فهم الفرق بين الكابلات والألياف الضوئية

يعتمد عالمنا الحديث على شبكة خفية من الأسلاك مدفونة تحت الأرض ومخبأة داخل الجدران، تُغذي كل شيء، من الإنترنت إلى أجهزتنا المنزلية. غالبًا ما نُطلق عليها اسم "أسلاك، أسلاك، أسلاك"، لكنها ليست كلها متشابهة. أهمّ عنصرين هما الكابلات الكهربائية وكابلات الألياف الضوئية.

رغم تشابه أسمائهما، إلا أنهما يختلفان اختلافًا جذريًا في آلية عملهما، واستخداماتهما، وإمكاناتهما. وفيما يلي أهم الاختلافات.

1. المبدأ الأساسي: الإلكترونات مقابل الفوتونات

هذا هو الفرق الجوهري. يشبه الأمر مقارنة عربة تجرها الخيول بقطار سريع.

• الكابلات الكهربائية: تدفق الإلكترونات

تخيل هذه الأنابيب كأنابيب مياه. قلبها موصل معدني (عادةً ما يكون من النحاس أو الألومنيوم). تنتقل الكهرباء - وهي تدفق للإلكترونات - عبر هذا الموصل لنقل الطاقة أو المعلومات. تحمل هذه الأنابيب إشارات كهربائية. تضعف هذه الإشارات (تتلاشى) على مسافات طويلة، وتكون عرضة للتداخل الكهرومغناطيسي (مثلاً، الكهرباء الساكنة على جهاز تلفزيون قديم بالقرب من فرن ميكروويف).

• كابلات الألياف الضوئية: سرعة الضوء

تخيل هذه الأجهزة كطرق ليزر سريعة. يتكون قلبها من خيوط رقيقة للغاية من الزجاج النقي. تستخدم مبدأً يُسمى "الانعكاس الداخلي الكلي" لتوجيه نبضات الضوء عبر الزجاج، مما يجعلها تندفع بسرعة فائقة بأقل مقاومة. تحمل هذه الأجهزة إشارات ضوئية، مما يجعلها سريعة للغاية، ويسمح للإشارات بالانتقال لمسافات أبعد دون أن تضعف، ويجعلها محصنة ضد التداخل الكهربائي.

2. التركيب الداخلي: الأسلاك المعدنية مقابل الخيوط الزجاجية

• الكابلات الكهربائية: مصنوعة أساسًا من المعدن (مثل النحاس). وهو موصل ممتاز، ولكنه ثقيل نسبيًا، والمادة الخام باهظة الثمن.

• كابلات الألياف الضوئية: لبها ألياف زجاجية. وهي غير موصلة للكهرباء، وأخف وزنًا بكثير، ومادتها الخام (السيليكا/الرمل) متوفرة بكثرة.

3. مقارنة مباشرة: أيهما يؤدي بشكل أفضل؟

أ. السرعة وعرض النطاق الترددي:

• الكابلات الكهربائية: مثل طريق ريفي ذي مسارين. سرعتها محدودة، وعرض النطاق الترددي (كمية البيانات التي يمكنها نقلها) محدود.

• الألياف الضوئية: أشبه بطريق سريع ذي 16 مسارًا. الألياف الضوئية هي الخيار الأمثل بلا منازع. فنطاقها الترددي المحتمل لا حدود له تقريبًا، مما يشكل العمود الفقري لإنترنت الجيجابت وشبكات الجيل الخامس.

ب. المسافة:

• الكابلات الكهربائية: تتدهور الإشارات الكهربائية مع مرور الوقت وتحتاج إلى معززات (مكررات) للحفاظ عليها قوية، مما قد يقلل الجودة.

• الألياف الضوئية: تتدهور إشارات الضوء بشكل طفيف للغاية، مما يسمح للبيانات بالسفر لمسافات طويلة للغاية دون فقدان كبير للقوة أو الجودة.

ج. التداخل:

• الكابلات الكهربائية: عرضة للتداخل. يمكن للعواصف الرعدية وخطوط الكهرباء والكابلات الأخرى أن تُحدث ضوضاء كهرومغناطيسية تُعيق الإشارة.

•  الألياف الضوئية: مقاومة عالية للتداخل. ولأن الضوء لا يتأثر بالكهرومغناطيسية، يُمكن تمديد الألياف بجوار خطوط الكهرباء الرئيسية دون أي مشاكل، مما يجعلها أكثر موثوقية.

د. الأمن:

• الكابلات الكهربائية: قابلة للتنصت. من الممكن (وإن لم يكن سهلاً) التنصت على البيانات من خلال رصد المجالات الكهرومغناطيسية المحيطة بالكابل.

• الألياف الضوئية: أكثر أمانًا. أي محاولة لاختراق الكابل تُعطّل نقل الضوء، ويمكن اكتشافها فورًا، مما يجعلها مثالية للاتصالات الآمنة.

هـ. التكلفة والصيانة:

• الكابلات الكهربائية: المادة الخام (النحاس) باهظة الثمن، ولكن تركيب وتوصيل الكابلات بسيط نسبيًا ويتطلب معدات أقل تخصصًا.

• الألياف الضوئية: أصبح الكابل نفسه الآن تنافسيًا من حيث التكلفة، ولكن توصيل الألياف وإنهائها يتطلب فنيين مدربين تدريبًا عاليًا ومعدات باهظة الثمن ودقيقة.

4. أين تجدهم: تقسيم العمل

أ. مجال الكابلات الكهربائية:

• نقل الطاقة: الخطوط الموجودة على أعمدة الطاقة والأسلاك الموجودة في جدرانك هي كابلات كهربائية تعمل على توصيل الطاقة.

• البيانات قصيرة المدى ذات النطاق الترددي المنخفض: كابلات إيثرنت (الفئة 5/6/7) في منزلك، وخطوط الكابل المحوري القديمة للتلفزيون، وأسلاك الهاتف.

ب. مجال كابلات الألياف الضوئية:

• العمود الفقري للإنترنت: الطرق السريعة للمعلومات التي تربط المدن والدول والقارات.

• الألياف إلى المنزل (الألياف الضوئية إلى المنازل): النطاق العريض للألياف الذي يوفر الإنترنت عالي السرعة وخدمة تلفزيون بروتوكول الإنترنت مباشرة إلى منزلك.

• شبكات الجيل الخامس: ربط عدد لا يحصى من أبراج الخلايا التي تشكل شبكات الجيل الخامس.

• مراكز البيانات: نقل كميات هائلة من البيانات بين الخوادم بسرعة البرق.

تُشبه هذه الشبكات الطرق المختلفة في شبكة النقل: الكابلات الكهربائية هي الشوارع المحلية وشبكات الكهرباء الموثوقة، بينما الألياف الضوئية هي طرق المعلومات السريعة. ومع تقدم التكنولوجيا، تتوسع الألياف لتصل إلى منازلنا وأجهزتنا، مما يبشر بمستقبل أكثر اتصالاً.