راهنمای کاربری فیبر نوری
فیبرنـوری ممکـن اسـت فنـاوری جدیدی بـه نظر رسـد، اما در واقـع حضـور آن مربـوط بـه زمانـی بیش از حـد انتظار اسـت. پدر ارتباطـات راه دور، الکسـاندر گراهـام بـل، در اواخـر دهـه 1800 روش سـاده‌ای بـرای تافتگـری (مدوالسـیون ) نـور در “تلفـن عکسـی”، از ابداعـات خـود را توسـعه داده بود. اولیـن تلاش برای توسـعه کابـل کشـی فیبر نـوری در دهـه 1930 رخ داده اسـت، اما قبـل از آن چندیـن دهـه زمـان لازم بـوده اسـت تـا ایـن فناوری به مرحله عمل در آید.
راهنمای کاربری فیبر نوری
تلاش‌های ابتدایـی در تولیـد کابل‌کشـی فیبرنوری بـا توجه به آثـار منفـی تضعیـف، امری بی‌نظـم و به هم ریخته بـود. “تضعیف” خاصیـت از دسـت دادن قـدرت سـیگنال در درون کابـل اسـت. شیشـه اسـتفاده شـده در کابل‌های فیبر نـوری در آن زمان خلوص کافـی بـرای حفـظ کامـل تـوان سـیگنال در فواصـل طولانی را نداشـتند. اساسـا، پالس‌هـای نـور زمانی که بـه انتهـای دیگر کابل می‌رسـند بـا1000dB/KM( یعنـی بیـش از 300x در کیلومتـر) کاهش داده می‌شدند. در اواخـر دهـة 1960 ،شـرکت کورنینـگ فرآیند سـاخت هسـته فیبرنـوری از شیشـه را عرضـه و ثبت نمـود و در نتیجه نرخ تضعیف را تـا 20dB/KM و پایین‌تـر کاهـش داد. ایـن یکـی از ویژگی‌هـای بسـیاری اسـت کـه فیبرهـای نـوری را بسـیار جـذاب می‌کنـد.
برخلاف کابل‌کشـی بـا زوج تابیده شـده مسـی ماننـد Cat5e و یا Cat6 کـه بـه طـول 100 متـر محدود می‌شـوند، طـول فیبر گاهی از 50 مایل نیز تجاوز می‌کند! امـروزه تقریبا بـا هـر ابـزار الکترونیکـی در حـوزه دیجیتـال عمـل می‌کنـد. حـوزه دیجیتـال اصطلاحی اسـت کـه اسـتفاده از سـیگنال‌های دیجیتـال را در مـدار یـک دسـتگاه مشـخص و یـا زیرسـاخت‌های مربوطه آن شـرح میدهـد. سـیگنال‌های دیجیتال در دسـتگاه‌های زیـادی می‌تواننـد بـکار گرفتـه شـوند. تنهـا پیش نیـاز ارتباطـات دیجیتالـی، تعریـف نوعـی مـدل باینـری (1 و 0 ) اسـت. در عملیـات ارســال سیــگنال دیجیتالـی بـر روی لینـک فیبرنـوری، یـک منبـع نـوری روشـن ارزش (1 )و یـک منبع نوری خامـوش ارزش صفـر (0 ) را نشـان می‌دهنـد. در ارسـال سـیگنال دیجیتالـی بـر روی یـک لینـک مسـی، یـک پالـس الکتریکـی به جـای نـور اسـتفاده می‌شـود. دسـتگاه‌هایی مثـل مدیـا کانورتـر یا 1 بـه اطلاعات ایـن اجـازه را می‌دهنـد تـا بین مبـدل فیبـر نـوری سیسـتم‌های مسـی و نـوری مبادلـه شـوند. توانایـی تبدیل آسـان بیـن یک شـبکه مسـی و یک شـبکه نـوری امـری حیاتـی و مهم تلقـی می‌شـود چـرا که هر فنـاوری مزایـا و معایب طبیعـی و ذاتی خود را دارد.
مزایای فیبرهای نوری
برخـی از مزایـای ابتدایـی اسـتفاده از یـک زیرسـازی شـبکه بر پایه فیبرنوری موارد زیر هستند.
مسـافت: نـور بـه طـور ذاتـی هنـگام طـی کـردن مسـافت‌های طولانی نسـبت به الکتریسـیته بسـیار انعطافپذیرتر اسـت. تنها در صـورت نـگاه کـردن به آسـمان شـب می‌توان نور سـاطع شـده از منابعـی تریلیون‌هـا مایـل دورتـر در جایـی دیگـر از جهـان را دید. فیبرهـای نـوری نیـز بـه صـورت مشـابهی عمـل می‌کننـد. یـک منبـع نـور قـوی ماننـد یک لیـزر به همـراه یـک کابل فیبـر نوری می‌توانـد بـدون نیـاز بـه یـک تقویت کننـده، یـک سـیگنال را مایل‌ها جلو ببرد.
پهنای باند: پهنـای بانـد فیبرهـای نـوری بـه صـورت تئـوری تقریبا نامحدود اسـت. در واقـع، فناوری‌هـای کابل‌هـای فیبرنـوری امـروزه بـه صـورت تئـوری قـادر بـه هدایـت پهنـای باندهایـی هسـتند که از توانایی حتی بسـیاری از دسـتگاه‌های شـبکه پیشـرفته خارج است.
تخمیـن زده می‌شـود کـه تقریبا 85 تـا 90 درصد زیرسـاخت‌های فیبـر نـوری ایالت متحـده آمریـکا اسـتفاده نشـده اسـت، زیـرا قابلیـت پهنـای بانـد فیبـر بسـیار گسـترده اسـت. نـرخ‌هـای 10 گیگابیـت بـر ثانیـه بـه سـادگی توسـط آخریـن نسـل اتصالات فیبرنوری پشتیبانی می‌شــوند. 10 گیگابیت اطلاعات در مـــس خیلـی سـخت‌تر نگهـداری می‌شـود، به خصـوص در مسـافت‌های بسـیار طولانی. در سـپتامبر 2006 ، شـرکت تلفـن و تلگـراف Nippon ادعـا کـرد کـه به سـرعتی معـادل 14 ترابیت بـر ثانیه در یـک خـط فیبرنـوری 100 مایلـی دسـت یافته اسـت. سیسـتم‌های 100 گیگابیت جدید در حال تثبیت موقعیت خود در بازار است.
تداخل: لینک‌هـای فیبرنـوری نسـبت بـه تداخـل امـواج الکترومغناطیسـی ( EMI ) کاملا مصـون هسـتند. لینک‌هـای مسـی بـرای محافظت در مقابـل RFI/EMI بـه محافـظ نیـاز دارنـد، اما حتی شـدیدترین سیسـتم‌های حفاظتـی نیـز ممکـن اسـت در برابـر منابـع شـدید تداخلـی فروپاشـیده شـوند. بـه همیـن دلیـل اسـت کـه نهادهـای نظامـی عمومـا برای سیسـتم‌های حسـاس خود بـه فیبرهای نوری تکیه میکنند. نگهداری هزینه‌هـای نگهـداری از تأسیسـات فیبـر نـوری در درازمـدت بســیار کـم اسـت. مـس تمایــل زیـادی بـه اکســید شــدن و خورده شـدن در طـول زمـان دارد، در نتیجـه نیازمنـد تعویـض و جایگزینی اسـت. سـاختار شیشـه‌ای خالص کابل‌هـای فیبرنوری با این مشکل بخصوص مواجه نیستند. مقیاس پذیری امـروزه بسـیاری از فناوری‌هـای فیبـر بـه دلیـل ویژگـی پهنای 2 بانـد ذاتـی تقریبا نامحدودشـان، بـرای چندین دهه قابل اسـتفاده هسـتند. بیشـتر رابطهـای شـبکه مسـی ماننـد Cat5e یـک طول عمـر متوسـط بیـن 15 تـا 20 سـال دارنـد، پیـش از آنکه بـه ارتقاء نیاز باشد. وزن مس سنگین اسـت و معمولا نیازمند زیرسـاخت‌های پشـتیبانی قابـل توجهـی اسـت. فیبر شیشـه‌ای و یا پلاستیکی به طـور قابل توجهـی سـبک‌‌تر اسـت، بویـژه با در نظـر گرفتن این کـه ضخامت فیبـر اغلب از موی انسـان بیشـتر نیسـت. در کاربردهـای نظامی و فضایـی، ملاحظات و توجهـات مربـوط بـه وزن، به دلیـل افزایش هزینه‌های سوخت و محموله‌های سنگین بیشتر است.
کابل های فیبر نوری
نمـودار فـوق سـطح مقطـع تایـت بافـر مـورد اسـتفاده در یـک کابـل فیبرنـوری تـک مد را نشـان می‌دهد. بـه ابعاد هسـته و لایه در نمـودار دقـت نمایید. ایـن ویژگی معمولا توسـط تولیدکنندگان کابـل ذکـر می‌شـود. وظیفـه اصلی هسـته عمـل کردن بـه عنوان یک “هادی نور” اسـت و بسـیار شـبیه به مرکز هادی در کابل‌های کواکسـیال اسـت کـه بـه عنـوان “هـادی مـوج” عمـل می‌کنـد. هسـته بـه طور کلی از شیشـه سـاخته شـده، امـا می‌تـوان آن را از جنـس پلاستیک هـم سـاخت. لایه شیشـه‌ای هسـته را احاطـه کرده و مانع فرار نور از هسته می‌شود.
کابل‌هــای فیبـــر نـــوری به دو دســـته اصلــی تقسیم بندی می‌شوند: تک- مد (SM ) و چند- مد(MM ) فیبـر تـک- مـد دارای قطـر داخلی بسـیار باریکی اسـت. مسـیر نـور آنقـدر باریـک اسـت کـه تنهـا یـک تـک مـود یـا طـول موج )یـک اشـعة نـور) در آن ارسـال مـی شـود. از آن جایـی که مسـیر نـوری بسـیار باریک اسـت، هیچ امکانی بـرای انحـراف پالس‌های نـوری وجـود نـدارد. ایـن امـر تضعیف سـیگنال را کاهـش می‌دهد و سیسـتم‌های بـا مسـافت بسـیار طولانی را پشـتیبانی می‌کنـد.
کابـل بـا فیبر تـک – مـد معمولا دارای روکش زردرنگ اسـت و بـا همیـن رنـگ هـم شناسـایی می‌شـود. در ایران عمومـا روکش کابل‌هـا بـه رنـگ مشـکی اسـت تـا بتواننـد در مقابلـه اشـعه UV مقاوم باشند. فیبـر چند-مـد دارای قطر داخلـی بزرگتری اسـت، در نتیجه به پالس‌هـای نـوری اجـازه میدهـد در طـول کابـل در مدهـا و مسـیرهای مختلفـی سـفر کننـد. از آن جایی که فیبر با هسـته‌های قطـور آسـانتر بـه انتهـا می‌رسـد، سیسـتم‌های با فیبرهـای MM کـم هزینه‌تـر از فیبرهـای SM هسـتند. فیبـر MM بـرای مسـافت‌های کوتـاه تـا متوسـط ترجیـح داده می‌شـود. در نتیجـه بیشـتر سیسـتم‌های سـاختمانی از فیبرهای MM اسـتفاده میکنند که معمولا با پوشش نارنجی رنگ خود شناخته می‌شوند.
رابط های فیبر نوری
رابط FC: یـا رابـط فیبـر نوری اتصـال ثابت، یکـــی از انتخاب‌هـای محبــوب بـرای سیسـتم‌های تـک- مـد اسـت. اتصالات FC همچنیـن راه خـود را به سیسـتم‌ها و دسـتگاه‌های تسـت بـاز کرده‌انـد. ایـن کانکتـور دارای یـک اسـتوانه کشـیده و یـک کلیـد تنظیـم اسـت، پیـش از محکـم کردن رابـط اطمینان حاصـل کنید کـه زائده کلید به خوبی تنظیم شده باشد.
رابط LC: یـا رابـط شـفاف (لوسـنت)، یـک پایانـه فیبـر نـوری با یک factor form کوچـک اسـت. ایـن رابـط یـک بسـت بـا قطـر کاهـش یافته 25/1 میلـی متـری را در خـود جـای میدهـد کـه تقریبا نصـف انـدازه عمـوزاده خـود یعنـی رابـط ST اسـت. ویژگی‌هـای عملکردی آن بسـیار عالـی اسـت و متعاقبـا رابـط LC بـرای سیسـتم‌های سـینگل مـود موفق اسـت. امـروزه این رابـط یکی از جدیدترین مدل‌های مورد استفاده است.
رابط SC: یـا رابـط مشـترک یـک رابـط بـا هـدف کلـی فشـاری/ کششـی اسـت که بـرای پشـتیبانی از کانال‌هـای ارسـال و دریافـت بـه خوبی هماهنگ شـده اسـت. SC شـامل یـک بسـت 5/2 میلیمتـری درون یـک غلاف بـرای حفاظـت بیشـتر در برابـر آسـیب اسـت. رابطهـای SC عملکـردی قـوی و قابل اطمینان بـرای کاربردهای تک- مد و چند- مد فراهم میکنند.
رابط MU: رابـط فیبـر نـوری MU یـک نمونـه کوچـک شـده رابط SC اسـت. این رابط مکانیـزم قوی فشـاری- کششـی SC را حفـظ کـرده اسـت. بـا توجـه بـه سـایز کوچـک شـده آن، می‌توانـد دو کانـال را در خـود جـای دهـد. ایـن رابـط به شـدت درکشـور ژاپـن محبوب شده است.
رابط ST: رابـط ST یـک رابـط فیبرنـوری بـا مدل سـر نیزهای اسـت و توسط شرکت T&AT توســعه داده شـــده اســـت. رابطهـای ST عمدتـا در سیسـتم‌های بجـا مانـده از اواخـر دهـة 80 و اوایـل دهـة 90 دیده می‌شـوند، اما بـه نظـر می‌رسـد در حال مهاجـرت به پلتفـرم‌هـای جدیدتر نیز هسـتند.. STدارای یـک بسـت 5/2 میلیمتـری در یـک پکیـج کلیددار است. رابط RJ-MT رابـط RJ-MT یـا رابـــط جـــک مکانیکـی انتقالـی فیبـر نـوری بـرای جایگزیـن کـردن رابط بسـیار بزرگتر SC طراحی شـده اسـت. ایـن رابط به علـت مقطـع کوچـک آن کـه از نظـر انـدازه به دوشـاخه تلفن شـبیه اسـت، محبوبیـت دارد. ایـن رابـط ماننـد یک انتهـای شـبکه بـه آسـانی بـه سـر جـای خـود متصـل می‌شـود. RJ-MT بـه جـای یـک بسـت حلقـوی از یـک مسـتطیلی بهـره می‌گیرد.
ترجمه و تهیه: مهندس علی مساواتی
