فیبر نوری سالهاست که یکی از حوزه های اصلی توسعه در زمینه فناوری ارتباطات محسوب می شود. متخصصان در ابتدا امیدهای زیادی به این مفهوم بسته بودند که تا به امروز تنها با موفقیت های دوره ای در ایجاد شبکه های ارتباطی در اندازه های مختلف تأیید می شود. به طور خاص، ارتباطات فیبر نوری قبلاً کارایی خود را بر روی نمونه خطوط ارتباطی اقیانوس آرام نشان داده است و در آینده قرار است از این پایه در سیستم های لیزری و حسگر استفاده شود.
فیبر چیست؟
ارتباطات مبتنی بر شبکه های فیبر نوری بر اساس اصل تابش الکترومغناطیسی شکل می گیرد که به دلیل آن سیگنال منتقل می شود. حامل فیزیکی راهنماهای نور است که با مقاومت در برابر تداخل و پهنای باند بالا مشخص می شود. بنابراین، راهنمای نور چیست و چه ربطی به انتقال داده دارد؟ این فیبر از شیشه بابرخی از مواد افزودنی که به لطف آنها سازنده می تواند ویژگی های نوری فردی را تغییر دهد. حداقل، یک پوشش پلیمری برای محافظت از فیبر در برابر آسیب های خارجی مورد نیاز است. در واقع این فیبر از نظر ساختار نیز ناهمگن است. از یک هسته با قطر حدود 8-10 میکرون و همچنین یک پوسته اطراف تشکیل شده است که استوانه ای به ضخامت حدود 100-125 میکرون را تشکیل می دهد. اصل عملکرد یک کانال ارتباطی فیبر نوری در توانایی راهنمای نور برای ارائه انعکاس داخلی امواج الکترومغناطیسی با ضرایب انکساری خاص نهفته است. یک پرتو مشروط نور در فرآیند حرکت در داخل فیبر نوری بدون خروج از مدار از پوسته از داخل منعکس می شود. به این ترتیب، سیگنالی با مقادیر تلفات مختلف تحویل داده می شود.
ویژگی های عملکرد شبکه های فیبر نوری
جنبه های مثبت اصلی عملکرد خطوط فیبر نوری با سرعت بالای تحویل اطلاعات مرتبط است. تا همین اواخر، این مقدار به صورت رکورد 1 ترابیت بر ثانیه بیان می شد. با این حال، حتی در حال حاضر این داده ها از نظر ارقام رکورد بی ربط تلقی می شوند. بنابراین، فن‌آوری‌های جدید سیستم‌های مالتی پلکس موج به فیبرهای نوری اجازه داده است تا نرخ خدمات سیگنال 15 ترابیت بر ثانیه را ارائه دهند. شرکت های بزرگ مخابراتی از ارتباطات فیبر نوری چند کاناله در فواصل تا 10000 کیلومتر با پشتیبانی از سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه استفاده می کنند. به هر حال، یک ردیابی می تواند تا 150-200 کانال را شامل شود کهبه دلیل قطر کم الیاف. یک خط تنه بدون غلاف محافظ بیرونی ضخامتی بیش از 1 سانتی متر ندارد. در مورد میزان تضعیف که نه تنها بر سرعت، بلکه بر کیفیت کلی انتقال سیگنال نیز تأثیر می گذارد، این رقم در مورد فیبر نوری است. 5 دسی بل در کیلومتر این یک شاخص بسیار خوب در مقایسه با شبکه‌های الکتریکی سنتی است که باعث می‌شود خطوط برای 100 کیلومتر یا بیشتر بدون نقاط تبدیل سیگنال میانی ایجاد شود.
مزایای فناوری
همراه با سرعت انتقال بالا و اثر تضعیف کم، فیبر نوری دارای مزایای زیر است:
- دوام عملکرد خط.
- قابلیت اطمینان فرآیند.
- محافظت در برابر تأثیرات الکترومغناطیسی خارجی.
- سطح بالای کدگذاری سیگنال، عملاً امکان رهگیری داده ها را از بین می برد.
- پهن باند.
- وزن سبک و اندازه متوسط.
میزان آشکار شدن مزایای فوق در یک خط ارتباطی خاص فیبر نوری به روش های تخمگذار آن و کیفیت مواد بستگی دارد. بنابراین، برای مثال، یکی از مهم ترین موانع انتقال انبوه به این روش سازماندهی ارتباطات در روسیه، سطح پایین متخصصان در این زمینه و کیفیت نامطلوب مواد مصرفی است.
معایب فناوری
همچنین معایب مشخصی برای شبکه های فیبر نوری وجود دارد که حتی می تواند ظاهر شود.صرف نظر از کیفیت اجرای فنی کانال های ارتباطی. از جمله آنها ذکر شده است:
- هزینه بالا. هم در مرحله سازماندهی زیرساخت فنی و هم در فرآیند نگهداری آن، هزینه ها همچنان از هزینه های راه اندازی و راه اندازی خطوط ارتباطی آشناتر بیشتر است.
- شکنندگی سازه. یکی از حساس ترین معایب فیبرهای نوری محدودیت نصب آنهاست. اطمینان از دوام ارتباط فیبر نوری سطح بالا تنها در صورتی امکان پذیر است که خطوط مستقیماً گذاشته شوند. با این حال، این مشکل به تدریج با وارد کردن مواد افزودنی خاص در ساختار هسته فیبر حل می شود.
- تقاضای بالا در زیرساخت های مخابراتی. باز هم، تنها در صورتی که سیستم بر روی تجهیزات شبکه مدرن سازماندهی شده باشد، می توانید روی عملکرد بالا در هنگام استفاده از خطوط فیبر نوری حساب کنید.
کاربرد ارتباطات فیبر نوری در روسیه
همانند سایر کشورهای با توسعه فناوری پیشرفته، در روسیه فیبر نوری در درجه اول جایگاه خود را در صنعت مخابرات پیدا می کند. با این حال، این تنها حوزه ای نیست که بر این فناوری تسلط دارد. فیبرهای نوری در تجهیزات اندازه گیری، دستگاه های اشعه ایکس (از جمله MRI)، ژیروسکوپ ها و سیستم های هشدار امنیتی استفاده می شوند. در عین حال، روش های یکپارچه سازی فنی اغلب ماهیت مشابهی دارند، که توسط طیف کارگران مورد نیاز برای سازماندهی چنین سیستم هایی نیز تأیید می شود. به ویژه، جای خالی ارتباطات فیبر نوریشامل مشاغل جوشکار، نصب‌کننده و مهندسین سیستم می‌شود. همین‌طور برای تعمیر و نگهداری زیرساخت فیبر نوری.
مشکلات در اجرای ارتباطات فیبر نوری
تعدادی از ارائه دهندگان بزرگ روسی که در زمینه مخابرات کار می کنند با انتقال به فناوری های جدید برای سازماندهی شبکه با مشکلات مالی روبرو هستند. این تا حدودی به دلیل هزینه های بالای تجدید فنی شبکه ها با جایگزینی کامل حامل های سیگنال و تجهیزات عملیاتی است. شرکت شهری MGTS ارتباطات فیبر نوری را به عنوان یکی از حوزه های کلیدی توسعه امروز در نظر می گیرد، اما در عین حال، نمایندگان آن همچنین به مشکلات مربوط به عدم تمایل خود مشترکین برای تغییر به وسایل جدید فناوری اشاره می کنند. بسیاری از کاربران از شبکه سیم مسی سنتی راضی هستند که ویژگی های انتقال داده مصرف کننده کافی را فراهم می کند. آنها نمی خواهند برای نوآوری ها هزینه اضافی بپردازند، که اپراتور را مجبور می کند هزینه های خدمات دو نوع شبکه مخابراتی را متحمل شود.
چشم انداز توسعه ارتباطات فیبر نوری
اگر بازار مصرف انبوه همچنان به طور محتاطانه روی روند تکاملی گذار به فیبر نوری تنظیم شده باشد، شرکت های پیشرو جهان هم اکنون به آینده ای نگاه می کنند که با فناوری های ارتباطی فیبر نوری در زمینه های مختلف باز شده است. در حال حاضرنویدبخش ترین مناطق شامل سیستم های حسگر توزیع شده و لیزرهای فیبر نوری است. اولین فناوری انجام آزمایش های غیر مخرب سازه های ساختمانی و مهندسی را با طیف گسترده ای از داده های خروجی تجزیه و تحلیل - به ویژه با شاخص های دقیق دما، فشار و فرآیندهای تغییر شکل جسم، امکان پذیر می کند. تا آنجا که به لیزرهای فیبر مربوط می شود، خواص و ویژگی های امواج ساطع شده آنها می تواند فرصت های بی سابقه ای را در پردازش فیزیکی مواد جامد فراهم کند.
نتیجه گیری
ارتباطات مبتنی بر فناوری فیبر نوری با همه عوامل منفی کاربرد، دامنه پوشش خود را گسترش می دهد. این امر تا حد زیادی با فرمت تکنولوژیکی شبکه GPON تسهیل شد که مفهومی بهینه از خطوط تنه فیبر نوری است. Rostelecom به عنوان یکی از بزرگترین شرکت های مخابراتی روسیه گام بزرگی در توسعه فناوری این قالب برداشته است. امروزه خطوط تخمگذار را بدون گره های تقویت کننده میانی در فواصل 20 تا 60 کیلومتر با پشتیبانی از سرعت تا 1.25 گیگابیت بر ثانیه انجام می دهد. و این تنها یکی از فرمت های ممکن برای استفاده از فیبر در صنعت مخابرات امروز است.
