1- الوضع الحالي لتطوير تقنية WDM

شهدت اتصالات البيانات في السنوات الأخيرة تطورًا سريعًا، وتضاعف حجم أعمال بروتوكول الإنترنت (IP)، وبدأت خدمة تلفزيون بروتوكول الإنترنت (IPTV) بالانتشار تدريجيًا بين المستخدمين وقبولها من قبل شريحة معينة من الناس. ويعتمد تحقيق ذلك على شبكة اتصالات ذات سعة نقل هائلة. في الماضي، كانت شبكة الاتصالات الهاتفية هي السائدة، وكانت طريقة التبديل الدائري هي المستخدمة، ولكن في الوقت الحاضر، لم تعد هذه الطريقة تلبي متطلبات التطور. يُعدّ نقل الوسائط المتعددة عبر تبديل الحزم هو نمط التشغيل الرئيسي لشبكة اتصالات البيانات اليوم. وتُشكّل السعة الكبيرة الكافية جوهر شبكة الاتصالات. ومع الزيادة السريعة في خدمات الاتصالات المختلفة، أصبح توسيع السعة أمرًا حتميًا. هناك ثلاث طرق لتوسيع سعة نقل الشبكة الضوئية: تقسيم الوقت (TDM)، وتقسيم الفضاء (SDM)، وتقسيم الطول الموجي (WDM). في الوقت الحالي، تُشكّل تقنية تقسيم الوقت (TDM) عنق الزجاجة لسرعة النقل الرقمي في بلدي، لذا فإن أعمال الاتصالات في المجتمع الحالي تتطلب نقلًا رقميًا عالي السرعة وذو سعة كبيرة، وبالتالي سينخفض معدل استخدام تقنيتي تقسيم الوقت الممتد (EDM) وتقسيم الوقت الممتد (TDM). نظام شبكة نقل ضوئي بتقسيم الطول الموجي يزداد باستمرار. ينضج ويكتسب آفاقاً أفضل للتطور المستقبلي.

2. شبكة الاتصالات تحقق تطوير تقنية تقسيم الطول الموجي الضوئي

بالنسبة للإشارات الرقمية المنقولة بتقنية تقسيم الوقت (TDM)، لا يمكن للألياف الضوئية الواحدة نقل سوى حامل ضوئي واحد، ويبلغ أعلى معدل نقل رقمي 10 جيجابت/ثانية فقط، مما يحد من زيادة معدل النقل الرقمي إلى حد ما. يُستخدم مضخم الألياف الضوئية المطعمة بالإربيوم (EDFA) كل 100 كيلومتر على طول الخط، مما يُتيح نقل الإشارات لمسافات طويلة وبسعة فائقة. وبفضل استخدام مضخمات EDFA، أصبحت تقنية تقسيم الطول الموجي (WDM) التي كانت في بداياتها أكثر كفاءة. تستطيع تقنية WDM المستخدمة حاليًا تشغيل عدد n من قنوات وحدات الشبكة المختلفة بأطوال موجية متباينة في الوقت نفسه، مما يُضاعف سعة شبكة الاتصالات عدة مرات. وبالتحليل، يتضح أنه مع زيادة عدد القنوات الضوئية ذات الأطوال الموجية المختلفة، ستزداد سعة شبكة الاتصالات تبعًا لذلك. يُتيح توسيع تقنية WDM الاستفادة القصوى من القنوات المتعددة لزيادة سعة شبكة الاتصالات الضوئية بشكل كبير. لذا، يُعد التحول من شبكة الاتصالات الكهربائية إلى شبكة الاتصالات الضوئية اتجاهًا حتميًا في تطور الاتصالات.

3. تطبيقات تقنية تقسيم الطول الموجي في نظام الإرسال البصري

3.1 المبدأ الأساسي لتقنية WDM

يتصل العميل بطول موجي محدد لمحطة نهاية نظام WDM. عند دخول إشارة الطول الموجي المحدد إلى وحدة OMU، يتم دمجها مع إشارات ضوئية أخرى بأطوال موجية مختلفة. تُرسل الإشارة المدمجة إلى مضخم OBA لزيادة قوة الخدمة، حيث يتم تضخيمها. خلال هذه العملية، لا تشارك إشارة المراقبة في التضخيم. في الوقت نفسه، تُضاف إشارة المراقبة إلى الخط وتُرسل إليه للاتصال بجهاز التضخيم الضوئي في محطة الترحيل، حيث تتم مراقبة الإشارة صعودًا وهبوطًا. أخيرًا، تُرسل إلى محطة النهاية المستهدفة، ثم إلى مضخم OPA لمواصلة الإرسال. يتم تطوير إشارة الخدمة وإصدار إشارة المراقبة. في هذه المرحلة، لا تزال إشارة المراقبة غير مشاركة في التضخيم. تدخل إشارة الخدمة المُضخمة إلى وحدة فك التشفير ODU لاستعادة الطول الموجي، ثم تدخل إلى العميل المستهدف.

3.2 تطبيق نظام WDM عملياً

يستخدم نظام WDM عددًا كبيرًا من المكونات السلبية في التحكم بالطاقة. يؤدي الإرسال الرقمي لمسافات طويلة إلى انخفاض سريع في الطاقة. لذلك، يجب اتخاذ تدابير معينة لضمان تلبية طاقة الخرج الضوئية لمتطلبات نقل الخط. يرتبط التحكم الأمثل بالأداء العام لخط WDM. مع التطور التدريجي لـ تقنية WDM يُمكن لنظام WDM خفض تكلفة نقل البيانات لمسافات طويلة بشكل فعال بفضل استخدام مُضخِّم الموجات المتعددة EDFA. ولأن تقنية WDM قادرة على نقل عدة أو عشرات الأطوال الموجية المختلفة عبر الألياف أحادية النمط، فإن هذا النقل لمسافات طويلة بسعة كبيرة يُبرز تفوقها بشكل كبير ويُوفر في استهلاك الألياف. بالمقارنة مع نظام SDH التقليدي، ينخفض عدد أجهزة الترحيل المستخدمة بشكل ملحوظ، إلا أن نظام WDM لا يدعم بعض الوظائف المهمة مثل مراقبة أداء النظام في حالة الأخطاء وتحديد سلامة الاتصال. عند تطبيق نظام WDM في الشبكات بعيدة المدى، تُحسب التكلفة بناءً على كل طول موجي. يتميز نظام WDM في الشبكات المحلية بقابلية التوسع في الطول الموجي، حيث يُمكنه توفير خدمات جديدة بسرعة بمجرد إضافة أطوال موجية. في الوقت نفسه، يُمكن تحقيق تبديل الشبكة واستعادتها من خلال تقنية WDM، مما يجعل إنشاء الشبكة الضوئية أكثر اقتصادية ومرونة.

4- اتجاه تطوير تقنية WDM

منذ نشأتها، انتشرت تقنية تقسيم الطول الموجي (WDM) بسرعة، وطُبقت، وتطورت بفضل مزاياها الملحوظة وحيويتها العالية. وفي المستقبل، ستشهد هذه التقنية ظهور مُضاعفات الإضافة والإسقاط الضوئية، وأجهزة التوصيل الضوئية، وليزر ذي أطوال موجية متغيرة، ومُجددات ضوئية بالكامل، وغيرها، ما سيساهم في حل العديد من أوجه القصور في تقنية WDM الحالية، ويجعلها أكثر نضجًا وتكاملًا.