نوشته‌ها

بررسی مفید فیبر نوری – قسمت دوم

بررسی مفید فیبر نوری – قسمت دوم

دلايل انتخاب فيبر نوري

فيبر نوري تحول عظيمي در ارتباطات در بيش از 2 دهه ي گذشته به وجود آورده است. براي اثبات اين موضوع ما در اين قسمت به توضيح دلايل انتخاب فيبر نوري مي پردازيم.

چرا فيبر نوري؟
از زمان اختراع الکترومگنت و تلگراف در 1820 ميلادي، از مس براي سيم کشي هاي برق استفاده شده است. از امتيازات و برتري هاي مس مي توان به موارد زير اشاره نمود:

رسانايي بالا (بالاتر از تمام فلزات غير قيمتي)
استحکام کششي بالا (که به مقاومت در برابر کشش، خراشيدگي و بريدگي کمک مي کند.)
شکل پذيري بالا (مس داراي قابليت خم شدگي و انعطاف پذيري مي باشد.)
همه ي اين ويژگي ها براي کاربرد هاي الکتريکي عالي مي باشند، اما زماني که صحبت از شبکه و مخابرات مي شود سيم هاي مسي تنها مورد نيستند و به اين ترتيب فيبر نوري مطرح مي شود.

در اوايل سال 1880 الکساندر گراهامبل (مخترع تلفن) از فيبر نوري براي انتقال سيگنال هاي صدا بروي ” پرتوي نوري” استفاده نمود، هرچند اين امر قبل از تجاري شدن فيبر براي انتقال ديتا مي باشد. در واقع مطمئنا بل اطلاعي در زمينه شبکه هاي کامپيوتري نداشته است. کابل فيبر نوري از سريع ترين رسانه هاي انتقال براي کابل کشي هاي جديد و ارتقا کابل کشي هاي قديمي مي باشد.

در اينجا 8 مزيت براي انتخاب فيبر از مس بيان مي شود:

پهناي باند بيشتر

فيبر پهناي باند بسيار بيشتري از مس را فراهم و تا 10 Gbps را استاندارد سازي مي نمايد. در حالي که امروزه تنها يک استاندارد نبوده و اين سرعت مي تواند در آينده تبديل به يک واقعيت در پيشنهادات و مصوبات شود. به خاطر داشته باشيد که سرعت فيبر بستگي به نوع کابل مورد استفاده دارد.

کابل single-mode در فواصل بسيار بيشتر از هر دو کابل multi-mode 62.5 يا 50 ميکروني ارائه مي شود.

علاوه بر اين، کابل فيبر نوري مي تواند اطلاعات بيشتري را با کيفيت بهتري از سيم مسي حمل کند. به همين دليل شرکت هاي تلفن و تلويزيون کابلي (CATV) در حال تبديل زير ساخت خود به فيبر هستند.

تضعيف کم و فاصله بيشتر

از آنجا که سيگنال فيبر نوري، نور مي باشد، در طول انتقال افت سيگنال کمتري اتفاق مي افتد و داده ها مي توانند در سرعت هاي بالاتر و فواصل بيشتر حرکت کنند. فيبر محدوديت فاصله 100 متري ( 9328-ft ) زوج سيم هاي بهم تابيده UTP (بدون تقويت کننده) را ندارد. فواصل فيبر مي تواند در محدوده 300 متري (984.2 ft) تا 40 کيلومتري (24.8 mi)، بسته به نوع کابل، طول موج و شبکه قرار گيرد. به دليل کم بودن نياز به تقويت سيگنال هاي فيبر نسبت به مس، کابل فيبر نوري بهتر اجرا مي شود.

امنيت

اطلاعات ارسالي با کابل فيبر نوري ايمن بوده و پراکنده نمي شود همچنين شنود آنها دشوار مي باشد. در زمان شنود کابل، نظارت و مانيتورينگ آن به دليل نشت نور از کابل بسيار آسان مي باشد. در اين صورت اگر تلاشي براي شکستن امنيت فيزيکي فيبر شما صورت بگيرد، شما خواهيد فهميد. شبکه هاي فيبر نوري شما را قادر به قرار دادن تمام لوازم الکتريکي و سخت افزار ها در يک مکان مرکزي به جاي ديوارها و تجهيزات در سراسر ساختمان مي سازد.

ايمني و قابليت اطمينان

انتقال داده فيبر ها بسيار قابل اعتماد و مصون از بسياري از عوامل محيطي که کابل مسي را تحت تاثير قرار مي دهد مي باشد. جنس هسته از شيشه بوده که عايق مي باشد و هيچ جريان الکتريکي نمي تواند در آن جريان يابد. همچنين به دور از تداخل الکتريکي، تداخل فرکانس راديويي (EM/RFI)، همشنوايي، مشکلات امپدانس و غيره مي باشد. به همين علت کابل فيبر نوري را مي توان بدون نگراني در کنار تجهيزات صنعتي اجرا کرد. شايان ذکر است که فيبر نوري حساسيت کمتري از مس نسبت به نوسانات دما دارد و علاوه بر آن مي تواند در تماس مستقيم باخاک و حتي زير آب قرار گيرد.

طراحي

فيبر سبکتر، نازکتر و با دوام تر از کابل مسي مي باشد. همچنين مقاومت کششي آن حدودا 10 برابر کابل مسي مي باشد. مديريت سايز کوچک آن آسان بوده و فضاي خيلي کمتري در داکت هاي کابل کشي مي گيرد. ترمينال زدن فيبر نوري بسيار دشوار بوده که پيشرفت هاي کانکتور ها باعث ايجاد ترمينال هاي آسانتر شده است. علاوه بر اين تست فيبر نوري بسيار آسان تر از کابل مسي مي باشد.

مهاجرت

افزايش توليد و کاهش هزينه مديا کانورتورها موجب مهاجرت آسان از کابل مسي به فيبر نوري شده است. کانورتور ها اتصالات را يکپارچه ساخته و استفاده از سخت افزار هاي موجود را ممکن مي سازند. فيبر مي تواند با ارتقاي برنامه ريزي در شبکه قرار گيرد.

استاندارد ها

استاندارد TIA/EIA-785 در سال 2001 به تصويب رسيد و يک روش مقرون به صرفه براي مهاجرت از اترنت 10–Mbps به فست اترنت 100-Mbps بر روي فيبر را فراهم نمود (100BASE-SX). در ضميمه استاندارد محدوديت در طرح فرستنده و گيرنده حذف شده است. علاوه بر اين در ماه ژوئن 2002 انجمن IEEE، استاندارد 10 گيگابيت اترنت (10-GbE) را تاييد نموده است.

هزينه

هزينه کابل فيبر نوري، قطعات و سخت افزار به طور پيوسته در حال کاهش مي باشد. هزينه نصب و راه اندازي فيبر به دليل نياز به مهارت براي ترمينال کردن آن بيشتر از مس مي باشد. به طور کلي در محاسبات کوتاه مدت فيبر گرانتر از مس بوده اما در دراز مدت بسيار ارزانتر است. محافظت فيبر نوري کم هزينه تر بوده و خرابي کمتري دارد و همچنين فيبر نوري نياز کمتري به سخت افزار هاي شبکه دارد. به دليل ظرفيت بالا، فيبر نياز به کابل کشي مجدد براي عملکرد بيشتر شبکه را ندارد.

شناسایی کانکتور ها:

در توسعه فناوری فیبر نوری در طول 30 سال گذشته، خیلی از شرکت ها و اشخاص ” کانکتور های فیبر نوری بهتری” را اختراع کرده اند. کانکتوری که دارای اتلاف کمتر، هزینه کمتر، ترمینال کردن آسان و حل کردن مشکلات مشاهده شده دیگر باشد. در مجموع، حدود 100 کانکتور فیبر نوری به بازار معرفی شده است. اما فقط تعداد کمی در اکثر فروشگاه ها مشاهده می شود.

طراحی

بیشتر کانکتور های فیبر نوری از نوع plug هستند. که کانکتور نری نامیده می شوند و دارای یک بست بیرون زده جهت نگهداشتن فیبر و تراز کردن 2 فیبر به صورت جفتی می باشد. آنها از یک آداپتور دو سر برای جفت کردن دو کانکتور که متناسب با ساز و کار امنیتی کانکتور ها است (bayonet, screw-on or snap-in) استفاده می کنند. طراحی بست برای استفاده در اتصال مستقیم سخت افزار های اکتیو مثل LED ها، VCSEL ها و آشکار سازها مفید می باشد.

راهنمای کانکتور های فیبر نوری:

در زیر به تشریح رایج ترین کانکتور های فیبر نوری می پردازیم.

کانکتور های ST:

شناسایی کانکتور هاST ( یک علامت تجاری AT&T ) هنوز یکی از محبوب ترین کانکتور ها برای شبکه های Multimode، مانند بسیاری از ساختمان ها و دانشگاه ها می باشد. این کانکتور فیبر نوری یک پایه نیزه ای و یک استوانه ی طولانی 2.5 میلی متری از جنس سرامیک ( معمولا) یا بست پلیمری جهت نگهداشتن فیبر دارد. بیشتر بست ها سرامیکی هستند اما بعضی از آنها فلزی و پلاستیکی می باشند. معمولا از یک آداپتور نری برای جفت کردن دو کانکتور استفاده می شود.( در زیر نمایش داده شده است)

کانکتور های ST
شناسایی کانکتور ها از آنجایی که ST ها فنری هستند شما می توانید مطمئن باشید که به درستی جا رفته اند و در صورت زیاد بودن اتلاف، آنها را دوباره متصل کنید تا ببینید آیا تفاوتی ایجاد می شود.

کانکتور های ST/SC/FC/FDDI/ESON بست های یکسانی با سایز 2.5 میلی متر یا حدود 0.1 اینچ دارند. بنابراین کانکتورها می توانند به همدیگر با استفاده از آداپتور های نری ترکیبی متصل شوند. این امر به دلیل وجود امکان داشتن کابل های آزمایشی مرجع multimode با کانکتور های ST و SC و تطبیق با همه ی این کانکتور ها، موجب شده است تا کانکتور های مذکور برای تست مناسب باشند.

کانکتور های SC:

شناسایی کانکتور ها SC یک کانکتور snap in با بست 2.5 میلی متری به صورت گسترده برای عملکرد عالی آن می باشد. این کانکتور مطابق استاندارد TIA-568-A است اما در ابتدا به دلیل داشتن قیمتی دو برابر ST به صورت گسترده استفاده نمی شده است. در حال حاضر این کانکتور کمی گران تر و بسیار شایع تر می باشد. کانکتور SC یک کانکتور snap in با امکان چفت شدن با یک حرکت فشاری و کششی ساده بوده و همچنین در مدل dublex نیز موجود می باشد.

کانکتور های FC:

FC یکی از محبوبترین کانکتور های single-mode در سالهای طولانی می باشد که همچنین از یک بست 2.5 میلی متری استفاده می کند. اما برخی از مدل های اولیه آن از سرامیک درون بست های فولاد ضد زنگ استفاده می کردند. این کانکتور به صورت پیچی می باشد اما قبل از سفت کردن باید اطمینان حاصل کنید که درست در slot قرار گرفته باشد. کانکتور FC عمدتا با SC و LC جایگزین می شود.

جفت شدن کانکتور های غیر همجنس:

شناسایی کانکتور ها کانکتور های ST، SC و FC به طور مشترک بست های 2.5 میلی متری در طراحی خود دارند بنابراین می توانند با یکدیگر جفت شوند. برای این کار نیاز به یک آداپتور نری ترکیبی که در اینجا نمایش داده شده است داریم.

از بالا:

ST>FC
SC>FC
SC>ST

کانکتور های LC:

شناسایی کانکتور های LC یک کانکتور کوچک است که از یک بست 1.25 میلی متری که نصف سایز SC می باشد استفاده کرده است. همچنین یک کانکتور استاندارد با بست سرامیکی با امکان ترمینال شدن با هر چسبی می باشد. این کانکتور مناسب single-mode بوده و دارای عملکرد خوبی است. LC، MU و LX-5 از بست های یکسانی استفاده می کنند اما آداپتور های نری مناسب به راحتی پیدا نمی شوند.

 

منبع:Geekboy.ir

بررسی مفید فیبر نوری – قسمت اول

بررسی مفید فیبر نوری – قسمت اول

يکي ازمحيط هاي انتقال داده که سيگنال هاي نوري را در مسافت هاي طولاني و با سرعت بالا انتقال مي دهد فيبر نوري نام دارد. مجموعه اي از تارهاي فيبر نوري که رشته هاي نازکي از جنس شيشه و پلاستيک و به ضخامت يک تار موي انسان هستند در کلافي سازماندهي مي شوند که به آن کابل نوري گفته مي شود.

به کمک فيبر نوري مي توان صوت، تصوير، شبکه هاي کامپيوتري، اينترنت و داده هاي ديگر را با پهناي باند بالا به راحتي منتقل کرد.

فيبر نوري از سه قسمت تشکيل شده است که عبارتند از:

هسته (Core)
روکش (Cladding)
روکش محافظ يا بافر رويه (Buffer Coating)
مرکزي ترين قسمت هر تار نوري، هسته فيبر نوري است که جنس آن از شيشه يا پلاستيک بوده و حرکت سيگنال هاي نوري در آن صورت مي گيرد.

لايه اي که هسته فيبر نوري را احاطه کرده و با سطح آبکاري خود موجب انعکاس نور به داخل هسته شده و از خروج پرتوهاي نور جلوگيري مي کند روکش ناميده مي شود که همانند هسته از جنس شيشه يا پلاستيک بوده اما ضريب شکست در آن متفاوت است.

روکش محافظ، لايه پلاستيکي است که لايه هاي داخلي فيبر نوري را در برابر رطوبت و آسيب هاي احتمالي محافظت مينمايد.

فيبر نوري به دو دسته کلي Single mode و Multimode تقسيم مي شود:

با توجه به قطر هسته فيبر نوري مسيري که نور در آن عبور مي کند متفاوت است. قطر هسته کابل سينگل مد نسبت به کابل مالتي مد کمتر بوده و قادر است سيگنال هاي نوري را تنها در يک مسير انتقال دهد اما در کابل هاي مالتي مد به دليل بزرگتر بودن قطر هسته آن امکان عبور سيگنال هاي نوري با طول موج هاي مختلف و در چندين مسير متفاوت وجود دارد. در مسافت هاي کوتاهتر بهتر است از کابل هاي مالتي مد استفاده شود اما در فواصل برابر کابل مالتي مد پهناي باند بيش تري را فراهم ميسازد.

مقايسه فيبر نوري با ساير بستر هاي ارتباطي:

ديتا در شبکه هاي کامپيوتري و مخابراتي از طريق سه مدياي مختلف سيم مسي، رسانه بيسيم و فيبر نوري انتقال مي يابد.

مس بسيار گران است و سيم هاي مسي بيشتر در فواصل کوتاه مورد استفاده قرار مي گيرند زيرا علاوه بر هزينه بر بودن آن، در فواصل طولاني، سيگنال ارسالي بدليل نويز، پديده تضعيف و اعوجاج قدرت خود را از دست داده و براي حفظ آن نياز به استفاده از چندين تقويت کننده در فواصل مختلف مي باشد که اين امر نيز موجب بالا رفتن هزينه ها مي شود. همچنين در سيم هاي مسي با محدوديت پهناي باند مواجه هستيم. همانطور که ميدانيد پهناي باند با افزايش فرکانس سيگنال ورودي ايجاد ميشود که سيم هاي مسي تحمل افزايش فرکانس تحت هر شرايطي را نداشته زيرا فرکانس هاي بالا سريع تر تضعيف مي شوند. عيب ديگر سيم هاي مسي امنيت پائين آنهاست زيرا جرياني که از آن عبور مي کند به کمک جريانات القايي قابل شنود بوده و با دانستن کليد رمز به راحتي رمز گشايي مي شوند.

شبکه هاي بيسيم علي رغم اينکه در ارتباطات راه دور بسيار کارآمد هستند (نظير شبکه هاي ماهواره اي) ،بي حفاظ ترين و نا امن ترين رسانه انتقال محسوب مي شوند. رسانه بيسيم فوق العاده نسبت به نويز حساس بوده و بسيار نويز پذير مي باشند بگونه اي که حتي نويز هاي کيهاني از قبيل باد و باران نيز روي آنها تاثير ميگذارد.

حال به مزيت هاي فيبر نوري مي پردازيم ماده اوليه فيبر نوري شيشه است که در مقايسه با مس بسيار ارزان است و از آنجا که انتقال با سرعت نور در آن صورت مي گيرد، پهناي باند بسيار بالايي دارد و اين باريکه هاي نور هستند که منتقل ميشوند و چون نور داري فرکانس بالايي است هيچ سيگنالي نمي تواند بر روي آن نويز ايجاد کند پس فيبر نوري نسبت به نويز بسيار بسيار مقاوم است در حاليکه اين باريکه نور محبوس شده نميتواند به خارج از فيبر تابيده شده و در نتيجه از امنيت بالايي نيز برخوردار است. اگر شيشه استفاده شده در فيبر ناخالصي نداشته باشد تا مسافت هاي طولاني بدون کمترين تضعيفي ديتا را منتقل مي نمايند. فيبر نوري از قابليت اطمينان بالايي برخوردار است زيرا خطاي فيبر بسيار کم است و ميتوان مطمئن بود که ديتا با کمترين خطا به گيرنده مي رسد.

امنيت در فيبر نوري:

همانگونه که در بالا به آن اشاره شد فيبر نوري فوتون هاي نور را بعنوان ديتا منتقل مي کند و گفتيم که نور داراي بالاترين فرکانس است و هيچ چيز ديگري جز تابش نور نمي تواند به آن نويز وارد نموده و بيت هاي صفر و يک آن را تغيير دهد. به همين علت است که هر تار نوري بوسيله لايه تيره رنگ Coating که از جنس پلاستيک است پوشيده مي شود تا از تابش نور به درون آن و يا خروج نور از آن جلوگيري نمايد.

پس تنها روشي که ميتوان از طريق آن به ديتاي درون فيبر دست يافت خارج کردن نور از آنهاست. اگر کسي بخواهد فيبر نوري را شنود کرده و ديتاي درون آن را ببردارد بايد فيبر نوري را از ميان راه قطع نموده و آن را فيوژن بزند تا بتواند ديتايي که در حال عبور است را شنيده و به اطلاعات ما دست پيدا کند که اين کار حدود 6 ساعت زمان مي برد که در اين زمان فرصت کافي براي فرستنده و گيرنده فراهم مي شود تا از مشکل ايجاد شده و قطعي ارتباط با خبر شده و ارسال ديتا را متوقف نمايند. در نتيجه تنها روشي که ميشد با آن اطلاعات را شنود کرد نيز به سهولت کنار گذاشته شد. پس پي ميبريم که امنيت در فيبر نوري بسيار بالا بوده و شنود آن تقريباً کاري غير ممکن مي باشد. يکي از دلايلي که فيبر نوري را به گزينه مناسبي براي بستر هاي ارتباطي تبديل کرده است علاوه بر ساير مزيت هاي فيبر همين امنيت بالاي آن است.

ماهواره يا فيبر نوري:

ماهواره و فيبر نوري هر دو براي ارتباطات راه دور بسيار مناسب هستند اما نسبت به هم مزايا و معايب مختلفي دارند. مدياي انتقال در شبکه هاي ماهواره اي رسانه هاي بيسيم هستند که بسيار نويز پذيرند و حتي باد و باران نيز بر روي ديتاي در حال انتقال آنها تاثير مي گذارد و بيتها را خراب مي کند. اما در فيبر نوري بدليل آنکه فرکانس نور از تمام طيف هاي فرکانسي بالاتر است نويز پذير نيست و ميتوان اطمينان داشت ديتاي خروجي تا حد زيادي همان ديتاي ورودي ماست.

از ويژگي هاي بارز ماهواره، Broadcast بودن آن است که در بعضي مصارف مزيت محسوب مي شود و در برخي ديگر عيب. زماني که بخواهيم تنها با يک لينک ماهواره يک منطقه جغرافيايي را بصورت کامل پوشش دهيم اين ويژگي به کمک ما مي آيد زيرا با فيبر نوري مجبوريم براي تک تک کلاينت ها لينک مستقل ايجاد کنيم که بسيار هزينه بر است. اما زماني که امنيت داده ارسالي براي ما مهم باشد استفاده از لينک ماهواره معقول بنظر نمي رسد و در اين موارد بايد از فيبر نوري استفاده کرد.

همانطور که مي دانيد فيبر نوري از جنس شيشه است و بسيار شکننده! همين امر سبب مي شود تا در مکان هايي که موقعيت جغرافيايي مناسبي ندارند و پستي و بلندي زمين در آن زياد است و يا گسل هاي متعددي در آن وجود دارد که احتمال وقوع زلزله و شکستن و قطع شدن فيبر در آن مي رود نتوانيم از فيبر نوري استفاده کنيم و مجبوريم از ماهواره جهت ايجاد ارتباط راه دور استفاده نمائيم. علاوه بر آن ماهواره در سرعت نصب و راه اندازي نسبت به کابل کشي زميني ارجحيت دارد. مثلاً زماني را تصور کنيد که يک فاجعه طبيعي رخ داده است و لازم است هرچه سريعتر با نقاط ديگر تماس اضطراري برقرار کنيم که معمولاً پرتاب ماهواره سريع ترين راه حل ممکن است.

پهناي باند فيبر نوري بسيار بالاتر از ماهواره است شايد يک رشته آن از تمام ماهواره هاي پرتاب شده پهناي باند بيش تري داشته باشد اما تمام اين پهناي باند در اختيار يک کاربر منفرد قرار نمي گيرد و بيشتر در مخابرات راه دور کاربرد دارد در حالي که ماهواره بدون هيچ واسطه ي پهناي باند زيادي را در اختيار تک تک کاربران قرار مي دهد.

 

منبع:Geekboy.ir