فیبر نوری و تاثیر آن بر تبادل اطلاعات

1. فیبر نوری و تاثیر آن بر تبادل اطلاعات گردآورندگان: سمانه خسروآبادی مجید شریفی

2. مقدمه: پیشرفت روز افزون تکنولوژی و به طبع آن پیشرفتهای چشمگیر در حوزه فن آوری اطلاعات باعث رشد و شکوفائی و تاثیر انکار ناپذیر آنها در حوزه های دیگر گردیده است. در حوزه فن آوری اطلاعات با گسترش روز افزون حوزه دیجیتال و انتقال از آنالوگ به دیجیتال مبحث انتقال اطلاعات اهمیتی دو چندان پیدا کرده است. انتقالی امن توام با سرعت بالا از آرزوها و اهداف دیرینه بوده است، از این رو همواره انتقال از بستر مسی به صورتهای دیگر مورد انتظار بوده است. این اهداف با تبلور فیبر نوری صورتی جامع به خود گرفته است. 1/20

3. تاریخچه: برای اولین بار در سال ۱۹۶۰ بود كه متخصصان به این فكر افتادند كه میتوانند از امواج نوری برای انتقال اطلاعات استفاده كنند. این ایده نخست در سال ۱۹۶۶ همزمان توسط متخصصان فرانسوی و انگلیسی به ورطه واقعیت نزدیك شد اما نتوانست از عهده انتقال اطلاعات مخابراتی به خوبی برآید. اما این دلیلی بر آن نشد كه كارشناسان از تلاشهای خود دست بردارند تا اینكه در سال ۱۹67اولین فیبرنوری ساخته شد. فیبرنوری ساخته شده درحد واندازهی كابلهای معمولی بود ولی قابلیتهای بیشتر وشگفتاورتری داشت. 2/20

4. تاریخچه: به زودی متخصصان به این نتیجه رسیدند كه انقلاب جدیدی در عرصه انتقال اطلاعات در حال وقوع است. یك كابل فیبرنوری كه كمتر از یك اینچ قطر داشت و میتوانست صدها هزار مكالمه صوتی را حمل كند. در سال 1970 با اعلاميه شركت corning class works آمريكا درمورد فيبر نوري با تضعيف كمتر از 20db/kmفعاليتهاي گسترده درمراكز تحقيقاتي درتمام جوانب مربوط به فيبر نوري به سرعت شكل گرفت و فيبرهاي نوري به قطر يك تار موي انسان ساخته شد. 3/20

5. فیبر نوری چیست؟ فیبرنوری یكی از محیطهای انتقال هدایت شده است كه در مخابرات مورد استفاده قرار میگیرد. از نظر ساختاری فیبرنوری یك استوانه از جنس شیشه یا پلاستیك است كه از دو ناحیه مغزی یا هسته و پوسته با ضریب شكست متفاوت و دولایه پوششی اولیه و ثانویه پلاستیكی تشكیل شده است. هر كابل نوری شامل دو رشته كابل مجزا یكی برای ارسال و دیگری دریافت دیتا است. امروزه یك كابل مسی میتواند دادهها را با سرعت یك گیگابیت در ثانیه انتقال دهد. در حالی كه یك فیبرنوری به ضخامت تار مو امكان انتقالهای چندگانه را به طور همزمان با سرعتی حتی بیشتر از ۱۰گیگابیت در ثانیه به ما می‌دهد. 4/20

6. فیبر نوری چیست؟ فیبرنوری به دو شكل موجود است: تك وجهی كه هستههای كوچكی به قطر در حدود ۹ میكرون دارند و میتوانند نور لیزر مادون قرمز (با طول موج ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) را درون خود هدایت كنند. چند وجهی كه هستههای بزرگتری در حدود ۶۳ میكرون دارند و نور مادون قرمز گسیل شده از دیودهای نوری موسوم بهLED ها را (با طول موج ۸۵۰ تا ۱۳۰۰ نانومتر) درون خود هدایت میكنند. 5/20

7. بخش های مختلف فیبر نوری • هسته: هسته بخش مركزي فيبر است كه از شيشه ساخته شده و نور در اين قسمت سير مي كند. • لايه روكش: واسطه شفافي كه هسته مركزي فيبر نوري را احاطه ميكندوباعثانعكاس • نور به داخل هسته مي شود. • روكش محافظ: روكشي پلاستيكي كه فيبر نوري در برابر رطوبت و آسيب ديدن محافظت مي كند. • صدها يا هزاران عدد از اين رشته هاي فيبر نوري بصورت بسته اي در كنار هم قرار دارند كه به آن كابل نوري گويند. 6/20

8. سیستم ارتباط به وسیله فیبر نوری • سیستم‌های ارتباط به وسیله فیبرنوری، شامل قسمتهای ذیل می باشد: • فرستنده نوری: • گیرنده نوری: • گیرنده سیگنال‌های نوری ورودی را می‌گیرد، رمزگشائی می‌کند و سیگنال‌های الکتریکی مناسب را برای ارسال به کامپیوتر، تلویزیون یا تلفن کاربر تولید و به آنها ارسال می نماید. سیگنال‌های نور را تولید می‌کند و به رمز در می‌آورد. فرستنده درعمل به فیبر نوری متصل می‌شود و دارای لنزی برای متمرکز کردن نور به داخل فیبر هم باشد. 7/20

9. سیستم ارتباط به وسیله فیبر نوری • تقویت کننده نوری: • نور حین عبور از فیبر ضعیف می‌شود. (مخصوصا در فواصل طولانی بیش از نیم مایل یا حدود یک کیلومتر مثلا در کابل‌های زیر دریا). • یک تقویت کننده نوری دارای فیبرهای نوری با پوشش ویژه ای است. نور ضعیف شده پس از ورود به این تقویت کننده تحت تاثیر این پوشش خاص و نیز نور لیزری که به این پوشش تابیده می‌شود تقویت می‌شود. ملکول‌های موجود در این پوشش ویژه با تابش لیزر به آنها، سیگنال نوری جدید و قوی تولید می‌کنند که مشخصات آن مشابه نور ورودی به تقویت کننده است. 8/20

10. مزایای فیبر نوری • فیبر نوری در مقایسه با سیم های های مسی دارای مزایای زیر می باشد: • نازکتر بودن و ظرفیت انتقال بالاتر:  • فیبرنوری با ضخامتی کمتر از ضخامت سیم مسی تولید می‌گردد و این مزیت بزرگی است. از آنجا که فیبرنوری نازکتر از سیم‌های مسی است، بنابراین در کابلی با قطر معلوم تعداد فیبرنوری بیشتری جا می‌گیرد. طبق بررسی «آکادمی ملی مهندسی» یک فیبر نوری با استفاده از تقویت کننده های نوری می تواند محتویات یک دایره المعارف کامل را در یک هزارم ثانیه انتقال بدهد، دهها میلیون مکالمة تلفنی را حمل کند یا برنامه های ده ها هزار کانال تلویزیونی را منتقل کند. 10/20

11. مزایای فیبر نوری • سیگنال های نوری:  • برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در سیم‌های مسی که با سیگنال‌های عبوری از کابل‌های نزدیک تداخل می‌کنند، سیگنال‌های نوری در فیبرنوری حتی با سیگنال‌های عبوری از فیبری که در همان کابل است تداخل ندارند. بنابراین صدا در مکالمات تلفنی واضح تر منتقل می‌گردد و کانال های تلویزیونی هم بهتر دریافت می‌شوند. 11/20

12. مزایای فیبر نوری • تضعیف کمتر سیگنال:  • سیگنال عبوری از فیبرنوری نسبت به سیگنال عبوری از سیم مسی کمتر تضعیف می‌گردد. • اشتعال ناپذیری:  • چون هیچ الکتریسیته ای از فیبرنوری عبور نمی‌کند، خطر اشتعال هم وجود ندارد. • سبک بودن:  • فیبرنوری درمقایسه با سیم مسی وزن کمتری دارد و فضای کمتری را اشغال می‌کند. 12/20

13. مزایای فیبر نوری • کم مصرف بودن: • از آنجا که سیگنال‌ها در فیبرنوری کمتر ضعیف می‌شوند، بنابراین فرستنده‌های کم مصرف تری نسبت به فرستنده‌های با ولتاژ بالا در سیم‌های مسی نیاز است. این مزیت باز هم باعث صرفه جویی در هزینه‌ها می‌شود. • سیگنال‌های دیجیتال:   • بهترین و اصلی ترین کاربرد فیبر نوری انتقال اطلاعات دیجیتال است که بخصوص برای شبکه‌های کامپیوتری مفید است. 13/20

14. معایب فیبر نوری • برای شبکه‌های معمولی و کوچک بسیار پر هزینه است. • نصب فیبر‌های نوری کاری دشوار است. • برای نصب فیبرهای نوری و تجهیزات آن به افراد متخصص نیاز است. اما در نصب سیم‌های مسی تقریبا اکثر افرادی که آشنایی کمی در این زمینه دارند می‌توانند آنها را نصب کنند. • برای نصب فیبر‌های نوری دقت بسیار زیادی مورد نیاز است. حتی برای قطع کردن آن. زیرا در این صورت زاویه شکست نور تغییر می کند و روند انتقال داده ها دچار اختلال می شود. 16/20

15. معایب فیبر نوری • یکی از اصلی‌ترین اشکالات فیبر‌های نوری شکننده بودن فیبر داخل کابل است. در صورت خم کردن بیش از اندازه سیم، فیبر مورد نظر شکسته و دیگر آن کابل به در‌د نمی خورد. در صورتی که سیم‌های مسی را هر چقدر که دوست دارید می‌توانید تا کنید. 17/20

16. فیبر نوری در ایران در ایران در اوایل دهه ۶۰، فعالیت‌های پژوهشی در زمینه فیبر نوری در پژوهشگاه، برپایی مجتمع تولید فیبر نوری در پونک تهران را درپی داشت و عملا در سال ۱۳۷۳ تولید فیبر نوری با ظرفیت ۵۰٫۰۰۰ کیلومتر در سال در ایران آغاز شد. فعالیت استفاده از کابل‌های نوری در دیگر شهرهای بزرگ ایران آغاز شد تا در آینده نزدیک از طریق یک شبکه ملی مخابرات نوری به هم بپیوندند. در حال حاضر قسمتی از ارتباطات داخلی صدا و سیمای تهران و ارتباط مراکز صدا و سیما دیگر شهرستانها به تهران از طریق کابل نوری است. هم چنین در اقدامی جدیدشرکت مخابرات تهران درمکان هایی که برج سازی وانبوه سازی 18/20

17. فیبر نوری در ایران در حال انجام است، به جای کابل های مسی از فیبر نوری استفاده می کند.این مسأله باعث پایین آمدن هزینه برای این شرکت و کیفیت بهتر ارتباطات برای شهروندان می شود. در مورد مسأله بهبود سرعت اینترنت رییس سازمان فناوری اطلاعات ایران گفته است: اپراتور چهارم مجری پروژه FTTX است که فیبر نوری را تا منازل، ساختمان‌ها یا ادارات می‌برد که خدمات و سرویس‌های زیادی برروی این شبکه پیاده و ارائه خواهد شد. ولی به دلیل سیاست های فعلی کشور مبتنی بر عدم افزایش سرعت اینترنت و حتی کاهش دسترسی به اینترنت، فعلا هیچ کار عملی در جهت افزایش سرعت، کیفیت و دسترسی اینترنت انجام نشده است. 19/20

18. پایان 20/20