سنغافورة بين الماضي والحاضر

هكذا يكون الانترنت

نبذة عن الانترنت

كان "ألكسندر" شاب صغيرًّا يافعًا حين قرر أبوه اصطحابه لمشاهدة "أعجوبة" دائما ما تحدث عنها الناس في هذا الدهر، وقف الشاب مشدوهًا في مواجهة الابتكار،

هكذا يكون الانترنت

 إنه  "الإنسان الآلي" ، هذه الماكينة المصنوعة من الحديد على شكل رأس إنسان، والتي اخترعها البارون النمساوي "فولفجانج فون كيمبلين"،

 وطورها السير البريطاني "تشارلز ويتستون"، بحيث يمكنها التحدُّث ببضع مفردات، ومحاكاة صوت الإنسان.

هنا، قرر الشاب دراسة الصوت عوضًا عن شغفه بالنباتات، وبعد أعوام، صمم وسيلة يمكنها نقل الصوت مسافةً تخطت 200 متر عبر استعمال الضوء.

 كانت هذه الوسيلة عبارة على حزمة من الألياف، تمشي بداخلها الأصوات المُحملة على موجة الضوء، بسرعة تقترب من سرعته، ودون أي فقدان في الخواص.

عُرفت هذه الحزمة في المستقبل باسم "الألياف البصرية"، فيما ذاع صيت هذا الشاب انه"الكسندرجراهام بيل" المهندس العبقري،

 الذي يُعَدُّ الأب الشرعي لعلوم تصميم الألياف البصرية، المستخدمة على مدى واسع حتى هذه اللحظة، لا لنقل الأصوات فحسب، لكن لنقل البيانات عبر مسافات شاسعة تمرفى المحيطات والبحار وجميع عقبات الطبيعة.

ورغم استعمال الألياف البصرية على مدى واسع في حاضرنا، هناك الكثير من العقبات التي تحد من استغلالها في جميع انحاء العالم، منها تكلفة تصنيعها المرتفعة، علاوة على التشويش الذى قد ينشأ اثناء تحميل الاشارات عليها

وحالياً، وبعد مرور 130 عامًا على ابتكار "جراهام بيل" أول حزمة من الألياف البصرية، وجد علماء من جامعتي "تكساس" 
و"فيرمونت" الأمريكيتين،
 اساليب حديثةً تحسِّن من استهلاك الطاقة المستخدمة في نقل المعلومات عبر الألياف البصرية، وتخفض التكلفة، وتسرِّع من عملية نقل المعلومات بصورة مذهله

الألياف البصرية

بحسب دراسة نشرتها مجلة "نيتشر كومينكشينز"، يقول العلماء إنهم تمكنوا من استعمال تكنولوجيا قديمة لمعالجة الضوء المار في الألياف البصرية لمحو الضوضاء وترقية الاداء،

 الشأن الذي سيسهم في تقليص التكلفة والطاقة اثناء عملية نقل المعلومات.

تُصنَّع الألياف البصرية من الزجاج عالي النقاء، وعلى خلاف "الكابلات" الاعتيادية المصنوعة من النحاس، تنقل الألياف تيارا من البيانات والاشارات دون حدوث أي فقد؛

 إذ تنعكس العلامات المُحملة على الضوء بسلاسة على الزجاج أيا  كان في "الكابل" من انحناءات، أما في وضعية الكابلات النحاسية،

 فتمر المعلومات نتيجة لـ حركة الإلكترونات عبر الأسلاك، وهذا الذي قد ينجم عنه تضاؤل في البيانات والاشارات و المعلومات، أو حتى فقدها على نحو إجمالي.

حيث لا يزيد طول قطر الألياف البصرية على بضعة ميكرونات (اى نحو سُمك شعرة الدماغ)، وتُجمع هذه الألياف في حزم، ويجري تبطينها بغلافٍ واقٍ من البلاستيك لحمايتها من أسباب النحر والرطوبة وغيرها من الأسباب التي قد تؤدي لتلفها، 

غير أن معضلةً دامت تجابه العلماء على نطاق العقود السابقة.فعلى الرغم مع الهبوط المُطَّرد لقيمة المتر الواحد من الألياف البصرية، 

تبقى كُلفتها عالية مُقارنة بالمتر الواحد من "الكابلات" النحاسية، كما أنه ليس من السهل تحميل زيادة عن اشارة واحدة على "الكابل" الضوئي الواحد في المرة الواحدة،

 فكل اشارة تاخذ ممرا ممهدا داخل "الكابل" الضوئي، كي لا تتداخل مع نظيرتها، ما ينجم عنه تشوش للإشارة أو حتى تلاشيها تمامًا.

حظر التشويش

ولقد اثبتت الدراسات الحديثه استخدام أليافًا ضوئية متنوعة، يُمكنها حمل زيادة عن اشارة واحده في نفس الوقت دون حدوث اى تتداخل او ضعف فى قوتها او فقد لخواصهاحيث 

تستخدم مؤسسات الاتصالات جهازًايحول هذه الاشارات الضوئية إلى كهربائيه من خلال خلايا فولتوضوئية، مصنوعة من السيليكون وهذا لإزالة الضوضاء المتراكمة في خلال سريان الضوء المحمل بالإشارة في وصلات الألياف البصرية

؛ إذ تنقِّي هذه الخلايا الاشارات الكهربية من  الترددات المتداخله  ، ثم يعاد تحويلها مرة ثانية إلى ضوء ليزري (موجة كهرومغناطيسية) يمر عبر الألياف وصولًا لوجهته الختامية بسرعة الضوء.

تستلزم هذه العملية أن تدخل الخلية الفولتوضوئية اشارة واحدة لاغير، ثم تدخل الثانية بعدما ينتهي التاكد من الأولى، ووتتطلب هذه التقنيه  عدد مهول من الحزم؛ لنقل المعلومات والبيانات على التوازي.

مُعدل الطور الذاتي

ولقد توصلت هذه الدراسات  لفكرة حديثة كُلِّيًّا، فعوضًا عن تغيير الاشاره إلى شكلها الكهربي، عالجها الباحثون باستعمال تكنولوجيا الإرسال بتقسيم الطول الموجي، 

وبدلًا من أن تدخل كل اشاره على حدة من لحظة بدء الإرسال الأثيري إلى نهايته، تلاعبوا في سرعة بث الاشارات عبر استعمال جهاز يُسمى بمُعدِّل الطور الذاتي.

حيث ادخلوا تحديثًا بسيطًا في شدة الضوء الحامل للإشارة، عبر استعمال مُعدِّل الطور الذاتي “SPM”، بحيث يعمل الجهاز على تطوير معامل انكسار الضوء داخل الألياف البصرية، 

الأمر الذي يقود إلى تغيُّر في طيف التذبذب، واثناء حدوث هذا، يتم عزل الضوضاء والاشارات الدخيلة بسهولة، من خلال تشتيت طاقة الضوضاء في ترددات خارج مدى تردُّد الاشارات الأصلية المرغوب إيصالها للطرف الثاني.

يُطلق على هذه العملية اسم "التجميع البصري التام"، وهي العملية التي يُمكن أن تؤدي إلى تصحيح أتوماتيك للضوء الحامل للإشارة، كما تضيف إلى سرعة عملية نقل المعلومات لتكون أسرع 100 مرة مضاهاةً بالأساليب الالكترونية القديمة.

بعد عزل الضوضاء، تأتي الخطوة الثانية؛ إذ لا يمكن لنظام التجميع البصري التام السيطره على اكثر من  اشاره في الوقت نفسه، شأنه شأن الإطار الإلكتروني العادي.

وهنا يجيء دور أسلوب الإرسال نفسه إذ يقوم المرسل -وهو عبارة عن صمام ثنائي ضوئي ينتج الاشارات ويشفرها- وذلك بإنتاجها بأطوال موجية مغايرة تجرى بسرعات مغايرة أيضًا،

 بحيث تدخل الموجة الأسرع أولاً في الألياف البصرية، التي تكون بدورها مُقسمة إلى مجموعة من الأقسام المنفصله بمرشِّحات تؤخر الاشاره أو تقدمها.

وفور أن تقطع الاشاره القسم الأول من الألياف، تدخل  أخرى أقل في السرعة، وبذلك تتواصل عملية بث العلامات مغايرة الطول الموجي والسرعة، عبر تقسيمها في الكابل الضوئي الواحد.

أمر عظيم

يقول مايكل فاسيلوف -الباحث بقسم الهندسة الكهربائية بجامعة تكساس أرلنتجون، والباحث المشترِك في الدراسات"إننا يمكننا تحميل 16 اشاره مرةً واحدة على كل ليفة بصريَّة،

 وبالرغم من أن الرقم الإجمالي للإشارات التي يُمكن تحميلها لم يُحدد بعد، لكنه لن يقل عن الـ16 اشاره التي نجحنا في دراستها داخل المعمل، وهذا يُسهِم في مضاعفة سرعة الإنترنت في المستقبل إلى أكثر من  100 تيرابايت في الثانية الواحدة".

وعلى الارجح يكون الشأن مبهرًا، بحسب قول حسام صالح -المتمرس وصاحب الخبرة في ميدان الألياف البصرية والاتصالات وتقنية البيانات
 مشيرًا إلى أن  "الأساليب الحديثة لتقسيم الطولالموجي   فعالة وعبقرية؛ فاختلاف سرعة الموجة المحملة على الألياف البصرية تجعل هذا  يظهر وكأن مجموعة من المركبات دخلت إلى نفق مزدحم وتم التحكم بسرعتها لحل الأزمة المرورية،
 وهي أساليب رائعة، وربما تُغير من مفهوم نقل المعلومات في المستقبل".

بل "صالح" يؤكد -وجود مجموعة من العقبات والمعوقات التي تقف في طريق تنفيذ الأسلوب، مبينًا أن "أجهزة تقسيم الطول الموجي غير مُدرجة في جميع أنظمة الاتصالات،

 وهكذا سنحتاج إلى اعادة لتحديث البنية الأساسية لمنظومة الاتصالات، وبالطبع سيتكلف هذا العديد من الثروات، غير أن العوائد في الخاتمة سوف تكون عظيمة".

   عليك  أن تتخيل سرعة إنترنت منزلي بـ100 مره ضعف السرعة الموجوده