انواع کابل فیبر نوری و ویژگی آن‌ها

کابل‌های فیبر نوری دارای انواع مختلفی هستند و مزیت‌های زیادی دارند که با توجه به پوشش کابل، تعداد حالت های آن، محل استفاده  و ... به دسته های مختلفی تقسیم می شوند که در ادامه مطلب با اتاق سرور دات کام همراه باشید.

مزیت های مهم فیبر نوری
1. پهنای باند بسیار بالا و افت کم
به طور کلی فیبرهای نوری با میزان پهنای باند و یا ظرفیت بالایی که دارند شناخته می‌شوند و این مزیت از مهمترین وجه تمایزهای این کابل با کابل‌های مسی می‌باشد. پهنای باند بالا به معنای حجم داده‌هایی است که امکان ارسال آن وجود دارد. بنابراین استفاده از فیبر نوری در پروژه‌هایی که میزان داده‌های جا به جا شونده زیاد و سرعت ارسال نیز مهم است، اهمیت فراوانی دارد. افت کیفیت سیگنال ها نیز از فاکتور‌هایی است که در استفاده از فیبر نوری بسیار حائز اهمیت است. سیگنال‌هایی که توسط این کابل جا به جا می شوند کمتر تضعیف شده و کیفیت خود را از دست می‌دهند. به همین دلیل در مکان هایی که داده های ارسالی دارای پیوستگی هستند و نبود بخشی از داده باعث ایجاد اختلال می شود، استفاده از فیبر نوری اهمیت زیادی پیدا می کند .

2. استفاده در فواصل طولانی
سیگنال الکتریکی که در کابل‌های مسی وظیفه انتقال داده‌ها را بر عهده دارند بعد از گذشت مدتی افت کرده و در فواصل طولانی کیفیت خود را از دست می‌دهند. همان‌طور که در مزیت قبل اشاره شد، کابل‌های فیبر نوری از افت کمی برخوردارند، به همین دلیل استفاده از این کابل‌ها در پروژه‌هایی که نیاز به ارسال و دریافت داده‌ها در فواصل طولانی است، بسیار مرسوم می‌باشد. این قابلیت باعث شده است نیاز به Repeater جهت تولید مجدد سیگنال‌ها کاهش پیدا کند.

3. عدم ایجاد نویز
در کابل‌های مسی عبور جریان الکتریکی باعث ایجاد نویز در کابل‌های مجاور می شود. هرچند از روش های مختلفی جهت جلوگیری از این کار استفاده شده است، اما این مسئله هنوز هم پا برجاست. این مشکل در کابل فیبر نوری وجود ندارد و سیگنال هایی که از کابل عبور داده می‌شوند بر روی کابل‌های دیگر تاثیر نمی‌گذارند. بنابراین پایداری سیگنال‌ ها بالا بوده و نگرانی های ناشی از تضعیف، تغییر و یا از بین رفتن داده ها به حداقل ممکن می‌رسد .

4. کم وزن و انعطاف پذیر
کابل‌های فیبر نوری در مقایسه با کابل‌های مسی از قطر کمتری برخوردار بوده و وزن کمتری دارند. همچنین انعطاف پذیری این نوع کابل‌ها در مقایسه با کابل‌های مسی بالاتر می‌باشد و می توانند در برابر فشار مقاومت کنند بعلاوه کمتر در معرض آسیب و شکستگی قرار می‌گیرند .

5. هزینه نگهداری پایین
برخلاف مواد اولیه که در ساخت کابل های مسی به کار می روند، مواد اولیه تولید شیشه به وفور در دسترس است. این بدان معنی است که هزینه ساخت کابل فیبر نوری از کابل های مسی ارزانتر تمام خواهد شد. اگرچه ممکن است برخی از انواع کابل های فیبر نوری نسبت به کابل مسی، هزینه تولید بالایی داشته باشند، پایداری و دوام بالای فیبر نوری می تواند هزینه خرید، راه‌اندازی و نگهداری (TCO) را کاهش دهد. با پیشرفت تکنولوژی، هزینه کابل فیبر نوری و تجهیزات مرتبط با آن نیز کاهش می یابد.

انواع فیبر نوری
از نظر حالت و یا تعداد سیگنال هایی که در هر کابل فیبرنوری ارسال می شود، فیبر نوری به دو دسته سینگل مود - single-mode و مولتی مود - multi-mode تقسیم می شوند.

سینگل مود یا مالتی مود ؟
فیبر نوری سینگل مود دارای هسته ای به اندازه ی 5 میکرومتر می باشد. به همین دلیل پهنای باند کمی داشته و میتواند یک سیگنال را از خود عبور دهد. این در حالی است که کابل های مالتی مود، از هسته ی بزرگتر و بالطبع پهنای باند بیشتری برخوردارند و می توانند تعداد سیگنال های بیشتری را از خود عبور دهند. بنابراین در مکان هایی که نیاز به سرعت بیشتری می باشد، استفاده از کابل های مولتی مود بهتر از سینگل مود است. اما مشکلی که در کابل های مولتی مود وجود دارد، تضعیف سیگنال ها در فواصل طولانی می باشد. بنابراین در مواردی که نیاز به جا به جایی داده در فواصل طولانی است، از کابل های سینگل مود استفاده می شود. در صورتی که از کابل های مولتی مود برای فواصل طولانی استفاده شود، نیاز است تا از دستگاه Repeater استفاده شود که در فواصل معینی نصب شده و سیگنال ها را تقویت می نماید. این کار باعث افزایش هزینه های زیر ساخت شده و استفاده از کابل های سینگل مود را تقویت می نماید.

قطر نازک فیبرهای سینگل مود، اتصال آنها را مشکل کرده است. در صورتی که نیاز به اتصال دو کابل از این مدل باشد، نیاز به دستگاه خاصی است که به صورت دقیق این کار را انجام دهد. در کابل های مالتی مود نیز دستگاه های خاصی اتصال دو فیبر را انجام می دهند اما به دلیل قطر بیشتر هسته، حساسیت کار زیاد بالا نیست و دستگاه های مورد استفاده برای این کار نیز ارزان تر هستند .

کابل های سینگل مود در دو نوع OS1 و OS2 موجود می باشند. تفاوت این دو در مسافتی است که می توانند پوشش دهند. هر دو مدل از سرعت 1-10 گیگ پشتیبانی می کنند که در مدل OS1 مسافت 2000 متری و در مدل OS2 فاصله ی 5 تا 10 هزار متر را می تواند تحت پوشش قرار دهد. کابل های مولتی مود نیز به 4 دسته ی OM1 , OM2 , OM3 , OM4 تقسیم می شوند. این مدل ها در قطر هسته، مسافت پوشش دهنده و سرعت ارسال با یکدیگر متفاوت هستند.

با توجه به رسیدن سرعت اینترنت فیبر نوری به 240 گیگابیت بر ثانیه که اخیرا با لیزر اسپین انجام شده است، سرعت یک فاکتور مهم بوده و همواره نیازمند توجه است.

فیبر های نوری از لحاظ ضریب شکست که مربوط به نوع مواد استفاده شده در هسته است، به دو دسته ی ضریب شکست پله ای و مرحله ای تقسیم می شوند.

فیبر نوری با ضریب شکست پله ای یا مرحله ای ؟
در فیبر نوری مولتی مود و سینگل مود هر کدام از این ویژگی ها متمایز هستند. در مدل مولتی مود فیبر هایی که با ضریب شکست پله ای هستند، از کاربرد کمی برخوردارند و در مکان های خاص که نیاز به ایجاد ارتباطی با سرعت بالا نمی باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. طراحی و ساخت این نوع فیبرنوری طوری می باشد که قطر هسته بیشتر از قطر روکش هسته است. در نتیجه ضریب شکست هسته، بیشتر از لایه روکش هسته بوده و هنگام عبور نور از هسته و برخورد آن به مرز این دو قسمت، شکستگی تندی حاصل شده و نور مانند آینه بازتابیده می شود. در ادامه پالس های حاصل، شکلی شبیه پله ایجاد می نمایند. یکی از اشکالات رایج این مدل، پهن شدن یا ادغام شدن صفر و یک ها می باشد که باعث مشکل در تفکیک سیگنال ها می شود. همچنین تاخیر هایی را نیز در سمت گیرنده به وجود می آورند .در ضریب شکست مرحله ای قطر هسته و روکش آن فرق زیادی ندارند و بعد از عبور نور و برخورد به مرز آنها، ضریب شکست ملایمی ایجاد می شود و سپس نور به سمت هسته برگشته و در این قسمت ضریب شکست بیشتری نسبت به مرز دو قسمت ایجاد شده و نور مجدد به سمت مرز بر گشت داده می شود. کاربرد این کابل ها در مسافت های طولانی و سرعت بسیار بالا می باشد.

در فیبر های سینگل مود، در مدل ضریب شکست پله ای، به دلیل هسته ی بسیار باریک و عبور یک سیگنال از آن، به دفعات بسیار کمی با مرز هسته و روکش برخورد می کند و کمترین پهن شدگی را دارند. از این نوع کابل ها در مواردی که نیاز به ارسال داده در مسافت طولانی و با سرعت چند ده گیگ می باشد، استفاده می شود .

در فیبر های مولتی مود، در مدل ضریب شکست مرحله ای، هرچه از مرکز هسته دورتر می شویم، ضریب شکست هسته آرام تر انجام شده و کاهش می یابد به طوریکه با قرارگیری در فاصله 50 تا 62.5 میکرون از هسته، به پایین ترین میزان خود خواهد رسید. این شکست تدریجی سبب می شود سطح آینه ای در مرز هسته و روکش به درستی شکل نگیرد که این امر باعث نمایش وضعیتی شبیه به سراب می شود بنابراین پرتوی نور به شکل منحنی شکسته می شود. با رسیدن پرتو نور به محل مشخص (زاویه بحرانی)، دوباره به سوی هسته باز خواهد گشت. مسیری که در بازگشت طی می کند یک منحنی مشابه قبل خواهد بود.

عمدتا از فیبرهای نوری مولتی مود با ضریب شکست مرحله ای، در مسافت کوتاه و سرعت بالا استفاده می شوند. چنانچه قصد استفاده از این کابل ها در مسافت های طولانی را داشته باشید 2 راه پیش رو دارید: 1- سرعت ارسال باید کاهش پیدا کند. 2- مدل فیبر نوری را تغییر دهید. استفاده از فیبر نوری مولتی مود با ضریب شکست مرحله ای (تدریجی) سبب شکست تدریجی نور در موج سینوسی می شود. از دیگر ویژگی های این کابل این است که چگالی این کابل ها بالاتر است که سبب افزایش سرعت نور در هسته خواهد شد بنابراین مطمئن خواهید بود تمامی شعاع های نور به طور همزمان به محل مورد نظر می رسند.


کابل های فیبر نوری با توجه به مکان مورد استفاده در 3 دسته قرار می گیرند که به شرح زیر است:

Outdoor
Indoor
Indoor & Outdoor

Outdoor
فیبر نوری اوت دور همان طور که از نام آن مشخص است برای مصارف خارج از ساختمان ها طراحی شده و از مقاومت بالایی برخوردار است. این نوع کابل ها بیشتر در مدل Loose Tube تولید و استفاده می شود. در این مدل، تارهای فیبر نوری در داخل روکش پلاستیکی قرار گرفته اند و امکان حرکت این تار ها وجود دارد. این ویژگی باعث افزایش استحکام کابل در برابر فشار می شود .

Indoor
کابل های فیبر نوری Indoor به نحوی طراحی و ساخته شده اند که برای نصب بین و درون ساختمان ها مناسب باشند. این نوع کابل ها در مقایسه با کابل های Outdoor، دما و فشار فیزیکی کمتری تحمل می کنند اما باید در برابر آتش سوزی مقاومت بالایی داشته باشند و در زمان بروز آتش سوزی، دود کمتری در محیط متصاعد کنند. کابل های فیبر نوری Indoor شعاع خم شدگی کمتری فراهم می کنند تا جهت نصب به شکل عمودی نیز ایده آل باشند هم چنین مدیریت و کنترل آن نیز ساده تر خواهد بود.

Indoor & Outdoor
این نوع کابل ها نیز به نحوی طراحی و ساخته شده اند که قابلیت تحمل شرایط سخت فضاهای خارجی را داشته باشند و در عین حال در فضاهای داخلی قابل نصب باشند زیرا نیاز است تا در برابر آتش سوزی مقاومت بالایی داشته باشند. به طور خلاصه می توانیم بگوییم کابل های Indoor & Outdoor برای برآورده ساختن نیازهای هر دو محیط تولید شده اند.

از لحاظ مواد سازنده روکش، کابل های فیبر نوری به چند دسته تقسیم می شوند :

PVC: این روکش، رایج ترین نوع روکش برای کابل های فیبر نوری outdoor است. از مزایای این روکش می توان به انعطاف پذیری، هزینه پایین و استحکام بالای آن اشاره نمود.
PE: این نوع از روکش ها از عایق بندی بالایی برخوردار می باشند، کاملا مستحکم بوده و در عین حال انعطاف پذیری بالایی دارند.
PUR: عمده استفاده این روکش ها در فضاهایی است که دمای کمتری دارند. از سایر ویژگی های آن می تواند به انعطاف پذیری و مقاومت آن در برابر آسیب های ضعیف اشاره نمود.
PVDF: در مقایسه با کابل های روکش PE، این نوع کابل ها نسبتا در برابر آتش سوزی مقاوم هستند.
TPR/TPE: این نوع از روکش ها دارای خاصیت ارتجاعی هستند که سبب می شود در محیط های با دمای پایین کارآمد تر باشند. این نوع روکش ها قیمت مقرون به صرفه ای دارند و کاملا انعطاف پذیر می باشند. میزان تحمل فشار این روکش در مقایسه با PUR کمی ضعیف است.
Thermoplastic CPE: در محیط هایی که شرایط فیزیکی و محیطی سختی وجود دارد استفاده از این نوع روکش مرسوم تر است. این نوع روکش ها، سبک وزن هستند و در عین حال استحکام بالایی دارند. قیمت آن ها اقتصادی است و در برابر رطوبت، اشعه UV و ... مقاومت مطلوبی دارند.
LSZH: این نوع از روکش ها بیشتر در میان عموم شناخته شده هستند. از ویژگی آن می توان به مقاومت بالا در برابر آتش سوزی اشاره کرد. چنانچه این روکش در معرض شعله قرار گیرد دود کمی از خود متصاعد خواهد کرد و هنگام سوختن سبب تولید گاز هالوژن نخواهد شد. از این روکش عمدتا در فضای داخلی ساختمان ها استفاده می شود.