1. ما هي الوحدة البصرية؟ تتكون الوحدة الضوئية من أجهزة إلكترونية بصرية ودوائر وظيفية وواجهات بصرية، وما إلى ذلك. وتشتمل الأجهزة الإلكترونية الضوئية على جزأين: الإرسال والاستقبال . وببساطة، تتمثل وظيفة الوحدة الضوئية في تحويل الإشارة الكهربائية إلى إشارة ضوئية عند الطرف المرسل، ثم تحويل الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية عند الطرف المستقبل بعد الإرسال عبر الألياف الضوئية.

تنقسم عادةً إلى وحدات بصرية أحادية الوضع ووحدات بصرية متعددة الأوضاع، فالأولى مناسبة للإرسال لمسافات طويلة، والأخيرة مناسبة في الغالب للإرسال لمسافات قصيرة. لن نتحدث اليوم كثيرًا عن أنواع الوحدات الضوئية ومبادئ عملها، بل سنركز على سيناريوهات تطبيق الوحدات الضوئية

2. العديد من سيناريوهات تطبيق الوحدات البصرية

2.1 سيناريو التوصيل البيني لمراكز البيانات

ومع تحول إنترنت كل شيء إلى القاعدة الاجتماعية، فإن مراكز البيانات، وخاصة مراكز البيانات الكبيرة في شكل مجموعات، آخذة في الارتفاع بسرعة. بالإضافة إلى تحقيق التشغيل عالي السرعة والدعم المستقر للخدمات الطرفية للإنترنت، يعد التفاعل بين مراكز البيانات مهمًا جدًا أيضًا، مما يؤدي إلى إنشاء سيناريو جديد: DCI (الربط بين مراكز البيانات).

ولد هذا المفهوم في السنوات الأخيرة. مع التطور السريع للعديد من الخدمات الناشئة مثل الحوسبة السحابية والبيانات الضخمة والواقع الافتراضي، تشهد العديد من التطبيقات التي تعتمد بشكل كبير على مراكز البيانات نموًا هائلاً. مركز بيانات واحد مثقل بالموارد وينفد بسرعة. لا يمكن لمركز بيانات واحد أن يوسع سعته بسهولة بسبب مشكلات الموقع وإمدادات الطاقة. في هذا الوقت، يتم بناء مراكز بيانات متعددة في نفس المدينة أو في أماكن مختلفة، وأصبح دعم الربط البيني وإكمال الأعمال التعاونية فيما بينها خيارًا جديدًا.

بالإضافة إلى ذلك، تخضع المزيد والمزيد من المؤسسات للتحول الرقمي، وتحتاج المؤسسات في نفس الصناعة إلى المشاركة والتعاون على مستوى البيانات، مما يشجع أيضًا على الترابط بين مراكز البيانات التابعة للمؤسسات المختلفة.

بالعودة إلى وحداتنا الضوئية، في سيناريو التوصيل البيني لمراكز البيانات، تحتاج مراكز البيانات إلى تحقيق تفاعل هائل للمعلومات. في هذه الحالة، ستكون كمية المعلومات وتردد الإرسال أكبر وأكثر كثافة، وستكون المسافة أبعد من مركز بيانات واحد. ومن ثم، تبرز مزايا اتصالات الألياف الضوئية.

بالإضافة إلى ذلك، يتطلب سيناريو الاتصال البيني لمركز البيانات تبديل الأجهزة بسرعة أعلى، واستهلاك أقل للطاقة، وحجم أصغر، وأحد العوامل الأساسية التي تحدد ما إذا كان يمكن تحقيق هذه العروض هو الوحدة الضوئية.

تستمر حركة البيانات في مركز البيانات في النمو، كما أن الاتجاه على نطاق واسع والتسطيح بين مراكز البيانات يعزز تدريجيًا تطوير الوحدات الضوئية بمعدل نقل أسرع. مسافة الإرسال للألياف متعددة الأوضاع محدودة بسبب الزيادة في معدل الإشارة، لذلك سيتم استبدالها تدريجيًا بألياف أحادية الوضع في سيناريوهات التوصيل البيني لمركز البيانات. في الوقت الحاضر، تطورت الصين تدريجيًا من 100G-400G إلى 400-800G، وقد يصبح تطبيق الألياف الضوئية أحادية الوضع أعلى وأعلى.

2.2 سوق الاتصالات: سيؤدي نشر شبكات الجيل الخامس إلى زيادة الطلب على الوحدات الضوئية بشكل كبير

تنقسم شبكة 5G إلى ثلاثة أجزاء: شبكة الوصول، والشبكة الحاملة، والشبكة الأساسية. تنقسم الشبكة الحاملة عمومًا إلى طبقة الوصول إلى المترو، وطبقة تجميع المترو، والطبقة الأساسية للمترو/الخط الرئيسي الإقليمي، ووظائف التوصيل الأمامي والمتوسط ​​لخدمات الخط الحقيقي 5G. بالمقارنة مع 4G، خضعت 5G لبعض التغييرات مقارنة بمحطات 4G الأساسية. تمت إضافة رابط منتصف الإرسال، وتم فتح سوق الوحدات الضوئية في منتصف الإرسال منذ ذلك الحين. بالإضافة إلى ذلك، في التوصيل الأمامي والخلفي لـ 4G، لا تحتوي الوحدات الضوئية المستخدمة على مثل هذه المتطلبات العالية على معدل النقل، ويتم استخدام الوحدات الضوئية 10G، في حين أن خصائص النطاق الترددي العالي والتأخير المنخفض والاتصال الكبير التي تمتلكها 5G الاتصالات اللاسلكية لها تأثير كبير على الوحدات البصرية. وظيفة وأداء الوحدة طرحت متطلبات أعلى. سيتم تحسين الاحتياجات والمتطلبات المستقبلية للوحدات الضوئية 25 جيجا و50 جيجا وحتى أكثر من 100 جيجا بشكل كبير.

2.3 WDM السلبي لقد تحدثنا من قبل عن المبدأ الفني لتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي. المبدأ الأساسي لتقنية تقسيم الطول الموجي السلبي هو استخدام تقنية WDM لربط الإشارات الضوئية بأطوال موجية مختلفة وحمل سلسلة من المعلومات في حزمة ونقلها في ألياف ضوئية. من أجل تحقيق النقل بين الخدمات. يمكن فصل الإشارات الضوئية لهذه الأطوال الموجية المختلفة عند الطرف المتلقي. في الوقت الحاضر، يتم نشر العديد من التطبيقات في شبكة الحرم الجامعي. مع ضمان النقل عالي السرعة وزمن الوصول المنخفض، يمكنه أيضًا تحسين معدل استخدام الكابلات الضوئية الأساسية بشكل كبير. وفي الوقت نفسه، يمكن أن يقلل بشكل كبير من تشغيل الشبكة وإدارة الصيانة من خلال المضمِّمات السلبية. يتكون WDM من وحدة ضوء اللون (يشار إليها عادة باسم وحدة تقسيم الطول الموجي الخشن، وتسمى وحدة تقسيم الطول الموجي الكثيف وحدة ضوء اللون، وعادة ما تستخدم وحدة الألياف المزدوجة) والمكونات السلبية.

سيكون للأطوال الموجية للإرسال والاستقبال في مؤشرات وحدة الإضاءة الملونة تردد مركزي اسمي/طول موجة مركزي؛ تحتوي وحدة الضوء الرمادي على نطاق واسع من الأطوال الموجية للإرسال والاستقبال بدون طول موجة مركزي. ولذلك، يمكن الحكم عليه من خلال ما إذا كان هناك طول موجي مركزي في الفهرس.

تُستخدم الوحدات الضوئية CWDM على نطاق واسع في شبكات Gigabit Ethernet وشبكات نقطة إلى نقطة؛ تُستخدم الوحدات الضوئية DWDM بشكل أساسي في بيئات الشبكات الكبيرة مثل شبكات المناطق الحضرية وشبكات المناطق المحلية.

3. ملخص في الوقت الحاضر، أدركت العديد من المشاهد في عملنا وحياتنا اليومي الحالي "الضوء إلى النحاس الخلفي"، أي أنه تم استبدال الوسيط المعدني في النقل تدريجيًا بوسيط الألياف الضوئية، وأصبح الاتصال البصري اتجاهًا . الوحدة البصرية هي الجهاز الأساسي للاتصال البصري، وأهميتها الاستراتيجية واضحة بذاتها. في المستقبل، مع تسريع بناء شبكة 5G، والتطور السريع للحوسبة السحابية وبناء مراكز البيانات واسعة النطاق، سيصبح 400G-800G هو الاتجاه التنافسي الرئيسي لصناعة الاتصالات البصرية.