کابل فیبر نوری داخلی چگونه کار می کند؟

نحوه عملکرد کابل فیبر نوری داخلی: اصل اصلی

کابل فیبر نوری داخلی داده ها را به صورت پالس های نور از طریق رشته های نازک فیبر شیشه ای یا پلاستیکی منتقل می کند و سرعت 100 گیگابیت در ثانیه را در فواصل از چند متر تا چند کیلومتر امکان پذیر می کند - بسیار فراتر از آنچه کابل های مسی می توانند به آن دست یابند. اصل کار بنیادی بر یک مفهوم فیزیک به نام بازتاب داخلی کل تکیه دارد: نوری که با زاویه صحیح وارد هسته فیبر می شود، به طور مکرر در امتداد دیواره های فیبر بدون فرار منعکس می شود و از یک سر به سر دیگر با حداقل از دست دادن سیگنال حرکت می کند.

هر کدام کابل فیبر نوری داخلی شامل یک هسته حامل نور، یک لایه روکش اطراف با ضریب شکست پایین تر، یک پوشش محافظ و یک پوشش بیرونی طراحی شده برای محیط های داخلی است. منبع نور (معمولاً یک لیزر یا LED) سیگنال‌های الکتریکی را به پالس‌های نور تبدیل می‌کند، که سپس توسط یک آشکارساز نوری در انتهای گیرنده به داده‌های الکتریکی رمزگشایی می‌شوند.

اجزای ساختاری کلیدی کابل فیبر نوری داخلی

درک چگونگی کارکرد کابل با دانستن اینکه از چه چیزی ساخته شده است شروع می شود. هر لایه یک هدف کاربردی خاص را انجام می دهد:

قطر هسته یک مشخصات مهم است: فیبرهای تک حالته معمولاً دارای هسته 9 میکرومتری هستند ، در حالی که فیبرهای چند حالته از هسته های 50 میکرومتر یا 62.5 میکرومتری استفاده می کنند . این تفاوت اندازه مستقیماً تعیین می‌کند که نور چگونه حرکت می‌کند و یک سیگنال چقدر می‌تواند بدون تقویت حرکت کند.

Single-Mode در مقابل Multimode: دو مسیر نوری مختلف

نوع فیبر نحوه انتشار نور از طریق کابل را تعیین می کند که بر پهنای باند، فاصله و هزینه تأثیر می گذارد.

فیبر تک حالته (SMF)

فیبر تک حالته به تنها یک حالت (مسیر) نور اجازه می دهد تا از طریق هسته باریک 9 میکرومتری عبور کند. از آنجایی که پراکندگی مودال وجود ندارد، سیگنال در فواصل طولانی واضح و منسجم باقی می ماند. کابل‌های تک حالته داخلی می‌توانند از فواصل انتقال تا 10 کیلومتر با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه یا بیشتر پشتیبانی کنند. ، آنها را برای اتصالات ستون فقرات بین طبقات یا ساختمان ها در محوطه دانشگاه مناسب می کند.

فیبر چند حالته (MMF)

فیبر چند حالته دارای یک هسته بزرگتر است که به چندین حالت نور اجازه می دهد تا به طور همزمان حرکت کنند. این باعث می شود که با استفاده از LED های ارزان قیمت یا VCSEL، نور را به فیبر متصل کنید. با این حال، پراکندگی مودال (حالت‌های مختلف که در زمان‌های کمی متفاوت می‌رسند) سرعت و مسافت را محدود می‌کند. فیبر چند حالته OM3 از سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه تا 300 متر پشتیبانی می کند، در حالی که OM4 از سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه تا 550 متر و 40/100 گیگابیت در ثانیه تا 150 متر پشتیبانی می کند. - ایده آل برای مراکز داده و کابل کشی افقی در داخل ساختمان ها.

نحوه تولید و دریافت سیگنال های نور

سیستم انتقال نوری شامل سه جزء اصلی است که با هم کار می کنند:

• فرستنده نوری: سیگنال های الکتریکی را به پالس های نوری تبدیل می کند. لیزرها (مورد استفاده در سیستم های تک حالته) نور منسجم و با طول موج باریک تولید می کنند، در حالی که VCSEL و LED در سیستم های چند حالته رایج هستند.
• محیط فیبر: خود کابل داخلی سیگنال نور را از منبع به مقصد با کمترین تضعیف هدایت می کند. میرایی معمولی برای فیبر تک حالته داخلی است ≤0.4 دسی بل در کیلومتر در 1310 نانومتر .
• گیرنده نوری: یک آشکارساز نوری (فتودیود) در انتهای دور، پالس های نور را دوباره به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که تجهیزات شبکه می توانند تفسیر کنند.

مالتی پلکسی با تقسیم طول موج (WDM) به چندین جریان داده اجازه می دهد تا به طور همزمان بر روی طول موج های مختلف نور در یک فیبر منفرد حمل شوند و پهنای باند موثر یک کابل داخلی را به طور چشمگیری چند برابر کند.

انواع ژاکت های داخلی و عملکردهای خاص آنها

کابل های فیبر نوری داخلی با مواد ژاکت خاصی طراحی شده اند تا قوانین ساختمان و الزامات محیطی را برآورده کنند. نوع ژاکت آرایشی نیست - مستقیماً بر ایمنی و محل نصب تأثیر می گذارد.

• LSZH (هالوژن کم دود صفر): هنگام سوختن حداقل دود سمی تولید می کند. در فضاهای بسته با تهویه محدود مانند تونل ها، متروها و اتاق های تجهیزات محدود مورد نیاز است.
• دارای رتبه Plenum (CMP): طراحی شده برای نصب در فضاهای هواساز (پلنوم) در ساختمان های تجاری. مطابق با استانداردهای دقیق انتشار شعله و دود در NFPA 262.
• دارای رتبه افزایش (CMR): مناسب برای اجرای عمودی بین طبقات از طریق لوله های بالابر. در برابر گسترش شعله مقاومت می کند اما استانداردهای Plenum بالاتر را برآورده نمی کند.
• همه منظوره (CM/OFN): برای استفاده در مجرا یا در مناطقی که نیازی به درجه بندی رایزر یا پلنوم ندارند. رایج ترین نوع برای اجراهای افقی پایه.

تنظیمات کابل فیبر نوری داخلی معمولی

کابل های فیبر داخلی در چندین طرح فیزیکی بهینه شده برای سناریوهای مختلف استقرار وجود دارد:

کابل توزیع بافر محکم

هر کدام fiber is individually coated with a بافر محکم 900 میکرومتر مستقیماً روی پوشش فیبر 250 میکرومتری. این باعث می‌شود که الیاف به راحتی بدون کیت‌های برش‌آش خاتمه داده شوند، که معمولاً برای اجرای افقی و اتصالات پچ پانل در داخل ساختمان‌ها استفاده می‌شود.

کابل بریک اوت (فن اوت).

چندین الیاف بافر محکم هر کدام در ژاکت فرعی مخصوص به خود محصور شده اند، که آنها را برای اتصال مستقیم و اتصال به پلاگین به اندازه کافی ناهموار می کند. ایده آل برای اتاق تجهیزات کوتاه جایی است که کابل ها مستقیماً به پورت ها متصل می شوند بدون پچ پنل

کابل روبان

الیاف در نوارهای مسطح 4، 8 یا 12 الیاف چیده شده‌اند که امکان اتصال همجوشی انبوه حداکثر 12 فیبر را به طور همزمان فراهم می‌کند. این امر زمان اتصال را تا 90٪ در مقایسه با اتصال فردی کاهش می دهد ، کابل ریبون را برای نصب ستون فقرات با تعداد فیبر بالا بسیار کارآمد می کند.

کابل داخلی زره دار

یک لایه زره فولادی یا آلومینیومی راه راه بین بسته نرم افزاری فیبر و ژاکت بیرونی اضافه می شود. این امر باعث ایجاد مقاومت در برابر له شدن و جوندگان برای کابل هایی می شود که در زیر کف های بلند یا در محیط های داخلی صنعتی اجرا می شوند.

از دست دادن سیگنال در فیبر داخلی: چه چیزی باعث آن می شود و چگونه آن را مدیریت می کند

حتی اگر کابل فیبر نوری در مقایسه با مس تلفات بسیار کمی دارد، تضعیف همچنان رخ می‌دهد و باید در طول طراحی سیستم در نظر گرفته شود. منابع اصلی از دست دادن سیگنال عبارتند از:

• جذب درونی: ناشی از ناخالصی های شیشه، به ویژه یون های هیدروکسیل (OH) که طول موج های خاصی را جذب می کنند. الیاف مدرن با میرایی اوج آب بسیار کم تولید می شوند.
• پراکندگی (پراکندگی رایلی): تغییرات میکروسکوپی در چگالی شیشه، مقدار کمی نور را در همه جهات پخش می کند. این مکانیسم تلفات غالب در طول موج های کوتاه است.
• تلفات خمشی: خمش های ماکرو (خمش های زیر حداقل شعاع خمش) و خم های میکرو (تغییر شکل های مکانیکی کوچک) باعث خروج نور از هسته می شود. اکثر کابل های داخلی حداقل شعاع خمش نصب 10× قطر کابل را مشخص می کنند .
• تلفات اتصال و اتصال: هر کدام connector adds approximately 0.3-0.5 دسی بل ، و اتصالات فیوژن معمولا اضافه می شوند کمتر از 0.1 دسی بل . اینها باید در محاسبه از دست دادن لینک کل بودجه بندی شوند.

یک محاسبه بودجه توان نوری در طول طراحی شبکه انجام می‌شود تا اطمینان حاصل شود که از دست دادن کل لینک (تلفات اتصال اتصال تضعیف فیبر) در حداکثر تلفات پشتیبانی‌شده فرستنده گیرنده باقی می‌ماند و کیفیت سیگنال قابل اطمینان حفظ می‌شود.

کاربردهای معمول کابل فیبر نوری داخلی

کابل‌های فیبر داخلی در طیف وسیعی از محیط‌هایی که پهنای باند بالا، تأخیر کم و مصونیت در برابر تداخل الکترومغناطیسی مورد نیاز است مستقر می‌شوند:

• مراکز داده: سرور و سوئیچ با چگالی بالا با استفاده از کابل های تک حالته OM4/OM5 یا تک حالته OS2 برای لایه های سوئیچینگ بالای رک، انتهای ردیف و هسته به هم متصل می شوند.
• ستون فقرات LAN سازمانی: اتصال اتاق‌های ارتباطی در طبقات مختلف با استفاده از کابل‌های توزیع با درجه بالا یا پلنوم.
• امکانات بهداشتی و درمانی: مصونیت EMI فیبر در محیط‌های دارای MRI و سایر تجهیزات پزشکی که میدان‌های الکترومغناطیسی قوی ایجاد می‌کنند بسیار مهم است.
• پردیس های آموزشی: کابل کشی ستون فقرات با پهنای باند بالا برای پشتیبانی از پخش ویدئو، خدمات ابری و نقاط دسترسی بی سیم با چگالی بالا.
• تاسیسات صنعتی: فیبر داخلی زره دار ایمنی EMI و دوام مکانیکی را در کف کارخانه با ماشین آلات سنگین فراهم می کند.
• آخرین قطره FTTH/FTTB: کابل های قطره داخلی تک حالته فیبر را از نقطه ورودی ساختمان به آپارتمان ها یا دفاتر جداگانه می آورند.

سوالات متداول

Q1: حداکثر فاصله برای کابل فیبر نوری داخلی چقدر است؟

بستگی به نوع فیبر و سرعت داده دارد. چند حالته OM4 از سرعت 10 گیگابیت در ثانیه تا 550 متر پشتیبانی می کند. OS2 تک حالته از سرعت 10 گیگابیت در ثانیه تا 10 کیلومتر یا بیشتر پشتیبانی می کند. برای اکثر برنامه های کاربردی ساختمان های داخلی، اجراها به خوبی در این محدودیت ها هستند.

Q2: آیا می توان از کابل فیبر نوری داخلی در فضای باز استفاده کرد؟

خیر. کابل های داخلی فاقد محافظت در برابر اشعه ماوراء بنفش و موانع رطوبتی مورد نیاز برای شرایط بیرونی هستند. استفاده از کابل داخلی در فضای باز منجر به تخریب ژاکت و خرابی سیگنال می شود. برای مسیرهای مختلط از کابل‌های دارای رتبه‌بندی دوگانه در فضای باز یا داخلی/خارج استفاده کنید.

Q3: LSZH چیست و چه زمانی مورد نیاز است؟

LSZH مخفف Low Smoke Zero Halogen می باشد. در فضاهای بسته یا با تهویه ضعیف - مانند تونل ها، کشتی ها و اتاق های تجهیزات محدود - که در آن بخارات سمی ناشی از سوزاندن PVC می تواند خطرات جدی برای سلامتی ایجاد کند، مورد نیاز است.

Q4: آیا کابل فیبر نوری تحت تأثیر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) قرار می گیرد؟

خیر. از آنجایی که فیبر نور را به جای جریان الکتریکی منتقل می کند، کاملاً در برابر تداخل EMI و فرکانس رادیویی مصون است. این آن را برای نصب در نزدیکی موتورها، دستگاه های MRI، خطوط برق و سایر منابع تداخل ایده آل می کند.

Q5: کابل فیبر نوری داخلی چگونه خاتمه می یابد؟

با استفاده از کانکتورها (SC، LC، ST، MTP/MPO) یا با اتصال فیوژن یک پیگتیل از قبل به پایان رسیده روی فیبر یا با اتصالات صیقل دهنده میدانی به طور مستقیم خاتمه می یابد. اتصال فیوژن به دلیل تلفات و قابلیت اطمینان کم رایج ترین روش برای نصب دائمی است.

Q6: تفاوت بین کابل فیبر محکم بافر و لوله شل برای استفاده در فضای داخلی چیست؟

کابل بافر محکم، هر فیبر را در یک بافر 900 میکرومتری پوشانده است، که کار و خاتمه آن را آسان‌تر می‌کند - بهترین گزینه برای استفاده در داخل ساختمان. کابل شل الیاف را در داخل لوله های پر از ژل برای محافظت در برابر رطوبت قرار می دهد، که برای کاربردهای خارج از منزل یا دفن مستقیم مناسب تر است.