فیبر نوری

بررسی مفید فیبر نوری – قسمت اول

بررسی مفید فیبر نوری – قسمت اول

یکی ازمحیط های انتقال داده که سیگنال های نوری را در مسافت های طولانی و با سرعت بالا انتقال می دهد فیبر نوری نام دارد. مجموعه ای از تارهای فیبر نوری که رشته های نازکی از جنس شیشه و پلاستیک و به ضخامت یک تار موی انسان هستند در کلافی سازماندهی می شوند که به آن کابل نوری گفته می شود.

به کمک فیبر نوری می توان صوت، تصویر، شبکه های کامپیوتری، اینترنت و داده های دیگر را با پهنای باند بالا به راحتی منتقل کرد.

فیبر نوری از سه قسمت تشکیل شده است که عبارتند از:

هسته (Core)
روکش (Cladding)
روکش محافظ یا بافر رویه (Buffer Coating)
مرکزی ترین قسمت هر تار نوری، هسته فیبر نوری است که جنس آن از شیشه یا پلاستیک بوده و حرکت سیگنال های نوری در آن صورت می گیرد.

لایه ای که هسته فیبر نوری را احاطه کرده و با سطح آبکاری خود موجب انعکاس نور به داخل هسته شده و از خروج پرتوهای نور جلوگیری می کند روکش نامیده می شود که همانند هسته از جنس شیشه یا پلاستیک بوده اما ضریب شکست در آن متفاوت است.

روکش محافظ، لایه پلاستیکی است که لایه های داخلی فیبر نوری را در برابر رطوبت و آسیب های احتمالی محافظت مینماید.

فیبر نوری به دو دسته کلی Single mode و Multimode تقسیم می شود:

با توجه به قطر هسته فیبر نوری مسیری که نور در آن عبور می کند متفاوت است. قطر هسته کابل سینگل مد نسبت به کابل مالتی مد کمتر بوده و قادر است سیگنال های نوری را تنها در یک مسیر انتقال دهد اما در کابل های مالتی مد به دلیل بزرگتر بودن قطر هسته آن امکان عبور سیگنال های نوری با طول موج های مختلف و در چندین مسیر متفاوت وجود دارد. در مسافت های کوتاهتر بهتر است از کابل های مالتی مد استفاده شود اما در فواصل برابر کابل مالتی مد پهنای باند بیش تری را فراهم میسازد.

مقایسه فیبر نوری با سایر بستر های ارتباطی:

دیتا در شبکه های کامپیوتری و مخابراتی از طریق سه مدیای مختلف سیم مسی، رسانه بیسیم و فیبر نوری انتقال می یابد.

مس بسیار گران است و سیم های مسی بیشتر در فواصل کوتاه مورد استفاده قرار می گیرند زیرا علاوه بر هزینه بر بودن آن، در فواصل طولانی، سیگنال ارسالی بدلیل نویز، پدیده تضعیف و اعوجاج قدرت خود را از دست داده و برای حفظ آن نیاز به استفاده از چندین تقویت کننده در فواصل مختلف می باشد که این امر نیز موجب بالا رفتن هزینه ها می شود. همچنین در سیم های مسی با محدودیت پهنای باند مواجه هستیم. همانطور که میدانید پهنای باند با افزایش فرکانس سیگنال ورودی ایجاد میشود که سیم های مسی تحمل افزایش فرکانس تحت هر شرایطی را نداشته زیرا فرکانس های بالا سریع تر تضعیف می شوند. عیب دیگر سیم های مسی امنیت پائین آنهاست زیرا جریانی که از آن عبور می کند به کمک جریانات القایی قابل شنود بوده و با دانستن کلید رمز به راحتی رمز گشایی می شوند.

شبکه های بیسیم علی رغم اینکه در ارتباطات راه دور بسیار کارآمد هستند (نظیر شبکه های ماهواره ای) ،بی حفاظ ترین و نا امن ترین رسانه انتقال محسوب می شوند. رسانه بیسیم فوق العاده نسبت به نویز حساس بوده و بسیار نویز پذیر می باشند بگونه ای که حتی نویز های کیهانی از قبیل باد و باران نیز روی آنها تاثیر میگذارد.

حال به مزیت های فیبر نوری می پردازیم ماده اولیه فیبر نوری شیشه است که در مقایسه با مس بسیار ارزان است و از آنجا که انتقال با سرعت نور در آن صورت می گیرد، پهنای باند بسیار بالایی دارد و این باریکه های نور هستند که منتقل میشوند و چون نور داری فرکانس بالایی است هیچ سیگنالی نمی تواند بر روی آن نویز ایجاد کند پس فیبر نوری نسبت به نویز بسیار بسیار مقاوم است در حالیکه این باریکه نور محبوس شده نمیتواند به خارج از فیبر تابیده شده و در نتیجه از امنیت بالایی نیز برخوردار است. اگر شیشه استفاده شده در فیبر ناخالصی نداشته باشد تا مسافت های طولانی بدون کمترین تضعیفی دیتا را منتقل می نمایند. فیبر نوری از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است زیرا خطای فیبر بسیار کم است و میتوان مطمئن بود که دیتا با کمترین خطا به گیرنده می رسد.

امنیت در فیبر نوری:

همانگونه که در بالا به آن اشاره شد فیبر نوری فوتون های نور را بعنوان دیتا منتقل می کند و گفتیم که نور دارای بالاترین فرکانس است و هیچ چیز دیگری جز تابش نور نمی تواند به آن نویز وارد نموده و بیت های صفر و یک آن را تغییر دهد. به همین علت است که هر تار نوری بوسیله لایه تیره رنگ Coating که از جنس پلاستیک است پوشیده می شود تا از تابش نور به درون آن و یا خروج نور از آن جلوگیری نماید.

پس تنها روشی که میتوان از طریق آن به دیتای درون فیبر دست یافت خارج کردن نور از آنهاست. اگر کسی بخواهد فیبر نوری را شنود کرده و دیتای درون آن را ببردارد باید فیبر نوری را از میان راه قطع نموده و آن را فیوژن بزند تا بتواند دیتایی که در حال عبور است را شنیده و به اطلاعات ما دست پیدا کند که این کار حدود 6 ساعت زمان می برد که در این زمان فرصت کافی برای فرستنده و گیرنده فراهم می شود تا از مشکل ایجاد شده و قطعی ارتباط با خبر شده و ارسال دیتا را متوقف نمایند. در نتیجه تنها روشی که میشد با آن اطلاعات را شنود کرد نیز به سهولت کنار گذاشته شد. پس پی میبریم که امنیت در فیبر نوری بسیار بالا بوده و شنود آن تقریباً کاری غیر ممکن می باشد. یکی از دلایلی که فیبر نوری را به گزینه مناسبی برای بستر های ارتباطی تبدیل کرده است علاوه بر سایر مزیت های فیبر همین امنیت بالای آن است.

ماهواره یا فیبر نوری:

ماهواره و فیبر نوری هر دو برای ارتباطات راه دور بسیار مناسب هستند اما نسبت به هم مزایا و معایب مختلفی دارند. مدیای انتقال در شبکه های ماهواره ای رسانه های بیسیم هستند که بسیار نویز پذیرند و حتی باد و باران نیز بر روی دیتای در حال انتقال آنها تاثیر می گذارد و بیتها را خراب می کند. اما در فیبر نوری بدلیل آنکه فرکانس نور از تمام طیف های فرکانسی بالاتر است نویز پذیر نیست و میتوان اطمینان داشت دیتای خروجی تا حد زیادی همان دیتای ورودی ماست.

از ویژگی های بارز ماهواره، Broadcast بودن آن است که در بعضی مصارف مزیت محسوب می شود و در برخی دیگر عیب. زمانی که بخواهیم تنها با یک لینک ماهواره یک منطقه جغرافیایی را بصورت کامل پوشش دهیم این ویژگی به کمک ما می آید زیرا با فیبر نوری مجبوریم برای تک تک کلاینت ها لینک مستقل ایجاد کنیم که بسیار هزینه بر است. اما زمانی که امنیت داده ارسالی برای ما مهم باشد استفاده از لینک ماهواره معقول بنظر نمی رسد و در این موارد باید از فیبر نوری استفاده کرد.

همانطور که می دانید فیبر نوری از جنس شیشه است و بسیار شکننده! همین امر سبب می شود تا در مکان هایی که موقعیت جغرافیایی مناسبی ندارند و پستی و بلندی زمین در آن زیاد است و یا گسل های متعددی در آن وجود دارد که احتمال وقوع زلزله و شکستن و قطع شدن فیبر در آن می رود نتوانیم از فیبر نوری استفاده کنیم و مجبوریم از ماهواره جهت ایجاد ارتباط راه دور استفاده نمائیم. علاوه بر آن ماهواره در سرعت نصب و راه اندازی نسبت به کابل کشی زمینی ارجحیت دارد. مثلاً زمانی را تصور کنید که یک فاجعه طبیعی رخ داده است و لازم است هرچه سریعتر با نقاط دیگر تماس اضطراری برقرار کنیم که معمولاً پرتاب ماهواره سریع ترین راه حل ممکن است.

پهنای باند فیبر نوری بسیار بالاتر از ماهواره است شاید یک رشته آن از تمام ماهواره های پرتاب شده پهنای باند بیش تری داشته باشد اما تمام این پهنای باند در اختیار یک کاربر منفرد قرار نمی گیرد و بیشتر در مخابرات راه دور کاربرد دارد در حالی که ماهواره بدون هیچ واسطه ی پهنای باند زیادی را در اختیار تک تک کاربران قرار می دهد.

 

منبع:Geekboy.ir