استفاده از کابل فیبر نوری به دلیل مزایای بی نظیر آن مانند سرعت بیشتر، تضعیف کمتر، نفوذ ناپذیری کمتر در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI)، اندازه کوچک تر و ظرفیت انتقال اطلاعات بیشتر و غیره در حال افزایش است. در این مقاله نیز اطلاعاتی در مورد مزایا و معایب فیبر نوری برای درک بهتر این موضوع ارائه شده است با فرنام الکتریک همراه باشید.
کابل فیبر نوری چیست؟
همانطور که نشان داده شده است فیبر شامل هسته، روکش، پوشش، عضو استحکام و ژاکت (عایق) بیرونی است. هسته شیشه ای نازک است که برای انتقال و دریافت نور استفاده می شود. نور در اثر روکش منعکس می شود و از این رو می توان آن را به راحتی از طریق هسته منتقل کرد. پوشش و ژاکت بیرونی به کابل کمک می کند تا آسیب نبیند.
دو نوع کابل فیبر نوری وجود دارد. کابل تک حالته و چند حالته.
کابل تک حالته: یک رشته فیبر شیشه ای با قطر 8.3 تا 10 میکرون است. دارای حالت تکی است و از پهنای باند بالاتری نسبت به فیبر چند حالته پشتیبانی می کند. سرعت انتقال بالاتر و فاصله 50 برابر بیشتر از حالت چند حالته را ارائه می دهد. از حالت کران کمترین مرتبه پشتیبانی می کند که می تواند در طول موج 1300 تا 1320 نانومتر منتشر شود. فیبر تک حالته اغلب برای ترانک های تلفن بین شهری و برنامه های ویدئویی استفاده می شود.
کابل چند حالته: از الیاف شیشه با قطر 50 تا 100 میکرون ساخته شده است. فیبر چند حالته پهنای باند بالاتری را در سرعت های بیشتر در فواصل متوسط ارائه می دهد. امواج نور معمولاً با طول موج 850 یا 1300 نانومتر از هسته عبور می کنند. فیبر چند حالته معمولاً برای شبکه های LAN و WAN استفاده می شود.
انواع متداول فیبر نوری
به طور کلی کابلهای فیبر نوری در سه نوع وجود دارند: کابل فیبر نوری سینگل مود، کابل فیبر نوری مالتی مود و کابل فیبر نوری پلاستیکی.
کابل فیبر نوری سینگل مود (Single mode)
مود (mode) یا همان حالت در کابل فیبر نوری به مسیری که نور در آن حرکت میکند، اشاره دارد. فیبر نوری سینگل مود قطر هسته کوچک و به اندازه 8.3 میکرون دارد. در این نوع کابل نور تنها به یک طول موج و در یک مسیر واحد حرکت میکند. این نوع حرکت و انتقال میزان بازتاب نور را تا حد زیادی کاهش داده و میرایی را کم میکند. کابل فیبر نوری سینگل مود گرانتر از مالتی مود است و عموما در اتصالات شبکه مسافتهای طولانی مورد استفاده قرار میگیرد.
کابل فیبر نوری مالتی مود (Multi mode)
قطر هسته فیبر نوری چند حالته نسبت به سینگل مود بیشتر است. همین امر سبب شده تا امکان انتقال نور از مسیرهای متعدد با چندین طول موج متفاوت فراهم گردد. هسته فیبر نوری مالتی مود عمدتا در دو اندازه 50 میکرون و 62.5 میکرون وجود دارد. این نوع کابل فیبر نوری برای مسافتهای کوتاه از جمله پچ کابل مثل فیبر به دسکتاپ یا پچ پنل به تجهیزات، دادهها و برنامههای صوتی-تصویری در شبکههای LAN مناسب است و مورد استفاده قرار میگیرد.
لازم به ذکر است که فیبر نوری مالتی مود بر اساس نحوه توزیع ضریب شکست هسته، به دو نوع فیبر نوری با ضریب شکست پلهای (Step Index) و فیبر نوری مالتی مود با ضریب شکست تدریجی (Graded Index) قابل تقسیم است.
فیبر نوری پلاستیکی (POF)
فیبر نوری پلاستیکی برای کاربردهایی که به پهنای باند زیاد در فواصل بالا نیاز ندارند، مناسب است و با نوع شیشهای در رقابت میباشد. این نوع فیبر به سبب ویژگیهایی که برای آن بیان شد به گزینهای مناسب برای اتصالات LAN دسکتاپ و لینکهای کوتاه با سرعت پایین بدل شده است.
مزایای انتقال فیبر نوری :
فیبرهای نوری به دلیل مزایایی که نسبت به انتقال الکتریکی دارند تا حد زیادی جایگزین ارتباطات سیم مسی در شاهراه های شبکه های اصلی در جهان توسعه یافته و مورد استفاده شده اند. در اینجا مزایای اصلی انتقال داده به وسیله ی فیبر نوری را بررسی می کنیم:
پهنای باند بسیار بالا:
هیچ رسانه انتقال داده مبتنی بر کابل از نوع دیگری پهنای باندی را که فیبرنوری تامین می کند را ارائه نمی دهد. حجم داده ای که کابل های فیبر نوری در واحد زمان ارسال می کنند بسیار بیشتر از کابل های مسی است.
مسافت طولانی تر:
در انتقال فیبر نوری، کابل های نوری دارای افت خیلی کم توان در طول مسیر انتقال هستند، که امکان انتقال سیگنال ها را به مسافت طولانی تری نسبت به کابل های مسی فراهم می کند.
مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی:
در مرحله نصب و کابل کشی، مواجهه با محیط هایی مانند پست های برق، گرمایش، تهویه و سایر منابع صنعتی تداخل اجتناب ناپذیر است. در نتیجه، فیبر دارای نرخ خطای بیت بسیار پایینی است (10 EXP-13)، زیرا فیبر در برابر تداخل الکترومغناطیسی بسیار مقاوم بوده و انتقال فیبرنوری تقریباً بدون نویز است.
ریسک امنیتی پایین:
رشد بازار ارتباطات فیبر نوری عمدتاً ناشی از افزایش آگاهی در مورد نگرانیهای امنیتی سرقت دادههای در حال انتقال و استفاده نفوذگران از شنود یا جایگزینی اطلاعات در خطوط انتقال مسی می باشد. در صورتی که داده ها یا سیگنال ها از طریق نور در انتقال فیبر نوری ارسال می شوند. بنابراین هیچ راهی برای تشخیص داده هایی که با “گوش دادن” به انرژی الکترومغناطیسی و یا “نشتی” از طریق کابل منتقل می شوند وجود ندارد و این مزیت امنیت مطلق اطلاعات در حال انتقال را تضمین می کند.
اندازه کوچک:
کابل فیبر نوری قطر بسیار کمی دارد. به عنوان مثال، قطر کابل یک فیبر از نوع مالتی مود OM3 حدود 2 میلی متر است که از قطر کابل مسی کواکسیال هم کوچکتر است. اندازه کوچک باعث صرفه جویی در فضای اشغال شده در مسیرهای کابل کشی فیبر نوری می شود.
وزن سبک:
هسته کابل های فیبر نوری از شیشه یا پلاستیک ساخته شده اند و از کابل های مسی نازک تر هستند. اینها باعث سبک تر شدن و نصب آسان این کابل ها می شود. همچنین با قابلیت سازگاری آسان و افزایش پهنای باند با استفاده از کابل فیبر نوری می توان تجهیزات جدیدی را به زیرساخت کابل موجود اضافه کرد. از آنجا که کابل نوری می تواند ظرفیت بسیار گسترده ای را نسبت به کابل های مسی اولیه ایجاد کند. و فناوری WDM (تقسیم بندی طول موج)، از جمله CWDM و DWDM، کابلهای فیبر را قادر میسازد تا پهنای باند بیشتری را در خود جای دهند.
معایب انتقال فیبر نوری :
اگرچه انتقال فیبر نوری راحتی زیادی را به همراه دارد، اما معایب آن را نیز نمی توان نادیده گرفت.
شکنندگی: هسته کابلهای فیبر نوری معمولاً از شیشه ساخته شدهاند که باعث میشود شکنندهتر از سیمهای برق باشند. علاوه بر این، شیشه میتواند تحت تأثیر مواد شیمیایی مختلف از جمله گاز هیدروژن (یک مشکل در کابلهای زیر آب) قرار گیرد، که باعث میشود هنگام استقرار در زیر زمین به مراقبت های بیشتری نیاز داشته باشند.
نصب دشوار:
انجام فیوژن یا جوش اتصال دهنده کابل فیبر نوری آسان نیست. و اگر آنها را بیش از حد خم کنید، می شکنند. و کابل فیبر بسیار مستعد بریده شدن یا آسیب دیدن در حین نصب یا فعالیت های ساخت و ساز می باشد. همه این موارد نصب این نوع کابل را دشوارتر می کند.
تضعیف و پراکندگی سیگنال نوری:
با طولانیتر شدن فاصله انتقال، نور ضعیف و پراکنده میشود، که به اجزای نوری اضافی مانند EDFA نیاز دارد.
هزینه بیشتر نسبت به کابل مسی:
علیرغم این واقعیت که هزینه های نصب فیبر نوری تا 60 درصد در سال کاهش می یابد، هزینه نصب کابل های فیبر نوری همچنان نسبتاً بالاتر از کابل های مسی است. زیرا نصب کابل مسی مانند کابل های فیبر به مراقبت و حساسیت بیشتری نیاز ندارد. با این حال، گستردگی استفاده از فیبر نوری در حال حرکت به سمت کاربردهای خانگی می باشد و از طریق فناوری هایی مانند FTTX (fiber to the home, premises ، و غیره) و PON (شبکه های نوری غیرفعال) امکان دسترسی مشترکین و کاربران نهایی به پهنای باند وسیع را فراهم می کند.
تجهیزات ویژه مورد نیاز:
برای اطمینان از کیفیت انتقال فیبر نوری، به تجهیزات خاصی نیاز است. به عنوان مثال، تجهیزاتی مانند OTDR (بازتاب سنجی دامنه زمانی نوری) مورد نیاز است و از طرفی تجهیزات تست فیبرنوری بسیار گران قیمت و تخصصی تر هستند. مثل پروب های نوری و تسترهای OLTS یا Power Meter که در اکثر نقاط انتهایی فیبر برای ارائه درست آزمایش تست فیبر نوری مورد نیاز می باشند.