آشنایی با فیبر نوری – بخش دوم

در قسمت اول آشنایی با فیبر نوری نوشتیم که فیبر نوری یکی از محیط‌های انتقال داده با سرعت بالا است.فیبر نوری رشته ای از تارهای شیشه ای بوده که ضخامت هر یک از تارها برابر تار موی انسان است و از آن‌ها برای انتقال اطلاعات در مسافت‌های طولانی استفاده می شود. تارهای فوق در کلاف هایی سازمان دهی و کابل‌های نوری را بوجود می آورند و از فیبر نوری به منظور ارسال سیگنال‌های نوری در مسافت‌های طولانی استفاده می شود.فیبر نوری در موارد مختلفی مانند شبکه‌های تلفن شهری و بین شهری، اینترنت و شبکه‌های کامپیوتری استفاده می شود.در این بخش قصد داریم تا شما را با کاربرد های بیشتر ، انواع تجهیزات و سایر مباحث این تکنولوژی آشنا کنیم. در ادامه با مجله آنلاین هزارسوی شبکه همراه باشید.

روش اندازه گیری قطر فیبر

قطر فیبر به صورت عددی اعشاری شبیه ۶۰/۱۳۰ میکرون نمایش داده می شود که ۶۰ نمایانگر قطر core است و ۱۳۰ نمایانگر قطر Cladding . Buffer Coating در اندازه گیری به حساب نمی آید.
فیبرهای نوری به سه دسته تقسیم می شوند :

Step Index Multi Mode Fiber:

در این نوع فیبرها ضریب شکنندگی Cladding با هسته به طور محسوسی تفاوت دارد، در نتیجه ضریب شکست در زمان برخورد با cladding به طور ناگهانی تغییر می کند.این نوع کابل‌ها به دلیل بوجود آورن مشکل پهن شدگی پالسها در زمان، کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
Graded Multi Mode Fiber :

در این نوع فیبرها ضریب شکنندگی به آرامی صورت میگیرد و هنگام پرخورد پرتوها به Cladding در مرز ۵۰ تا ۶۲ میکرون ضریب شکنندگی به حداقل خود می رسد. و این مورد تا حدودی پهن شدگی پالسها را به کنترل خود در می آورد؛ اما در مسافتهای زیاد با کاهش سرعت روبرو است.
Single Mode Fiber:

در این نوع فیبرها که گسترده‌ترین استفاده را در مسافتهای طولانی دارند؛ تنها یک پرتو به درون آنها تابیده میشود و این پرتو حداقل برخورد با Cladding را دارد.

روکش‌های فیبر نوری و اینکه چه چیزی را مشخص می کنند:

با توجه به رنگ روکش‌های فیبر نوری می توانیم بفهمیم با چه نوع فیبری سروکار داریم .مثلا اگر روکش فیبر زرد بود، فیبر single mode است و اگر نارنجی بود، فیبر multimode است .

Lucent technologies  رنگ روکش جدیدی را به نام aqua برای فیبر های نوری ۱۰gb/s laser- optimized 50-micron توسعه داد. این فیبر در حال حاضر برای کابل کشی ۵۰ میکرون استفاده می شود که با استانداردهای TIA در کارایی و مسافت، متفاوت است.

با توجه به استاندارد TIA-۵۹۸-C روکش‌های رنگی برای کابل کشی داخلی استفاده می شوند و اغلب کابل هایی که برای محیط‌های بیرونی استفاده می شوند دارای کربن سیاه در روکش خود هستند که از فیبر در برابر تشعشعات خورشید و دیگر عناصر ناملایم محافظت می کنند.
کاربردهای فیبر نوری:

در سیستمهای مخابرات نوری جهت انتقال POTS
در سازمانهای محلی برای انتقال سرویس فوق در بین بخشهای مختلف
در کارخانجات بینالمللی
در شرکتهای تلویزیون کابلی
در سیستمهای نقل و انتقال هوشمند
در صنعت پزشکی
در صنایع نظامی
در سیستمهای پر سرعت نظیر GigaBit Ethernet ، FDDI ، MultiMedia، ATM ، SONET ، Fiber Channel
در بخش فضایی، حمل و نقل و صنعت

تجهیزات فیبر نوری:

محفظه ای است قابل نصب در رک که اتصالات فیبر نوری را نگهداری می کند.
پچ کورد فیبر نوری:

برای اتصال بین پچ پنل فیبر نوری و سوئیچ شبکه از پچ کورد فیبر نوری استفاده می کنیم. این پچ کوردها بایستی متناسب با فیبر نوری انتخاب شوند. مثلا پچ کورد سینگل مود برای فیبر سینگل مود و پچ کورد مالتی مود برای فیبر مالتی مود. پچ کوردها دارای کانکتورهای مختلفی هستند که در کارخانه بر روی آنها نصب شده است . مانند MT – Rj و LC و SC و ST و . VF – ۴۵ بر حسب کاربرد در برخی پچ کوردها کانکتورهای یک سر پچ کورد با سر دیگر متفاوت است، برای مصارف گوناگون مثلا پچ کورد SC به LC و … پچ کوردها معمولاً دارای قابلیت انعطاف بسیار بالایی هستند و براحتی نمی شکنند. طول این پچ کوردها معمولاً ۱ ، ۲ ، ۳ ، ۵ ، ۱۰ متر می باشد.

کانکتورهای فیبر نوری:

کانکتور فیبر نوری بر روی فیبر نوری توسط ابزارهای خاص نصب می شود و امکان انتقال داده را به ما می دهد . برخی از انواع این کانکتورها عبارتند از MT – Rj و LC و SC و ST که به دو گروه مالتی مود و سینگل مود نیز تقسیم می شوند.

آداپتور فیبر نوری:

آداپتور فیبر نوری واسط بین فیبر نوری که کانکتور بر روی آن نصب شده و پچ کورد فیبر نوری می باشد . این آداپتور عموما داخل پچ پنل مخصوص فیبر قرار می گیرد . و انواع مختلف آن متناسب با نوع کانکتور بصورت ۲ پورت Duplex یا تک پورت Simplex وجود دارد.

Media convertor

مبدل فیبر نوری یک دستگاه ساده شبکه می باشد که وظیفه آن تبدیل دو نوع مدیا به هم می باشد(تبدیل پالس‌های نوری به سیگنال) مبدل فیبر نوری پروتکل‌های ارسال داده مختلفی را ساپورت می کند از جمله Ethernet،fast ethernet،gigabit Ethernet ،T۱/E۱/J۱ و DS۳/E۳و همچنین انواع کابل‌ها همانند Coax،Twisted pairو فیبرهای Single mode و Multi mode.
کیف ابزار فیبر نوری:

کیف ابزار فیبر نوری مخصوص نصب کانکتورهای فیبر است . وسایل داخل کیف:

کاترهای متفاوت جهت برش فیبر
الکل جهت تمیز نمودن فیبر
لیزر
دستمال مخصوص جهت تمیز نمودن فیبر

فیوژن:

دستگاه فیوژن برای اتصال فیبرنوری بکارمی رود.
انواع فیبر نوری:

از لحاظ کلی دو نوع فیبر وجود دارد:

تک حالتی single-mode
چند حالتی multi-mode

فیبر تک حالتی یک سیگنال نوری را در هر زمان انتشار می‌دهد. (نظیر تلفن)
فیبر چند حالتی می‌تواند صدها حالت نور را به طور هم‌زمان انتقال بدهد . (نظیر شبکه‌های کامپیوتری)
فیبرهای تک حالته دارای یک هسته کوچک (تقریباً ۹ میکرون قطر) بوده و قادر به ارسال نور لیزری مادون قرمز (طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانو متر )می باشند.
فیبرهای چند حالته دارای هسته بزرگتر (تقریباً ۶۲.۵ میکرون قطر) و قادر به ارسال نور مادون قرمز از طریق LED می باشند.

مشخصات انواع فیبر
فیبر چند مدی با ضریب شکست پله ای

ضریب شکست هسته: ۴۸/۱ =n۱
ضریب شکست غلاف: ۴۵۶/۱ =n۲
قطر هسته: ۵۰ الی ۴۰۰ میکرون
قطر غلاف: ۱۲۵ الی ۵۰۰ میکرون
قطر روکش: ۲۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۱db/km الی ۵۰db∕km
پهنای باند: ۶MHZ.km الی ۲۵MHZ.km
روزنه عددی: ۰.۱۶الی ۰.۵

فیبر تک مدی با ضریب شکست پله ای:

ضریب شکست هسته: ۴۶۰/۱ = n۱
ضریب شکست غلاف: ۴۵۶/۱ = n۲
قطر هسته: ۳ الی ۱۲ میکرون
قطر غلاف: ۵۰ الی ۱۲۵ میکرون
قطر روکش محافظ: ۲۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۲db∕km الی ۵db∕km
پهنای باند: ۵۰۰MHZ.km و تا حدود ۲۰۰GHZ.km
روزنه عددی: ۰۸/۰ الی ۱۵/۰ (معمولاً حدود ۱/۰)

فیبر چند مدی با ضریب شکست مرحله ای

ضریب شکست هسته: ۴۸/۱ = n۱
ضریب شکست غلاف: ۴۶/۱ = n۲
قطر هسته: ۳۰ الی ۱۰۰ میکرون(در مخابرات ۵۰ میکرون)
قطر غلاف: ۱۰۰ الی ۱۵۰ میکرون (در مخابرات ۱۲۵ میکرون کاربرد دارد)
قطر روکش محافظ: ۲۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۷db∕km الی ۱۰db∕km
پهنای باند: ۱۵۰MHZ.km الی ۲GHZ.km
روزنه عددی: ۲/۰ الی ۳/۰

فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی:

فیبرهای چند مدی پله ای و مرحله ای که هسته آن از جنس سیلیس ولی ‎غلاف آن از جنس ”پلاستیک“باشد نیز ساخته می شوند. این نوع فیبر ”PCS“ نامیده می شود.
مشخصات این نوع فیبر عبارتند از: (مشخصات ضریب شکست در هر نوع پله ای و مرحله ای یکسان است)

ضریب شکست هسته: ۴۶/۱= n۱
ضریب شکست غلاف: ۳۹/۱= n۲

فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست پله ای:

قطر هسته: ۱۰۰ الی ۵۰۰ میکرون
قطر غلاف: ۳۰۰ الی ۸۰۰ میکرون
قطر روکش محافظ: ۵۰۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۵db∕km الی ۵۰db∕km
پهنای باند: ۵MHZ.km الی ۲۵MHZ.km
روزنه عددی: ۲/۰ الی ۲/۰

فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست مرحله ای:

قطر هسته: ۵۰ الی ۱۰۰ میکرون
قطر غلاف: ۱۲۵ الی ۱۵۰ میکرون
قطر روکش محافظ: ۲۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۴db∕km الی ۱۵db∕km
پهنای باند: ۲۰۰MHZ.km الی ۴۰۰MHZ.km
روزنه عددی: ۲/۰ الی ۳/۰

فیبرهای چند مدی تمام پلاستیک:

هسته و غلاف این نوع فیبرها از جنس پلاستیک می باشند که معمولاً از نوع با ضریب شکست پله ای ساخته می شوند. این نوع فیبرها به دلیل داشتن هسته و غلاف پلاستیکی، فاقد روکش محافظ بوده و کاربردی در مخابرات نیز ندارند. این نوع فیبرها، دارای روزنه عددی بزرگی می باشند و دارای مشخصات زیر هستند:

ضریب شکست هسته: ۵/۱= n۱
ضریب شکست غلاف: ۴/۱= n۲
قطر هسته: ۲۰۰ الی ۶۰۰ میکرون
قطر غلاف: ۴۵۰ الی ۱۰۰۰ میکرون
تضعیف: ۱۵۰db∕km الی ۱۰۰۰db∕km
پهنای باند: فوق العاده کم
روزنه عددی: ۵/۰ الی ۶/۰

مزایا و معایب فیبرها در مقایسه با هم

مزایای فیبرهای چند مدی در مقایسه با فیبرهای تک مدی

بزرگتر بودن قطر هسته
ساده تر بودن تزریق انرژی نور به داخل فیبر
امکانات بهتر برای اتصال فیبرها به یکدیگر
امکان استفاده از هر دو منبع نور LD و LED (در صورتیکه فیبر تک مدی با نور لیزری ”LD“ بهتر کار می کند.)

معایب فیبر چند مدی در مقایسه با فیبر تک مدی:

فیبر چند مدی دارای اعوجاج بین مدی می باشد.
پهنای باند فیبرهای چند مدی، کمتر از فیبر تک مدی می باشد.
تلفات یا تضعیف در فیبرهای چند مدی بیشتر است.
امکان ساخت فیبرهای چند مدی طولانی(با طول بلند) کمتر است.

فناوری ساخت فیبرهای نوری:

برای تولید فیبر نوری، نخست ساختار آن در یک میله شیشه‌ای موسوم به پیش‌سازه از جنس سیلیکا ایجاد می‌گردد و سپس در یک فرایند جداگانه این میله کشیده شده تبدیل به فیبر می‌شود. از سال ۱۹۷۰ روش‌های متعددی برای ساخت انواع پیش‌سازه‌ها به کار رفته‌است که اغلب آنها بر مبنای رسوب‌دهی لایه‌های شیشه‌ای در داخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند.
روش‌های ساخت پیش‌سازه روش‌های فرآیند فاز بخار برای ساخت پیش‌سازه فیبر نوری را می‌توان به سه دسته تقسیم کرد:

رسوب‌دهی داخلی در فاز بخار
رسوب‌دهی بیرونی در فاز بخار
رسوب‌دهی محوری در فاز بخار

موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه:

تتراکلرید سیلیکون: این ماده برای تأمین لایه‌های شیشه‌ای در فرآیند مورد نیاز است.
تتراکلرید ژرمانیوم: این ماده برای افزایش ضریب شکست شیشه در ناحیه مغزی پیش‌سازه استفاده می‌شود.
اکسی کلرید فسفریل: برای کاهش دمای واکنش در حین ساخت پیش‌سازه، این مواد وارد واکنش می‌شود.
گاز فلوئور: برای کاهش ضریب شکست شیشه در ناحیه غلاف استفاده می‌شود.
گاز هلیم: برای نفوذ حرارتی و حباب‌زدایی در حین واکنش شیمیایی در داخل لوله مورد استفاده قرار می‌گیرد.
گاز کلر: برای آب‌زدایی محیط داخل لوله قبل از شروع واکنش اصلی مورد نیاز است.

مراحل ساخت:

مراحل صیقل گرمایشی: پس از نصب لوله با عبور گازهای کلر و اکسیژن، در دمای بالاتر از ۱۸۰۰ درجه سلسیوس لوله صیقل داده می‌شود تا بخار آب موجود در جدار درونی لوله از آن خارج شود.
مرحله اچینگ: در این مرحله با عبور گازهای کلر، اکسیژن و فرئون لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه خورده می‌شود تا ناهمواری‌ها و ترک‌های سطحی بر روی جدار داخلی لوله از بین بروند.
لایه‌نشانی ناحیه غلاف: در مرحله لایه‌نشانی غلاف، ماده تتراکلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار به همراه گازهای هلیم وارد لوله شیشه‌ای می‌شوند و در حالتی که مشعل اکسی هیدروژن با سرعت تقریبی ۱۲۰ تا ۲۰۰ میلی‌متر در دقیقه در طول لوله حرکت می‌کند و دمایی بالاتر از ۱۹۰۰ درجه سلسیوس ایجاد می‌کند، واکنش‌های شیمیایی زیر به دست می‌آیند.

ذرات شیشه‌ای حاصل از واکنش‌های فوق به علت پدیده ترموفرسیس کمی جلوتر از ناحیه داغ پرتاب شده و بر روی جداره داخلی رسوب می‌کنند و با رسیدن مشعل به این ذرات رسوبی حرارت کافی به آن‌ها اعمال می‌شود به طوری که تمامی ذرات رسوبی شفاف می‌گردند و به جدار داخلی لوله چسبیده و یکنواخت می‌شوند. بدین ترتیب لایه‌های شیشه‌ای مطابق با طراحی با ترکیب در داخل لوله ایجاد می‌گردند و در نهایت ناحیه غلاف را تشکیل می‌دهند.

فیبر نوری برای کاربران خانگی در ایران:

شرکت مخابرات ایران در ابتدای سال جاری خبر از اجرای پروژه اتصال فیبرنوری به منازل (fiber to home) در دو استان بوشهر و مازندران به صورت آزمایشی داده و اعلام داشته که هنوز اجرای عمومی این طرح در کل کشور مقرون به صرفه نیست.

به کارگیری کابل‌های فیبرنوری به جای کابل‌های مسی سال‌ها است که در اکثر کشورهای پیشرفته دنیا همچون آمریکا، انگلستان، ژاپن و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این فناوری به سرعت در جهان رو به گسترش است زیرا برتری‌هایی نسبت به فناوری‌های کنونی دارد که امکان اتصال پرسرعت‌تر و ظرفیت برد بیشتر نسبت به زوج‌های پیچیده رسانا و خطوط DSL از جمله آن‌ها است.
جایگزینی فیبر نوری به جای کابل مسی زمانی مقرون به صرفه است که محتوای دیجیتالی بسیار زیادی روی شبکه تعریف شود و کاربران نیز با محدودیت سرعت اینترنتی، مواجه نباشند.

سرعت اینترنت در نسل دوم پروژه فیبرنوری:

بر اساس گزارش‌های منتشر شده سرعت اینترنت در نسل دوم پروژه اتصال فیبرنوری به منازل حدود ۵ تا ۲/۵ گیگابیت بر ثانیه خواهد بود.

با وجود این میزان سرعت، هر کاربری قادر خواهد بود یک کتاب را از یک کتابخانه معروف دنیا فقط در عرض چند صدم ثانیه دانلود کند یا به تمام بازارهای دنیا دسترسی داشته باشد.

 

تجهیزات فیبر نوری موجود در فروشگاه آنلاین هزارسو

منبع:technet24