعضها. وغالبًا ما يتم اختيارها للوصلات الأبسط التي تحتوي على عدد أقل من القنوات وتتميز بتصميم يراعي التكلفة بشكل أكبر. أما تقنية DWDM فتستخدم قنوات أقرب إلى بعضها، مما يتيح لها دعم كثافة أكبر للأطوال الموجية، وغالبًا ما تُستخدم في الحالات التي تكون فيها زيادة السعة أكثر أهمية. للاطلاع على نفس الشرح باللغة البسيطة من وجهة نظر أخرى، راجع دليلنا الخاص بـ ما هو نظام CWDM وكيف يعمل.

لا يمكن القول إن أيًا من التقنيتين “أفضل دائمًا”. فقد لا يحتاج الرابط الصغير بين موقعين إلى السعة أو درجة تعقيد النظام التي توفرها تقنية DWDM. من ناحية أخرى، قد يُفضل استخدام تقنية DWDM في مسار شبكي حضري مزدحم، أو في الربط بين مراكز البيانات، أو في شبكة مشغل اتصالات، لأن إضافة المزيد من الخدمات على الألياف الضوئية الحالية يمثل قيمة استراتيجية.

ابدأ بالخدمات المطلوبة حاليًا، والنمو المتوقع، ومسافة الربط، والألياف المتاحة، ونظام المعدات. ثم قم بالتأكد من التصميم البصري مع أحد الموردين أو مهندس الشبكات.

هل تقنية DWDM هي نفسها الألياف أحادية النمط؟

لا. هذا مصدر شائع جدًّا للالتباس.

أحادي النمط و متعدد الأنماط صف أنواع الألياف الضوئية. DWDM يصف طريقة لإرسال أطوال موجية متعددة عبر الألياف الضوئية. وعادةً ما تُستخدم تقنية DWDM مع الألياف أحادية النمط في شبكات النقل العملية، لكن المصطلحين لا يشيران إلى نفس المعنى.

هناك خلط شائع آخر بين تقنية DWDM ومحول الشبكة. يقوم المحول بتحديد وجهة بيانات الشبكة. أما نظام DWDM فينقل قنوات ضوئية متعددة بكفاءة عبر مسار الألياف الضوئية. ويمكن أن يعمل كلاهما معًا، لكن كل منهما يؤدي وظيفة مختلفة.

متى يتم استخدام تقنية DWDM؟

يُستخدم نظام DWDM عادةً في الحالات التي تكون فيها سعة الشبكة عالية، أو تكون مسارات الألياف الضوئية ذات قيمة كبيرة، أو يتعين إجراء تحديثات دون الحاجة إلى مد العديد من الكابلات الجديدة. ومن الأمثلة النموذجية على ذلك:

  • شبكات الاتصالات الأساسية وشبكات المناطق الحضرية
  • الوصلات البينية لمراكز البيانات
  • شبكات الناقلات وشبكات النقل السحابية
  • روابط كبيرة بين الحرم الجامعي أو المؤسسات مع ألياف ضوئية غير مستغلة محدودة
  • التلفزيون الكبلي وبيئات النقل الضوئي الأخرى ذات السعة العالية

بالنسبة للتركيبات الصغيرة، قد يكون كل ما يلزم هو كبل توصيل مزدوج عادي أو وصلة بصرية بسيطة. وتزداد أهمية تقنية DWDM عندما يتعين على عدة خدمات مستقلة مشاركة نفس مسار الألياف البصرية الطويل أو ذي القيمة العالية.

ما الذي يجب على المبتدئ التحقق منه قبل اختيار منتجات DWDM؟

اسأل عن عدد القنوات التي تحتاجها حالياً وفي المستقبل، ومسافة امتداد الوصلة، ونوع الألياف الضوئية المركبة، وشكل الوحدة وسرعتها اللذين تتطلبهما أجهزتك.

يجب أن تكون خطة الأطوال الموجية متطابقة في جميع أنحاء النظام. وتحتاج أجهزة الإرسال والاستقبال، ومنافذ التعدد/الفصل، وأجهزة الإضافة/الاستبعاد، وأجهزة الاستقبال إلى قنوات متوافقة. كما أن نوع الموصل، وصقله، ونظافته عوامل مهمة أيضًا.

وأخيرًا، تأكد من ميزانية الطاقة الضوئية. فكل موصل، ووصلة، ومُعدد إرسال، وكل كيلومتر من الألياف الضوئية يسبب خسارة. إذا كانت هذه المصطلحات جديدة عليك، فابدأ بـ خسارة الإدخال وخسارة الارتداد في الألياف الضوئية. ويمكن للمورد أو المهندس المؤهل بعد ذلك التحقق من أن العناصر البصرية المختارة ستظل تتلقى إشارة كافية.

الأسئلة الشائعة حول تقنية DWDM

هل تتطلب تقنية DWDM استخدام أليفتين ضوئيتين؟

تستخدم العديد من وصلات DWDM ليفًا واحدًا لكل اتجاه، تمامًا مثل الوصلة البصرية ثنائية الاتجاه العادية. وتستخدم بعض التصميمات الخاصة ليفًا واحدًا للإرسال في كلا الاتجاهين، لكن هذا يمثل خيارًا تصميميًا منفصلاً ولا ينبغي افتراضه.

إنها خطط قنوات مختلفة، لذا لا ينبغي أن تفترض أن وحدة بصرية تعمل بتقنية CWDM ستعمل عبر جهاز تجميع DWDM. توجد بالفعل تصميمات هجينة، لكنها تتطلب خطة طول موجي مدروسة ومعدات متوافقة.

لا. يقوم جهاز التعدد DWDM بدمج أطوال موجات الضوء. أما محول الشبكة فيقوم بتوجيه حزم البيانات. ولا يقوم جهاز التعدد السلبي بقراءة حركة مرور شبكة إيثرنت داخل كل طول موجي أو توجيهها أو فهمها.

لا. فقد لا يحتاج الرابط البصري السلبي القصير والمصمم جيدًا إلى ذلك. وتُستخدم المضخمات عندما يتطلب ذلك التصميم البصري أو المسافة أو الفقد أو السعة.

تقع القنوات على مسافة قريبة من بعضها البعض. وتساعد التسميات الدقيقة المُركِّبين على إقران أجهزة الإرسال والاستقبال الصحيحة مع منافذ المُجمِّع/المفكِّك المطابقة، وتجنب إرسال إشارة إلى القناة الخاطئة.

طريقة بسيطة لتذكر DWDM

DWDM هي طريقة لتقاسم حركة المرور عبر الألياف الضوئية. وهي تتيح مرور العديد من القنوات الضوئية المنفصلة عبر ليف واحد في الوقت نفسه. وتكون هذه القنوات متقاربة جدًّا من بعضها البعض، مما يجعل تقنية DWDM مفيدة عندما يكون الطلب على السعة مرتفعًا، وتكون مسارات الألياف الضوئية قيّمة جدًّا بحيث لا يمكن إهدارها.

ليس عليك فهم كل القياسات البصرية قبل أن تستوعب الفكرة الأساسية. ابدأ بالأطوال الموجية، وأجهزة التعدد/الفصل، ومطابقة القنوات. وبمجرد أن تصبح هذه الأساسيات واضحة لك، سيصبح تعلم موضوعات مثل المضخمات، ووحدات ROADM، والميزانيات البصرية أسهل بكثير.

هل لا تزال لديك أسئلة؟

إذا كنت لا تزال غير متأكد من شيء ما، فلا تتردد في التواصل معنا.

هل تريد استكشاف المزيد من مصطلحات الألياف البصرية؟ توجه إلى قسم المدونة.

إذا كان المصطلح الذي تبحث عنه لم يتم تغطيته بعد، فأخبرني بذلك - سأضيفه إلى قائمة الأولويات!

وأخيرًا — إذا كنت مزود خدمات اتصالات أو مشغل شبكة، أو تعمل في مجال تطوير البنية التحتية للألياف الضوئية وتبحث عن شريك موثوق به في مجال مكونات الألياف الضوئية — فلا تتردد في اتصل بنا.