کابل فیبرنوری چیست ؟ | مفاهیم و مقدمات فیبرنوری

در سال های اخیر کاملاً واضح می‌باشد که فیبر نوری جای کابل مسی را به عنوان وسیله ارتباطی گرفته است. آنها در مسیر طولانی ما بین سیستم‌های تلفن محلی و همچنین ستون سیستم شبکه خود را نشان داده اند. برخی از موارد استفاده دیگر آنها در سرویس های تلویزیون، دانشگاه‌ها، ساختمان های اداری، سایت های صنعتی و شرکت های تأسیسات الکتریکی می باشد.

سیستم فیبر نوری مشابه سیستم کابل مسی می باشد. با این تفاوت که فیبر نوری از نور در راستای انتقال اطلاعات به جای الکتریسیته استفاده مینماید. مشاهده تجهیزات فیبر نوری کاملاً نحوه عملکرد آن را نشان میدهد.

در یک طرف سیستم یک فرستنده قرار دارد. این نقطه مکان ورود اطلاعات به خطوط فیبر نوری میباشد. فرستنده اطلاعات دریافتی از تجهیزات را تأیید مینماید. سپس اطلاعات را به صورت فیبر نوری تغییر می دهد. یک دیود ساتع کننده نور (LED) یا یک دیود تزریق لیزر (ILD) برای تولید پالس نوری استفاده می شود. با استفاده از یک لنز، پالس نوری توسط یک مبدل به کابل فیبر نوری انتقال داده می شود. این نور برای مسافت کوتاه 850nm و برای مسافت بلند 1300nm در فیبر چند حالته و برای فیبر تک حالته 1500nm می باشد. برای فهم بهتر از فیبر نوری، یک مقوای کاغذ را که در داخل آن آینه قرار دارد را در نظر بگیرید. اگر یک چراغ قوه در یک سر آن قرار دهید، حتی با وجود خمش در طول مسیر نور را به صورت کامل در آن سر خواهید دید.

پالس های نوری به راحتی از کابل فیبر نوری بدلیل قانون انعکاس کامل درونی، عبور مینمایند. این قانون می گوید که اگر زوایا از یک مقدار بالا عبور نماید، نور دیگر از شیشه خارج نمی شود، بلکه نور به داخل بازگردانده می‌شود. وقتی این قانون در تولید فیبر نوری بکلر گرفته می شود، می توان اطلاعات را به صورت پالس نوری انتقال داد. هسته فیبر نوری باید دارای سطحی صاف و پاک داشته باشد تا نور مادون قرمز به راحتی از آن عبور نماید (850nm، 1300nm و 1500nm). هسته می تواند از جنس پلااستیک برای مسافت خیلی کوتاه باشد اما به صورت عمومی از شیشه ساخته می شود. فیبر نوری شیشه ای تقریباً همیشه از جنس خالص سیلیکا می باشد اما در برخی موارد از جنس Fluoroziconate، Fluroaluminate و chalcgenide شیشه برای طیف بلند مادون قرمز استفاده می شود.

کابل فیبر نوری به عنوان یک راهنمای نور عمل می نماید، راهنمایی نور تعریف شده از یک سمت و انتقال آن به سمت دیگر. در اولین ساختار کابل فیبر نوری با افت قدرت سیگنال 20dB ساخته شده بود که امروزه به افت قدرت سیگناب 0.5dB/Km رسیده است. با توجه به موارد مصرف فیبر نوری از کابل های مختلف می توان استفاده نمود.

در تکنولوژی فیبر نوری، کابل تک حالته برای انتقال تنها یک سیگنال و یا حالت نور طراحی شده است که برای مسافت طولانی استفاده می‌شود. برای مسافت کوتاه از کابل چند حالته استفاده می‌شود. همچنین هسته کابل فیبر نوری تک حالته قطر کمتری نسبت به کابل چند حالته دارد. 

فیبر نوری تک حالته | سینگل مد

این نوع کابل از یک هسته فیبر شیشه ای با قطر 8.3 تا 10 میکرون که یک حالت انتقال دارد می باشد. در این نوع کابل فیبر نوری سیگنال با قدرت 1310nm و یا 1550nm انتقال داده می شود. این کابل پهنای باند بالاتری را نسبت به کابل چند حالته انتقال می دهد اما نیاز به یک منبع نور با قطر کمتری دارد.

هسته کوچک و امواج نوری تک هرگونه اختشاش ناشی از روی هم افتادگی پالس نوری صورت نمی گیرد، بنابراین کمترین تأخیر سیگنال و سرعت انتقال بالایی را بهمراه خواهد داشت.

فیبر نوری چند حالته | مولتی مد

این نوع کابل کمی قطر بزرگتری دارد در حدود 50 تا 100 میکرون. در اکثر استفاده از این نوع کابل دو فیبر استفاده می شود.

 فیبر نوری چند حالته پهنای باند بالا در سرعت بالا (10 تا 100 مگابیت – گیگا بیت در 275 متر تا 2 کیلومتر) در مسافت متوط ارائه می دهد. امواج نوری در چند مسیر ساتع می شود، و در هسته با قدرت 850 تا 1300nm حرکت می نمایند. در فیبر نوری چند حالته در مسافت بالای 914 متر، چند مسیر نوری می تواند باعث اختشاش شود و اطلاعات به صورت  ناقص به گیرنده انتقال داده شود.

این نوع کابل در دو حالت ساخته شده است:

• فیبر نوری چند حالته با ضریب پله ای

در این حالت تنها از یک نوع جنس برای تولید مواد نوری و پوشش از جنس دیگر  نوری با مشخصات مختلف استفاده شده است. این امر باعث اتفاق زیر می اتد.

• فیبر نوری چند حالته با ضریب شیبدار

حال در این نوع از یک نوع جنس با مشخصات مختلف استفاده می شود که باعث می شود خروجی فیبر به صورت زیر باشد.

طراحی کابل

در طراحی کابل فیبر نوری به دو صورت کلی تقسیم بندی می‌شود، کابل تیوب شل (Loose tube) و کابل بافر چسبیده (Tight buffered). تیوب شل برای مصارف بیرونی استفاده می شود و بافر چسبیده برای مصارف درونی.

نوع loose tube به صورت تقریباً 12 بافر فیبر با ماکسیمم 200 هسته را در بر خواهد داشت. طراحی tight buffered این اجاز را می دهد تا گروهی از فیبر به راحتی در فواصل مختلف جدا شود. کابل تک حالته tight buffer برای پیگ تیل، پچ کورد و جامپر استفاده می شود.

• کابل loose tube

در طراحی این نوع کابل، پلاستیک رنگبندی هسته های فیبر را نگهداری می نمایند. یک ژل در اطراف آن برای جلوگیری از نفوذ آب به یبر استفاده می شود. هسته کابل معمولاً از نخ ریسی به عنوان تقویت کننده و نگهدارنده هسته استفاده می شود. روکش پلی اتیلن بیرونی برای نگهداری کل مجموعه استفاده شده است.

• کابل tight buffered

در این نوع کابل مواد محسور کننده مستقیم با هسته ها در ارتباط هستند. از این نوع کابل برای رایزر، اتصالات کابل ها و دیگر مصارف داخلی ساختمان استفاده می شود. در این نوع کابل یک روکش محافط جداگانه برای محافظت از هسته در زمان کار با آن و مسیردهی و همچنین اتصالات استفاده شده است. همچنین یک مجموعه نخ ریسی برای بالا بردن مقاومت کابل و محافظت از هسته نیز بکار برده شده است.

مزیت فیبر نور ی نسبت به کابل مسی

• پهنای باند بالاتر

کابل مسی در اصل برای انتقال صدا با پهنای باند کم طراحی شده است، اما فیبر نوری با پهنای باند بالا برای انتقال اطلاعات بزرگتر در نظر گرفته شده است.

• سرعت بالاتر

با هسته جهت انتقال نور سرعت انتقال این سیستم به مراتب بیشتر از کابل مسی می باشد.

• مسافت بیشتر

با توجه به انتقال نور، مسافت کابل استفاده از این سیستم می تواند تا 20 کیلومتر باشد در صورتی که در کابل مسی بیشتر از 100 متر را پاسخ گو نیست

• قابلیت اطمینان بیشتر

فیبر نوری نسبت به شرایط جوبی و تغییرات دما حساس نمی باشد و تغییری در انتقال ندارد.

• نازکتر و مقاومتر

نسبت به کابل مسی، فیبر نوری نازکتر و وزن کمتری داشته و همچنین فشار بیشتری را می تواند تحمل می نماید.

• انعطاف پذیری بالا در آینده

با استفاده از مبدل می توان فیبر نوری را به یک شبکه ایترنت تبدیل نمود. همچنین با بالا رفتن سرعت می توان از تجهیزاتی استفاده نمود که سرعت 10Gb، 40Gb و 100Gb می تواند ارتقاء داده شود.

• هزینه تمام شده پایینتر

با توجه به دوام تجهیزات فیبر نوری، ماندگاری آن نسبت به شبکه های ایترنت بیشتر می باشد. همچنین با پیشرفت تکنولوژی قیمت تمام شده این سیستم کاهش خواهد یافت.