آشنایی با فیبر نوری

تفاوت کابل‌های فیبر نوری و کابل مسی

با پیشرفت تکنولوژی، اختراع و نوآوری‌های متعدد در صنایع مختلف وجود داشته است. یکی از آن‌ها استفاده از کابل‌های فیبر نوری است که توانسته است برجستگی زیادی در بازار نسبت به کابل‌های مسی به دست آورد. بهتر است بدانیم علت این برجستگی و گسترده شدن این نوع کابل‌ها چیست و تفاوت آن با کابل مسی چه می‌باشد.

کابل مسی تشکیل‌شده از عنصر مس است. اندازه کابل بستگی به هدف استفاده از آن دارد که برای محافظت از یک پوشش مخصوص استفاده می‌شود. کابل‌های مسی اطلاعات را از طریق سیگنال‌های الکتریکی منتقل می‌کند همانند سیم‌های معمولی تلفن ، یا بلندگو و یا کابل کامپیوتر که از سال‌های قبل تاکنون رواج داشته است.

فیبر نوری شامل رشته‌های پلاستیکی و یا شیشه‌ای برای انتقال داده‌ها یا اطلاعات دیجیتالی با استفاده از نور به‌جای برق است. در فیبر نوری از پالس‌های نوری که در شیشه یا پلاستیک فرستاده می‌شوند بجای سیگنال‌های الکتریکی استفاده می‌شود. تفاوت این دو نوع کابل دقیقاً در همین نکته است که فیبر نوری بااینکه نمی‌تواند برق را انتقال دهد ولی عملکرد بسیار بالایی دارد.

فیبر نوری در مقایسه باسیم‌های مسی، دارای این مزایا است:

تضعیف کمتر سیگنال :

کابل فیبر نوری به‌طور کامل در برابر تداخل الکترومغناطیسی چیزی که به‌سادگی کابل‌های مسی را تحت تأثیر قرار می‌دهد مقاوم است.همچنین کابل‌های فیبر نوری خیلی کمتر از کابل‌های مسی تحت تأثیر میرایی(ضعیف شدن سیگنال‌ها پس از مدتی حرکت کردن در سیم) قرار دارند.در کابل‌های مسی بعد از 100 تا 500 متر بسته به نوع کابل سیگنال آن‌قدر ضعیف می‌شود که در مقصد دیگر قابل‌خواندن نیست یعنی Dataی اولیه دیگر قابل بازیافت نیست. بعضی از انواع کابل‌های فیبر نوری می‌توانند تا مسافت 120 کیلومتر را بدون اینکه سیگنال‌ها بیش‌ازاندازه ضعیف بشوند، حمل کنند.

امنیت بالا در انتقال :

کابل فیبر نوری به‌طور ذاتی دارای امنیت بیشتری نسبت به کابل‌های مسی است.چون غیرممکن است بدون اینکه بر روی ارتباط نرمال یک لینک فیبر نوری اثر بگذاریم یک انشعاب فرعی از آن بگیریم. (توضیح اینکه در کابل‌های مسی می‌توان به‌سادگی رشته‌های داخل آن را درجایی خارج از دید لخت کرد و با یک گیره سوسماری یک انشعاب از آن گرفت و Dataیی که داخل کابل جریان دارد دزدید با اصطلاحاً Sniff کرد. ولی این کار در فیبر نوری بدون قطع کردن کامل لینک و به کار بردن دستگاه‌ها و تجهیزات مخصوص و گران‌قیمت غیرممکن است).

عدم تداخل:

برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در سیم‌های مسی که با سیگنال‌های عبوری از کابل‌های نزدیک تداخل می‌کنند، سیگنال‌های نوری در فیبر نوری حتی با سیگنال‌های عبوری از فیبری که در همان کابل است هم تداخل نمی‌کند. بنابراین صدا در مکالمات تلفنی واضح‌تر منتقل می‌شود و کانال‌های تلویزیونی هم بهتر دریافت می‌شوند.

ظرفیت انتقال بالاتر :

ازآنجاکه فیبر نوری نازک‌تر از سیم‌های مسی است، بنابراین در کابلی با قطر معلوم تعداد فیبر نوری بیشتری جا می‌گیرد تا سیم مسی. پس این امکان فراهم می‌شود که از کابلی با قطر مشابه تعداد خطوط تلفن بیشتر یا تعداد کانال‌های تلویزیونی بیشتری عبور داده شود.

ارزان‌تر بودن :

فیبر نوری به طول چندین مایل از سیم مسی باهمین طول ارزان‌تر است. این قیمت مناسب باعث می‌شود که بتوانید تلویزیون کابلی یا اینترنت را هرجایی در اختیار داشته باشید و در پول شما هم صرفه‌جویی می‌شود.

نازک‌تر و سبک بودن :

فیبر نوری باضخامتی کمتر از ضخامت سیم مسی تولید می‌شود و وزن کمتری دارد لذا فضای کمتری را می‌گیرد که این مزیت بزرگی است.

کم‌مصرف بودن:

ازآنجاکه سیگنال‌ها در فیبر نوری کمتر ضعیف می‌شوند، بنابراین فرستنده‌های کم‌مصرف‌تری نسبت به فرستنده‌های با ولتاژ بالا در سیم‌های مسی نیاز است. این مزیت بازهم باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شود.

اشتعال ناپذیری :

چون هیچ الکتریسیته‌ای از فیبر نوری عبور نمی‌کند، خطر اشتعال هم وجود ندارد.

قسمت‌های مختلف یک‌رشته فیبر نوری

اگر با دقت به یک‌رشته فیبر نوری نگاه کنید، می‌بینید که از قسمت‌های زیر ساخته‌شده :

هسته یا Core: هسته بخش مرکزی فیبر است که از شیشه ساخته‌شده و نور در این قسمت سیر می‌کند.

لایه روکش یا Cladding : واسطه شفافی که هسته مرکزی فیبر نوری را احاطه می‌کند و باعث انعکاس نور به داخل هسته می‌شود.

روکش محافظ یا Kevlar : روکشی پلاستیکی که فیبر نوری در برابر رطوبت و آسیب دیدن محافظت می‌کند.

ژاکت یا Jacket: صدها یا هزاران عدد از این رشته‌های فیبر نوری به‌صورت بسته‌ای در کنار هم قرار داده می‌شوند که به آن کابل نوری گویند. این دسته از رشته‌های فیبر نوری با یک پوشش خارجی موسوم به ژاکت یا Jacket محافظت می‌شوند.

فیبرهای نوری دو نوع‌اند :

کابل‌های فیبر نوری به دودسته اصلی تقسیم می‌شوند Single-Mode و Multi-Mode. تفاوت اصلی این دودسته در ضخامت Core و Cladding آن‌ها است. این تفاوت ضخامت اولین خاصیتی است که از آن برای تشخیص نوع کابل استفاده می‌شود.

فیبر نوری Single دارای Core با قطر 8.3 میکرون است.قطر Core و Cladding در این نوع کابل‌ها بر روی‌هم 125 میکرون است. این مطلب را معمولاً به‌صورت 8.3/125 نشان می‌دهند. بیشتر کابل‌های Multi-mode که در شبکه‌های انتقال Data استفاده می‌شوند دارای قطر 62.5/125 میکرون هستند.

در کابل‌های Single-Mode همان‌طوری که از اسم آن‌هم می‌توان حدس زد فقط از نوری با یک طول‌موج استفاده می‌شود.از این نوع کابل‌ها در Laser به‌عنوان منبع نوری استفاده می‌شود. نتیجه این کار هم این است که کابل‌های Single-Mode می‌توانند سیگنال‌ها را تا مسافت‌های دور حمل کنند. به همین دلیل و یک دلیل دیگر این نوع کابل‌ها را در مکان‌های خارجی اصطلاحاً Out Door ) ) و جاهایی که مسافت زیاد موردنظر است مثل خطوط تلفن یا تلویزیون‌های کابلی بیشتر می‌بینیم.

این نوع کابل‌ها برای استفاده در LANها زیاد مناسب نیستند،چون نسبت به نوع Multi-Mode خیلی گران‌تر هستند و همچنین از خمش پذیری کمتری برخوردار هستند.به این معنی که نمی‌توان آن‌ها را در گوشه‌ها به‌اندازه لازم خم کرد.

کابل‌های Multi-Mode از دیود نوری یا LED بجای Laser به‌عنوان منبع نوری استفاده می‌کنند و می‌توانند طول‌موج‌های متفاوتی را هم‌زمان و بدون تداخل باهم حمل کنند. این کابل‌ها نسبت به نوع Single فاصله کوتاه‌تری را ساپورت می‌کنند و در مسافت‌های کوتاه‌تر استفاده می‌شوند و خم کردن آن‌ها در گوشه‌ها بهتر صورت می‌گیرد و همچنین قیمت آن‌ها نیز کمتر است.

کابل کواکسیال یا فیبر نوری

در ذهن همه ما اولین فضای انتقال سیگنال ویدئو، کابل کواکسیال یا همان کابل هم‌محور می‌باشد. کابل کواکسیال که از یک مغزی و شیلد محافظ آن به همراه عایق واسطه تشکیل یافته است طبق خاصیت مقاومتی فلزات هادی، باعث افت سیگنال در طول مسیر می‌گردد. هرچند با به‌کارگیری تقویت‌کننده‌های میانی و یا مدارات گیرنده حساس تا حدودی در جهت افزایش طول مسیر تلاش شده است ولی در یک تخمین مناسب بیش از حدود یک کیلومتر غیرعملی می‌نماید. همچنین در دستگاه‌های امنیتی کابل‌های کواکسیال به‌راحتی مورد تأثیر نویزهای محیط و دستگاه‌های مجاور قرار می‌گیرد و لذا باعث ایجاد تصویر اصطلاحاً نویزی می‌شود. گاهی حذف نویز روی کابل‌های مسی غیرممکن است.

اما همان‌طور که پیشتر توضیح دادیم تمام نقاط ضعف این کابل را فیبر نوری با توجه به ساختاری که دارد برطرف می‌نماید. اما نکته این است که مبدل‌های فیبر نوری گران هستند و باید با توجه به ویژگی‌ها و گستردگی‌های پروژه انتخاب بهینه را انجام داد.

انتخاب بهینه :

استفاده از کابل کواکسیال و یا فیبر نوری بر اساس نوع سیستم و گستردگی آن صورت می‌گیرد. در پروژه‌هایی که فاصله دوربین‌ها از محل کنترل و دستگاه مرکزی زیاد می‌باشد از فیبر نوری (تک مدی و یا چند مدی ) استفاده می‌شود. این استراتژی علاوه برافزایش کیفیت تصویر و کنترل بدون تأخیر دوربین، در افزایش امنیت سیگنال‌ها نیز مؤثر است. درهرحال در مسافت‌های کوتاه و در شرایطی که کیفیت تصویر حفظ می‌گردد می‌توان از کابل کواکسیال مناسب استفاده نمود.

نکته دیگر اینکه تا قبل از این لینک‌های ارتباطی فیبر نوری به دلیل وارداتی بودن بسیار پرهزینه بوده و فقط در پروژه‌های بزرگ استفاده می‌شد، ولی خوشبختانه با تولید لینک‌های ارتباطی باکیفیت و قیمت مناسب در ایران، استفاده از فیبر نوری دارای صرفه اقتصادی بیشتری شده و شرکت‌های مجری توانسته‌اند بدون دغدغه از این محصولات در طراحی‌های خود بهره ببرند .