مزایا و معایب انتقال سیستم فیبر نوری
بازار جهانی فیبر نوری در سال 2016 حدود 2.75 میلیارد دلار ارزش گذاری شده است و انتظار می‌رود در سال 2020 به 3.72 میلیارد دلار برسد. این آمار نشان می‌دهد فیبر نوری در دوران درخشان خود است و تغییر شگرفی در ارتباطات مخابرات ایجاد خواهد داد. با افزایش تقاضا برای پهنای باند و سرعت بالاتر برای اهداف صنعتی و شخصی، لزوم استقاده از خط انتقال فیبر نوری در جامعه مدرن بیشتر و بیشتر رایج خواهد شد. در این آموزش، مزایا و معایب انتقال کابل فیبر نوری به تفصیل بررسی می‌شود.
مزایا و معایب انتقال کابل فیبر نوری
قبل از هر چیزی باید درباره فناوری انتقال فیبر نوری صحبت کنیم. معمولاً، یک سیستم ارتباطی فیبر نوری از سه جز اصلی تشکیل شده است:
فرستنده نوری، کابل فیبر نوری و گیرنده نوری.
فرستنده نوری، که سیگنال الکتریکی را به سیگنال نوری تبدیل می‌کند. کابل فیبر نوری که سیگنال نوری را از فرستنده نوری به گیرنده نوری منتقل می‌کند و گیرنده نوری که سیگنال نوری را به سیگنال الکتریکی و قابل استفاده تبدیل می‌کند، شکل زیر شماتیکی از سیستم انتقال فیبر نوری را نمایش می‌دهد. دستگاه‌های نیمه هادی مانند LED (دیودهای ساطع کننده نور) و دیودهای لیزر از متداول‌ترین فرستنده‌های نوری است. آشکارساز نوری بخش اصلی گیرنده نوری است. گیرنده نوری با استفاده از اثر آشکارسازی نور، نور را به الکتریسیته تبدیل می‌کند.
به دلیل تقاضای زیاد برای سرعت و پهنای باند بالا، کابل‌های فیبر نوری توسعه شگفت آوری داشته اند. در حال حاضر در بازار کابل‌های نوری، فیبرهای OS2، فیبر OM1، فیبر OM2، فیبر OM3، فیبر OM4 و کابل فیبر OM5 برای کاربردهای مختلف نوری وجود دارند. به علت انعطاف‌پذیری بالای کابل‌های فیبرنوری، از آنها به عنوان واسطه‌ای برای انتقال اطلاعات در ارتباطات راه دور و شبکه استفاده می‌شود. یکی دیگر از ویژگی‌هایی که کابل فیبرنوری را به گزینه‌ی بسیار مناسبی برای ارتباطات راه دور تبدیل می‌کند، خاصیت میرایی کمتر نور منتقل شده در فیبرنوری در مقایسه با الکترون‌های موجود در کابل‌های مسی الکتریکی است. شکل زیر نشان می‌دهد که تمام از نور مدوله شده برای انتقال اطلاعات از یک فرستنده به گیرنده همراه استفاده می‌کنند.
مزایای انتقال کابل فیبر نوری
فیبرهای نوری به دلیل مزیت‌های آنها نسبت به انتقال برق، تا حد زیادی جایگزین ارتباطات سیم مسی در شبکه‌های اصلی در کشورهای پیشرفته شده‌اند. در اینجا در مبحث مزایا و معایب انتقال کابل فیبر نوری به مزایای این کابل‌ها می‌پردازیم.
- پهنای باند بسیار زیاد: هیچ بستر انتقال داده مبتنی بر کابل، پهنای باندی را که فیبر ارائه می‌دهد، ارائه نمی‌دهد. حجم داده‌هایی که کابل‌های فیبر نوری در واحد زمان منتقل می‌کنند بسیار بیشتر از کابل‌های مسی است.
- مسافت انتقال طولانیتر: کابل‌های نوری افت توان کمتری دارند، که باعث می‌شود سیگنال‌ها در مسافت بیشتری نسبت به کابل‌های مسی منتقل شوند.
- مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی: در عملیات اجرای خط انتقال فیبرنوری، محیط‌هایی مانند پست‌های برق، مراکز گرمایش، تهویه و سایر محل‌های صنعتی باعث ایجاد تداخل در کابل فیبرنوری می‌شوند. با این حال، فیبر نوری دارای خطای بیت بسیار کمی است (10 EXP-13)،زیرا فیبر عملا در برابر تداخل الکترومغناطیسی مقاوم است. با این تفاسیر می‌توان گفت انتقال فیبر نوری در واقع بدون نویز انجام می‌شود.
- امنیت بالا: یکی از دلایل اصلی رشد بازار ارتباطات فیبر نوری، افزایش آگاهی در مورد امنیت اطلاعات ارسالی نیز بوده است. داده‌ها یا سیگنال‌ها از طریق نور در داخل کابل فیبر نوری منتقل می‌شوند، بنابراین راهی برای تشخیص داده‌های منتقل شده از بیرون کابل وجود ندارد. در واقع در کابل فیبرنوری نشت اطلاعات به بیرون اتفاق نمی‌افتد، که همین امر امنیت مطلق اطلاعات ارسالی را تضمین می‌کند.
- اندازه کوچک: کابل فیبر نوری قطر بسیار کمی دارد. به عنوان مثال، قطر یک کابل فیبر مالتی مود معمول OM3 با ۱۲ هسته فیبرنوری تنها حدود 12 میلی‌متر است که کوچکتر از کابل مسی کواکسیال است. اندازه کوچک فضای کمتری را در انتقال فیبر نوری اشغال می‌کند.
- وزن سبک: کابل‌های فیبر نوری از شیشه یا پلاستیک ساخته می‌شوند و نازک‌تر از کابل‌های مسی هستند. بنابراین بسیار سبک هستند و نصب و کار با آنها آسان‌تر است.
- قابلیت افزایش پهنای باند: با استفاده از کابل فیبر نوری، تجهیزات جدید می‌توانند به زیرساخت‌های کابل موجود اضافه شوند. زیرا در اصل کابل نوری می‌تواند ظرفیت بسیار بیشتری نسبت به کاربرد و استفاده امروزی‌اش داشته باشد. فناوری WDM (چند برابر تقسیم طول موج)، از جمله CWDM و DWDM، کابل‌های فیبر را قادر می‌سازد تا پهنای باند بیشتری را در خود جای دهند. با پیشرفت تکنولوژی در طول سالیان، روش‌های مختلفی برای افزایش پهنای باند فیبرنوری روی کار می‌آید که خوشبختانه یم‌توان این روش‌ها را روی سیستم‌های فیبرنوری موجود اعمال کرد.
معایب انتقال کابل فیبر نوری
گرچه انتقال فیبر نوری مزایای بسیار زیادی دارد، اما نمی‌توان از معایب آن چشم پوشی کرد. این معایب در زیر مورد بررسی قرار می‌گیرد:
- شکنندگی: معمولاً کابل‌های فیبر نوری از شیشه ساخته می‌شوند که ضعف و شکنندگی آنها نسبت به سیم‌های برق بیشتر است. علاوه بر این، شیشه می‌تواند تحت تأثیر مواد شیمیایی مختلفی از جمله گاز هیدروژن قرار گیرد (مشکل موجود در کابل‌های زیر دریایی) و باعث می‌شود هنگام استقرار در زیر زمین، به مراقبت‌های بیشتری نیاز داشته باشند.
- نصب دشوار: نصب و کابل‌کشی فیبر نوری آسان نیست؛ کابل‌های فیبر نوری شعاع خمش محدودی دارند و اگر آنها را بیش از حد خم کنید، می‌شکنند. همچنین کابل فیبر نوری در هنگام نصب در برابر بریدگی یا آسیب دیدگی بسیار حساس است. بنابراین هنگام نصب فیبرنوری باید ایمنی و دقت بالایی را به کار گرفت.
- میرایی و پراکندگی: با طولانی شدن فاصله انتقال، نور ضعیف و پراکنده می‌شود که این امر نیاز به اضافه کردن اجزای نوری اضافی مانند تقویت‌کننده ها و بازسازنده‌ها را دارد.
- نیاز به تجهیزات ویژه: برای اطمینان از کیفیت انتقال فیبر نوری، برخی تجهیزات خاص مورد نیاز است. به عنوان مثال، تجهیزاتی مانند OTDR (بازتاب سنجی در حوزه زمان) و تجهیزات تست نوری گران قیمت، مانند پروب‌های نوری و متر سنج در بیشتر نقاط انتهایی فیبر مورد نیاز است تا از کارکرد صحیح فیبرنوری اطمینان حاصل کرد.
سیستم انتقال فیبر نوری
خطوط انتقال فیبر نوری به طور گسترده‌ای برای انتقال داده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند و به دلیل کارآیی و ظرفیت انتقال بالا، به‌طور چشمگیری گوی سبقت را از کابل‌های مسی ربوده‌اند. کابل‌های فیبر نوری جایگزین بسیار خوبی برای کابل زوج سیم مسی یا کابل‌های شبکه و کواکسیال هستند. با وجود اینکه هزینه استفاده از کابل فیبرنوری در کاربردهای شبکه نسبت به استفاده از کابل‌های مسی بیشتر است، اما استفاده از کابل‌های فیبرنوری در ارتباطات راه دور از لحاظ مالی و عملیاتی بسیار به صرفه تر است. با توجه به دارا بودن سرعت و پهنای باند زیاد و همچنین ویژگی امنیت بالای اطلاعات منتقل شده در کابل فیبرنوری، بدون شک استفاده از کابل فیبرنوری با وجود تمام معایب ذکر شده، فرصت‌های بیشتری را به همراه خواهد داشت. فیبرنوری مبحث بسیار گسترده و عمیقی است که به طور مداوم مورد تحقیق و توسعه قرار می‌گیرد تا پاسخگوی نیازهای آینده باشد.
