أسباب فقد الإشارة في كابلات الألياف الضوئية

######################
أسباب فقد الإشارة في كابلات الألياف الضوئية:
######################

يصف هذا الموضوع فقدان الإشارة في كابل الألياف الضوئية وضعفها وتشتتها.

فقدان الإشارة في كابل الألياف الضوئية الأحادي النمط single-mode والمتعدد الأنماط multi-mode.

إن الألياف المتعددة الأنماط multi-mode كبيرة بما يكفي من حيث القطر للسماح لأشعة الضوء بالانعكاس في الداخل (الارتداد على جدران الألياف). تستخدم الألياف الضوئية متعددة الأنماط عادةً أضواء LED كمصادر ضوء. ومع ذلك، لا تعتبر أضواء LED مصادر منتظمة. فهي تنشر أطوال موجات مختلفة من الضوء في الألياف المتعددة الأنماط، ما يؤدي إلى انعكاس الضوء في زوايا مختلفة.
تسافر أشعة الضوء في خطوط متعرجة عبر ألياف متعددة الأنماط، الأمر الذي يتسبب في تشتت الإشارة.
عندما يشع الضوء المسافر في عمق الألياف ليصل إلى التغليف، يأتي منه الفقدان. معًا، تحدّ هذه العوامل من مسافة إرسال الألياف المتعددة الأنماط مقارنة بالألياف أحادية النمط.

الألياف الأحادية النمط single-mode صغيرة جدًا من حيث القطر، الأمر الذي يسمح لأشعة الضوء بأن تنعكس في الداخل عبر طبقة واحدة فقط. تستخدم الألياف الضوئية الأحادية النمط أشعة الليزر كمصادر ضوء. تولّد أشعة الليزر طول موجة ضوء واحدة، تسافر في خط مستقيم عبر الألياف الأحادية النمط. مقارنة بالألياف المتعددة الأنماط، تتمتّع الألياف أحادية النمط بنطاق ترددي أعلى، ويمكنها أن تحمل إشارات لمسافات أطول.

يمكن أن يؤدي تخطي الحد الأقصى من مسافات الإرسال إلى فقدان ملحوظ للإشارات، مما يتسبب في إنشاء إرسال غير موثوق به.

######################
ضعف الإشارة وتشتتها في كبل الألياف الضوئية:
######################
يتوقف عمل الألياف الضوئية بشكل صحيح على وصول البيانات من خلال الضوء المضمّن، إلى جهاز الاستقبال مع ما يكفي من قوة لإزالة تضمينه بشكل صحيح. الضعف هو الحد من قوة إشارة الضوء بينما يتم إرسالها. يحدث الضعف نتيجة مكونات الوسائل السلبية، مثل الكبلات ووصلات الكبلات والموصلات. على الرغم من أن معدل الضعف أو التوهين هو أقل بكثير للألياف الضوئية مقارنة بوسائل أخرى، فهو لا يزال يحدث في الإرسال المتعدد الأنماط والأحادي النمط. يجب أن تتوفر كمية كافية من الضوء لدى البيانات المرسلة خلال الألياف الضوئية للتغلب على مشكلة الضعف.

التشتت هو نشر الإشارات مع مرور الوقت.
يمكن لنوعَي التشتت التاليين التأثير على البيانات في الألياف الضوئية:

1- التشتت اللوني وهو تشتت الإشارات مع مرور الوقت يكون ناجم عن السرعات المختلفة لأشعة الضوء.
2- التشتت الشكلي – تشتت الإشارات مع مرور الوقت يكون ناجم عن أنماط الانتشار المختلفة في الألياف الضوئية.

في الإرسال المتعدد الأنماط، يكون السبب هو التشتت الشكلي. أما في الإرسال الأحادي النمط، لا يشكل التشتت الشكلي عاملاً. على الرغم من ذلك، ففي معدلات بت أعلى وعبر مسافات أطول، يكون السبب هو التشتت اللوني.

يتعين عند إرسال بيانات في الألياف الضوئية أن يكون هناك ما يكفي من الضوء لتخطي الحد الأدنى للطاقة التي يتطلبها جهاز الاستقبال للعمل ضمن المواصفات. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون مجموع التشتت أقل من الحد الأقصى المسموح به. ضمن المعايير الصادرة عن شركة Telcordia Technologies، ووكالة الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU).

عندما يكون التشتت اللوني في أقصى حد مسموح به، يمكن اعتبار أثره كضريبة للطاقة ضمن (ميزانية الطاقة).

لكيفية حساب ميزانية الطاقة وهامش الطاقة لكابلات الألياف الضوئية، اتبع الرابط أدناه..
https://www.juniper.net/documentation/ar/release-independent/junos/topics/task/installation/fiber-optic-cable-budget-margin-calculating.html

مصدر المقال:
https://www.juniper.net/documentation/ar/release-independent/junos/topics/concept/fiber-optic-cable-signal-loss-attenuation-dispersion-understanding.html