مبانی فیبر نوری و تجهیزات مرتبط
معرفی کامل فیبر نوری، انواع کابلها، کانکتورها، استانداردها و اصول انتقال داده
فیبر نوری یکی از مهمترین و پرکاربردترین بسترهای انتقال داده در شبکههای ارتباطی، مخابرات، سیستمهای اتوماسیون صنعتی و مراکز داده است. با افزایش حجم اطلاعات و نیاز به سرعتهای بالا، فیبر نوری به دلیل پهنای باند بسیار زیاد، امنیت بالا و مصونیت از نویز الکتریکی، جایگزین اصلی کابلهای مسی شده است. در این مطلب به صورت جامع با مفهوم فیبر نوری، ساختار، اصول عملکرد، انواع کابلها، تجهیزات مرتبط و کاربردهای آن آشنا میشویم.
فیبر نوری چیست؟
فیبر نوری یک رسانه انتقال داده است که با استفاده از نور اطلاعات را از نقطهای به نقطه دیگر منتقل میکند. این کابلها از یک رشته نازک شیشه یا پلاستیک تشکیل شدهاند که نور را از درون هسته هدایت میکنند.
کامپوننتهای اصلی فیبر نوری عبارتند از:
هسته (Core): مسیر عبور نور
روکش داخلی (Cladding): عامل ایجاد بازتاب داخلی کامل
پوشش اولیه (Coating): محافظت مکانیکی
روکش نهایی (Outer Jacket): لایه محافظ بیرونی در برابر آسیبهای فیزیکی
مزیت اصلی فیبر نوری نسبت به کابل مسی در سرعت، پهنای باند، مصونیت از نویز و امکان انتقال در مسافتهای طولانی است.
اصول عملکرد فیبر نوری
عملکرد فیبر نوری بر اساس پدیده بازتاب داخلی کامل (Total Internal Reflection) است. نور وارد شده به هسته در اثر تفاوت ضریب شکست بین هسته و روکش داخلی، در مسیر خود بارها بازتاب شده و انرژی خود را از دست نمیدهد.
سه پارامتر مهم در عملکرد فیبر نوری:
Attenuation (افت فیبر): کاهش توان نور در طول مسیر
Dispersion (پراکندگی): گسترش پالس نوری و کاهش کیفیت سیگنال
Bandwidth (پهنای باند): ظرفیت انتقال داده
انواع فیبر نوری
فیبرهای نوری بر اساس ساختار هسته و نوع انتقال نور به چند دسته تقسیم میشوند:
1. فیبر تکحالته (Single Mode – SM)
در این نوع فیبر، نور تنها در یک مسیر مستقیم حرکت میکند.
ویژگیها:
هسته باریک (۹ میکرون)
مناسب برای مسافتهای بسیار طولانی (دهها کیلومتر)
پهنای باند بسیار بالا
کاربرد در مخابرات، شبکه WAN، مراکز دیتا
2. فیبر چندحالته (Multi Mode – MM)
در این نوع فیبر، نور در مسیرهای مختلفی منتقل میشود.
ویژگیها:
هسته بزرگتر (۵۰ یا ۶۲.۵ میکرون)
مسافت قابل پشتیبانی کمتر از تکحالته
مناسب شبکههای LAN و داخل ساختمان
هزینه پایینتر تجهیزات
انواع MM شامل OM1، OM2، OM3، OM4 و OM5 میباشد که OM5 جدیدترین نسل با پهنای باند بالا است.
انواع کابلهای فیبر نوری
کابلهای فیبر نوری بر اساس کاربردهای محیطی و مکان نصب انواع مختلفی دارند:
1. کابل Indoor (داخل ساختمان)
نرم و انعطافپذیر
دارای روکش LSZH
مناسب رکها و دیتاسنتر
2. کابل Outdoor (بیرونی)
انواع آن:
Armored: دارای زره محافظ فلزی
Aerial: قابل نصب روی دکل
Duct: مناسب کانالکشی
Direct Burial: مناسب دفن مستقیم
3. کابل Drop (FTTH)
مناسب شبکههای فیبر به خانه (Fiber to the Home)
وزن سبک و قیمت پایین
تجهیزات مرتبط با فیبر نوری
در یک شبکه فیبر نوری تجهیزات مختلفی برای اتصال، مدیریت و تبدیل سیگنالها استفاده میشود.
1. پچ کورد (Patch Cord)
کابل آماده با کانکتور دو سر
مناسب اتصال تجهیزات در رک
انواع:
Single Mode / Multi Mode
کانکتورهای LC, SC, ST, FC, MPO
2. پیگتیل (Pigtail)
یک سر کانکتور دارد
برای فیوژن در پچ پنل استفاده میشود
3. پچ پنل فیبر نوری (Fiber Patch Panel)
مدیریت و نگهداری فیبر در رک
دارای کاست، آداپتور و Tray
4. آداپتور فیبر نوری (Fiber Adapter)
اتصال دو کانکتور با هم
انواع: LC/LC، SC/SC، FC/FC و …
5. مفصل فیبر نوری (Fiber Joint Closure)
محافظت از محل فیوژن
کاربرد در شبکههای بیرونی
6. دستگاه فیوژن فیبر (Fusion Splicer)
برای جوش دادن هستههای فیبر
کمترین افت را ایجاد میکند
7. OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)
دستگاهی برای:
تست سلامت فیبر
اندازهگیری افت
مکانیابی قطعیها
8. مبدلها
Media Converter
برای تبدیل سیگنال RJ45 به Fiber
SFP Module
ماژول قابل نصب روی سوئیچ با استانداردهای مختلف مانند:
SFP
SFP+ 10G
QSFP+ 40G
QSFP28 100G
انواع کانکتورهای فیبر نوری
معروفترین کانکتورها:
SC: پرکاربرد در شبکههای مخابراتی
LC: کوچک و مناسب دیتاسنتر
ST: قدیمی و چرخشی
FC: مقاوم و مناسب لرزش
MPO/MTP: مخصوص شبکههای High-Density
استانداردهای مهم در فیبر نوری
TIA/EIA 568
ISO/IEC 11801
ITU-T G.652, G.655, G.657
IEC 60793 / 60794
IEEE 802.3 برای استانداردهای سرعت
کاربردهای فیبر نوری
فیبر نوری در اکثر زیرساختهای حیاتی مورد استفاده قرار میگیرد:
شبکههای مخابراتی
دیتاسنتر و انتقال داده
سیستمهای کنترل صنعتی
شبکههای مانیتورینگ و SCADA
پروژههای FTTH
سیستمهای امنیتی و دوربینهای IP
انتقال سیگنال در محیطهای پر نویز مانند کارخانهها
مزایای فیبر نوری
پهنای باند فوقالعاده زیاد
امنیت بالا
عدم تأثیرپذیری از نویز الکترومغناطیسی
انتقال در مسافتهای طولانی
وزن کم و قطر کم
طول عمر زیاد
معایب فیبر نوری
نیاز به ابزار تخصصی برای نصب
شکنندگی بیشتر نسبت به کابل مسی
هزینه اولیه بالا
نیاز به متخصص برای فیوژن و تست
جمعبندی
فیبر نوری امروز به عنوان ستون اصلی ارتباطات پرسرعت در جهان شناخته میشود. شناخت صحیح از انواع کابلها، تجهیزات مرتبط، استانداردها و روشهای نصب میتواند کیفیت شبکه را بهطور چشمگیری افزایش دهد. با توجه به رشد فناوری، استفاده از فیبر نوری در شبکههای صنعتی، ساختمانی و مخابراتی یک ضرورت اجتنابناپذیر است.
