دانش

کابل فیبر نوری 2 فیبر داخلی در فضای باز چگونه کار می کند؟

یک کابل داخلی 2 فیبر در فضای باز داده ها را از طریق دو فیبر شیشه ای یا پلاستیکی مجزا منتقل می کند که سیگنال های نور را با استفاده از انعکاس کلی داخلی منتقل می کند. هر فیبر از یک هسته، روکش و لایه های محافظ تشکیل شده است که برای عملکرد قابل اعتماد در محیط های داخلی و خارجی طراحی شده اند.

مکانیسم انتقال هسته

عملیات اساسی بر فیزیک نور متکی است. یک فیبر نوری نور را در امتداد محور خود از طریق انعکاس کامل داخلی، با هسته ای که توسط یک لایه روکش ساخته شده از مواد دی الکتریک احاطه شده است، منتقل می کند. هنگامی که نور با زاویه مناسب وارد هسته فیبر می شود، به جای فرار، به طور مداوم از مرز بین هسته و روکش منعکس می شود.

این به این دلیل اتفاق می افتد که ضریب شکست هسته باید بیشتر از روکش فلزی باشد تا سیگنال نوری را محدود کند. آن را مانند راهرویی با آینه‌هایی روی دیوارها در نظر بگیرید-سیگنال‌های نوری با انعکاس این مرزهای داخلی هزاران بار در هر متر در طول طول می‌روند.

نحوه عملکرد دو فیبر

در یک پیکربندی 2 فیبر، هر رشته به طور مستقل عمل می کند. یک فیبر به طور معمول سیگنال های ارسال را کنترل می کند در حالی که دسته دیگر سیگنال ها را دریافت می کند و یک مسیر ارتباطی دو طرفه ایجاد می کند. این کابل ها از 2 فیبر تک حالته با یک هسته 9 میکرونی در داخل آب مسدود کننده نخ آرامید تشکیل شده است که در یک ژاکت بیرونی PVC مشکی پیچیده شده است.

نام "2 فیبر" به این معنی است که دو مسیر نوری مجزا در یک مجموعه کابل وجود دارد. این امکان برقراری ارتباط دو طرفه همزمان را بدون تداخل سیگنال فراهم می کند، زیرا هر فیبر از نظر نوری از دیگری جدا شده است.

لایه های ساختمانی فیزیکی

کابل‌های فیبر نوری داخلی/خارج از مزایای کابل‌های فضای باز، مانند مقاومت در برابر رطوبت، مقاومت در برابر آب، و عملکرد مکانیکی خوب، با ویژگی‌های کابل‌های داخلی، از جمله تاخیر در شعله و عدم هدایت الکتریکی-، ترکیب می‌شوند.

لایه هسته: درونی ترین قسمتی که نور در آن حرکت می کند. فیبرهای تک حالته از یک هسته 9 میکرونی استفاده می کنند که برای طول موج های نور 1310 نانومتر یا 1550 نانومتر بهینه شده است.

روکش: روکش به دور هسته پیچیده شده و از نوع دیگری از شیشه با ضریب شکست کمتر در مقایسه با هسته ساخته شده است که به حفظ سیگنال های نور در داخل کمک می کند. این مرز نوری جایی است که بازتاب داخلی کل رخ می دهد.

پوشش بافر: کابل‌های داخلی از فیبرهای بافر محکم- با قطر 900 میکرومتر استفاده می‌کنند، در حالی که کابل‌های فضای باز معمولاً از الیاف رنگی با قطر 250 میکرومتر یا 200 میکرومتر استفاده می‌کنند. کابل های داخلی/خارجی این شکاف را با رویکردی میانی پر می کنند.

اعضای قدرت: الیاف آرامید (مانند کولار) به عنوان اعضای استحکام انعطاف پذیر همراه با الیاف عمل می کنند. اینها از شکستن الیاف ظریف شیشه هنگام کشیدن یا خم شدن کابل در حین نصب جلوگیری می کنند.

ژاکت بیرونی: غلاف از مواد بازدارنده شعله مانند پلی اتیلن، پلی وینیل کلراید، یا پلی اولفین با شعله هالوژن کم-دود صفر استفاده می کند. ژاکت بیرونی مقاوم در برابر رطوبت، مقاوم در برابر قارچ-و مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش است، مناسب برای کانال های زیرزمینی، هوایی، یا فضاهای داخلی/خارجی.

الزامات عملکرد داخلی در مقابل فضای باز

طراحی دوگانه-به چالش‌های محیطی متمایز می‌پردازد.

برای استفاده در فضای داخلی، کابل باید قوانین ایمنی آتش نشانی را داشته باشد. کابل رایزر (CMR) مطابق با UL-1666 است، به این معنی که خود خاموش می شود و از حرکت شعله به بالای کابل در آزمایش سوختگی عمودی جلوگیری می کند. این موضوع در ساختمان هایی که کابل ها به صورت عمودی بین طبقات از طریق رایزر یا چاه آسانسور عبور می کنند اهمیت دارد.

برای استفاده در فضای باز، دوام بسیار مهم است. کابل‌های فیبر نوری فضای باز دارای استحکام کششی بیشتر و پوشش محافظ ضخیم‌تری در مقایسه با کابل‌های داخلی هستند که باعث می‌شود در محیط‌های خشن بیرون از خانه دوام بیشتری داشته باشند. آنها باید در برابر اشعه UV، دمای شدید، رطوبت و استرس فیزیکی مقاومت کنند.

کابل‌های داخلی/خارجی اقدامات ضدآب خشک را برای جلوگیری از نشت چربی در هنگام باز شدن کابل به صورت عمودی اجرا می‌کنند و از عدم وجود اجزای فلزی در سازه یا اجزای تقویت‌کننده فلزی استفاده می‌کنند که به راحتی با برق جدا می‌شوند.. این امر خطر انتقال الکتریسیته به ساختمان ها را با حفظ استحکام مکانیکی فضای باز از بین می برد.

فرآیند انتقال سیگنال

هنگامی که داده ها باید ارسال شوند، تجهیزات الکترونیکی سیگنال های الکتریکی را با استفاده از لیزر یا LED به پالس های نور تبدیل می کنند. این پالس های نوری در یک انتها وارد هسته فیبر می شوند.

نور با جهش مکرر از دیوارها در یک کابل فیبر نوری{0}}به پایین می‌رود-هر فوتون به طور مکرر به پایین لوله می‌تابد. زاویه بحرانی بازتاب یا فرار نور را تعیین می کند. برای اینکه نور به طور کامل بازتاب شود، زاویه برخورد باید بیشتر از زاویه بحرانی باشد تا بازتاب های مداوم روی دیواره روکش داخل فیبر اتفاق بیفتد.

در انتهای گیرنده، ردیاب‌های نوری پالس‌های نور را دوباره به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند که تجهیزات شبکه می‌توانند پردازش کنند. کل انتقال با سرعت نور در شیشه-تقریباً 200000 کیلومتر در ثانیه انجام می‌شود.

از دست دادن سیگنال و فاصله

هیچ انتقالی کامل نیست. برای فیبر حالت تک حالت، تضعیف معمول در 1550 نانومتر حدود 0.2 دسی بل در کیلومتر است، در حالی که در 1310 نانومتر حدود 0.5 دسی بل در کیلومتر است. این بدان معناست که یک کابل 10 کیلومتری ممکن است قدرت سیگنال را 2-5 دسی بل بسته به طول موج کاهش دهد.

با فیبر SMF28، تلفات کمتر از 0.15 دسی بل در هر کیلومتر است که عمدتاً به دلیل پراکندگی است، بنابراین نور کمتری را در یک کیلومتر کامل فیبر نسبت به یک بار پریدن از یک آینه فلزی از دست می دهید. این کارایی خارق‌العاده به این دلیل است که فیبر نوری بر ارتباطات راه دور غالب است.

تلفات اضافی در نقاط اتصال رخ می دهد. کانکتورهای یک حالته مونتاژ شده کارخانه دارای تلفات در محدوده 0.1-0.2 دسی بل هستند و کانکتورهای پایانه میدان ممکن است تلفات 0.2-1.0dB داشته باشند. هر اتصال 0.1 تا 0.3 دسی بل افت دیگر اضافه می کند.

انعطاف پذیری نصب

رتبه بندی داخلی/خارج به این معنی است که نصاب ها به جعبه های انتقالی که در آن کابل ها از دیوارها یا بین ساختمان ها عبور می کنند، نیاز ندارند.

داخل ساختمان-کابل‌کشی در فضای باز شکاف را برای برنامه‌هایی که مسیریابی‌های شبکه شامل مسیرهای خارجی می‌شوند پر می‌کند و در عین حال الزامات ایمنی شعله را برای انتقال به ساختمان‌های پردیس فراهم می‌کند. یک کابل پیوسته منفرد می تواند از مجرای بیرونی مستقیماً به فضاهای پلنوم داخلی بدون نقض کدهای الکتریکی اجرا شود.

این شبکه‌های دانشگاه، فیبر-به-استقرار-خانه، و ایجاد{3}}به{4}}اتصالات را ساده می‌کند. فیبر سفت بافر دارای حداقل شعاع خمشی کوچک‌تر است، از نصب در سینی‌ها، قفسه‌ها، وصله‌پنل‌ها و مناطقی با تغییر جهت چندگانه پشتیبانی می‌کند.

با این حال، هنوز محدودیت های شعاع خم وجود دارد. این کابل دارای حداقل شعاع خمش 7.50 میلی متر برای محفظه های محکم و پیچ های تیز است. فراتر از این با ایجاد خم های تیز می تواند الیاف شیشه را در داخل بشکند یا باعث از دست دادن سیگنال از طریق خم شدن میکرو شود.

چرا دو فیبر به جای یک

بسیاری از برنامه‌ها از نظر تئوری می‌توانند با یک فیبر واحد با استفاده از فرستنده‌های گیرنده دوطرفه کار کنند، اما دو طرح فیبر به دلایل عملی غالب هستند.

مسیرهای انتقال و دریافت مجزا نیاز به تجهیزات مالتی پلکس تقسیم طول موج را در هر دو انتها بی نیاز می کند. این هزینه و پیچیدگی را برای اکثر نصب ها کاهش می دهد. اپتیک ساده‌تر است-در هر فیبر یک طول موج در یک جهت به جای دو طول موج که در یک فیبر مشترک هستند.

عیب یابی زمانی آسان تر می شود که هر جهت مسیر فیزیکی خاص خود را داشته باشد. اگر یکی از فیبرها خراب شود، عملکرد دیگری فوراً نشان می دهد که آیا مشکل خود فیبر است یا تجهیزات فرستنده گیرنده. در یک سیستم فیبر، تشخیص پیچیده‌تر می‌شود.

انعطاف پذیری ارتقا نیز بهبود می یابد. می‌توانید فرستنده‌های گیرنده را در یک طرف جایگزین کنید، بدون اینکه لزوماً هر دو طرف را به طور همزمان ارتقا دهید، تا زمانی که هر دو فیبر کارکرد دارند.

منابع نور و انواع فیبر

فیبر تک حالته برای کار با تجهیزات فیبر نوری با استفاده از طول موج های نور 1310 نانومتر یا 1550 نانومتر بهینه شده است. این طول موج‌های خاص به این دلیل انتخاب شدند که تضعیف فیبر شیشه‌ای را به حداقل می‌رسانند-در «پنجره‌های انتقال» که در آن شیشه سیلیس شفاف‌ترین است.

فیبرهای تک حالته حاوی یک هسته بسیار نازک هستند و از آنجایی که قسمت مرکزی آن بسیار کوچک است، نور واقعاً به اطراف تابیده نمی شود. همه سیگنال ها مستقیماً از وسط حرکت می کنند بدون اینکه از لبه ها پرش کنند. این انتقال مستقیم-از پراکندگی جلوگیری می‌کند و به سیگنال‌ها اجازه می‌دهد شکل خود را در فواصل طولانی حفظ کنند.

جایگزین فیبر چند حالته با هسته بزرگتر است که به نور اجازه می دهد چندین مسیر را طی کند. فیبرهای چند حالته برای پیوندهای ارتباطی از راه دور کوتاه و برای کاربردهایی که باید قدرت نوری بالایی منتقل شود استفاده می‌شود. کابل های داخلی/خارجی بسته به نیازهای برنامه در هر دو نسخه تک حالته و چند حالته موجود هستند.

فناوری مسدود کردن آب

یکی از چالش برانگیزترین چالش ها جلوگیری از آسیب آب بدون استفاده از ژل است.

شل-فیبر لوله از لوله‌های پر از ژل{{1} استفاده می‌کند که آب و فیبرهای بالشتک را مسدود می‌کنند، در حالی که گزینه‌های مسدود شده با آب خشک- اتصال تمیزتر و آسان‌تری را ارائه می‌کنند. بسیاری از کابل‌های داخلی/خارج از فن‌آوری مسدود کردن آب خشک-با نخ‌های تخصصی استفاده می‌کنند که در هنگام تماس با رطوبت متورم می‌شوند.

کابل‌های فیبر نوری مسدود شده‌اند و از الزامات نفوذ آب استاندارد ICEA S-104-696 و GR-20-CORE فراتر می‌روند و به اطمینان حاصل می‌شود که هر گونه آسیب به کابل و ورود آب بعدی به طول قابل تعمیر چند متر محدود می‌شود.

این مهم است زیرا آب می‌تواند با تغییر ویژگی‌های ضریب شکست در مرز-روکش، تضعیف را افزایش دهد. حتی مقادیر کمی از رطوبت می تواند کیفیت سیگنال را در طول زمان کاهش دهد.

سوالات متداول

آیا کابل داخلی/خارجی واقعاً می تواند هر دو محیط را اداره کند؟

بله، اما با معاوضه. این کابل ها به جای اینکه برای هر کدام بهینه باشند، حداقل الزامات را برای هر دو زمینه برآورده می کنند. آنها نسبت به کابل خالص داخلی قوی تر هستند اما نسبت به کابل زرهی مخصوص فضای باز مقاومت کمتری دارند. برای اکثر برنامه های کاربردی دانشگاهی و تجاری، آنها تعادل عالی بین عملکرد، هزینه و انعطاف پذیری نصب را فراهم می کنند.

حداکثر فاصله برای 2 کابل فیبر چقدر است؟

تضعیف در کابل‌های نوری مدرن بسیار کمتر از کابل‌های مسی الکتریکی است که منجر به اتصالات فیبر در مسافت طولانی با فواصل تکرارکننده ۷۰ تا ۱۵۰ کیلومتری می‌شود. برای نصب های عملی، فاصله به بودجه توان فرستنده گیرنده و از دست رفتن کل پیوند از طول فیبر، کانکتورها و اتصالات بستگی دارد. یک محاسبه معمولی تضعیف (0.3-0.5 dB/km) به اضافه تلفات اتصال (0.5-0.75 dB هر کدام) به اضافه تلفات اتصال (0.1 دسی بل) به اضافه حاشیه ایمنی 3 دسی بل را اضافه می کند.

چگونه این دو فیبر را به تجهیزات وصل می کنید؟

هر فیبر به کانکتوری ختم می‌شود-که معمولاً از نوع LC، SC یا ST است. این فیبر با کانکتورهای LC فرول سرامیکی برای فضاهای صعب العبور خاتمه می‌یابد، و هر شکاف فیبر دارای لوله‌های 18 اینچی با فرکانس 2.0 میلی‌متری در اطراف خود برای دوام بیشتر است. کانکتورها به ماژول‌های فرستنده گیرنده روی سوئیچ‌ها، مسیریاب‌ها یا مبدل‌های رسانه متصل می‌شوند. تراز مناسب کانکتور بسیار مهم است زیرا هسته‌های میکرو فیبر فقط 9 پهن هستند.

آیا خم شدن به کابل آسیب می رساند؟

خم شدن های تند می تواند باعث از دست دادن فوری سیگنال یا در نهایت شکستن فیبر شود. دو نوع خمش بر کابل‌های فیبر نوری تأثیر می‌گذارد-خمش ماکرو به خمش زیاد در کابل اشاره دارد، در حالی که خمش میکرو به خمش کوچک اشاره دارد. همیشه حداقل شعاع خم مشخص شده توسط سازنده را حفظ کنید، معمولاً 10-15 برابر قطر کابل. الیاف مدرن غیر حساس به خم خم های محکم تری را تحمل می کنند اما هنوز محدودیت هایی دارند.

ملاحظات انتخاب کابل

هنگام انتخاب بین کابل داخلی خالص، فضای باز خالص یا کابل داخلی/خارجی، به کل مسیر نصب فکر کنید.

اگر کابل هرگز از ساختمان خارج نشود، کابل رتبه‌بندی شده داخلی{0}}هزینه کمتری دارد و انعطاف‌پذیری بهتری برای فضاهای تنگ ارائه می‌کند. اگر در مجرای مجرای یا هوایی کاملاً بیرون بماند، کابل بیرونی زره ​​پوش سنگین حداکثر محافظت را فراهم می کند.

زمانی که نیاز به تداوم در سراسر مرزهای محیطی دارید، کابل داخلی/خارج منطقی است. این شامل فیبر-به--استقرار میز می‌شود که در آن کابل از پایانه‌های بیرونی به دفاتر، شبکه‌های دانشگاهی که ساختمان‌ها را به هم متصل می‌کنند، و هر سناریویی که در آن شکستن مسیر مستلزم اتصال همجوشی در جعبه اتصال است، می‌شود.

هسته و روکش کابل فیبر نوری داخلی/خارجی با استفاده از فیبر تک حالته با کیفیت بالا ساخته شده است که مطابق با ITU-T G.652.D و سازگار با سایر فیبرهای تک حالته قدیمی است. این انطباق استاندارد، قابلیت همکاری با زیرساخت های موجود و ارتقاءهای آینده را تضمین می کند.

به خاطر داشته باشید که در حالی که 2 کابل فیبر اکثر نیازها را برطرف می کند، تعداد فیبرهای بالاتر (4، 6، 12 یا بیشتر) برای برنامه هایی که به مدارهای متعدد یا افزونگی نیاز دارند وجود دارد. اصل کار یکسان است-فیبرهای بیشتر به معنای مسیرهای ارتباطی موازی بیشتر در یک غلاف کابل است.

زیبایی فیبر نوری در این است که اصول فیزیکی انتقال نور از طریق شیشه ثابت می ماند، چه در حال ارسال داده در یک اتاق و چه از طریق اقیانوس باشید. بسته‌بندی محافظ با محیط سازگار است، اما در داخل، آن دو نخ شیشه‌ای همان ترفند زیبا را انجام می‌دهند که فوتون‌ها را از یک سر به سر دیگر به دام انداخته و هدایت می‌کند.