دانستنی های فیبر نوری

دانستنی های فیبر نوری

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری یا تار نوری (Optical Fiber)، به رشته­ های متشکل از تارهای بسیار نازک شیشه­ای یا پلاستیکی گفته می­شود که قطر هر یک از آنها به باریکی تار موی انسان می­رسد. مجموعه­ی این تارها در کنار هم کابل ­های نوری را تشکیل می­دهند که از آنها به منظور ارسال سیگنال­ های نوری در مسافت­ های طولانی و همچنین جهت انتقال داده­ های تصویر، صوت و … تا سرعت ۱۰ گیگابیت بر ثانیه و یا بالاتر استفاده می­شود. امروزه فیبر نوری کاربرد فراوانی در شبکه­ های مخابراتی، رایانه ای و همچنین اینترنت دارد.

فیبر نوری1انتقال داده توسط فیبر نوری بر اساس پدیده انکسار اتفاق می­افتد. آنگونه که می­توان با بکارگیری اصول زاویه بحرانی در قانون بازتاب (انعکاس) و با استفاده از فرستنده، منبع نور، هادی بازتابی، تکرارکننده و قطعاتی دیگر، به آن دست یافت.

ساختار فیبر نوری:

هر رشته فیبر نوری از سه لایه هسته (Core)، پوسته (Cladding) و محافظ (Buffer Coating) تشکیل شده است. به این صورت که هسته­ های کاملا شیشه­ ای یا پلاستیکی در مرکز آن قرار گرفته که با بازتاب داده­ ها در فواصل کوتاه می­تواند با بیشترین سرعت و همچنین در کوتاه­ترین زمان، آن­ها را منتقل کند. حول هسته نیز توسط لایه­ ای شیشه­ ای یا پلاستیکی پوشش داده شده است که پوسته نامیده می­شود و منجر برگشت نور منعکس شده به هسته می­گردد. در این حالت قطر هسته و پوسته به ۱۲۵ میکرون می­رسد. در نهایت بر روی این دو لایه، لایه ­ی محافظ دیگری آنها را پوشش می­دهد که کل مجموعه را در برابر آسیب­ های ناشی از محیط مقاوم می­سازد. جنس این لایه پلاستیک بوده و می­تواند تعداد زیادی از فیبر­های نوری را در خود جای دهد.

فیبر نوری2نحوه انتقال داده­ها در فیبر­های نوری:

فیبر نوری به مانند یک راهرو پرپیچ و خم می­ماند که بر سر هر پیچ یک آینه نصب شده است و با روشن شدن یک منبع نورانی در ابتدای این راهرو، با بازتاب آن نور توسط آینه­ های نصب شده بر سر هر پیچ، تمامی مسیر روشن می­شود. نور در کابل فیبر نوری از طریق هسته و با جهش­ های پیوسته در فواصل کم حرکت کرده و توسط پوسته در مسافت­ های طولانی بازتاب می­شود.

مزایا­ی فیبر نوری:

فیبرهای نوری در قیاس با سیم ­های مسی دارای مزیت­های قابل توجهی است که می­تواند در مصارف مشابه جایگزین مناسبی باشد. از مزایای آن می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

voltageقیمت مقرون به صرفه ­تر (در مقیاس­ های بالا)؛

voltageاندازه نازک­تر؛

voltageظرفیت بالای انتقال داده­ با توجه به پهنای باند مناسب؛

voltageنوسانات ناچیز؛

voltageعدم تداخل الکترومغناطیسی بین فیبرهای نزدیک به هم؛

voltageمصرف پائین برق با توجه به صرف و همچنین اتلاف کمتر انرژی در فرآیند انتقال داده­ ها؛

voltageعدم اشتعال­ زایی با توجه به عدم وجود الکتریسیته­ ی قابل توجه؛

voltageوزن کم، در نتیجه سهولت در نصب و نگهداری؛

voltageانعطاف پذیری بالا جهت کاربرد و مصرف در موارد خاص مانند عکس برداری پزشکی؛

voltageعدم محدودیت فاصله در برقراری ارتباطات شبکه ­ای؛

voltageپایداری در برابر اختلالات محیطی و نوسانات الکترومغناطیسی، رادیویی و …؛

voltageسرعت بالاتری در انتقال داده­ های دیجیتال یا آنالوگ؛

voltageقابلیت تعمیر در زمان اتصال، بدون آنکه مدار دچار نقص شود؛

voltageامنیت بالا به واسطه­ ی عدم تشعشع تارها و آشکار سازی در زمان اتصال و فراهم نشدن زمینه ­های مزاحمت­ های خارجی

فیبر نوری 3معایب فیبر نوری:

محدودیت­ های این­گونه اتصالات تنها در مواردی چون لزوم دقت و توجه کامل در زمان نصب، احتمال شکست در هنگام زاویه دادن بیش از حد فیبر، محدودیت در میزان کشش برای فیبرها با ظرفیت خاص و همچنین آسیب­ پذیری در برابر ضربه خلاصه می­شود.

انتخاب بهترین کابل شبکه برای پیاده سازی انواع شبکه های انتقال داده

کابل های شبکه از دیگر تجهیزات شبکه می باشند که شریان های حیاتی یک مجموعه هستند. برای اینکه یک داده بتواند از یک رایانه به رایانه‌ی دیگر منتقل شود، انتخاب کابل مناسب می تواند تاثیر بسیار بالائی در کارائی شبکه شما داشته باشد. علی رغم پیشرفت هایی که امروزه در فناوری بی سیم صورت گرفته است، بسیاری از شبکه های کامپیوتری در قرن بیست و یکم هنوز بر کابل‌ها به عنوان یک بستر فیزیکی برای دستگاه هایی که کار انتقال داده انجام می دهند، اتکا می کنند. انواع استاندارد مختلفی از کابل های شبکه همچون کواکسیال، زوج به هم تابیده و فیبر نوری وجود دارند که هر کدام برای منظور خاصی طراحی شده اند.

کابل های کواکسیال

کابل «کواکس» که در دهه ۱۸۸۰ اختراع شد، بهترین کابل برای اتصال تلویزیون ها به آنتن های خانگی شناخته شده است. کابل کواکسیال همچنین به عنوان کابل استاندارد اترنت ۱۰ مگابیت بر ثانیه شناخته می شود. در طول دهه ۱۹۸۰ و اوایل دهه ۱۹۹۰ که کابل های اترنت ۱۰ مگابیت بر ثانیه معروف و محبوب بودند، شبکه ها عموما از یکی از دو مدل کابل کواکس thinnet (استاندارد ۲BASE10) و thicknet (استاندارد ۵BASE10) استفاده می کردند. این کابل ها از یک سیم مسی داخلی با ضخامت های مختلف به همراه عایق و محافظت های دیگر تشکیل می شوند. سفت بودن این کابل ها باعث می شود که ادمین های شبکه، در نصب و نگهداری thinnet و thicknet با مشکل مواجه شوند.

کابل زوج به هم تابیده شده

کابل های به هم تابیده شده در طول دهه ۱۹۹۰به عنوان استاندارد پیشرو برای اترنت، در شروع اترنت ۱۰ مگابیت بر ثانیه (۱۰BASE-T که همچنین با عنوان ۳ Cat نیز شناخته می شود) معرفی شد و با نسخه های تکمیل شده برای ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه (۱۰۰BASE-TX، Cat5 و Cat5e) و در پی آن سرعت های بالاتر تا ۱۰ گیگابیت بر ثانیه (۱۰GBASE-TX) ادامه پیدا کرد.

زوج کابل های به هم تابیده از ۸ سیم به صورت زوجی تشکیل شده تا تداخلات الکترومغنایسی بدین وسیله به حداقل برسد.

دو نوع استاندارد صنعتی برای زوج کابل ها تعریف شده است:

زوج کابل های بدون محافظ (UTP)

زوج کابل های دارای محافظ (STP)

کابل های اترنت مدرن به منظور کاهش هزینه از سیم کشی UTP استفاده می کنند، در حالی که کابل کشی STP در انواع دیگری از شبکه از قبیل Fiber Distributed Data Interface (FDDI) مورد استفاه قرار می گیرد.

برای مصارف خانگی از کابل های زوج به هم تابیده استفاده می شود. کابل های زوج به هم تابیده دو نوع هستند. کابل های بدون شیلد و کابل های شیلدار.

کاربرد شیلددار برای کاهش نویز می باشد. به اختصار به این نوع کابل ها، کابل ها STP گویند. از کابل های شیلد دار در مناطقی که نویز دارند، مثلا محیط های خارج از خانه و یا مسافت های طولانی استفاده می شود. به عنوان مثال هنگامی که کابل شبکه در کنار کابل برق استفاده شود، باید از کابل های شیلدار STP استفاده نمود.

در مقابل کابل های شیلدار STP، کابل های UTP وجود دارند که همان کابل های بدون شیلد می باشند.

کابل های فیبرنوری

در حالی که سیم های فلزی عایق که سیگنال های الکتریک را منتقل می کنند، کابل های شبکه فیبرنوری با استفاده از رشته های شیشه و پالس های نور کار می کنند. این کابل های شبکه با وجود آن که از شیشه ساخته شده اند، انعطاف پذیر هستند. این کابل‌ها به طور گسترده در نصب و راه اندازی اتصالات Wide Area Connection (WAN)، در جایی که مسافت زیاد زیرزمینی و یا کابل های روکار مدنظر باشد و همچنین در ساختمان های اداری و جاهایی که حجم زیادی از ارتباطات مورد نیاز باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. دو نوع استاندارد صنعتی برای کابل‌های فیبر نوری تعریف شده است که شامل single mode (استاندارد ۱۰۰BASEBX) و multimode (استاندارد BASESX100) می باشد. شبکه های ارتباط از راه دور با فاصله زیاد به دلیل ظرفیت پهنای باند بالاتر، بیشتر از single mode استفاده می کنند، در حالی که شبکه های محلی به دلیل کاهش هزینه بیشتر از multimode استفاده می کنند.

استفاده از کابل های فیبر نوری به دلیل قیمت بسیار بالا کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. کاربرد این نوع کابل ها بیشتر در مناطق نظامی و وسیع می باشد.

کابل شبکه (اترنت) برای اتصال سیمی کامپیوتر به شبکه، مودم و روتر مورد استفاده قرار می گیرد. کابل اترنت، داده را از طریق جفت سیم های مسی به هم تابیده یا سیم های Solid Core (استخوانی) که به کانکتور های RJ-45 متصل می شود، انتقال می‌دهند. این زوج کابل های به هم تابیده از چهار جفت سیم مسی به هم پیچیده مسی ساخته شده اند.

در برخی موارد، تنها از دو زوج سیم مسی (۴رشته) برای انتقال اطلاعات استفاده می شود؛ اما در کابل هایی که سرعت انتقال اطلاعات بالاتری دارند، هر چهار جفت سیم (۸ رشته) مورد استفاده قرار می گیرند.

در اغلب موارد اتصالات سیمی، با ثبات تر و مورد اعتمادتر از اتصالات بی سیم هستند. همچنین می توان از انواع مختلفی از کابل ها برای کاربردها و مسافت های متفاوت استفاده کرد.

در اغلب کابل های شبکه (Ethernet)، با افزایش مسافت سیگنال ها افت پیدا می کنند. همچنین نوع کابلی که استفاده می شود، بر سرعت و اتصال شبکه تاثیر به سزایی دارد. از این رو مهم است که برای هر کاربرد خاص، کابل مناسبی انتخاب شود. انتخاب یک کابل شبکه مناسب، به نوع شبکه، سرعت، مسافت، ناحیه پوشش داده شده و عملکرد کابل وابسته است.

انواع کابل شبکه

امروزه کابل های شبکه گوناگونی در بازار یافت می شوند. این کابل های متنوع، معمولا در دسته بندهای مشخصی قرار می گیرند. همچنین این کابل ها را می توان از طریق انواع پلاگ های استفاده شده در آن ها از یکدیگر متمایز نمود.

• دسته بندی کابل اترنت

دسته‌بندی کابل‌های شبکه توسط انجمن صنایع الکترونیک و انجمن صنعت مخابرات (EIA / TIA) مشخص شده است. این دسته‌بندی بر اساس عملکرد و کارایی هر کابل، سرعت، فرکانس شبکه و یا همان پهنای باندی که پشتیبانی می کند، تعیین شده است.
جدول زیر حاوی شرح مخصری از رایج ترین کابل های شبکه است.

همانطور که در جدول بالا ذکر شد، کابل Cat 5Eرایج ترین کابل بین کابل های شبکه بوده و از نظر اقتصادی نیز به صرفه می‌باشد.

• انتخاب یک کابل شبکه مناسب

برای انتخاب یک کابل شبکه مناسب، ابتدا باید سرعت شبکه را مدنظر قرار دهیم. کابلCat5 و یا Cat 5E برای سرعت شبکه تا ۱۰۰ مگابیت در ثانیه کافی است، اما کابلCat6 برای سرعت های بالاتر در نظر گرفته می شود.

گام بعدی تعیین طول کابل مورد نیاز است. سیگنال در کابل های بلندتر دچار افت می شود، اما کابل های کوتاهتر سیگنال را سریعتر و بدون تخریب عبور می دهند. برای فواصل ۱۰۰ متر و بیشتر از آن، کابل هایCat6 یا Cat 6a مناسب هستند. کابل Cat 5E برای فواصل ۱۰۰ متر و یا کمتر از آن و کابلCat5 برای فواصل کمتر از ۲۰ متر پیشنهاد می شوند.

در نهایت، در گام آخر باید Connector مناسب برای کابل انتخاب شود. در مجموع می توان گفت کابل های Cat 5E و Cat6 ، straight-through، رشته ای، زوج سیم به هم تابیده بدون روکش و کابل های روکش دار PVC برای استفاده در شبکه های خانگی مناسب هستند.

یافتن کابل شبکه مناسب در زمان راه اندازی یک شبکه خانگی بسیار مهم و ضروری است. انتخاب یک کابل مناسب تفاوت های زیادی ایجاد می کند. سرعت شبکه، طول کابل و نوع کابل از عوامل مهم و کلیدی به هنگام خرید کابل به شمار می آیند. برای ارتقاء یک شبکه، کابل Cat6 بسیار مناسب است، این نوع کابل برای بروزرسانی در آینده بسیار مناسب است.