العلاقة بين الاتصالات بالألياف الضوئية والجيل الخامس
2022-05-16
(عصر الجيل الخامس على وشك القدوم)
5G أهمية التطبيق في المستقبل
يُعَدُّ البقاء متصلاً جزءاً لا يتجزأ من الحياة اليومية في العصر الحديث. فقد اعتاد الناس على إجراء المكالمات الهاتفية وإرسال الرسائل الإلكترونية ومشاهدة الفيديوهات في أي وقت ومن أي مكان. وفي المستقبل، ستشهد المجتمعات البشرية عصراً أكثر تقدماً وأعلى سرعة في الربط الشبكي والاتصال البيني، بحيث قد تتجاوز الأمور كل ما يمكن أن نتخيله. وسيواصل الطلب في القطاعات الصناعية على الاتصالات المتزامنة والاتصالات الفورية ارتفاعه بشكل مطّرد.
5G ضرورة الوجود في المستقبل
حاليًا، تتطلب شبكات الجيلين الثالث والرابع تركيب محطة قاعدة ضخمة كل بضعة أميال، وعادةً ما تُنصَب هذه المحطات على أبراج عالية أو على أسطح المباني. وفي شبكات المحطات الضخمة، غالبًا ما تظهر فجوات في التغطية بسبب حجب الإشارة؛ لذا يتعيّن نشر محطات صغيرة إضافية لسدّ هذه الفجوات أو لتعزيز التغطية المقدَّمة للمستخدمين.
العلاقة بين الألياف الضوئية والجيل الخامس
تتطلب شبكات الجيل الخامس استخدام شبكة أكثر كثافة من الهوائيات الراديوية لتحقيق عدد كبير من الاتصالات، وتأخير منخفض، وسرعات اتصال عالية. وعلى الرغم من وجود العديد من المتغيرات المحتملة، فقد يتعين في بعض الحالات نشر محطات قاعدة صغيرة للجيل الخامس كل 500 قدم أو على فترات أقصر. وبفضل نشر عدد أكبر من المحطات ضمن مساحة أصغر، تتشكّل شبكة اتصالات ضوئية أكثر كثافة وأسرع وأكثر ترابطًا.
(غرفة بيانات مركز البيانات بالألياف الضوئية)
فما الذي يحدث للشبكات اللاسلكية مع ازدياد كثافتها؟ باختصار، إن الشبكات اللاسلكية تشهد عملية «الألياف الضوئية»، إذ يُضاف إليها مزيد من الألياف الضوئية. وتؤدي هذه الشبكة المتقدمة للاتصالات بالألياف الضوئية إلى تمكين الألياف من التوغل بشكل أعمق في المدن والمجتمعات، ومن الامتداد إلى مرافق الشوارع وواجهات المباني.
أمريكي واحد.
تتمتع ليزر أشباه الموصلات بمزايا عديدة: إذ يتحوّل الإلكترون مباشرةً إلى فوتون، ويبلغ كفاءة التحويل الكهروضوئي أكثر من 50%، وهو ما يفوق بكثير كفاءة الأنواع الأخرى من الليزرات؛ كما أن عمرها التشغيلي يتجاوز 100 ألف ساعة، وهو أطول بكثير من عمر الأنواع الأخرى؛ بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل إخراج ليزر أشباه الموصلات، وهو أمر لا يمكن تحقيقه في الأنواع الأخرى؛ كما يتميز بحجم صغير ووزن خفيف وقيمة عالية مقابل السعر، إذ إن تكلفة ليزر أشباه الموصلات أقل من تكلفة المواد مثل الياقوت.
في الواقع، ليس من الصعب فهم مزايا الليزر شبه الموصل؛ فعلى الرغم من أن عامة الناس قد لا يلتفتون إليها، إلا أن مصابيح الـLED (الصمام الثنائي الباعث للضوء) معروفة لدى الجميع. ويكمن مبدأ إصدار الضوء في الـLED في أنّ حاملات الشحنة، عند اندماجها في وصلة الـPN، تُطلق الطاقة الزائدة على هيئة ضوء، بحيث يتحوّل التيار الكهربائي مباشرةً إلى ضوء، بدلاً من أن يُسخَّن الفتيل كما هو الحال في المصابيح المتوهّجة. ولذلك تتمتّع مصابيح الـLED بمجموعةٍ من المزايا مقارنةً بالمصابيح التقليدية، مثل تنوع الألوان، وإمكانية ضبط شدة الإضاءة، وطول العمر الافتراضي، وانخفاض التكلفة، وهي تقريباً نفس المزايا التي ذكرناها سابقاً بالنسبة لليزر شبه الموصل. ويمكن فهم الليزر شبه الموصل على أنه يعتمد على مبدأ إصدار الضوء في الـLED، مع إضافة تأثير التضخيم الناتج عن حجرة الرنين البصرية؛ ومن الجدير بالذكر أن هذه الحجرة ليست بحاجة إلى إنشاء جديدة، إذ إنها موجودة بالفعل داخل المادة شبه الموصلة نفسها.
يُعَدّ الليزر من الاختراعات النادرة التي اكتسبت فوراً قابلية التطبيق العملي؛ فقد بدأ استخدامه في الجراحات منذ عام 1961. ويرجع ذلك إلى خصائصه المتميزة للغاية، إذ يتميز بتوحيد كبير للفوتونات، وتوجيهها في اتجاه واحد، مع تركيز الطاقة في نقطة واحدة، مما يجعل شدة إشعاعه أشدّ من شدة إشعاع الشمس بملايين المرات. وباستخدام ليزر ذي قدرة عالية وتسليطه على جسمٍ ما، يمكن إجراء عمليات القطع والمعالجة المختلفة. وتتعدد استخداماته، فمن قطع ولحام وقياس ووسم، إلى تطبيقات أخرى عديدة في الاتصالات والمعالجة الصناعية والطب والتجميل، وغيرها من القطاعات التي لا حصر لها، حيث يحلّ الليزر باستمرار محلّ العمليات التقليدية.
التالي: