تبلیغات
مهندسی مخابرات - فیبر نوری چیست؟

مهندسی مخابرات

پنجشنبه 29 اردیبهشت 1390

فیبر نوری چیست؟

نویسنده: سارا عارفی   طبقه بندی: آموختنی ها، 

فیبر نوری، رشته‌ای از تارهای بسیار نازك شیشه‌ای بوده‌ كه قطر هر یك از تارها نزدیك به قطر یك تار موی انسان است. تارهای فوق در كلاف‌هایی قرار می‌گیرند و كابل‌های نوری را به‌وجود می آورند.

كابل فیبر نوری به‌عنوان یك هدایت‌كننده نور عمل می‌كند كه نور را از یك سر‌به‌سر دیگر منتقل‌ می‌كند. یك دریافت‌كننده كه به نور حساس است در مقصد وجود داردكه پالس‌های دریافتی منبع را تبدیل به سیگنال‌های دیجیتالی می‌كند.

از فیبر نوری به‌منظور ارسال سیگنال‌های نوری در مسافت‌های طولانی استفاده می‌شودو مهمترین هدف در استفاده از فیبر نوری داشتن نرخ انتقال بیتی بالا است

 

  اجزای تشكیل‌دهنده فیبر نوری

یك فیبر نوری از سه بخش اصلی تشكیل شده است:

1- هسته(Core) هسته نازك شیشه‌ای در مركز فیبر كه سیگنال‌های نوری در آن حركت می‌نمایند. در داخل هسته از دیودها و یا لیزرهای انعكاسی استفاده می‌شود تا مانع از خروج پرتوهای نور از كابل شود.

 2- روكش(Cladding) بخش خارجی فیبر بوده كه دورتا دور هسته را احاطه كرده و باعث برگشت نور منعكس‌شده به هسته می‌گردد. پوشش هسته به منحرف نشدن پرتوها كمك می‌كند. ضریب انعكاس روكش از هسته كمتر بوده و موجب شكست كامل نور تابیده شده به دیواره هسته می‌شود.

3- بافر رویه(Buffer Coatiny) روكش پلاستیكی كه باعث حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر موارد آسیب‌پذیر است .

بیشتر لایه‌ها در فیبر نوری به منظور محافظت از هسته در نظر گرفته می‌شوند. كابلها از نظر لایه‌های محافظ به دو دسته : الف) كابل‌های لوله شل    ب) كابل های با ضربه‌گیر محكم، تقسیم می‌شوند. از كابل‌های شل در فضاهای باز استفاده می‌شود و از نوع دوم بیشتر در برقراری اتصالات تجهیزات پایانه‌ای و همچنین در ارتباطات بین وسایل گوناگون در شبكه های بزرگ و همچنین در كابل‌كشی داخل ساختمان استفاده می‌شود.

 

مزایای فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری در مقایسه با سیم‌های مسی دارای مزایای زیر است:

1- قیمت ارزانتر: هزینه فیبر نوری نسبت به سیمهای مسی در مقیاس‌های بالا كمتر است.

2- اندازه نازك‌تر: قطر فیبرهای نوری به مراتب كمتر از سیم‌های مسی است.

3- ظرفیت بالا: پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است. لذا فیبر نوری توانایی انتقال داده‌های بیشتری را دارد.

4- تضعیف ناچیز: تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب كمتر از سیم مسی است.

5- عدم تداخل: برخلاف سیگنال‌های الكتریكی در یك سیم مسی، عبور سیگنال‌های نوری در یك فیبر تأثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الكترو مغناطیسی نخواهیم داشت.

6- مصرف برق پایین: با توجه به این كه سیگنال‌ها در فیبر نوری كمتر تضعیف می‌گردند، بنابراین می‌توان از فرستنده‌هایی با میزان برق مصرفی پائین نسبت به فرستنده‌های الكتریكی(كه از ولتاژ بالایی استفاده می‌نمایند)، استفاده كرد.

7- اشتغال‌زا نبودن: با توجه به عدم وجود الكتریسته در فیبر نوری، امكان بروز آتش‌سوزی در این خصوص وجود نخواهد داشت.

8- وزن سبك: وزن یك كابل فیبر نوری به مراتب كمتر از كابل مسی هم‌رده‌آن است و این عامل در كاركردن، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است.

9- انعطاف‌پذیر بودن: با توجه به انعطاف‌پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین‌های دیجیتال با موارد كاربردی خاص مانند عكس‌برداری پزشكی و لوله‌كشی و... استفاده می‌گردد.

10- فاصله: از فیبر نوری می‌توان در ارتباط شبكه‌هایی كه فاصله زیادی از هم دارند استفاده كرد(اتصال شبكه‌های محلی(LAN) به یكدیگر). شایان ذكر است كه قبل از استفاده از كابل‌های فیبر نوری ارتباط بین LAN ها از طریق تلفن یا امواج رادیویی برقرار می‌شد و كابل‌های فلزی توانایی برقراری این ارتباط را نداشتند.

11- پایداری: در كابل‌های فیبر نوری امكان نفوذ و ایجاد اختلال در انتقال داده‌ها كمتر است و از تأثیرگذاری انواع نویزهای الكترومغناطیسی شامل نویزهای رادیویی و یا نویزهای حاصل از نزدیكی كابل‌ها بر روی داده‌های در حال انتقال جلوگیری می‌كند.

بطوركلی تارهای نوری از تداخل و ترویج با سایر كانالهای ارتباطی، خواه نوری و خواه الكتریكی، به خوبی محافظت شده‌ می‌باشد. یعنی نسبت به تداخل فركانسهای رادیویی(RFI) و تداخل الكترومغناطیسی(EMI) عدم پذیرش عالی دارند.

12- سرعت: فیبر نوری توانایی در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد چه به شكل دیجیتالی‌و‌چه به شكل آنالوگ دارند.

13- ترویج نوری نیاز به زمین مشترك بین فرستنده تاری وگیرنده را منتفی می كند.

14-امكان تعمیر فیبر (تار) نوری در حالیكه سیستم روشن است ،بدون آنكه احتمال اتصال كوتاه شدن مدارهای الكتریكی در فرستنده ویا در گیرنده باشد، وجود دارد.

15- فیبرهای نوری درجه‌ای از امنیت وپنهانی بودن را عرضه می كند. چون تار ها انرژی تشعشع نمی‌كنند. برای

یك مزاحم، آشكار سازی سیگنال ارسالی مشكل است.

 

نحوه دسته‌بندی كابل‌های فیبر نوری چگونه است؟

كابل‌ها براساس پارامترهای زیر دسته‌بندی می‌شوند؟

1- براساسNEC ،UL ،Flame Retardancy

2- براساس نوع كابل

3-براساس‌نوع فیبر(1- تك‌حالته( Single Mode)، 2- چند حالته(Multi Mode )، 3- مختلط(Hybrid)

 4- براساس تركیب سیم و فیبر(Composite Cable‌)

5- براساس استفاده داخلی (Indoor‌) یا خارجی(‌Outdoor)

 

چگونگی عملكرد سیستم مخابرات فیبر نوری

فیبر نوری یكی از محیط‌های انتقال داده با سرعت بالا است. امروزه از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر شبكه‌های تلفن شهری و بین‌شهری، شبكه‌های رایانه‌ای و اینترنت و برای انتقال اطلاعات در مسافت‌های طولانی استفاده می‌شود.

نور، در كابل فیبر نوری از طریق هسته و توسط جهش‌های پیوسته با توجه به روكش حركت می‌كند. با توجه به اینكه روكش، هیچ نوری از هسته جذب نمی‌كند نور می‌تواند مسافت زیادی را طی كند. به هر حال مقداری از موج‌های نور به علت وجود ناخالصی موجود در فیبر ضعیف می‌شوند. میزان تضعیف نور به میزان خلوص شیشه و طول موج نور ارسالی بستگی دارد.

 

مجموعه رله فیبر نوری از عناصر زیر تشكیل شده ‌است:

1- فرستنده(Transmiter‌): مسئول تولید و رمزنگاری پیام‌های نوری است. فرستنده پیام‌های نوری را دریافت و دستگاه نوری را به منظور روشن و خاموش‌شدن در یك دنباله مناسب هدایت می‌نماید. فرستنده، از لحاظ فیزیكی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممكن است دارای یك لنز به منظور تمركز نور در فیبر باشد. لیزرها دارای توان به مراتب بیشتری نسبت به دیودهای نورانی می‌باشند. متداولترین طول موج پیام‌های نوری، 850 نانومتر، 1300نانومترو 1550 نانومتر است.

2- فیبر نوری(Optical Fiber‌): پیام‌های نور را در طول مسیر هدایت می‌كند.

3- تقویت‌كننده نوری( Optical Regenerator): پیام‌های نوری را در مسافت‌های طولانی تقویت می‌كند. برخی از پیام‌ها در مواردی كه مسافت ارسال اطلاعات طولانی بوده و یا به هر دلیلی، خلوص شیشه كم باشد، ضعیف شده و حتی از بین خواهند رفت. در چنین مواردی به منظور تقویت پیام‌های نوری ضعیف شده از یك یا چندین تقویت‌كننده نوری استفاده می‌گردد. تقویت‌كننده نوری از فیبرهای نوری متعدد به همراه یك روكش خاص( Doping) تشكیل می‌گردد. بخش دوپینگ با استفاده از یك لیزر پمپ( تلمبه) می‌گردد. زمانی كه پیام تضعیف شده به روكش دوپینگی می‌رسد، انرژی ماحصل از لیزر باعث می‌گردد كه ملكول‌های دوپینگ‌ شده، به لیزر تبدیل گردند. ملكول‌های دوپینگ‌ شده در ادامه باعث انعكاس یك پیام نوری جدید و قویتر با همان خصوصیات پیام ورودی تضعیف شده، خواهند بود.

4- دریافت‌كننده نوری(Optical Receiver): پیام‌های نوری را دریافت و رمزگشایی می‌نماید و سپس پیام‌های الكتریكی را برای سایر استفاده‌كنندگان(رایانه، تلفن و ...) ارسال می‌نماید.

دریافت‌كننده به منظور تشخیص نور از یك فتوسل(Photocell ) یا فتودیود(Photodiode) استفاده می‌كند.

 

منابع:

1- مناجاتی، محسن.(1383). «  فیبر نوری بستر اصلی شبكه‌های پر سرعت» : ماهنامه شبكه- اسفند ماه - ص 120و 121.

2- قاضی تبریزی، سید مجتبی(1383). «  فیبر نوری چیست» : ماهنامه دانشمند- مردادماه – از صفحه 32 تا صفحه 35.

3-س. پالی، جوزف(1374). «  مخابرات  فیبر نوری »  ترجمه مولوی، محمد و محدث، مجتبی. آستان قدس دانشگاه امام رضا.

4- عبدی، جواد و فامیل خلیلی، اعظم (1383). «  بررسی ساختار و قابلیت‌های فیبر نوری» . ماهنامه استاندارد. دی ماه. از صفحه 25 تا صفحه 31. 

نظرات() 
مهدی
چهارشنبه 17 آبان 1391 09:49 ق.ظ
اگه مطلبی در مورد فیبر نوری نسل چهار دارید بفرس
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر
نظرات پس از تایید نشان داده خواهند شد.

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :