فیبر نوری و مدیریت آن در FTTH

در انتخاب فیبر ملاحظاتی را باید در نظر گرفت که برخی از آنها عبارتند از:معماری شبکه: ساختمان درونی یک شبکه از جمله سخت افزار لایه‌های عملیاتی و پروتکل‌هاست، که در برقراری ارتباط و تضمین انتقال قابل اعتماد اطلاعات، مورد استفاده قرار می‌گیرد. انتخاب معماری شبکه بر سرعت داده و مقدار توان نوری در دسترس شبکه تأثیر می‌گذارد. هر دو عامل در انتخاب و مدیریت فیبرنوری در FTTH تأثیرگذار هستند.اندازه شــبکه: اندازه شبکه را می‌توان به عنوان تعداد مکان‌هایی که بایســتی به آنها ســرویس داد، تلقی نمود. با این حال، در این زمینه، به فاصله فیزیکی در سراســر شــبکه اشــاره می‌کند. بودجه موجود در دســترس، تعیین خواهد کرد که چگونــه POP می‌تواند از طرف مشــترکین قرار گیرد. بودجه‌های توان نوری تحت تأثیر همه اجزای مسیر نوری، از جمله فیبر قرار می‌گیرند.نوع فیبر در شــبکه موجود: اگر شــبکه‌ای موجود است و قرار است گســترش یابد، فیبرنــوری در بخش‌های جدید شــبکه باید با فیبر در شبکه موجود سازگار باشند.طول عمر مورد انتظار: شــبکه‌های FTTH با طول عمر حداقل 30 سال طراحی می‌شــوند. بنابراین، ضروری است که سرمایه‌گذاری در زیرساخت و مدیریت فیبرنوری در FTTH برای آینده نیز مناسب باشد. تغییر نوع فیبر در طول عمر مورد انتظار شبکه FTTH یک گزینه واقع بینانه نیست.اصول اولیه فیبر نوریفیبرنوری به طور مؤثر یک لوله نور اســت که پالس‌های نور تولید شده توســط لیزر یا دیگر منابع نوری را به یک سنســور آشکارساز منتقل می‌کنــد. انتقال نور در فیبرنوری می‌تواند در فواصل بلند و قابل توجهی انجــام و از برنامه‌هــای کاربردی با ســرعت بالا پشــتیبانی کند که از طریق شــبکه‌های مبتنی بر مس غیر قابل انجام اســت. فیبرنوری که در دهه 1960 شکل گرفت، پیشرفت‌های عمده‌ای را تجربه کرده است به صورتی که اکنون استاندارد شده و پایه‌های قابل اعتماد و باثباتی برای سیستم‌های ارتباطی مدرن امروزه شده است.فیبر از سیلیس با خلوص بالا تولید می‌شود. در ابتدا به میله‌های شیشه‌ای به نام پریفرم، شــکل داده می‌شود، سپس آنها به رشته‌های نازکی مانند مو کشیده و با یک پوشش پلاستیکی محافظ پوشیده می‌شوند. فیبر شــامل هســته، روکش و پوشش بیرونی اســت. پالس‌های نور در قسمت هسته گسیل داده می‌شود. پوشش شیشه‌ای اطراف، نور را در هسته محفوظ نگه داشته و مانع نشت آن از هسته به درون لایه‌های بعدی می‌شود. پوشش بیرونی، معمولا از یک پلیمر ساخته می‌شود که در طول فرآیند کشش پریفرم بر روی فیبر استفاده می‌شــود. فیبرها معمولا به تنهایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند بنابراین قبــل از نصب به صورت‌های مختلفی به صورت کابل در آورده می‌شوند. بحث مربوط به کابل‌ها در قسمت بعدی آورده شده است.در حالــی که انواع مختلف فیبر وجــود دارد، در این مقاله فقط به فیبرهای مناســب برای برنامه‌های کاربــردی FTTH و مدیریت فیبرنوری در FTTH می‌پردازیم. هســته فیبر را می‌توان در اندازه‌های مختلف هندسی طراحی کرد که بسته به اینکه چگونه پالس نور حرکت می‌کند، عملکردهای مختلف نوری را ایجاد می‌کند.برخــی از پارامترها، تعیین کننده اثربخشــی انتقال پالس‌های نور از فیبر هســتند. دو پارامتر اصلی، تضعیف و دیسپرشن هستند. تضعیف کاهش توان نوری در مســافت انتقال است. حتی با مواد بسیار خالصی که برای ساخت هسته و پوشش روی فیبر استفاده می‌شود، قسمتی از توان نور، از طریق پراکندگی و جذب در فیبر از بین می‌رود. تضعیف فیبر محدودکننده مســافتی اســت که پالس‌های نور می‌توانند حرکت کننــد و همچنان قابل تشــخیص باشند. تضعیف با دســیبل در هر کیلومتر (km / dB) و در یک طول موج مشــخص یا طیف طول موج بیان می‌شود و به آن، ضریب تلفات نوری هم گفته می‌شود.دیسپرشــن را می‌تــوان به طور گســترده‌ای به عنوان مقــدار اعوجاج یا پخش پالــس در طی انتقال توصیف نمود. اگــر پالس‌ها بیش از حد پهن شود، آشکارســاز در انتهای دیگر فیبر قادر به تشخیص یک پالس از بعدی نیســت و باعث از بین رفتن اطلاعات می‌شــود. دیسپرشــن کروماتیک در همه الیاف اتفاق می‌افتد و ناشــی از رنگ‌های مختلف نور (اجزای یک پالس نور) اســت که با اختلاف سرعت کمی در طول فیبر حرکت می‌کنند. دیسپرشــن به طورمعکوس بــا پهنای باند که ظرفیت انتقال اطلاعات است، رابطه دارد.فیبر تک مدفیبر تک مد دارای یک هسته کوچک (>10μm ) است که تنها یک مد (شــعاع نور اصلی) را پشتیبانی می‌کند. اکثر سیستم‌های فیبر در جهان براســاس این نوع فیبر هســتند. فیبر تک مــد دارای کمترین تضعیف و بالاترین ظرفیت انتقال پهنای باند نســبت به تمام انواع فیبر اســت.در فیبر تک مد، هزینه‌های تجهیزات بالاتر از سیســتم‌های مولتی مد است. برای کاربردهای FTTH و مدیریت فیبرنوری در FTTH، فیبر تک مد بر اساس توصیه‌نامه 652.G T-ITU ، برای پوشش نیازهای اکثر شبکه‌ها کافی است. در حال حاضر نوع جدیدی از فیبر تک مد در بازار موجود است که باعث کاهش تلفات نور در خمش شدید فیبر میءشود. این فیبرها در توصیه نامه 657.G T-ITU استاندارد شده‌اند.فیبرنوری مولتی مدفیبرهای نوری مولتی مد دارای یک هسته بزرگتر (50 یا 5/62 میکرون) اســت که مدهای مختلف نور را در هســته (مســیرهای مختلف نور از طریق هســته) منتقل می‌کند. بسته به سیســتم‌های راه‌اندازی، قدرت پالس ورودی بر روی تمام یا برخی از مدها تقســیم می‌شــود و با توجه به سرعت انتشــار مدهای مختلف (دیسپرشن مودال) پهنای باند کاهش می‌یابد. البته با طراحی شبکه و افزایش تعداد فیبر می‌توان این آثار منفی را کاهش داد.فیبر مولتی مد می‌تواند با منابــع نور و اتصالات ارزان‌تر کار کند. با این حال فیبر مولتی مد گرانتر از فیبر تک مد اســت. فیبر مولتی مد به طور گســترده در مراکز داده اســتفاده می‌شــود. این نوع فیبر دارای قابلیت پهنای باند پایین و فاصله انتقال محدود است.مشــخصات IEC11801 / ISO میــزان ســرعت داده و دسترســی به مقادیر فیبر مولتی مد را توصیف می‌کند و به انواع مختلف آن به عنوان OM3، OM2، OM1 و OM4 اشاره شده است.فیبر غیر حساس به خمشهنگامی که در داخل ســاختمان‌ها کابل‌کشــی می‌شــود، در بسیاری از قســمت‌های ســاختمان برای فیبرهای معمولی مشکل ایجاد شده و موجب عملکرد ضعیف اپتیکی می‌شود. برای جلوگیری از این مسئله باید اقدامات بســیار دقیق و ماهرانه‌ای در نصــب انجام گیرد و از روش‌های حفاظتی مخصوص و کانال‌ها و ســاختارهای مختلف کابل استفاده نمود.با این حال، فیبر با اســتاندارد 657.G T-ITU نیز به طور گســترده در دسترس اســت که اجازه می‌دهد کابل‌های فیبر نوری را نیز به آسانی کابل‌های مســی معمولــی نصب نمود. فیبرهای این نــوع از کابل‌ها که "خم غیر حســاس" نامیده می‌شــوند، قادر به کارکردن در شعاع خمش تا 5/7 میلی‌متر هستند و برخی از فیبرها بــه طور کامل با خم‌های 5 میلیمتر نیز سازگارند.در اســتاندارد G657 دو کاتاگــوری فیبر تک مد تعریف شــده‌اند که هر دو برای شــبکه‌های دسترسی مناسب هستند.هر دو کتگوری A و B شــامل زیر مجموعه‌هایی اســت که از نظر تلفات خم متفاوتند. بنابراین اختلاف آنها درشعاع‌های خمش مجاز است:رده A شــامل ویژگی‌ها و مقادیر توصیه شــده برای پشتیبانی از نصب شــبکه دسترسی بهینه شــده با توجه به تلفات خمش است. با این حال، مقادیر توصیه شــده برای مشخصات دیگر فیبر هنوز در محدوده توصیه شده در D.652.G قرار دارند و بر سازگاری آنها با فیبرهای D.652.G تأکید می‌شــود. این دســته دارای ســه زیرمجموعه با الزامات متفاوت A2.657.G، A1.657.G و فیبر A3.657.G ارایه شده است.کابل فیبر نوری برای شبکه FTTHطیف گسترده‌ای از کابل‌های فیبرنوری استاندارد وجود دارد که می‌توانند در شبکه FTTH استفاده شوند. گرچه طرح‌های کابل می‌تواند متفاوت باشد، اما تفاوت آن‌ها تنها در تعداد کمی از عناصر کابل می‌باشــد. اولین و شایع‌ترین اِلِمان کابل، لوزتیوب است که یک لوله پلاسیکی حاوی تعداد لازم فیبر نوری (معمولا ۱۲) اســت. این لوله به همراه مواد ژله مانند که تیوب را پر می‌کند، بافری به دور فیبرهای نوری می‌ســازد و به آنها کمک می‌کند در زمان انقباض و انبساط کابل به دلیل شــرایط دمایی و مکانیکی محیط در محفظه لوله حرکــت کنند. المان اصلی کابل ممکن اســت تعدادی فیبر که در قالب یک روبان یا پوشــش نازک به صورت موازی کنار هم قرار گرفته باشند. الیاف نوری ممکن است در اسلات‌های باریک از یک عنصر مرکزی به دور هسته کابل به صورت مارپیچ قرار بگیرند.لوله‌های حاوی فیبرهای تکی و یا نوارهای فیبرنوری به دور یک عنصر مرکزی که شــامل یک عضو قدرتی با پوشش پالستیکی است قرار داده می‌شوند. برای جلوگیری از نفوذ رطوبت به صورتی شعاعی و یا طولی، از مواد سدکننده رطوبت مثل نوارهای جاذب رطوبت و یا کامپوندهای ژله استفاده می‌شــود. در نهایت برای محافظت بیشتر آن از محیط خارجی، کابل با پلیاتیلن (و یا مواد جایگزین) پوشــیده می‌شــود. الیاف، روبان‌ها یا باندلهای فیبر محافظت شــده با پوشــش‌های رنگی جهت امکان شناســایی آنها (نیز ممکن است در یک تیوب مرکزی بزرگ قرار گیرند.در این صورت آنها با عناصر الیاف قدرتی به نام عنصر مقاوم لایه میانی پوشیده می‌شود. اگر کابل با استفاده از یک وینچ کشیده شود، ممکن است لازم باشد که در مقایسه با کابل در نصب با هوای فشرده دارای قدرت کششی بالاتری باشــند چون درحین نصب تحت فشــار قرار می‌گیرند و نیروی کششی بسیار بالاتر اســت. کابل برای نصب با هوای فشــرده باید سبک وزن بوده و صلب‌تر باشــند تا در زمان دمش هوا راحت‌تر نصب شوند. حضور کانال، باعث می‌شــود تا زمانی که کابل به داخل جعبه پیاده‌روها می‌رود از آن در مقابــل لهیدگی حفاظت نماید. کابل‌های کانال به طور معمول بدون لایه فلزی ساخته می‌شوند و به همین دلیل نیازی به زمین کردن آنها در زمان رعد و برق نمی‌باشد. با این حال، در آنها می‌توان از عناصر فلزی، برای مقاومت کششی بالاتر (عنصر مقاوم فلزی)، برای تشخیص مســیر نصب و شناسایی از راه دور (عناصر مس) یا برای حفاظت بیشتر از رطوبت (نوار آلومینیومی طولی) استفاده نمود. محیط کانال‌ها معمولا تمیز می‌باشــد اما کابل‌ها برای مقاومت در برابر سیلاب‌های احتمالی طولانی مدت و انجماد گاه به گاه طراحی می‌شوند.