جهاز الإرسال والاستقبال الذي يدعم شبكات المصانع الصناعية 4.0

في بناء شبكات المصانع ضمن إطار الثورة الصناعية الرابعة، تُعدّ الوحدات الضوئية أجهزة تحويل كهروضوئية أساسية. ويشمل اختيارها ونشرها كامل عملية بناء الشبكة، مع التركيز بشكل أساسي على معالجة قيود شبكات الكابلات النحاسية التقليدية، مثل عدم كفاية عرض النطاق الترددي وضعف مقاومة التداخل، وذلك لتوفير اتصال كهروضوئي عالي الموثوقية للتحكم في الوقت الفعلي، وجمع البيانات الضخمة، وتحليل الذكاء الاصطناعي في التصنيع الذكي. ويجب أن يلتزم تنفيذها بالعملية الأساسية المتمثلة في "مطابقة المتطلبات - النشر التدريجي - التحقق والتحسين - ضمان الصيانة التشغيلية". وتعتمد كل مرحلة على الخصائص الصناعية للوحدات الضوئية (التوافق الكهرومغناطيسي، ونطاق درجة حرارة واسع من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونقل البيانات لمسافات طويلة) لتحقيق التنفيذ التقني.


المرحلة الأولى: يشمل البحث عن المتطلبات وتصميم الحلول تحقيق التوافق الدقيق مع متطلبات السيناريو. يجب تحديد اختيار الوحدة الضوئية بناءً على حجم المصنع، وأنواع المعدات (الروبوتات/أجهزة الاستشعار/المركبات الموجهة آليًا، إلخ)، ومسافات الإرسال، وعوامل أخرى: - طبقة الجهاز: لتلبية احتياجات الربط البيني للمحطات الطرفية، تم اختيار وحدة ضوئية 10G SFP+/25G SFP28، المتوافقة مع بروتوكول IEEE 802.3ba لضمان تزامن على مستوى النانو ثانية، ودعم تعاون الروبوتات والتحكم عالي الدقة؛ أما بالنسبة لطبقة الشبكة التي تعالج تجميع البيانات عبر المناطق، فإن وحدة ضوئية 100G QSFP28 LR4 المقترنة بألياف أحادية الوضع قياسية تُمكّن من ربط البيانات بين عدة مرافق ضمن مسافة 10 كيلومترات. أما الطبقة الأساسية، التي تُعنى بمعالجة البيانات الضخمة، فتستخدم وحدة ضوئية 400G QSFP-DD/800G OSFP لإجراء تحليل فوري لبيانات بحجم بيتابايت.

المرحلة الثانية: يضمن نشر وتنفيذ وتكامل التقنيات، بشكل أساسي، اتصال الشبكة الشامل وتعزيز القيمة. يتطلب التنفيذ حلول تكامل خاصة بكل سيناريو: - سيناريوهات المحطات الطرفية المتنقلة: نشر "شبكات 5G خاصة + شبكات ضوئية"، مع وحدة ضوئية 25G تدعم الربط البيني بين BBU وRRU لشبكة 5G الأمامية لتوفير وصول مرن لمركبات AGV؛ بالنسبة لسيناريوهات المصانع الصغيرة والمتوسطة، اعتماد بنية سلبية لشبكة F5G الضوئية بالكامل OLT+ONU، مما يقلل تكاليف الكابلات واستهلاك الطاقة من خلال نشر مبسط للوحدات الضوئية؛ بالنسبة لسيناريوهات التحكم الحرجة (التصنيع الدقيق/الشبكات الذكية)، تفعيل تقنية إلغاء تكرار الإطارات (FRER) للوحدات الضوئية لمنع انقطاعات الإنتاج.

المرحلة الثالثة: يركز التحقق والتحسين وضمان التشغيل بشكل أساسي على ضمان استقرار الشبكة على المدى الطويل. وتؤكد الممارسات الصناعية صحة نتائج الإنشاء: فالشبكات المبنية باستخدام الوحدات الضوئية تُحسّن كفاءة الإنتاج، وتقلل معدلات تعطل المعدات، وتخفض تكاليف التشغيل. وتستفيد الصيانة اللاحقة من إمكانيات المراقبة التشخيصية الرقمية (DDM) للوحدة الضوئية لمراقبة معايير مثل الطاقة ودرجة الحرارة في الوقت الفعلي. وبالاقتران مع خوارزميات الذكاء الاصطناعي للكشف التنبؤي عن الأعطال، يُسهم ذلك في تقليل تعقيد التشغيل، مما يُرسي أساسًا قويًا وموثوقًا لبنية تحتية للشبكة من أجل التحول الرقمي الصناعي.