کانکتورها و سیم‌ های رابط و پیگتل ها

در ادامـه مطالـب مربـوط بـه شـبکه‌های فیبـر خانگـی، بـه معرفـی اتصالات و کانکتورهـا مـورد اسـتفاده در ایـن شـبکه‌ها پرداختـه و در انتهـا در مـورد اتصـال فیبرهـا و اسـپلیترهای نـوری توضیحاتـی ارایـه خواهد شـد. بعـد از انجـام عملیـات بیـرون ایـن شـبکه‌ها (OSP) فیبرهـای منفـرد بایـد بـرای توزیـع و یـا اتصـال بـه تجهیـزات فعال در دسـترس باشـند. در این مقاله سعی داریم پیرامون کانکتورها و سیم‌ های رابط و پیگتل ها صحبت کنیم.

کانکتورها و سیم‌ های رابط و پیگتل ها

تبدیـل دسـته‌های کابـل در مدارهـای قابل کنترل، توسـط متصل کردن هـر یـک از فیبرهـای ورودی از OSP بـه یـک کابـل منعطـف بـه نـام “Pigtail “بـه دسـت می‌آیـد. اتصـال بیـن فیبـر و یـا توزیـع اضافی این الیـاف بـه تجهیـزات فعـال، نیاز بـه کابل بـا دو کانکتـور در انتهـای آنها (پـچ کابـل) دارد. ایـن کابل‌هـا بـه طـور کلـی در دو سـاختار مختلـف در دسـترس هستند:

• پیـگتـل بـا بافـر نیمـه چسـبیده بـا قطـر μm 900 کـه معمولا طـول آنهـا 5/2 متـر است و امـکان لخـت کـردن فیبـر بیش از m 5/1 بـرای آنهـا فراهـم اسـت.
• پـچ کوردهـا بـا قطـر 6/1- 3 میلی‌متـر، و بـا روکشـی از مـواد غیـرهالوژنـه و بـا دود کـم (LSZH)و دارای نخ‌هـای آرامیـد بـه عنوان اجـزای قدرتی است.

در مقایسـه بـا همتـای الکترومکانیکی آنهـا، تفاوتی بیـن پلاگ و جک آنهـا بـا اتصالات فیبر نـوری وجود نـدارد. اتصالات فیبر نـوری حاوی یـک فرول بـرای جایابـی و برای موقعیـت دقیق انتهای فیبر هسـتند و از طریـق یـک اتصال‌دهنـده به یکدیگـر متصل می‌شـوند. یک اتصال کامـل plug-in شـامل ترکیـب رابط/متصـل کننـده/ رابـط اسـت. دو فـرول، بایـد بـه همـان انـدازه کـه ممکـن اسـت در داخـل اتصـال بـا انتهـای فیبرهـا متصل شـود، تا مانـع از افت انـرژی نور یـا انعکاس آن (افت برگشـتی) شـود. جهت‌گیری هندسـی و کارکرد فیبـر در اتصال از عوامـل تعیین کننـده تلقی می‌شـوند.
بـا توجـه به قطرهای بسـیار کوچـک فیبرهای نـوری، نیاز بـه بالاترین دقـت مکانیکـی و نـوری هستند. با تلرانـس 5/0 تـا 10/0 میکرومتر (بسـیار کوچکتـر از یـک گـرد و غبـار)، تولیدکنندگان در محـدوده دقت مهندسـی عمـل می‌کننـد و از طریـق فرآیندهـای خـود بـه فنـاوری میکروسیسـتم دسترسـی پیـدا می‌کنند.

قطـر هسـته در فیبـر سـینگل مـد 3/8 میکرومتـر و در فیبـر مولتـی مد ۵۰ میکرومتر و یا ۶۲/۵ میکرومتر بوده و قطر فرولها ۱/۲۵ میلیمتر یا ۲/۵ میلی‌متر است و بازرسی چشمی از اتصال را غیرممکن می‌سازد. بـه طـور طبیعـی می‌تـوان تعییـن کـرد که آیـا یـک اتصال به درسـتی متصـل و قفل شـده اسـت، بـا این حال، بـرای تمام ویژگی‌هـای دیگر “مقادیـر ذاتـی” بـرای مثـال تلفـــات نـور، افـت برگشـتی و یـا ثبات مکانیکـی، کاربـران بایـد بتواننـد بـه داده سـازنده اعتمـاد کننـد.

انواع متداول کانکتورها

کانکتور ST(2-61754 IEC)

ایـن کانکتـور بـا قفـل بیونت اولیـن اتصـال دهنده مورد اسـتفاده بـا تماس فیزیکـی یـا PC بودنـد (1996) و به دلیل طراحی بسـیار قوی آن، هنوز هم در شـبکه‌های LAN (عمدتـا صنعتـی) در سراسـر جهان یافت می‌شـوند.

 

 

 

 

 

 

 

 

(DIN/LSA IEC 61754-3), DIN 47256

ایـن اتصالات جمـع و جـور بـا متصل کننـده رشـته‌ای معمولا در کشـورهای آلمانـی زبـان بـه طـور عمـده اسـتفاده می‌شـود
و اسـم آن مخفـف کلمـه آلمانـی اتصـال کابـل فیبـر نـوری اسـت.

کانکتور ST (IEC 61754-4)

ایـن نـوع کانکتـور با طراحـی مربعی و سیسـتم فشاری/کششـی برای تأسیسـات جدیـد توصیـه می‌شـود. طراحـی جمـع و جـور SC اجـازه می‌دهـد تا اتصالات دارای فشـردگی بیشـتر باشـد و می‌تـوان با ترکیب آن‌هـا کانکتورهـای دوگانـه یـا دوپلکـس و چندگانـه یا مولتـی پلکس را تهیـه نمـود. اگر چـه این کانکتـور یکـی از قدیمی‌ترین اتصالات اسـت، بـه علـت ویژگی‌هـای عالـی آن، SC همچنـان محبوبیت خـود را حفظ کرده و افزایـش داده اسـت. SC هنـوز هـم محبوب‌تریـن اتصـال WAN در سراسـر جهـان اسـت، کـه عمدتـا بـه علـت خـواص نـوری عالـی آن اسـت. ایـن کانکتـور به طور گسـترده به صـورت دوپلکس، بـه ویژه در شـبکه‌های محلـی اسـتفاده می‌شـود.

اتصال (MU ( 61754-6 IEC

شـايد اوليـن کانکتور کوچک باشـد، قطـر فرول آن 25/1 ميليمتر اسـت و ظاهـر و عملکـرد آن شـبیه کانکتـور SC اسـت امـا نصف انـدازه آن است.

(IEC 61754-7) MPO / MTP

MPO مبتنـی بـر یـک فلاپی پلاستیکی اسـت کـه قـادر بـه نگه داشـتن 72 فیبـر در یـک کانکتور اسـت. ایـن کانکتور به دلیـل طراحی  جمـع و جـور و دسـتکاری سـاده آن متمایز اسـت.

کانکتور (FC (IEC 61753-13

ایـن کانکتـور مربوط به نسـل اول بوده کـه از نظر مکانیکـی قوی و با ثبـات اسـت. اولیـن اتصـال واقعـی WAN از این نوع کانکتـور بوده و هنـوز در میلیون‌هـا برنامـه کاربـردی اسـتفاده می‌شـود. با ایـن حال، با توجه به اتصال رشـته‌ای آن در شـرایط معمول بهینه نیسـت و بنابراین در رک‌هـای مـدرن با تراکـم بالا فیبر محبوب نیسـت.

(LSH, IEC 61753-15) E-2000

LSH دارای حائـل حفاظتـی یکپارچـه در برابـر گـرد و غبـار و خـراش و همچنیـن پرتوهـای لیـزر اسـت. ایـن کانکتـور دارای یـک مکانیـزم نگهـداری قفـل اسـت کـه هـم کـد رنگی و هـم کـد مکانیکـی دارد و اولیـن کانکتـور بـرای دسـتیابی بـه درجه * A اسـت.

کانکتور MT-RJ  (IEC61751-18)

کانکتـور RJ-MT بـه طور معمول در شـبکه‌های LAN مورد اسـتفاده قـرار می‌گیـرد و ظاهر مشـابهی با RJ45 دارد که در شـبکه‌های مسـی یافـت می‌شـود و بـه عنوان یـک اتصـال دوتایی اسـتفاده می‌گردد.

کانکتور LC (IEC61754-20)

این کانکتور که توسـط شـرکت لوسـنت توسـعه یافته، بخشـی از نسـل جدیـدی از کانکتورهـای جمـع و جـور اسـت. سـاخت آن بـر پایـه یک فـرول بـا قطـر 25/1 میلیمتـر اسـت. کانکتـور دوبلکـس آن هـم اندازه کانکتـور SC اسـت کـه بـه اتصـال فیبر بـا چگالی بـاال اجـازه می‌دهد و بـرای اسـتفاده در مراکـز داده و ادارات مرکـزی جذاب اسـت.

کانکتور (IEC61754-22) F-SMA

ایـن نـوع کانکتـور از نـوع اتصـال رشـته‌ای بـدون تمـاس فیزیکی بین فرول‌هـا بـوده و نخسـتین کانکتـور فیبر نوری اسـتاندارد شـده اسـت، امـا امـروز تنهـا بـرای اتصـال فیبرهـای پالسـتیکی HCS PFC یـا POF اسـتفاده می‌شـود.

(IEC 61754-24) SC-RJ

همانطـور کـه از اسـم آن پیداسـت، ایـن محصـول بـر اسـاس فرمـت RJ45 سـاخته شـده اسـت. دو کانکتـور SC یک واحد بـه اندازه RJ45را تشـکیل می‌دهنـد. ایـن معـادل بـا SFF (فاکتور فرم کوچک) اسـت.
فناوری بـراسـاس فـرول ۲/۵ میلیمتـر شـکل گرفتـه اسـت. ایـن فرول‌هـا قوی‌تـر و قابـل اعتمادتـر از فـرول ۱/۲۵ میلیمتـری اسـت. RJ-SC نـه تنهـا بـا طراحـی جمع و جـور خـود، بلکه با عملکـرد نوری و مکانیکـی آن نیـز کاربـران را تحت تأثیـر قرار می‌دهـد. از دید عموم، جهانـی بـودن آن بـه معنـی آن اسـت کـه می‌تـوان آن را در بسـیاری از مناطـق در هـر گریـد اسـتفاده کـرد، از فیبرهـای نـوری سـینگل مد گرفتـه تـا فیبر پلاستیکی POF و از شـبکه‌های WAN تا LAN ،در آزمایشـگاه و در پروژه‌هـای بیرونـی.

افت‌ها در کانکتور

افت برگشتی در کانکتورها

افـت برگشـتی یا RL،بخشـی از نور را اندازه‌گیـری می‌کند که در نقطه اتصـال بازتـاب شـده بـه منبـع برمی‌گـردد و بر حسـب دسـیبل (dB) بیـان می‌شـود. افـت برگشـتی بیشـتر به معنـی بازتـاب پایین‌تر اسـت.
مقادیـر RL معمولـی بیـن 35 تـا 50 دسـیبل بـرای PC (کانکتورهای بـا تمـاس فیزیکـی)، 60 تا 90 دسـیبل برای APC (کانکتـور با تماس فیزیکـی زاویـه دار) و 20 تـا 40 دسـیبل بـرای فیبرهـای نـوری مولتی مـد اسـت. در اوایـل، سـطوح انتهایـی کانکتورهـا بـا زاویـه 90 درجـه نسـبت بـه محـور فیبـر جلا داده می‌شـدند، در حالیکـه اسـتانداردهای فعلـی نیـاز بـه پرداخـت از PC (تمـاس فیزیکـی) یـا پرداخـت APC (تمـاس فیزیکـی زاویـه‌ای) دارد. اصطلاح HRL کـه اغلـب اسـتفاده می‌شـود، در واقـع اشـاره بـه کانکتورهای APC اسـت.

در پولیـش بـه روش PC ،انتهـای فـرول بـه صـورت محدب جلا داده می‌شـود تـا اطمینـان حاصـل شـود کـه هسـته‌های فیبـر در بالاترین نقطـه آنهـا قـرار می‌گیرنـد. این باعث می‌شـود کـه انعکاس‌ـها در محل اتصـال کاهـش یابد. بـا اسـتفاده از جلا بـه روش APC ،بهبـود بیشـتر در افـت برگشـتی بـه دسـت می‌آیـد. در اینجـا، سـطوح انتهـای محـدب فـرول بـا زاویـه 8 درجـه نسـبت به محور فیبر جلا داده می‌شـود. برخـی از کانکتورهای SC نیـز بـا زاویـه 9 درجه عرضه می‌شـوند. گرچه آنهـا دارای مقادیر IL و RL برابـر بـا حالـت 8 درجـه هسـتند ولی بـه همین دلیل نتوانسـته‌اند جایـگاه خود را در سراسـر جهـان تثبیت نمایند.

افت برگشتی ناشی از انعکاس

در اتصـال بیـن دو فیبـر، خراش‌هـا و آلاینده‌ها، بخش‌هایـی از نـور در نقطـه اتصـال (پیـکان قرمـز) پخـش مـی‌شـوند. اتصـال PC که به خوبـی جلا داده شـده، دارای افـت برگشـتی dB ۱۴/۷ در برابـر هوا و dB ۴۵-۵۰ در هنـگام اتصـال اسـت. بـا اتصـال APC ،اگـر چـه در ایـن حالـت نیز نـور منعکس شـده وجود دارد ولـی بـه علـت زاویـه 8 درجـه یـا 9 درجـه آنهـا این نـور منعکس شـده از فیبـر خارج می‌شـود.
یـک اتصـال APC خـوب دارای حداقل 55 دسـی بـل RL در برابر هوا و 90-60 دسـی بل در هنگام وصل شـدن اسـت.
در مقایسـه، خـود فیبر افت برگشـتی ذاتـی dB 4/79 در 1310 نانومتر، dB 7/81 در 1550 نانومتـر و dB 2/82 در nm 1625 ( همـه مقادیـر با  طـول پالس Ins )دارد.

تلفات کانکتور

بـرای تلفـات در اتصـال دو فیبر نوری، معمولا باید بیـن تلفات ذاتی فیبـر و تلفـات بیرونـی کـه ناشـی از اتصال ایجاد می‌شـود تفـاوت قائل شـد. بـه عنـوان مثـال، هنگامـی کـه هسـته‌ها با شـعاع مختلـف مورد اسـتفاده قرار می‌گیرند، یا شـاخص‌های انکسـار دو فیبر متفاوت باشـند و یـا بـه علـت خـروج از مرکزی هسـته، در فیبر افت حاصل می‌شـود.

تلفـات ناشـی از اتصـال به علت دلایل مختلف شـامل انعـکاس و زبری سـطح انتهایـی، روی دادن خطـا یـا عـدم تعـادل شـعاعی رخ می‌دهـد.
یادداشـت‌ها و اطلاعات زیـر اشـاره بـه تلفـات اتصالات دارد. تأثیـر تلرانس‌هـای ابعـادی و کیفیـت فیبـر نوری در نظر گرفته نشـده اسـت.
گریـد فنـی انتقـال در کانکتـور فیبـر نـوری، در درجه اول بـا دو ویژگی مشـخص میشـود:  تلفـات یا IL و افت برگشـتی یا RL.

تلفـات کمتـر، بـا مقـدار بزرگتـر RL همراه اسـت، و بـه مفهـوم انتقال بهتـر سـیگنال در یـک اتصال است. میـزان تلفـات اندازه‌گیری افتی اسـت کـه در نقطه اتصـال رخ می‌دهد.
ایـن مقـدار از نسـبت قـدرت نور در هسـته فیبر قبـل از ورود و پس از خروج اتصال محاسـبه شـده و به دسـی‌بل بیان می‌شـود.

افت بیرونی

اگـر هسـته‌های فیبـر دارای ابعـاد دقیقـی باشـند، انـرژی کمتـری از دسـت مـی‌رود. بـه همیـن علت، فیبرهـای با دقـت بالا در فرول‌های سرامیــکی دقیقـا چســبیده می‌شـوند. تلفــات خارجـــی مربـوط بـه کانکتـور ناشـی از انعـکاس، زبری در سـطح پایانی، اشـتباهات زاویه‌ای (خطـای نقطـه زاویـه‌ای) و یا عدم هم مرکزی اسـت. بازتـاب و زبری نقـش مهمـی را در تلفـات، بـازی می‌کننـد. علـل اولیـه، عـدم تعادل و خطا هسـتند.
روزنـه فـرول بایـد از فیبر بزرگتر باشـد تا فیبر بتوانـد در آن جای گیرد. بـه عنـوان یـک نتیجـه، فیبر همـواره دارای محلـی برای بازی اسـت و ایـن باعـث هـم مرکـزی بیشـتر می‌شـود و البتـه می‌تواند نقطـه‌ای برای ایجـاد خطا نیز باشـد.

اتصال فیبر نوری در شبکه های خانگی

دو تکنولـوژی مشـترک بـرای اتصـال فیبـر بـه فیبر اسـتفاده می‌شـود: جـوش فیوژنـی و مکانیکی.

جوش فیوژنی

در فیـوژن نیـاز بـه ایجـاد یک قـوس الکتریکی بیـن دو الکترود اسـت، دو فیبـر در قـوس بـه هـم متصـل می‌شـوند، بـه طـوری کـه هـر دو انتهـای آنهـا در هـم ذوب می‌شـوند.

تلفـات نـوری جـوش می‌تواند از یک دسـتگاه جـوش تا دسـتگاه دیگر، بسـته بـه مکانیـزم هم تـرازی آنهـا متفاوت باشـد. دسـتگاه‌های جوش بـا تـراز مرکـزی، هسـته فیبرهـا (هسـته μm 9) را با یکدیگـر تطبیق داده و در یـک راسـتا قـرار می‌دهـد. جـوش در ایـن دسـتگاه‌ها دارای تلفـات بـه طور معمـول در حـدود dB ۰/۰۵> است.

بعضـــی از دســـتگاه‌های جـــوش (عمومـــا دســتی) کلـــد فیبـر (125 میکرومتـر) را بـه جای هسـته فیبر تـراز می‌کنند. ایـن تکنولوژی ارزان‌تـر اسـت، امـا چـون ابعـاد تلرانـس کلـد بیشـتر است تلفـات بیشـتری را تحمیـل می‌نمایـد. مقـدار تلفات جوش توسـط این دسـتگاه بهتر از dB ۰.۱ اسـت.

جوش مکانیکی

جـوش مکانیکـی براسـاس هـم تـرازی مکانیکـی دو انتهای جدا شـده فیبـر اسـت تـا امـکان جریـان آزاد نـور فراهـم شـود. همچنیـن ایـن نـوع جـوش بـرای اتصـال فیبـر در کانکتورهـا هم مـورد اسـتفاده قرار می‌گیـرد. محـدود کـردن فیبرهـا بـر روی اتصالات نیـز کاربـرد دارد.
بـرای تسـهیل انتقـال نـور بیـن فیبرهـا، اغلـب از ژل تطبیـق ضریـب شکسـت اسـتفاده می‌شـود. سـازندگان روش‌های مختلفی برای ترمینه کـردن فیبرهـا در اتصالات مکانیکـی دارنـد. در جـوش مکانیکـی می‌توان سـطح فیبرهـای انتهایی را زاویـه‌دار نمود یـا بـدون زاویـه بـرش داد. در حالت دوم افـت برگشـتی در نقطه اتصال بالاتر خواهـد بـود. تلفـات نـوری در جـوش مکانیکی معمولا ۰.۵> دسـی‌بل است.

اسپلیترهای نوری

در حوزه اسـپلیترهای غیرفعال (پسـیو) دو فنـاوری FBT و PLC مورد اسـتفاده قـرار می‌گیرد.

الف – دو مخروطی جوش خورده یا FBT

اسـپلیترهای FBT بـا جـوش دادن دو فیبـر پیچیـده بـه هـم سـاخته می‌شـوند. خصوصیـات ایـن نـوع اسـپلیتر بـه شـرح زیـر است:

• روند تولید شایع
• تکنولوژی اثبات شده برای محیط‌های بیرونی
• دستگاه‌های یکپارچه تا نسبت تقسیم 4×1 در دسترس هستند.
• نسبت تقسیم بیشتر از فقط بصورت cascade امکانپذیر است.
• نسبت تقسیم از 2×1 تا 32×1 و بالاتر. (همچنین با امکان دو ورودی)
• نسـبت تقسیمات بالاتر معمولا دارای افـت بالاتر و یکنواختـی پایین‌تـری نسـبت بـه فنـاوری پلانار یـا مسـطح اسـت.

ب- تکنولوژی Planar

در اسـپلیترهای PLC ،مسـیرهای اپتیکـی در داخـل تراشـه سـیلیکا قـرار داده می‌شـوند. تعـداد تقسـیم نیـز تـا 32 امکانپذیـر است.
در ایـن نـوع تکنولـوژی، تقسـیم‌ها به صـورت متقارن انجام می‌شـود. ایـن اسـپلیترها در طیـف گسـترده‌تری از طـول مـوج عمـل می‌کنـد و همانطـور کـه بیـان شـد دارای افـت کـم و یکنواختی بیشـتری در تمام بانـده در مقایسـه بـا اسـپلیترهای FBT است. در اسـپلیترهای PLC ،مسـیرهای اپتیکـی در داخـل تراشـه سـیلیکا قـرار داده می‌شـوند. تعـداد تقسـیم نیـز تـا 32 امکانپذیـر است.
در ایـن نـوع تکنولـوژی، تقسـیم‌ها به صـورت متقارن انجام می‌شـود. ایـن اسـپلیترها در طیـف گسـترده‌تری از طـول مـوج عمـل می‌کنـد و همانطـور کـه بیـان شـد دارای افـت کـم و یکنواختی بیشـتری در تمام بانـده در مقایسـه بـا اسـپلیترهای FBT است.

ترجمه: مهندس محمدعلی مساواتی (کارشناس ارشد صنایع /کارشناس برق و الکترونیک)