مزایای کابل فیبر نوری بر کابل مسی

در سال های اخیر آشکار شده است که فیبر نوری به طور پیوسته جایگزین سیم مسی به عنوان یک وسیله مناسب برای سیگنال ارتباطی می شود. آنها فواصل طولانی بین سیستم های تلفن محلی را در بر می گیرند و همچنین ستون فقرات بسیاری از سیستم های شبکه را فراهم می کنند. سایر کاربران سیستم عبارتند از خدمات تلویزیون کابلی، پردیس های دانشگاه، ساختمان های اداری، کارخانه های صنعتی و شرکت های خدمات کابل برق.

سیستم فیبر نوری مشابه سیستم سیم مسی است که فیبر نوری جایگزین آن می شود. تفاوت این است که فیبر نوری به جای استفاده از پالس های الکترونیکی برای انتقال اطلاعات به خطوط مسی، از پالس های نور برای انتقال اطلاعات به خطوط فیبر استفاده می کند. نگاهی به اجزای یک زنجیره فیبر نوری درک بهتری از نحوه عملکرد سیستم در ارتباط با سیستم های مبتنی بر سیم به دست می دهد.

در یک انتهای سیستم یک فرستنده قرار دارد. این محل مبدا اطلاعاتی است که به خطوط فیبر نوری می رسد. فرستنده اطلاعات پالس الکترونیکی رمزگذاری شده از سیم مسی را می پذیرد. سپس آن اطلاعات را به پالس های نوری کدگذاری شده ای معادل پردازش و ترجمه می کند. برای تولید پالس های نور می توان از دیود ساطع نور (LED) یا دیود لیزر تزریقی (ILD) استفاده کرد. با استفاده از یک لنز، پالس‌های نور به داخل محیط فیبر نوری هدایت می‌شوند، جایی که در کابل حرکت می‌کنند. نور (نزدیک مادون قرمز) اغلب 850 نانومتر برای فواصل کوتاهتر و 1300 نانومتر برای فواصل طولانی در فیبر چند حالته و 1300 نانومتر برای فیبر تک حالته و 1500 نانومتر برای فواصل طولانی تر استفاده می شود.

برای آگاهی از قیمت سیم افشان اینجا کلیک کنید.

کابل فیبر را از نظر رول مقوایی بسیار بلند (از رول داخلی دستمال کاغذی) که داخل آن با آینه پوشانده شده است، در نظر بگیرید.

اگر یک چراغ قوه را به یک طرف بتابانید، می توانید نور را در انتهای آن ببینید - حتی اگر در گوشه ای خم شده باشد.

پالس های نور به راحتی به سمت پایین خط فیبر نوری حرکت می کنند، زیرا اصلی به نام بازتاب داخلی کل شناخته می شود. این اصل بازتاب داخلی کلی بیان می‌کند که وقتی زاویه تابش از یک مقدار بحرانی فراتر رود، نور نمی‌تواند از شیشه خارج شود، در عوض، نور به داخل بازمی‌گردد. وقتی این اصل برای ساخت رشته فیبر نوری اعمال شود، امکان انتقال اطلاعات به خطوط فیبر به شکل پالس های نور وجود دارد. هسته باید یک ماده بسیار شفاف و خالص برای نور یا در اکثر موارد نزدیک به نور مادون قرمز (850 نانومتر، 1300 نانومتر و 1500 نانومتر) باشد. هسته می تواند پلاستیکی باشد (استفاده می شود). برای فواصل بسیار کوتاه) اما بیشتر آنها از شیشه ساخته می شوند.فیبرهای نوری شیشه تقریباً همیشه از سیلیس خالص ساخته می شوند، اما برخی از مواد دیگر مانند شیشه های فلوروزیرکونات، فلورآلومینات و کالکوژنید برای کاربردهای مادون قرمز با طول موج بلندتر استفاده می شوند.

سه نوع کابل فیبر نوری معمولا استفاده می شود: تک حالته، چند حالته و فیبر نوری پلاستیکی (POF).

الیاف شیشه ای یا پلاستیکی شفاف که اجازه می دهد نور از یک سر به سر دیگر با حداقل تلفات هدایت شود.

کابل فیبر نوری به عنوان یک "راهنمای نور" عمل می کند و نور وارد شده در یک سر کابل را به انتهای دیگر هدایت می کند. منبع نور می تواند یک دیود ساطع کننده نور (LED)) یا یک لیزر باشد.

منبع نور به صورت پالسی روشن و خاموش می شود و یک گیرنده حساس به نور در انتهای دیگر کابل، پالس ها را دوباره به پالس های دیجیتال و صفر سیگنال اصلی تبدیل می کند.

حتی نور لیزری که از طریق کابل فیبر نوری می تابد در معرض از دست دادن قدرت است، در درجه اول از طریق پراکندگی و پراکندگی نور، در خود کابل. هر چه لیزر سریعتر نوسان کند، خطر پراکندگی بیشتر است. تقویت‌کننده‌های نور، که تکرارکننده نامیده می‌شوند، ممکن است برای تازه کردن سیگنال در کاربردهای خاص ضروری باشند.

در حالی که خود کابل فیبر نوری در طول زمان ارزان تر شده است - طول معادل کابل مسی هزینه کمتری در هر فوت دارد اما ظرفیت آن نیست. کانکتورهای کابل فیبر نوری و تجهیزات مورد نیاز برای نصب آنها هنوز هم گرانتر از همتایان مسی خود هستند.

کابل Single Mode یک پایه تک پایه (اکثر کاربردها از 2 فیبر استفاده می کنند) از فیبر شیشه ای با قطر 8.3 تا 10 میکرون است که دارای یک حالت انتقال است. فیبر تک حالته با قطر نسبتاً باریک که از طریق آن فقط یک حالت معمولاً 1310 یا 1550 نانومتر منتشر می شود. پهنای باند بالاتری نسبت به فیبر چند حالته دارد، اما به منبع نور با عرض طیفی باریک نیاز دارد. مترادف فیبر نوری تک حالته، فیبر تک حالته، موجبر نوری تک حالته، فیبر تک حالته.

فیبر تک مودم در بسیاری از برنامه ها استفاده می شود که در آن داده ها در چند فرکانس ارسال می شوند (WDM Wave-Division-Multiplexing) بنابراین فقط یک کابل مورد نیاز است - (تک حالت روی یک فیبر واحد)

فیبر تک حالته سرعت انتقال بالاتر و تا 50 برابر فاصله بیشتر از چند حالته را به شما می دهد، اما هزینه بیشتری نیز دارد. فیبر تک حالته هسته بسیار کوچکتری نسبت به چند حالته دارد. هسته کوچک و تک موج نور عملاً هرگونه اعوجاج ناشی از همپوشانی پالس های نور را از بین می برد و کمترین تضعیف سیگنال و بالاترین سرعت انتقال را در بین هر نوع کابل فیبری ایجاد می کند.

فیبر نوری تک حالته یک فیبر نوری است که در آن فقط حالت محدود پایین‌ترین مرتبه می‌تواند در طول موج مورد نظر معمولاً 1300 تا 1320 نانومتر منتشر شود.

کابل چند حالته قطر کمی بزرگتر دارد، با قطرهای رایج در محدوده 50 تا 100 میکرون برای جزء حمل سبک (در ایالات متحده رایج ترین اندازه 62.5um است). اکثر برنامه هایی که در آنها از فیبر چند حالته استفاده می شود، از 2 فیبر استفاده می شود (WDM به طور معمول در فیبر چند حالته استفاده نمی شود). POF یک کابل پلاستیکی جدیدتر است که عملکردی مشابه کابل شیشه ای را در مسیرهای بسیار کوتاه، اما با هزینه کمتر، نوید می دهد.

فیبر چند حالته پهنای باند بالایی در سرعت های بالا (10 تا 100 مگابایت - گیگابیت تا 275 متر تا 2 کیلومتر) در فواصل متوسط ​​به شما می دهد. امواج نور در مسیرها یا حالت‌های متعددی پراکنده می‌شوند که از هسته کابل معمولاً 850 یا 1300 نانومتر عبور می‌کنند. قطر هسته فیبر چند حالته معمولی 50، 62.5 و 100 میکرومتر است. با این حال، در مسیرهای کابلی طولانی (بیشتر از 3000 فوت [914.4 متر)، مسیرهای متعدد نور می تواند باعث اعوجاج سیگنال در انتهای گیرنده شود و در نتیجه انتقال داده نامشخص و ناقص باشد، بنابراین طراحان اکنون فیبر حالت تک حالت را در برنامه های جدید با استفاده از گیگابیت فرا می خوانند. و فراتر.

استفاده از فیبر نوری به طور کلی تا سال 1970 در دسترس نبود، زمانی که Corning Glass Works توانست فیبری را با تلفات 20 دسی بل در کیلومتر تولید کند. تشخیص داده شد که فیبر نوری برای انتقال مخابراتی تنها در صورتی امکان پذیر است که بتوان شیشه را چنان خالص ساخت که تضعیف آن 20dB/km یا کمتر باشد. یعنی 1% از نور پس از طی 1 کیلومتر باقی می ماند. میرایی فیبر نوری امروزی بسته به فیبر نوری مورد استفاده از 0.5dB/km تا 1000dB/km متغیر است. محدودیت های میرایی بر اساس کاربرد مورد نظر است.

از زمان اولین نصب تجاری سیستم فیبر نوری در سال 1977، کاربردهای ارتباطات فیبر نوری با سرعت زیادی افزایش یافته است. شرکت های تلفن امروزی از فیبر نوری در سراسر سیستم خود به عنوان ستون فقرات معماری و به عنوان ارتباط راه دور بین سیستم های تلفن شهری استفاده می کنند.

شرکت های تلویزیون کابلی نیز شروع به ادغام فیبر نوری در سیستم های کابلی خود کرده اند. خطوط تنه ای که دفاتر مرکزی را به هم متصل می کنند به طور کلی با فیبر نوری جایگزین شده اند. برخی از ارائه دهندگان آزمایش با فیبر را با استفاده از فیبر/هیبرید کواکسیال آغاز کرده اند. چنین ترکیبی امکان ادغام فیبر و کواکسیال را در یک محل همسایگی فراهم می کند. این مکان که گره نامیده می شود، گیرنده نوری را فراهم می کند که تکانه های نور را به سیگنال های الکترونیکی تبدیل می کند. سیگنال‌ها سپس می‌توانند از طریق کابل کواکسیال به خانه‌های فردی ارسال شوند.

شبکه‌های محلی (LAN) گروهی از رایانه‌ها یا سیستم‌های رایانه‌ای هستند که به یکدیگر متصل شده‌اند و به نرم‌افزار برنامه‌ها یا پایگاه‌های داده مشترک اجازه می‌دهند. کالج‌ها، دانشگاه‌ها، ساختمان‌های اداری و کارخانه‌های صنعتی، فقط به نام چند مورد، همگی از فیبر نوری در سیستم‌های LAN خود استفاده می‌کنند.

شرکت های برق گروهی در حال ظهور هستند که شروع به استفاده از فیبر نوری در سیستم های ارتباطی خود کرده اند. اکثر شرکت های برق در حال حاضر دارای سیستم های ارتباطی فیبر نوری برای نظارت بر سیستم های شبکه برق خود هستند.