الاختلافات بين Microwave Transmission و Optical Transmission

قد يجعلك الحديث عن الاختلافات بين Microwave Transmission و Optical Transmission تتساءل أيّ منهما الأفضل! وكيف أختار التقنية الأفضل لمشروعي؟

حقيقًة تعتبر هاتان التقنيتان من التقنيات المتطورة التي تستخدم في نقل البيانات بطرق مختلفة، لكن لكلّ منهما ميّزاتها وعيوبها، وبالتالي فهمك الدقيق لهما سيساعدك للغاية في حلّ المشكلات واختصار الوقت والجهد والتكلفة وكذلك الجودة العالية.

في مقالنا المُقدّم من أكاديميّة اتصالاتي سنشرح كيفية عمل كلّ من تقنية المايكرويف و تقنية الألياف البصرية، ونساعدك في اتخاذ القرار الأنسب بناءً على متطلباتك.

المايكرويف Microwave في الاتصالات

تقنية المايكروويف هي عبارة عن عملية ربط بين نقطتين، أي نقل البيانات من نقطة “A” إلى نقطة “B“، إذ تعتمد على ترددات الراديو العالية لتوفير وسيلة فعالة لنقل البيانات عبر مسافات طويلة. 

كلما زادت المسافة  من (Point to Point)، كلما احتجنا إلى استخدام تردد أقل، وذلك لأن التردد الأقل يعني طول موجة أطول، والطول الموجي الأطول يشير إلى إمكانيّة الانتقال لمسافات أبعد بكفاءة أعلى.

إذا كان لدينا تردد عالٍ ومسافة طويلة، فإنه يصبح من الضروري بناء أكثر من محطة مايكروويف على طول المسار من (Point to Point) لضمان وصول البيانات بفعالية كبيرة، وهذا لأن الإشارات ذات التردد العالي تتأذّى إن بقيت متواصلة على مسافة طويلة، مما يستدعي الحاجة إلى محطات تقوية لإعادة إرسال الإشارة وتعزيزها كي تصل إلى النقطة الهدف بجودة عالية.

تقنية الـ (super dual band  (SDB

SDB هي اختصار لـــ    Super Dual Band  و التي تعتمد على تقسيم الإشارات إلى نطاقين تردديين مختلفين:

• E-band: يمتاز بعرض نطاق ترددي كبير وسرعات نقل عالية، لكنه يغطي مسافات قصيرة.
• النطاق التقليدي: يمتاز بقدرة على نقل الإشارات لمسافات أطول، لكنه يوفر عرض نطاق ترددي أقل.

عند إرسال البيانات، يتم توزيعها بين النطاقين لتحقيق توازن بين السرعة والمدى. هذه التقنية تحسن جودة الاتصال، تقلل من التكاليف، وتعزز كفاءة استخدام الطيف الترددي، مما يجعلها حلّاً فعّالاً ومستقبلياً للاتصالات اللاسلكية.

تطوّر  Microwave 

تطوّرت تقنيات الميكروويف (Microwave) عبر الزمن بشكل كبير، حيث تحسّنت وتوسّعت استخداماتها في مجال الاتصالات على النحو التالي:

Analog Systems 

بدايةً، كانت أنظمة الميكروويف تعتمد على إشارات تشابهيّة لنقل البيانات. لكن  هذه الأنظمة  كانت محدودة القدرة أي لاتنقل عدد قليل جدًا من الإشارات وكانت عرضة للتداخل و الضجيج.

Small and Medium Capacity Systems

تم تطوير الميكروويف ذات سعات أكبر بحيث أصبحت قادرة على التعامل مع المزيد من الإشارات ونقلها بجودة أفضل.

إنّ هذه الأنظمة استخدمت بشكل واسع في الاتصالات الهاتفية والبث التلفزيوني.

PDH  Plesiochronous Digital Hierarchy

اعتمد هذا النظام على تقسيم البيانات إلى أجزاء متساوية ونقلها بشكل متزامن تقريبًا، مما ساعد في تحسين كفاءة النقل وتقليل الأخطاء.

SDH – Synchronous Digital Hierarchy

يعتمد SDH على مزامنة الإشارات بشكل دقيق، مما يسمح بنقل كميات كبيرة من البيانات بسرعة عالية وبجودة أفضل بكثير من الأنظمة السابقة.

ملاحظة:  أصبح SDH معيارًا عالميًا في الاتصالات ويُستخدم بشكل واسع في شبكات الميكروويف الحديثة.

ما هو Optical Transmission

النقل البصري Optical Transmission هو تقنية لنقل البيانات باستخدام الألياف الضوئية التي تستعمل الضوء لنقل المعلومات عبر مسافات طويلة بسرعة وكفاءة عالية.

مميزات النقل البصري Optical Transmission

1. سعة عالية: يمكن نقل كميات كبيرة من البيانات بسرعة فائقة.
2. قوة التحمل: أقل تأثراً بالتداخل الكهرومغناطيسي والظواهر البيئية.
3. المدى الطويل: يمكن نقل الإشارات لمسافات طويلة دون الحاجة إلى تعزيز الإشارة.

أقسام النقل البصري Optical Transmission

ينقسم النقل البصري إلى عدة تقنيات رئيسية منها:

1. SDH – Synchronous Digital Hierarchy

النظام الرقمي المتزامن (SDH) هو معيار عالمي لنقل البيانات بسرعة عالية عبر شبكات الألياف الضوئية.

1. DWDM – Dense Wavelength Division Multiplexing

  DWDM تعدد الطول الموجي الكثيف هي عبارة عن تقنية إرسال ضوئي تسمح بنقل إشارات متعددة على نفس اللّيف البصري باستخدام أطوال موجيّة مختلفة.

اقرأ أيضاً: ASON وWASON تقنيات في شبكات DWDM

• CWDM – Coarse Wavelength Division Multiplexing

تقنية CWDM مشابهة لـ DWDM، ولكنها تستخدم تباعدًا أوسع بين الأطوال الموجية. هذه التقنية أقل تكلفة وتستخدم عادة في التطبيقات التي لا تتطلب السعة العالية التي توفرها DWDM.

 كل تقنية من تقنيات النقل البصريّ تتميز بخصائص فريدة تجعلها مناسبة لمتطلبات معينة، مما يساعد في تحسين أداء الشبكات وتلبية احتياجات الاتصالات الحديثة.

اقرأ أيضاً:  MUX/DEMUX في تقنية WDM | ما أساسياتها وتطبيقاتها العملية؟

OLT & FTTX في شبكات الألياف الضوئية

 يعمل OLT- Optical Line Terminal كجهاز طرفي يقع في مركز توزيع الشبكة، ويوفر واجهة بين شبكة الألياف البصرية والشبكة الأساسية لمزود الخدمة. (يكون الــ Fiber مربوط به بعد أن يصبح مُجمّعًا )

FTTx_Fiber to the x هو مصطلح شامل يصف أنظمة الألياف الضوئية التي تستخدم لنقل البيانات من نقطة مركزية إلى مواقع مختلفة.

 أهم أنواع FTTx في شبكات الألياف الضوئية

• FTTH-Fiber to the Home : الألياف الضوئية تصل مباشرة إلى منزل المستخدم.
• FTTB – Fiber to the Building : الألياف الضوئية تصل إلى مبنى معين، ثم يتم توزيع الإشارة عبر كابلات نحاسية أو وسائل أخرى داخل المبنى.
• FTTC – Fiber to the Curb: الألياف الضوئية تصل إلى نقطة قريبة من المستخدم، مثل زاوية الشارع، ثم يتم توزيع الإشارة عبر كابلات نحاسية لمسافة قصيرة.
• FTTN Fiber to the Node: الألياف الضوئية تصل إلى عقدة توزيع، ومن هناك يتم توزيع الإشارة عبر وسائل أخرى لمسافات أكبر.

 باستخدام OLT و FTTx يمكن تقديم خدمات الإنترنت عالية السرعة للمستخدمين النهائيين، مما يعزز من قدرة الشبكة على توفير خدمات متعددة مثل الإنترنت، التلفاز، والهاتف عبر نفس البنية التحتية.

احضر ورشة عمل مجانية حول: ورشة عمل مجانية عن تقنية FTTX

الفرق بين Microwave & Optical Transmission

على الرغم من أهميّة كلّ من تقنية Microwave والـ Optical Transmission إلّا أنّنا لا نستخدمهما معًا بل نختار إحداهما بناءً على متطلباتنا واحتياجاتنا المحددة.

ولتحديد الخيار الأمثل لكل حالة، كان من الضروري إرشادك نحو الفروقات الاساسية بين هاتين التقنيتين.

وهنا إليك دورة احترافية حول Optical Fiber Transmission Course ، وإليك أهم الفروقات بين Microwave & Optical Transmission

من حيث	Microwave Transmission	Optical Transmission
القيود	غير محكوم بطبيعة  الأرض	محكوم بطبيعة الأرض.
التكلفة	رخيص التكلفة ببداية تركيبه، لكن على المدى الطويل تصبح تكلفته عالية حيث أنّ التعديل عليه صعب جدًّا ، مثلًا لو أردت تعديل السرعة أو زيادتها سوف أحتاج إلى عمليات صيانة وبناء مواد .	مُكلف جدًّا عند تركيبته لكن الفرق أنّه لا يُكلّف عند الحاجة إلى تعديل أحد الخصائص.
التردّد	يعمل على تردّدات الغيغا هرتز، وتكون التردّدات محدودة جدًّا أي لا يمكنني استخدام تردّد عشوائي بين أيّة نقطتين اُريدهما.	يعمل على تردّدات تيرا هرتز، إنّ الـــ Fiber بطبيعته يسمح لي بنقل إشارات لامحدودة، لكن المكونات والأجهزة توجد بها تردّدات محدودة.
إعادة الاستخدام	يمكن فكّه وتركيبه بمكان آخر .	من الصّعب فكّه وتركيبه بمكان آخر .
سبب أساسي للاختيار	حلّ مؤقت	جودة عالية – سرعة عالية.
الحماية Security	إنّ شبكة المايكرويف هي Open Network يّ شخص يملك وصول لعملية ecoding يستطيع استخدام المايكرويف.	بسبب أنّ شبكة الـــ Fiber هي Close Network أيّ انقطاع بالكابل يُعرف به.
Interference	يتأثر بالــ Interference أكثر من Optical Transmission لكن بسبب العوامل الخارجيّة.	يتأثر بالــ Interference أقلّ من Microwave  Transmission لكن بسبب العوامل الداخليّة مثل الأجهزة مثلًا .
التحكم Control	لا نستطيع التحكم لأنّ الشبكة  Open Network	نستطيع التحكم لأنّ الشبكة  Close Network

هل استخدم Microwave أو Optical Transmission؟

الاختيار بين تقنية الميكروويف (Microwave) وتقنية النقل البصري (Optical Transmission) يعتمد على مجموعة من العوامل وذلك بناءً على احتياجاتك ومتطلبات المشروع أو البيئة التي تعمل فيها.

 فيما يلي نقاط رئيسية لمساعدتك في اتخاذ القرار:

ميزات استخدام تقنية الميكروويف Microwave

سهولة التركيب	لا تتطلب بنية تحتية معقدة، مما يجعلها مناسبة للمناطق النائية أو التي يصعب الوصول إليها.
تكلفة أولية منخفضة	تكلفة تركيب وصيانة أقل مقارنة بتقنية الألياف البصرية.
المرونة	يمكن إعادة توجيه أجهزة الميكروويف بسهولة لتلبية الاحتياجات المتغيرة.

عيوب استخدام تقنية الميكروويف Microwave

تأثر بالعوامل الجوية	الإشارات قد تتأثر بالظروف الجوية مثل الأمطار والضباب.
المحدوديّة	مناسب لمسافات قصيرة إلى متوسطة، وعادةً ما تحتاج إلى محطات تقوية للإشارات لمسافات أطول.
سعة نقل محدودة	أقل قدرة على نقل كميات كبيرة من البيانات مقارنة بالنقل البصري.

 

أمثلة عن استخدام تقنية الميكروويف Microwave

• توفير خدمات الاتصالات في المناطق الريفية والنائية.
• وصلات الربط المؤقتة أو الطارئة.
• تطبيقات الاتصالات العسكرية والأمنية.

ميزات استخدام النقل البصري Optical Transmission 

سعة نقل عالية	يمكنها نقل كميات هائلة من البيانات بسرعة فائقة.
جودة عالية للإشارة	أقل تأثراً بالتداخل الكهرومغناطيسي والعوامل البيئية.
نقل طويل المدى	يمكنها نقل البيانات عبر مسافات طويلة بدون فقدان كبير للجودة.

عيوب استخدام النقل البصري Optical Transmission 

تكلفة أولية عالية	تكلفة تركيب وصيانة أعلى بسبب الحاجة إلى بنية تحتية متقدمة.
صعوبة التركيب في بعض المناطق	تركيب الألياف البصرية قد يكون صعبًا ومكلفًا في المناطق الوعرة أو النائية.

أمثلة عن استخدام النقل البصري Optical Transmission 

• شبكات الاتصالات الرئيسية في المدن والمناطق الحضرية.
• شبكات الإنترنت ذات النطاق العريض.
• نقل البيانات في المؤسسات الكبيرة مثل مراكز البيانات والمستشفيات.

خلاصة اختر تقنية الميكروويف إذا: كانت التكلفة الأولية والتركيب السريع هما الأولوية. كانت المنطقة ذات تضاريس صعبة أو نائية. كنت بحاجة إلى حلّ مؤقت أو متنقل. اختر تقنية النقل البصري إذا: كنت بحاجة إلى نقل كميات كبيرة من البيانات بسرعة عالية. كانت جودة الإشارة وثباتها أمرًا بالغ الأهمية.

 

احضر ورشة عمل مجانية حول: Optical Fiber vs Microwave Transmission

أسئلة شائعة حول تقنية Microwave وOptical Transmission

بسبب التقدّم الكبير في مجال الاتصالات بمختلف أقسامها أصبح من الضروري التعرّف على أبرز الأسئلة الشائعة والمطروحة وكذلك الإجابة عنها، لذلك سنترككم مع أهمّ الأسئلة والاستفسارات بخصوص المايكرويف والنثل البصريّ:

• ماذا تستخدم شبكة الألياف الضوئية لنقل البيانات؟

تستخدم شبكة الألياف الضوئية الألياف الزجاجية أو البلاستيكية لنقل البيانات على شكل إشارات ضوئية. إنّ الضوء الذي يتم إرساله عبر الألياف يحتوي على البيانات التي يمكن أن تكون صوتية، فيديو، أو بيانات رقمية. يتم توليد هذه الإشارات الضوئية بواسطة ليزر أو ديود باعث للضوء (LED).

• كيف تعمل الألياف البصرية وكيف توصل الضوء؟

تعمل على مبدأ الانعكاس الداخلي الكلّي حيث  تتكوّن الألياف البصرية من نواة (Core) محاطة بغلاف (Cladding) له معامل انكسار أقل من النواة. 

عندما يدخل الضوء إلى الألياف بزاوية معينة، يتم احتجازه في النواة وينتقل عبر الألياف بفضل الانعكاس الداخلي الكلي، مما يمنعه من النفاذ عبر الجدران.

• كيف تتم عملية تحويل المكالمات؟

1. تحويل الإشارة الصوتية إلى إشارة رقمية: عند إجراء مكالمة هاتفية، يتم تحويل الصوت إلى إشارة رقمية باستخدام تحويل التناظر إلى الرقمي (ADC).
2. تحويل الإشارة الرقمية إلى إشارة ضوئية: الإشارة الرقمية تُحول إلى إشارة ضوئية باستخدام ليزر أو LED في جهاز الإرسال (Transmitter).
3. نقل الإشارة الضوئية عبر الألياف: الإشارة الضوئية تنتقل عبر الألياف البصرية إلى وجهتها.
4. تحويل الإشارة الضوئية إلى إشارة رقمية: عند الوصول، يتم تحويل الإشارة الضوئية مرة أخرى إلى إشارة رقمية باستخدام جهاز استقبال (Receiver).
5. تحويل الإشارة الرقمية إلى إشارة صوتية: تُحول الإشارة الرقمية إلى صوت باستخدام تحويل الرقمي إلى التناظري (DAC) ليتمكن المستخدم من سماع المكالمة.

• كيف يتم توصيل الألياف الضوئية؟

1. التخطيط: يتم تحديد المسار الذي ستتبع الألياف الضوئية.
2. حفر القنوات: يتم حفر قنوات في الأرض أو على طول الجدران لتركيب الألياف.
3. مدّ الكابلات: يتم مد كابلات الألياف الضوئية عبر القنوات.
4. توصيل الكابلات: يتم توصيل نهايات الألياف بوحدات الإرسال والاستقبال.
5. اختبار النظام: يتم اختبار الألياف للتأكد من عدم وجود خسائر في الإشارة وضمان جودة الاتصال.

• ما هي سلبيات الألياف الضوئية؟

1. التكلفة العالية: تكاليف التركيب والصيانة الأولية مرتفعة مقارنة بالتقنيات الأخرى.
2. التعقيد: تركيب وصيانة الألياف الضوئية يتطلب مهارات وخبرات تقنية متقدمة.
3. الهشاشة: الألياف الزجاجية هشة ويمكن أن تنكسر بسهولة إذا لم يتم التعامل معها بعناية.
4. التأثير البيئي: يتطلب تركيب الألياف حفر الأرض وقد يتسبب في تأثيرات بيئية مؤقتة.

• كيف يتم تركيب الألياف البصرية؟

1. الاستطلاع والتخطيط: يتضمن مسح المسار وتخطيط تركيب الألياف.
2. تحضير الموقع: يشمل تنظيف وتجهيز المنطقة التي سيتم فيها مد الألياف.
3. مد الكابلات: يتم سحب أو دفع الكابلات في الأنابيب أو القنوات المحفورة.
4. توصيل الألياف: يتم توصيل نهايات الألياف بأجهزة التوصيل باستخدام تقنيات مثل اللحام الانصهاري (Fusion Splicing) أو الموصلات الميكانيكية.
5. الاختبار والتحقق: يتم فحص النظام باستخدام أدوات مثل مقياس انعكاس المجال البصري (OTDR) للتأكد من عدم وجود خسائر أو أعطال.
6. التشغيل والصيانة: بعد التأكد من سلامة النظام، يتم تشغيله وصيانته بانتظام لضمان الأداء الأمثل.

• كيف يعمل جهاز Microwave؟

يعمل جهاز الميكروويف على تحويل الطاقة الكهربائية إلى موجات كهرومغناطيسية بواسطة أنبوب يسمى ماغنترون (Magnetron).

طريقة عمله:

1. توليد الموجات: يتم توليد الموجات الكهرومغناطيسية بواسطة الماغنترون.
2. انتشار الموجات: تنتشر الموجات داخل الفرن وتنعكس عن جدرانه المعدنية.
3. امتصاص الطاقة: تمتص جزيئات الماء والدهون والسكريات في الطعام الموجات الكهرومغناطيسية، مما يؤدي إلى اهتزازها وتسخينها.
4. التسخين المتجانس: تضمن أداة توزيع الموجات، مثل الدوار، تسخين الطعام بشكل متساوٍ.

ما هي مخاطر Microwave؟

1. التعرّض للإشعاع: يمكن أن يتسبب تسرب الموجات الكهرومغناطيسية من فرن الميكروويف التالف أو غير المحكم في تعرض المستخدم للإشعاع، مما قد يؤدي إلى مشاكل صحية على المدى الطويل.
2. حروق: يمكن أن يتسبب تسخين الطعام أو السوائل بشكل غير متساوٍ في حدوث حروق عند لمسها.
3. تفاعلات كيميائية: يمكن أن يؤدي تسخين بعض المواد البلاستيكية أو الأواني غير المناسبة في الميكروويف إلى إطلاق مواد كيميائية ضارة.

• ما هي المواضع التي يكون فيها Microwave خطيرا؟

1. تسرّب الإشعاع: عندما يكون باب الميكروويف غير محكم أو تالف.
2. تسخين السوائل: تسخين السوائل بشكل غير متساوٍ قد يؤدي إلى انفجارها عند تحريكها.
3. تسخين المعادن: وضع المعادن في الميكروويف يمكن أن يسبب شرارات واشتعال النار.

وهكذا نجد أنّه من النباهة التعرّف على الاختلافات بين Microwave Transmission و Optical Transmission لتحديد ما نريد القيام بشكل مثاليّ. 

لذلك سارعوا للانضمام إلى Microwave Transmission Course الاحترافية الآن من اتصالاتي!