itmseven_gmail_com
January 6th, 2013, 07:33
آشنایی با فیبر نوری
از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
محتویات:
۱ تاریخچه
۲ فیبر نوری در ایران
۳ آشنایی با فیبر نوری
۴ بخشهای مختلف فیبر نوری
۵ ارسال نور در فیبر نوری
۶ سیستم رله فیبر نوری
۶.۱ فرستنده
۶.۲ بازتاب (تقویت کننده) نوری
۶.۳ دریافت کننده نوری
۷ مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی
۸ محدودیت‌ها و نقاط ضعف فیبرهای نوری
۹ روش اندازه گیری قطر فیبر
۱۰ فیبرهای نوری به سه دسته تقسیم می شوند :
۱۱ روکش‌های فیبر نوری و اینکه چه چیزی را مشخص می کنند
۱۲ کاربردهای فیبر نوری
۱۳ تجهیزات فیبر نوری
۱۳.۱ پچ پنل فیبر نوری
۱۳.۲ پچ کورد فیبر نوری
۱۳.۳ کانکتورهای فیبر نوری
۱۳.۴ آداپتور فیبر نوری
۱۳.۵ Media convertor
۱۳.۶ کیف ابزار فیبر نوری
۱۳.۷ فیوژن
۱۴ انواع فیبر نوری
۱۵ مشخصات انواع فیبر
۱۵.۱ فیبر چند مدی با ضریب شکست پله ای
۱۵.۲ فیبر تک مدی با ضریب شکست پله ای
۱۵.۳ فیبر چند مدی با ضریب شکست مرحله ای
۱۵.۴ فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی
۱۵.۴.۱ فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست پله ای
۱۵.۴.۲ فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست مرحله ای
۱۵.۵ فیبرهای چند مدی تمام پلاستیک
۱۶ مزایا و معایب فیبرها در مقایسه با هم
۱۶.۱ مزایای فیبرهای چند مدی در مقایسه با فیبرهای تک مدی
۱۶.۲ معایب فیبر چند مدی در مقایسه با فیبر تک مدی
۱۷ فناوری ساخت فیبرهای نوری
۱۸ موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه
۱۹ مراحل ساخت
۲۰ فیبر نوری برای کاربران خانگی در ایران
۲۱ سرعت اینترنت در نسل دوم پروژه فیبرنوری
۲۲ منابع
تاریخچه
انسان‌ها در ابتدا نور را در جو زمین منتشر کردند، اما به عوامل مختلف مانند برف، باران، گرد و خاک و ... با مشکل مواجه شدند . بعد از آن برای انتشار نور از لوله و کانال استفاده کردند و بوسیله آینه‌ها و عدسی‌ها نور را داخل این لوله‌ها هدایت می کردند؛ اما باز هم چون تنظیم این آینه‌ها و عدسی‌ها دشوار بود، به مشکل برخوردند. بعد از آن از شیشه استفاده کردند و اما در این مرحله هم چون نور با سرعت ۱۰۰ مگابیت یا بیشتر منتقل می شد، با تضعیف زیاد انرژی مواجه شدند تا اینکه یک شرکت آمریکایی ( کورنینگ گلس ) به این هدف دست یافت. در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبرنوری ممکن گردید. فیبرنوری بسیار سبک تر و ارزان تر از کابل مسی است و ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی دارد.
فیبر نوری در ایران
در ایران در اوایل دهه ۶۰، مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران برپا شد و در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٫۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. در دیگر شهرهای بزرگ ایران نیز فعالیت استفاده از کابل‌های نوری آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند.
آشنایی با فیبر نوری
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.
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.
بخشهای مختلف فیبر نوری
روکش
هسته
بافر رویه
هسته: این بخش که در مرکز فیبر قرار دارد از جنس یک ماده بی نهایت شفاف شیشه ای و یا پلاستیکی تشکیل شده؛ که پرتوهای نور در آن جریان می یابند.
روکش: این بخش نیز از جنس شیشه و یا پلاستیک است اما با ضریب شکنندگی متفاوتی با جنس بکار گرفته شده در Core . به این خاطر ضریب شکنندگی آن متفاوت است که پرتوهای موجود در Core از آن خارج نشوند و با برخورد به Cladding دوباره به سمت Core هدایت شوند.
بافر رویه: روکشی رنگی پلاستیکی است که از Core و Cladding در مقابل رطوبت و عوامل خارجی محافظت می کند.
صدها و هزاران نمونه از رشته‌های نوری فوق در دسته هایی سازمان دهی شده و کابل‌های نوری را بوجود می آورند. هر یک از کلاف‌های محافظت می گردند.jacketفیبر نوری توسط روکش هایی به نام
ارسال نور در فیبر نوری
اگر در یک راهروی بزرگ و مستقیم چراغ قوه ای را روشن نماییم، با توجه به عدم وجود خم و یا پیچ در راهرو، محدوده مورد نظر روشن می شود ولی اگر راهروی فوق دارای خم و یا پیچ باشد، در این حالت باید از یک آیینه در محل پیچ راهرو استفاده کرد تا باعث انعکاس نور در راهرو گردد. و در صورتیکه راهروی فوق دارای پیچ‌های زیادی باشد، در چنین حالتی بایست از آیینه‌های متعددی استفاده کرد. بدین ترتیب نور تابانده شده توسط چراغ قوه از نقطه ای به نقطه دیگر حرکت کرده و طول مسیر راهرو را روشن خواهد کرد. عملیات فوق مشابه آن چیزی است که در فیبر نوری انجام می گیرد.
نور در کابل فیبر نوری از طریق هسته (نظیر راهروی مثال ارائه شده) و توسط جهش‌های پیوسته با توجه به سطح آبکاری شده (cladding)(مشابه دیوارهای شیشه ای مثال ارائه شده) حرکت می کند. (مجموع انعکاس داخلی) و چون سطح آبکاری شده، قادر به جذب نور موجود در هسته نمی باشد، نور قادر به حرکت در مسافتهای طولانی می باشد. اما گاهی بدلیل خالص نبودن شیشه، برخی از سیگنال‌های نوری دچار نوعی تضعیف در طول هسته می شوند که این تضعیف به درجه خلوص شیشه و طول موج نور انتقالی بستگی دارد. (مثلاً اگر طول موج ۱۳۰۰ نانومتر باشد، بین ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر کیلومتر تضعیف می شود و موج با طول ۱۵۵۰ نانومتر بیش از ۵۰ درصد در هر کیلومتر تضعیف می شود.)
سیستم رله فیبر نوری
برای روشن شدن موضوع فرض می کنیم دو ناوگان دریایی بر روی سطح دریا می خواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یکی از ناوها می خواهد پیامی را برای دیگری ارسال کند. بنابراین کاپیتان ناو فوق پیام را برای یک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است، ارسال می کند.ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه ای از کدهای مورس(نقطه و فاصله) ترجمه می نماید و با استفاده از یک نورافکن آن را برای ناو دیگر ارسال می نماید. یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم، کدهای مورس را مشاهده می نماید و آنها را به یک زبان خاص (مثلاً انگلیسی) تبدیل می کند و برای کاپیتان ناو ارسال می کند.
حال اگر فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسیار زیاد (هزاران مایل) باشد، برای برقراری ارتباط بین آنها از یک سیستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده می شود.
سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است:
فرستنده:مسئول تولید و رمز نگاری سیگنال‌های نوری است.
بازتاب نوری:به منظور تقویت سیگنال‌های نوری در مسافتهای طولانی استفاده می گردد.
دریافت کننده نوری:سیگنال‌های نوری را دریافت و رمز گشایی می نماید.
فرستنده
وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است. فرستنده سیگنال‌های نوری را دریافت و دستگاه نوری را به منظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب (حرکت منسجم) هدایت می نماید. فرستنده از لحاظ فیزیکی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز به منظور تمرکز نور در فیبر باشد. متداول‌ترین طول موج سیگنال‌های نوری ،۸۵۰ نانومتر، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است.
بازتاب (تقویت کننده) نوری
برای جلوگیری از تضعیف و از بین رفتن سیگنال‌های نوری از یک یا چند ”تقویت کننده نوری“ استفاده می گردد. تقویت کننده نوری از فیبرهای نوری متعدد به همراه یک روکش خاص تشکیل می گردند. بخش دوپینگ با استفاده از یک لیزر پمپ می گردد. زمانی که سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می رسد، انرژی ماحصل از لیزر باعث می گردد که مولکول‌های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل گردند. مولکول‌های دوپینگ شده در ادامه باعث انعکاس یک سیگنال نوری جدید و قویتر با همان خصایص سیگنال ورودی تضعیف شده، خواهند بود.(تقویت کننده لیزری)
دریافت کننده نوری
وظیفه دریافت کننده مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دریافت کننده پیام است. دستگاه فوق سیگنال‌های دیجیتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشایی، سیگنال‌های الکتریکی را برای سایر استفاده کنندگان (کامپیوتر، تلفن و ...)ارسال می نماید. دریافت کننده به منظور تشخیص نور از یک ” فتوسل“ و یا ”فتودیود“ استفاده می کند
مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی
قیمت ارزان تر : هزینه فیبر نوری نسبت به سیم‌های مسی در مقیاس‌های بالا کمتر است.
اندازه نازک‌تر : قطر فیبرهای نوری به مراتب کمتر از سیم‌های مسی است.
ظرفیت بالا : پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است. لذا فیبر نوری توانایی انتقال داده‌های بیشتری را دارد.
تضعیف ناچیز : تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است.
عدم تداخل : برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در یک سیم مسی، عبور سیگنال‌های نوری در یک فیبر تأثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الکترو مغناطیسی نخواهیم داشت.
مصرف برق پایین : با توجه به این که سیگنال‌ها در فیبر نوری کمتر تضعیف می‌گردند، بنابراین می‌توان از فرستنده‌هایی با میزان برق مصرفی پائین نسبت به فرستنده‌های الکتریکی(که از ولتاژ بالایی استفاده می‌نمایند)، استفاده کرد.
اشتعال‌زا نبودن : با توجه به عدم وجود الکتریسته در فیبر نوری، امکان بروز آتش‌سوزی در این خصوص وجود نخواهد داشت.
وزن سبک : وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی هم‌رده‌آن است و این عامل در کارکردن، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است.
انعطاف‌پذیر بودن : با توجه به انعطاف‌پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین‌های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند عکس‌برداری پزشکی و لوله‌کشی و... استفاده می‌گردد.
فاصله : از فیبر نوری می‌توان در ارتباط شبکه‌هایی که فاصله زیادی از هم دارند استفاده کرد(اتصال شبکه‌های محلی(LAN) به یکدیگر). شایان ذکر است که قبل از استفاده از کابل‌های فیبر نوری ارتباط بین LANها از طریق تلفن یا امواج رادیویی برقرار می‌شد و کابل‌های فلزی توانایی برقراری این ارتباط را نداشتند.
پایداری : در کابل‌های فیبر نوری امکان نفوذ و ایجاد اختلال در انتقال داده‌ها کمتر است و از تأثیرگذاری انواع نویزهای الکترومغناطیسی شامل نویزهای رادیویی و یا نویزهای حاصل از نزدیکی کابل‌ها بر روی داده‌های در حال انتقال جلوگیری می‌کند.بطورکلی تارهای نوری از تداخل و ترویج با سایر کانالهای ارتباطی، خواه نوری و خواه الکتریکی، به خوبی محافظت شده میباشد. یعنی نسبت به تداخل فرکانسهای رادیویی(RFI) و تداخل الکترومغناطیسی(EMI) عدم پذیرش عالی دارند.
سرعت: فیبر نوری توانایی در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد چه به شکل دیجیتالی‌و‌چه به شکل آنالوگ دارند.
ترویج نوری : نیاز به زمین مشترک بین فرستنده تاری وگیرنده را منتفی می کند.
امکان تعمیر فیبر : (تار) نوری در حالیکه سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدارهای الکتریکی در فرستنده ویا در گیرنده باشد، وجود دارد.
امنیت : فیبرهای نوری درجه‌ای از امنیت وپنهانی بودن را عرضه می کند. چون تارها انرژی تشعشع نمی‌کنند. برای یک مزاحم، آشکار سازی سیگنال ارسالی مشکل است.
پهنای باند بالا : این پهنای باند اکنون به ۱۷۰ گیگابایت در ثانیه رسیده و دانشمندان بر این باورند که قابلیت ارتقاء تا چند صد ترابایت را دارد. فیبرنوری SMF که در حال حاضر مورد استفاده قرار میگیرد از پهنای باند ۴۰ گیگابایتی برخوردار است.
عدم استفاده الکتریسیته برای ارتباط : از آنجا که در ابتدای مسیر نوری تولید شده و در انتها این نور دریافت میشود. دیگر نیازی به نیروی اکتریکی نیست و همچنین ایمنی بسیار بالایی را در مقابل نویز دارد.
عدم برقراری انشعاب غیر مجاز : از آنجا که برای برقرای انشعاب بایستی ابتدا فیبر قطع شود و گیرنده فیبر نصب شود؛ و این عمل نیز زمانبر است؛ نگهدارنده‌های بستر با استفاده از ابزارهای خطایابی میتواند به سرعت محل مورد نظر را شناسایی کنند.
عدم نیاز به repeater تا چندین کیلومتر : به علت استفاده از نور در صورتی که جنس Core مرغوب باشد تا فواصل چند کیلومتری سیگنال تضعیف زیادی نخواهد داشت.
محدودیت‌ها و نقاط ضعف فیبرهای نوری
ضرورت دقت کامل در هنگام کابلکشی
امکان شکستن در صورت گذشتن زاویه فیبر از یک حد معین
محدود بودن میزان کشش برای فیبرهای با ظرفیت مختلف
محافظت کامل در برابر ضربه، برای فیبرهایی که از درون حوضچه می گذرند.
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 10gb/s laser- optimized 50-micron توسعه داد. این فیبر در حال حاضر برای کابل کشی 50 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
پچ پنل 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 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، کوچک تر 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.
منابع
نوری
[۱] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه ۲۰۱۱
[۲] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه ۲۰۱۱
[۳] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه ۲۰۱۱
[۴] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه ۲۰۱۱
فیبر نوری.پی.دی.اف [۵] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه
از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
محتویات:
۱ تاریخچه
۲ فیبر نوری در ایران
۳ آشنایی با فیبر نوری
۴ بخشهای مختلف فیبر نوری
۵ ارسال نور در فیبر نوری
۶ سیستم رله فیبر نوری
۶.۱ فرستنده
۶.۲ بازتاب (تقویت کننده) نوری
۶.۳ دریافت کننده نوری
۷ مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی
۸ محدودیت‌ها و نقاط ضعف فیبرهای نوری
۹ روش اندازه گیری قطر فیبر
۱۰ فیبرهای نوری به سه دسته تقسیم می شوند :
۱۱ روکش‌های فیبر نوری و اینکه چه چیزی را مشخص می کنند
۱۲ کاربردهای فیبر نوری
۱۳ تجهیزات فیبر نوری
۱۳.۱ پچ پنل فیبر نوری
۱۳.۲ پچ کورد فیبر نوری
۱۳.۳ کانکتورهای فیبر نوری
۱۳.۴ آداپتور فیبر نوری
۱۳.۵ Media convertor
۱۳.۶ کیف ابزار فیبر نوری
۱۳.۷ فیوژن
۱۴ انواع فیبر نوری
۱۵ مشخصات انواع فیبر
۱۵.۱ فیبر چند مدی با ضریب شکست پله ای
۱۵.۲ فیبر تک مدی با ضریب شکست پله ای
۱۵.۳ فیبر چند مدی با ضریب شکست مرحله ای
۱۵.۴ فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی
۱۵.۴.۱ فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست پله ای
۱۵.۴.۲ فیبر چند مدی با غلاف پلاستیکی با ضریب شکست مرحله ای
۱۵.۵ فیبرهای چند مدی تمام پلاستیک
۱۶ مزایا و معایب فیبرها در مقایسه با هم
۱۶.۱ مزایای فیبرهای چند مدی در مقایسه با فیبرهای تک مدی
۱۶.۲ معایب فیبر چند مدی در مقایسه با فیبر تک مدی
۱۷ فناوری ساخت فیبرهای نوری
۱۸ موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه
۱۹ مراحل ساخت
۲۰ فیبر نوری برای کاربران خانگی در ایران
۲۱ سرعت اینترنت در نسل دوم پروژه فیبرنوری
۲۲ منابع
تاریخچه
انسان‌ها در ابتدا نور را در جو زمین منتشر کردند، اما به عوامل مختلف مانند برف، باران، گرد و خاک و ... با مشکل مواجه شدند . بعد از آن برای انتشار نور از لوله و کانال استفاده کردند و بوسیله آینه‌ها و عدسی‌ها نور را داخل این لوله‌ها هدایت می کردند؛ اما باز هم چون تنظیم این آینه‌ها و عدسی‌ها دشوار بود، به مشکل برخوردند. بعد از آن از شیشه استفاده کردند و اما در این مرحله هم چون نور با سرعت ۱۰۰ مگابیت یا بیشتر منتقل می شد، با تضعیف زیاد انرژی مواجه شدند تا اینکه یک شرکت آمریکایی ( کورنینگ گلس ) به این هدف دست یافت. در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبرنوری ممکن گردید. فیبرنوری بسیار سبک تر و ارزان تر از کابل مسی است و ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر کابل مسی دارد.
فیبر نوری در ایران
در ایران در اوایل دهه ۶۰، مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران برپا شد و در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٫۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. در دیگر شهرهای بزرگ ایران نیز فعالیت استفاده از کابل‌های نوری آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند.
آشنایی با فیبر نوری
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.
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.
بخشهای مختلف فیبر نوری
روکش
هسته
بافر رویه
هسته: این بخش که در مرکز فیبر قرار دارد از جنس یک ماده بی نهایت شفاف شیشه ای و یا پلاستیکی تشکیل شده؛ که پرتوهای نور در آن جریان می یابند.
روکش: این بخش نیز از جنس شیشه و یا پلاستیک است اما با ضریب شکنندگی متفاوتی با جنس بکار گرفته شده در Core . به این خاطر ضریب شکنندگی آن متفاوت است که پرتوهای موجود در Core از آن خارج نشوند و با برخورد به Cladding دوباره به سمت Core هدایت شوند.
بافر رویه: روکشی رنگی پلاستیکی است که از Core و Cladding در مقابل رطوبت و عوامل خارجی محافظت می کند.
صدها و هزاران نمونه از رشته‌های نوری فوق در دسته هایی سازمان دهی شده و کابل‌های نوری را بوجود می آورند. هر یک از کلاف‌های محافظت می گردند.jacketفیبر نوری توسط روکش هایی به نام
ارسال نور در فیبر نوری
اگر در یک راهروی بزرگ و مستقیم چراغ قوه ای را روشن نماییم، با توجه به عدم وجود خم و یا پیچ در راهرو، محدوده مورد نظر روشن می شود ولی اگر راهروی فوق دارای خم و یا پیچ باشد، در این حالت باید از یک آیینه در محل پیچ راهرو استفاده کرد تا باعث انعکاس نور در راهرو گردد. و در صورتیکه راهروی فوق دارای پیچ‌های زیادی باشد، در چنین حالتی بایست از آیینه‌های متعددی استفاده کرد. بدین ترتیب نور تابانده شده توسط چراغ قوه از نقطه ای به نقطه دیگر حرکت کرده و طول مسیر راهرو را روشن خواهد کرد. عملیات فوق مشابه آن چیزی است که در فیبر نوری انجام می گیرد.
نور در کابل فیبر نوری از طریق هسته (نظیر راهروی مثال ارائه شده) و توسط جهش‌های پیوسته با توجه به سطح آبکاری شده (cladding)(مشابه دیوارهای شیشه ای مثال ارائه شده) حرکت می کند. (مجموع انعکاس داخلی) و چون سطح آبکاری شده، قادر به جذب نور موجود در هسته نمی باشد، نور قادر به حرکت در مسافتهای طولانی می باشد. اما گاهی بدلیل خالص نبودن شیشه، برخی از سیگنال‌های نوری دچار نوعی تضعیف در طول هسته می شوند که این تضعیف به درجه خلوص شیشه و طول موج نور انتقالی بستگی دارد. (مثلاً اگر طول موج ۱۳۰۰ نانومتر باشد، بین ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر کیلومتر تضعیف می شود و موج با طول ۱۵۵۰ نانومتر بیش از ۵۰ درصد در هر کیلومتر تضعیف می شود.)
سیستم رله فیبر نوری
برای روشن شدن موضوع فرض می کنیم دو ناوگان دریایی بر روی سطح دریا می خواهند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یکی از ناوها می خواهد پیامی را برای دیگری ارسال کند. بنابراین کاپیتان ناو فوق پیام را برای یک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است، ارسال می کند.ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه ای از کدهای مورس(نقطه و فاصله) ترجمه می نماید و با استفاده از یک نورافکن آن را برای ناو دیگر ارسال می نماید. یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم، کدهای مورس را مشاهده می نماید و آنها را به یک زبان خاص (مثلاً انگلیسی) تبدیل می کند و برای کاپیتان ناو ارسال می کند.
حال اگر فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسیار زیاد (هزاران مایل) باشد، برای برقراری ارتباط بین آنها از یک سیستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده می شود.
سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است:
فرستنده:مسئول تولید و رمز نگاری سیگنال‌های نوری است.
بازتاب نوری:به منظور تقویت سیگنال‌های نوری در مسافتهای طولانی استفاده می گردد.
دریافت کننده نوری:سیگنال‌های نوری را دریافت و رمز گشایی می نماید.
فرستنده
وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است. فرستنده سیگنال‌های نوری را دریافت و دستگاه نوری را به منظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب (حرکت منسجم) هدایت می نماید. فرستنده از لحاظ فیزیکی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز به منظور تمرکز نور در فیبر باشد. متداول‌ترین طول موج سیگنال‌های نوری ،۸۵۰ نانومتر، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است.
بازتاب (تقویت کننده) نوری
برای جلوگیری از تضعیف و از بین رفتن سیگنال‌های نوری از یک یا چند ”تقویت کننده نوری“ استفاده می گردد. تقویت کننده نوری از فیبرهای نوری متعدد به همراه یک روکش خاص تشکیل می گردند. بخش دوپینگ با استفاده از یک لیزر پمپ می گردد. زمانی که سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می رسد، انرژی ماحصل از لیزر باعث می گردد که مولکول‌های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل گردند. مولکول‌های دوپینگ شده در ادامه باعث انعکاس یک سیگنال نوری جدید و قویتر با همان خصایص سیگنال ورودی تضعیف شده، خواهند بود.(تقویت کننده لیزری)
دریافت کننده نوری
وظیفه دریافت کننده مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دریافت کننده پیام است. دستگاه فوق سیگنال‌های دیجیتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشایی، سیگنال‌های الکتریکی را برای سایر استفاده کنندگان (کامپیوتر، تلفن و ...)ارسال می نماید. دریافت کننده به منظور تشخیص نور از یک ” فتوسل“ و یا ”فتودیود“ استفاده می کند
مزایای فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی
قیمت ارزان تر : هزینه فیبر نوری نسبت به سیم‌های مسی در مقیاس‌های بالا کمتر است.
اندازه نازک‌تر : قطر فیبرهای نوری به مراتب کمتر از سیم‌های مسی است.
ظرفیت بالا : پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است. لذا فیبر نوری توانایی انتقال داده‌های بیشتری را دارد.
تضعیف ناچیز : تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است.
عدم تداخل : برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در یک سیم مسی، عبور سیگنال‌های نوری در یک فیبر تأثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الکترو مغناطیسی نخواهیم داشت.
مصرف برق پایین : با توجه به این که سیگنال‌ها در فیبر نوری کمتر تضعیف می‌گردند، بنابراین می‌توان از فرستنده‌هایی با میزان برق مصرفی پائین نسبت به فرستنده‌های الکتریکی(که از ولتاژ بالایی استفاده می‌نمایند)، استفاده کرد.
اشتعال‌زا نبودن : با توجه به عدم وجود الکتریسته در فیبر نوری، امکان بروز آتش‌سوزی در این خصوص وجود نخواهد داشت.
وزن سبک : وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی هم‌رده‌آن است و این عامل در کارکردن، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است.
انعطاف‌پذیر بودن : با توجه به انعطاف‌پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین‌های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند عکس‌برداری پزشکی و لوله‌کشی و... استفاده می‌گردد.
فاصله : از فیبر نوری می‌توان در ارتباط شبکه‌هایی که فاصله زیادی از هم دارند استفاده کرد(اتصال شبکه‌های محلی(LAN) به یکدیگر). شایان ذکر است که قبل از استفاده از کابل‌های فیبر نوری ارتباط بین LANها از طریق تلفن یا امواج رادیویی برقرار می‌شد و کابل‌های فلزی توانایی برقراری این ارتباط را نداشتند.
پایداری : در کابل‌های فیبر نوری امکان نفوذ و ایجاد اختلال در انتقال داده‌ها کمتر است و از تأثیرگذاری انواع نویزهای الکترومغناطیسی شامل نویزهای رادیویی و یا نویزهای حاصل از نزدیکی کابل‌ها بر روی داده‌های در حال انتقال جلوگیری می‌کند.بطورکلی تارهای نوری از تداخل و ترویج با سایر کانالهای ارتباطی، خواه نوری و خواه الکتریکی، به خوبی محافظت شده میباشد. یعنی نسبت به تداخل فرکانسهای رادیویی(RFI) و تداخل الکترومغناطیسی(EMI) عدم پذیرش عالی دارند.
سرعت: فیبر نوری توانایی در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد چه به شکل دیجیتالی‌و‌چه به شکل آنالوگ دارند.
ترویج نوری : نیاز به زمین مشترک بین فرستنده تاری وگیرنده را منتفی می کند.
امکان تعمیر فیبر : (تار) نوری در حالیکه سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدارهای الکتریکی در فرستنده ویا در گیرنده باشد، وجود دارد.
امنیت : فیبرهای نوری درجه‌ای از امنیت وپنهانی بودن را عرضه می کند. چون تارها انرژی تشعشع نمی‌کنند. برای یک مزاحم، آشکار سازی سیگنال ارسالی مشکل است.
پهنای باند بالا : این پهنای باند اکنون به ۱۷۰ گیگابایت در ثانیه رسیده و دانشمندان بر این باورند که قابلیت ارتقاء تا چند صد ترابایت را دارد. فیبرنوری SMF که در حال حاضر مورد استفاده قرار میگیرد از پهنای باند ۴۰ گیگابایتی برخوردار است.
عدم استفاده الکتریسیته برای ارتباط : از آنجا که در ابتدای مسیر نوری تولید شده و در انتها این نور دریافت میشود. دیگر نیازی به نیروی اکتریکی نیست و همچنین ایمنی بسیار بالایی را در مقابل نویز دارد.
عدم برقراری انشعاب غیر مجاز : از آنجا که برای برقرای انشعاب بایستی ابتدا فیبر قطع شود و گیرنده فیبر نصب شود؛ و این عمل نیز زمانبر است؛ نگهدارنده‌های بستر با استفاده از ابزارهای خطایابی میتواند به سرعت محل مورد نظر را شناسایی کنند.
عدم نیاز به repeater تا چندین کیلومتر : به علت استفاده از نور در صورتی که جنس Core مرغوب باشد تا فواصل چند کیلومتری سیگنال تضعیف زیادی نخواهد داشت.
محدودیت‌ها و نقاط ضعف فیبرهای نوری
ضرورت دقت کامل در هنگام کابلکشی
امکان شکستن در صورت گذشتن زاویه فیبر از یک حد معین
محدود بودن میزان کشش برای فیبرهای با ظرفیت مختلف
محافظت کامل در برابر ضربه، برای فیبرهایی که از درون حوضچه می گذرند.
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 10gb/s laser- optimized 50-micron توسعه داد. این فیبر در حال حاضر برای کابل کشی 50 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
پچ پنل 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 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، کوچک تر 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.
منابع
نوری
[۱] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه ۲۰۱۱
[۲] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه ۲۰۱۱
[۳] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه ۲۰۱۱
[۴] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه ۲۰۱۱
فیبر نوری.پی.دی.اف [۵] فارسی.بازدید در ۱۰ ژوئیه