شبکه فیبر نوری

شبکه فیبر نوری در تعریف به لینک‌های ارتباطی پرسرعتی اطلاق می شود که بر بستر انتقال داده به شکل نور ایجاد می گردند و با استفاده از کابل‌های دارای تار های شیشه‌ای نازک‌تر از موی انسان که کابل های فیبر نوری نامیده می شوند‌، اطلاعات را مانند سیگنال‌های تلفن، تلویزیون و اینترنت به شکل پالس‌های نوری منتقل می نمایند. به لطف قابلیت انتقال سریع داده ها، شبکه فیبر نوری می تواند جهت سیستم های هوش مصنوعی (AI) برای اتومبیل ها یا هواپیماهای بدون سرنشین، جهت مدیریت ایمنی در سایت های ساخت و ساز و مناطق کاری، و برای اطمینان از ارائه سریع سلامت اساسی و خدمات عمومی استفاده شوند. به طور گسترده ستون فقرات شبکه همراه از فیبر نوری شکل می گیرد که اساس ارتباطات لایه CORE و لایه ACCESS را به یکدیگر مرتبط می نماید،‌ همچنین در شبکه اترنت و در فواصل نسبتا طولانی به جهت سرعت وپهنای باند بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. فیبر نوری از شیشه یا پلاستیک به عنوان رسانه بهره می برد که از طریق آن نور به انتهای دیگر لینک “هدایت” می شود. کابل فیبر نوری به ساختاری اطلاق می شود که از چندین لایه تشکیل شده است و هر لایه از مواد متفاوتی ساخته شده و عملکردها و ساختارهای متفاوتی را نیز دارا می باشد. مهمترین لایه کابل نیز مانند شبکه مرکز تار فیبر یا هسته آن یا کُر Core می باشد.

فهرست مطالب

1. شبکه فیبر نوری
   1. چند حالته
   2. تک حالته
   3. استفاده

شبکه فیبر نوری

فرایند انتقال نوری در شبکه فیبر نوری بدین صورت می باشد که یک منبع نور( سورس نوری )، به نام فرستنده یا Tx، نور را به داخل هسته می تاباند. خود هسته core توسط موادی به نام روکش cladd احاطه شده است که نور را با استفاده از یک تکنیک نوری به نام کل بازتابش داخلی در هسته نگه می دارد یا به اصطلاح متخصصان حوزه به دام می اندازد. روکش و هسته با هم محیطی را فراهم می نمایند تا امکان انتقال نور از مبدا تا مقصد کابل فراهم شود.

شکل 1 نمای ساده شده ای از اجزای معمول فیبر نوری را نشان می دهد. همانطور که مشاهده می فرمایید هسته “Core” و روکش “Cladding” در مرکز کابل قرار دارند. لایه پوشش بیرونی “Coating” از فضای داخلی کابل محافظت می نماید و استحکام کابل را بیشتر می نماید و همچنین سهولت نصب و مدیریت را فراهم می سازد. بسته به نوع کابل، لایه بیرونی می تواند از چند لایه فرعی و اضافی مانند بافر و تقویت کننده و… ساخته شود.

شکل 2 تفاوت قطر هسته بین دو نوع فیبر نوری مالتی مد و سینگل مد را نشان می دهد. به طور معمول، هسته فیبر تک حالته (سینگل مُد) تا پنج برابر کوچکتر از هسته فیبر نوری چند حالته (مالتی مُد) است.

البته تفاوت های دیگری نیز بین این دو نوع وجود دارد که در ادامه به بررسی آنها می پردازیم.

اطلاعات بیشتر (لینک های مرتبط):

1. کابل فیبر نوری
2. فیبر نوری Fiber Optic
3. فیبر نوری مالتی مد
4. انتخاب کابل فیبر
5. تفاوت فیبر مالتی مد و سینگل مد
6. تار فیبر نوری
7. کل بازتاب داخلی نور
8. تولید فیبر نوری
9. شعاع خمش کابل فیبر

فیبر نوری چند حالته

در فیبر نوری مالتی مد به دلیل هسته بزرگتر، برخی از پرتوهای نور ممکن است مسیر های نسبتاً مستقیمی را طی نمایند، در حالی که برخی دیگر با بازتاب های بیشتر از طریق روکش cladd مانند آنچه در شکل 3 نشان داده شده است به انتهای لینک منتقل شوند. با توجه به نوع حرکت نور در فیبر مالتی مد و بازتاب های بیشتر پرتو ها تا انتهای لینک، توان نور در این نوع فیبر در فواصل طولانی کاهش می یابد و محدودیت پیمایش پرتو ها را در فواصل به همراه دارد.

به طور خلاصه، فیبر چند حالته پهنای باند بالایی (سرعت های بالا) را در فواصل متوسط (تا 1 کیلومتر) با هزینه مناسب تر ارائه می دهد.

فیبر نوری تک حالته

کابل های فیبر تک حالته تا 5 برابر قطر کمتری نسبت به کابل های چند حالته دارا می باشند. فیبر سینگل مد همانطور که در شکل 4 نشان داده شده است تنها به یک حالت نور اجازه انتشار در هسته را می دهد. به همین دلیل، تعداد بازتاب نور بسیار کمتر از فیبر چند حالته است، بنابراین سیگنال می تواند بیشتر حرکت نماید و مسافت های طولانی تری را بپیماید.

فیبر تک حالته به طور معمول از لیزر یا دیودهای لیزری جهت انتشار نور به داخل هسته بهره  می برد. به همین دلیل هزینه های سیستم انتقال (فرستنده و گیرنده) از فیبر چند حالته کمی بیشتر است. طول موج های نور معمول مورد استفاده در فیبر نوری سینگل مد 1310 نانومتر و 1550 نانومتر می باشد. پهنای باند فیبر تک حالته از نظر تئوری نامحدود است چراکه اجازه می دهد تنها یک حالت نوری در یک زمان عبور نماید.

به طور خلاصه، فیبر تک حالته پهنای باند نامحدودی را با سرعت های بسیار بالاتر در مسافت های طولانی (تا 80 کیلومتر) و حتی در مسافت های کوتاه تر و البته با هزینه بالاتر ارائه می دهد.

اطلاعات بیشتر (لینک های مرتبط):

1. فیبر نوری سینگل مد
2. استاندارد ITU-T
3. مالتی مد OM1
4. مالتی مد OM2
5. مالتی مد OM3
6. مالتی مد OM4
7. مالتی مد OM5

استفاده فیبر نوری در شبکه 

یک لینک شبکه (اترنت) فیبر نوری به دو تار فیبر، هر کدام برای یک جهت انتقال، و دو ماژول فرستنده گیرنده مانند SFP یا SFP+، همانطور که در شکل 5 نشان داده شده است، نیاز دارد. توجه داشته باشید که انتهای فرستنده کابل فیبر در یک دستگاه مانند روتر به انتهای گیرنده سمت دیگر متصل می شود و در دستگاه مقابل نیز بالعکس با کابل دیگر متصل می شود. این مفهوم به ویژه جهت درک زمانی که اتصال یک کابل مستقیم بین دو دستگاه نیست، بلکه از طریق سیستم های شبکه ساختار یافته مانند فریم های توزیع نوری (ODF) انجام می شود، مهم است.

شکل 5. لینک شبکه فیبر نوری با دو تار فیبر، Tx متصل به Rx در هر کابل

هنگامی که لینک فیبر نوری مستقیم نباشد چنانچه از چندین کابل متصل ساخته شده باشد، عبور از انتهای Rx/Tx و اتصال سمت انتقال یک دستگاه به سمت انتقال در طرف دیگر بسیار آسان تر است. امروزه می توان در فیبر نوری سینگل مد از فناوری های دو طرفه انتقال Bidirectional بهره برد که بر روی یک تار فیبر نوری انتقال به طور همزمان یا دوطرفه را فراهم می سازد.

اطلاعات بیشتر (لینک های مرتبط):

1. کل بازتاب داخلی نور
2. نویز – SNR و BER در فیبر نوری
3. سیگنال های آنالوگ و دیجیتال
   
4. فرکانس در فیبر نوری
   
5. طول موج در فیبر نوری
6. باند های طول موج
7. جذب نور “absorption”
8. فرمت های مدولاسیون
9. بودجه افت
10. محاسبه افت توان فیبر نوری
11. پراکندگی در فیبر نوری
12. افت خمش

کابل فیبر نوری

تجهیزات شبکه مسی