در جامعه کنونی انتقال داده‌ها اطلاعات همراه با سرعت و دقت فراوان، از اولویت‌های اصلی در حوزه ارتباطات محسوب می‌شود. در گذشته، در بسیاری از زیرساخت‌های مخابراتی و شبکه‌های کامپیوتری، کابل‌های مسی به کار می‌رفتند. اما رشد انفجاری حجم اطلاعات و نیاز به پهنای باند بیشتر سبب شد تا متخصصان به دنبال راهی تازه بگردند که بتواند حجم گسترده‌ای از داده‌ها را در زمان کوتاه جابه‌جا کند. در این میان، فناوری فیبر نوری به عنوان راهکاری کارآمد و مطمئن مطرح شد و راه خود را به صنایع مختلف باز کرد. رشته‌های بسیار ظریف شیشه یا پلاستیک که نور را از درون خود عبور می‌دهند، باعث شدند دگرگونی بزرگی در سامانه‌های ارتباطی رخ دهد.

فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری یا تار نوری، رشته‌ای فوق‌العاده باریک از جنس شیشه یا گاها پلاستیک شفاف است که نور را در امتداد خود هدایت می‌کند. این رشته بسیار نازک است و قطر آن فقط چند میکرون (هزارم میلی‌متر) است. وقتی پالس‌های نور وارد این رشته می‌شوند، به دلیل یک پدیده خاص به نام بازتاب داخلی، درون فیبر حرکت کرده و بدون خروج از مسیر، تا مقصد پیش می‌روند. در مقایسه با کابل مسی که سیگنال‌ها را از طریق جریان الکتریکی عبور می‌دهد، فیبر نوری پیام‌ها را به شکل پرتوهای نوری جابه‌جا می‌کند. به همین دلیل، ظرفیت انتقال داده در آن بسیار بیشتر است و افت سیگنال نیز به مراتب کمتر رخ می‌دهد.

این ویژگی ممتاز باعث شده فیبر نوری بتواند در فاصله‌های طولانی مورد استفاده قرار بگیرد و سرعت انتقال اطلاعات را چند برابر افزایش دهد. به علاوه، حساسیت پایین در برابر تداخل امواج الکترومغناطیسی، فیبر نوری را به رسانایی ارزشمند در حوزه ارتباطات مدرن تبدیل کرده است. درنتیجه، از اتصال شبکه‌های کامپیوتری گرفته تا پخش تصاویر تلویزیونی و حتی زمینه‌های پزشکی، همگی به شکلی گسترده از فیبر نوری بهره می‌برند.

شرکت ماهان شبکه ایرانیان سرورهای اچ پی کارکرده و استوک را با بهترین کیفیت همراه با ضمانت به بازار عرضه می کند. این شرکت علاوه بر سرور، تجهیزات مورد نیاز این سیستم ها را نیز ارائه می دهد. برای اطلاعات بیشتر در مورد سرور استوک و کارکرده می توانید با شماره ۰۲۱۹۱۰۰۸۴۱۳ تماس حاصل فرمایید.

ساختار فیبر نوری چیست؟

یک تار نوری از سه بخش تشکیل شده است که هریک نقش مهمی در هدایت و حفاظت نور بر عهده دارد. این سه بخش اساسی عبارت‌اند از:

هسته : همان بخش مرکزی و شفاف فیبر است که نور در آن عبور می‌کند. این بخش معمولا از شیشه‌ای بسیار خالص ساخته می‌شود تا افت سیگنال و جذب نور کاهش پیدا کند. قطری در حد چند میکرون دارد و هرچه درجه خلوص هسته بالاتر باشد، تضعیف سیگنال نور کمتر می‌گردد.

روکش : به این بخش  که غلاف هم می گویند لایه ای است که دور تا دور هسته قرار می‌گیرد و ضریب شکست آن اندکی از هسته پایین‌تر است. این تفاوت اندک سبب می‌شود پرتوهای نور در هسته بمانند و به شکل انعکاس داخلی کامل، به سمت جلو هدایت شوند. در واقع وجود روکش باعث می‌شود نور به جای خروج توسط هسته، بازتاب داشته باشد و مسیر مشخصی را دنبال کند.

پوشش خارجی: این بخش شامل یک یا چند لایه پلیمری یا مواد مشابه است که به‌ صورت محافظی مکانیکی، هسته و روکش را در برابر رطوبت، فشار، سایش و آسیب‌های فیزیکی دیگر مصون نگه می‌دارد. این پوشش، انعطاف‌پذیری تار را هم بیشتر می‌کند و هنگام کابل‌کشی در مسیرهای پرپیچ‌وخم یا در معرض ضربه، از شکستن هسته پیشگیری خواهد کرد.

نحوه کارکرد فیبر نوری

مبنای عملکرد فیبر نوری بر پایه هدایت نور و پدیده بازتاب داخلی استوار است. وقتی پرتوی نور وارد هسته می‌شود، به این شرط که زاویه ورودش از زاویه بحرانی بالاتر باشد، در برخورد با لبه هسته به طور کامل بازتاب می شود و از هسته بیرون نمی‌رود. همین بازتاب، پرتو را مجبور می‌کند به‌صورت زیگزاگی در طول رشته پیش برود تا زمانی که به انتهای فیبر برسد. ضخامت اندک هسته در کنار تفاوت ضریب شکست میان هسته و روکش، علت اصلی وقوع این پدیده است.

این بازتاب داخلی، پردوام و پشت‌سرهم رخ می‌دهد تا نور در امتداد فیبر سیر کند. به این شیوه، پرتوی نور می‌تواند مسیرهای طولانی را با کمترین میزان ضعیف شدن طی کند. البته بخشی از توان نوری در طی مسیر کاسته می‌شود اما این میزان در قیاس با کابل‌های مسی یا روش‌های سنتی به شکل محسوسی کمتر است. از همین رو ما به تقویت‌کننده‌های کمتری در  میان راه احتیاج پیدا می‌کنیم.

در فرستنده‌های فیبر نوری، داده الکتریکی از کامپیوتر یا سوئیچ شبکه دریافت و آن را به پالس‌های نوری تبدیل می‌کنند. این پالس‌ها پس از طی همه مسیر، به دریافت‌کننده نوری می‌رسند که پالس‌های نور را مجددا تفسیر کرده و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌نماید. به بیان ساده، می‌توان گفت فیبر نوری چون تونلی شفاف برای نور عمل می‌کند که این نور حامل داده ها را از سرآغاز تا انتهای مسیر هدایت می‌کند.

انواع کابل فیبر نوری

کابل‌های فیبر نوری را می‌توان از جنبه‌های گوناگون دسته‌بندی کرد. یکی از رایج‌ترین آن‌ها، تقسیم براساس محیط مورد استفاده است. برخی کابل‌ها برای محیط بیرونی طراحی شده‌اند؛ مثلا کابل‌های هوایی که میان دکل‌ها برقرار می‌شوند یا کابل‌های زمینی که داخل کانال یا به صورت دفنی نصب می‌گردند. این کابل‌ها اغلب پوشش سخت‌تر و لایه‌های محافظتی فلزی یا غلاف‌های ژله‌ای دارند تا جلوی آسیب‌های فیزیکی یا جانوران موذی را بگیرند.

از سوی دیگر، کابل‌های داخلی وجود دارند که درون ساختمان‌ها یا مراکز داده کشیده می‌شوند و نیازمند پوشش مستحکمی نظیر کابل‌های بیرونی نیستند. گاهی هم کابل‌هایی طراحی می‌شوند که در هر دو بخش داخلی و بیرونی مورد بهره‌برداری قرار بگیرند تا طراحی شبکه انعطاف بیشتری داشته باشد.

نوع دیگر، براساس ساختار فیبر است؛ یعنی تک‌حالته یا چندحالته. این دو گروه، در ضخامت هسته و دامنه کاربردشان متفاوتند. فیبرهای تک‌حالته جهت انتقال داده در مسافت‌های طولانی و سرعت بالا انتخاب می‌شوند و فیبرهای چندحالته بیشتر در طول مسیرهای کوتاه به کار می‌روند. همچنین برخی کابل‌ها با روکش‌های ضد حریق عرضه می‌شوند تا امنیت بیشتری در محیط‌های حساس و بسته مهیا باشد.

کابل فیبر نوری تک حالته ( سینگل مود)

در کابل‌های تک‌حالته، هسته‌ای بسیار باریک داریم که قطری حدود ۸ تا ۱۰ میکرون دارد. این هسته کوچک سبب می‌شود تنها یک مسیر برای عبور نور در دسترس باشد. به عبارتی، پرتو نور به صورت کاملا مستقیم در خط مرکزی حرکت می‌کند و کمتر دچار پراکندگی و بازتاب‌های زاویه‌ای متنوع می‌شود.

از ویژگی مهم این ساختار، افت سیگنال بسیار ناچیز و پهنای باند فوق‌العاده بالا است. به همین دلیل در شبکه‌های مخابراتی دور برد، به عنوان ستون فقرات اینترنت جهانی و پیوندهای میان‌شهری جایگاه مهمی پیدا کرده است. همچنین در این شبکه‌ها از لیزرهای تخصصی برای تزریق نور استفاده می‌کنند تا انتقال داده به شکل پایدارتری صورت گیرد.

زمانی که بحث مسافت‌های زیاد و سرعت‌های چشمگیر در میان باشد، معمولا پیشنهاد اول مهندسان ارتباطی، کابل سینگل مود است. هرچند استفاده از این کابل در فواصل کوتاه‌تر هم مرسوم است ولی قیمت تجهیزات لیزر نسبت به دستگاه‌های چندحالته بالاتر خواهد بود. بنابراین باید دید، ساختار شبکه چه توقعی از میزان داده و فاصله انتقال دارد. اگر مسیر طولانی باشد یا حجم سنگینی از داده نیاز به حرکت داشته باشد، کابل‌های تک حالته گزینه مناسب تری خواهند بود.

کابل فیبر نوری چند حالته ( مالتی مود)

کسانی که در فکر راه اندازی ارتباطات در مسافت‌های کوتاه‌تر هستند یا قصد دارند شبکه‌های محلی را پیاده کنند، عموما به سراغ کابل‌های چندحالته می‌روند. در این کابل‌ها، هسته بزرگ‌تری (اغلب ۵۰ یا ۶۲٫۵ میکرون) وجود دارد که مسیرهای گوناگونی برای حرکت پرتوهای نور درست می‌کند. این پدیده را «انتقال در چند حالت» می‌نامند.

به خاطر هسته بزرگ، منابع نوری ساده‌تری نظیر LED برای تزریق پرتو به کار می‌رود. از جمله توانمندی این کابل‌ها، راه‌اندازی راحت‌تر در شبکه‌هایی است که مسافت کوتاه دارند؛ مثل اتصال بین سرورها در یک دیتاسنتر کوچک، میان سوییچ‌های طبقات در یک ساختمان یا وصل کردن تجهیزات شبکه محلی در شرکت‌ها.

البته، کابل چندحالته به خاطر گستردگی مسیرهای نوری، دچار پراکندگی بالاتری می‌شود و در مسیرهای طولانی‌تر، سیگنال افت بیشتری پیدا می‌کند. از این رو به طور معمول برای فاصله‌های بیش از یکی دو کیلومتر چندان به صرفه نیست. همچنین کابل‌های مالتی مود در استانداردهای متفاوتی نظیر OM1، OM2، OM3، OM4 و OM5 عرضه شده‌اند که هرکدام درجه‌ای از پهنای باند و پهنای طول موج را پوشش می‌دهند.

انتخاب نوع کابل نوری

شاید یکی از چالش‌های رایج در پیاده‌سازی شبکه‌های نوری، گزینش نوع کابل باشد. این‌که کدام نوع کابل را می‌توان به کار برود، به شرایط مختلفی از جمله فاصله، مقدار سرعت مورد نظر، معماری شبکه و نوع تجهیزات فرستنده و گیرنده وابسته است.

اگر مسیر انتقال هزاران متر یا چند ده کیلومتر طول داشته باشد و نرخ انتقال داده نیز بالا باشد، کابل تک‌حالته انتخاب می‌شود. چرا که در این حالت تاب‌آوری بیشتری در برابر افت سیگنال دارد و سرعت بالاتری نیز فراهم می‌سازد. اغلب شبکه‌های مخابراتی برون‌شهری، خدمات اینترنت خانگی فیبر یا ارتباطات دیتاسنترهای بزرگ از ساختار سینگل مود سود می‌برند.

در عوض، اگر مسافت کوتاهی برای ارتباط مد نظر است، مثلا در حد چند صد متر یا نهایت یکی دو کیلومتر، کابل چندحالته گزینه مطلوبی خواهد بود. این کابل نصب و اتصال آسان‌تری دارد و قیمت فرستنده LED نسبت به فرستنده لیزر نیز کمتر است. در مرکزهای داده کوچک، شرکت‌های متوسط یا اتصال سیستم‌ها در طبقات مختلف، غالبا مالتی مود جواب می‌دهد. در کنار این‌ها، نوع پوشش کابل (داخلی یا بیرونی بودن) و سایر ویژگی‌ها مثل ضد حریق بودن یا مقاومت در برابر جوندگان هم دخیل هستند.

کاربرد فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری در پهنه‌ای وسیع از صنایع استفاده می‌شود. در بخش مخابرات و ارتباطات، زیرساخت اصلی اینترنت جهانی بر پایه کابل‌های نوری بنا شده و تقریبا می‌توان گفت عمده ترافیک داده بین‌المللی از طریق تارهای نوری در کف اقیانوس‌ها و مسیرهای خشکی عبور می‌کنند. این ویژگی به‌ دلیل پهنای باند بالا در فیبرهای نوری و پایداری بالاتر آن در مقایسه با سیم مسی است.

در صنعت پزشـکی، تارهای نوری به‌ دلیل باریک بودن و انعطاف‌پذیری، در آندوسکوپی و سایر ابزارهای تشخیصی به کار می‌روند. پزشکان می‌توانند بخش‌هایی از بدن انسان را بدون برش گسترده بررسی کنند. همچنین در سامانه‌های پرتودرمانی و لیزرهای دقیق جراحی، فیبر نوری سهم بسزایی دارد.

در حوزه نظامی، به علت وزن اندک و مقاومت در برابر شنود، کابل فیبر نوری برگزیده می‌شود. مخابره امن بین پایگاه‌ها و سیستم‌های هدایت کنترل موشک یا زیردریایی‌ها، روی این فناوری استوار است. باتوجه به اینکه در فیبر، سیگنال الکتریکی جریان ندارد و تابش مغناطیسی ارسال نمی‌شود، استراق سمع یا شنود آن بسیار دشوار خواهد بود.

در صنایع عظیم مانند نفت، گاز، انرژی و صنایع هوایی هم از فیبر نوری بهره می‌برند. یک خط لوله یا پایش چاه‌های نفت و گاز به حسگرهای دقیق نیاز دارد و حسگرهای نوری می‌توانند فشار، دما و جریان را با انتقال نور نمایش دهند. همچنین در نورپردازی و تزیینات داخلی، تارهای نوری بسیار جذاب‌اند. از ایجاد جلوه‌های رنگارنگ در سقف اتاق گرفته تا روشنایی‌های فانتزی در المان‌های دکور، همگی نمونه‌هایی از کاربرد هنری فیبر نوری هستند.

برای گرفتن مشاوره در زمینه خرید سرور استوک hp می توانید با کارشناسان شرکت ماهان شبکه ایرانیان از طریق  شماره ۰۲۱۹۱۰۰۸۴۱۳ در تماس باشید.

جمع بندی

فیبر نوری یک تحول بزرگ در حوزه ارتباطات است. این فناوری که از رشته‌های بسیار نازک شیشه‌ای ساخته شده، با استفاده از انعکاس نور درون خود، داده‌ها را با سرعت و حجم بسیار بالا منتقل می‌کند. تارهای نوری از یک هسته شفاف تشکیل شده که نور را درون خود هدایت می‌کند. یک روکش مخصوص دور این هسته قرار دارد که باعث بازتاب نور در مسیر درست می‌شود و یک پوشش بیرونی هم از فیبر در برابر آسیب‌های محیطی محافظت می‌کند. در دو سر این کابل، فرستنده و گیرنده‌ای وجود دارند که داده‌ها را به نور تبدیل کرده و دوباره به اطلاعات قابل خواندن برمی‌گردانند. بسته به فاصله و سرعت انتقال، از دو نوع سینگل مود  یا مالتی مود استفاده می‌شود. همچنین یک لایه محافظ اضافی، فیبر نوری را برای استفاده در محیط‌های داخلی یا فضای باز مقاوم‌تر می‌کند.

در هرجا که کیفیت و سرعت ارتباطات مطرح است، فیبر نوری جلوه تازه‌ای از تبادل داده را نمایان می‌سازد. از اتصال دیتاسنترهای بزرگ در کشورهای گوناگون تا شبکه‌های اینترنت خانگی و به‌کارگیری در سیستم‌های ایمنی، پزشکی یا صنایع هوایی. پیش‌بینی می‌شود با رشد فناوری‌های شهری هوشمند، واقعیت مجازی و اینترنت اشیاء، فیبرنوری بیشتر از پیش مورد توجه قرار گیرد. دسترسی به این بستر نوری مساوی است با پذیرش جهانی پرسرعت و قابل تکیه که می‌تواند زندگی دیجیتالی را پرشتاب‌تر از همیشه دنبال کند.