دیوارنت
فروشگاه اینترنتی دیوارنت divarnet
فروشگاه اینترنتی دیوارنت divarnet

فیبر های نوری مالتی مد – مقاله کامل

فیبر های نوری مالتی مد - مقاله کامل

فیبر های نوری مالتی مد – مقاله کامل: فیبر نوری مالتی مد یا به عبارتی فیبر نوری چند حالته (MMF یا Multi-mode Fiber) نوعی فیبر نوری است که بیشتر جهت ایجاد لینک های نوری در فواصل کوتاه مانند داخل ساختمان ها (ستون فقرات backbone ) و یا بین ساختمان ها ( Campus ) مورد استفاده قرار می گیرد. فیبر های نوری مالتی مد میتوانند پهنای باند های ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه و نسل جدید تا ۴۰۰ گیگابیت بر ثانیه را پشتیبانی نمایند. فیبر نوری چند حالته (مالتی مد) دارای قطر هسته نسبتاً بزرگتری می باشد که امکان انتشار چندین حالت نور را فراهم می نماید و حداکثر طول لینک انتقال دیتا را به دلیل پراکندگی مودال محدود می نماید. استاندارد فیبر نوری ITU-T در طبقه بندی G.651.1 پرکاربردترین اشکال فیبر های نوری مالتی مد (چند حالته) را تعریف می نماید.

فیبر نوری مالتی مد یا چند حالته (MMF) با قابلیت پاسخگویی به نیازهای پهنای باند بیشتر در شبکه های LAN  امروزی، نقش مهمی را در زیرساخت های شبکه مدرن امروزی ایفا می نماید.

راهنمای کامل فیبر نوری مالتی مد

 

 

  1. فهرست مطالب
  2. تعریف فیبر نوری مالتی مد (ابتدای متن)
  3. تاریخچه
  4. ساختار فیبر نوری مالتی مد
  5. ویژگی ها و مشخصات فیبر های نوری مالتی مد  Multi-mode
  6. استاندارد های کابل های فیبر نوری مالتی مد
  7. روش های های اتصال فیبر نوری مالتی مد
  8. افت فیبر نوری (استاندارد های افت فیبر نوری)
  9. قطر انواع فیبر نوری مالتی مد
  10. مزایا و معایب
  11. رنگ بندی فیبر نوری مالتی مد
  12. لینک های مرتبط

 

فیبر های نوری مالتی مد – مقاله کامل

 

تاریخچه

اوایل دهه ۱۹۸۰ کابل های فیبر نوری مالتی مد ( چند حالته ) برای اولین بار در شبکه های مخابراتی مستقر گردید. در اواخر همان دهه برای اولین بار در شبکه های عمومی مورد استفاده قرار گرفت و سپس در شبکه های  Enterprise، پشتیبانی از شبکه های کاربردی مانند سوئیچ های تلفن خصوصی  (PBX)، مالتی پلکسرهای داده و شبکه های محلی نیز مورد کاربری قرار گرفت.

در دهه ۹۰ میلادی شبکه های مسی و فیبر نوری بسیار رونق یافتند. کابل های فیبر نوری مالتی مد به رسانه اصلی جهت ایجاد ستون فقرات backbone و سایر لینک های پشتیبانی گیگابیت تبدیل شدند و نیاز به دسترسی پهنای باند های فراتر از قابلیت کابل های شبکه مسی اترنت را فراهم ساختند. در همان روزها نرخ انتقال داده از ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه فراتر رفت، لیزرهای VCSEL با انتشار ۸۵۰ نانومتر نسبت به منابع LED مقرون به صرفه تر شدند. تولید VCSEL ها جرقه تبدیل قطر هسته MMF را از ۶۲٫۵ میکرومتر ( فیبر نوری OM1 ) به ۵۰ میکرومتر ( فیبر نوری OM2 ) ایجاد نمود.

در اواخر دهه ۹۰ میلادی عصر گیگابیت اترنت کلید خورد و محدودیت ها با تکنیک ها و روش های اندازه گیری پهنای باند آشکار گشت. شناسایی پهنای باند از طریق اندازه‌گیری تفاضل تاخیر حالت های(مدهای) استاندارد شده ( DMD یا differential mode delay ( میسر گشت. فرایند فوق از توزیع لیزری متغیر جهت جداسازی حداقل پهنای باند لیزر استفاده می نمود. فیبر نوری که بتواند اندازه گیری های اشاره شده را با موفقیت پشت سر بگذارد به عنوان فیبر نوری مالتی مد بهینه شده لیزری (LOMMF یا Laser Optimized MMF ) شناخته می شد . نخستین فیبر نوری  LOMMF  پهنای باند حداقل ۲۰۰۰ مگاهرتز*کیلومتر را در ۸۵۰ نانومتر – شناخته شده به عنوان فیبر نوری OM3 ارائه شد.

در اواخر دهه ۲۰۰۰ فیبر نوری OM4 با حداقل ۴۷۰۰ مگاهرتز * کیلومتر و توانایی پشتیبانی پهنای باند ۲۵ گیگابیت بر ثانیه در هر لینک ارائه گشت. فیبرهای نوری چند حالته OM3  و OM4 رسانه های فیبر اولیه جهت شبکه های اترنت و ترانک های فیبر می باشند،‌برنامه های MMF موازی در داخل اترنت و کانال فیبر با نرخ های > = 40 گیگابیت بر ثانیه با استفاده از حداقل ۴ جفت فیبر استاندارد شده اند. پهنای باند ۴۰G-BiDi دوطرفه، به عنوان اولین استفاده از طول موج های چندگانه بین ۸۵۰ نانومتر و ۹۵۰ نانومتر جهت فعال نمودن مالتی پلکسینگ کوتاه ایجاد شد.

WBMMF (WideBand MultiMode Fiber)  استاندارد شده است تا توانایی فرستنده گیرنده های Short-WDM مبتنی بر VCSEL را افزایش دهد. فرستنده و گیرنده های ۴۰G-SWDM4 و ۱۰۰G-SWDM4 توسط قراردادهای مالتی سورس که توسط اتحادیه SWDM پشتیبانی می شود تعریف شده اند.فیبر های نوری WBMMF  به عنوان فیبر نوری OM5 در استانداردهای شبکه ساخت یافته در سطح جهانی شناخته می شود. OM5 یک رسانه شناخته شده در استانداردهای شبکه اترنت و کانال ارتباطات فیبر در حال ظهور با نرخ های ۵۰G، ۶۴G، ۱۰۰G، ۲۰۰G، ۴۰۰G است.

کابل فیبر نوری چند حالته دارای یک هسته قطری بزرگ است که به چندین حالت نور اجازه انتشار می دهد. به همین دلیل، تعداد بازتاب‌های نور ایجاد شده در هنگام عبور نور از هسته افزایش می‌یابد و توانایی برای عبور داده‌های بیشتری در یک زمان معین را ایجاد می‌کند. به دلیل پراکندگی و نرخ تضعیف بالا با این نوع فیبر، کیفیت سیگنال در فواصل طولانی کاهش می یابد. این نرم افزار معمولاً برای برنامه های کاربردی در فواصل کوتاه، داده و صوتی/تصویری در شبکه های LAN استفاده می شود. سیگنال های باند پهن RF، مانند آنچه که شرکت های کابلی معمولا استفاده می کنند، نمی توانند از طریق فیبر چند حالته منتقل شوند.

ساختار فیبر نوری مالتی مد

کابل فیبر نوری مالتی مد ( چند حالته ) دارای هسته ای با قطر بزرگ می باشد که به چندین حالت نور اجازه انتشار می دهد. به همین دلیل، تعداد بازتاب‌های نور ایجاد شده در هنگام عبور نور از هسته افزایش می‌یابد و توانایی برای عبور داده‌های بیشتری در یک زمان معین را ایجاد می نماید. به دلیل پراکندگی و ضریب افت بالا در این نوع فیبر، کیفیت سیگنال در فواصل طولانی کاهش می یابد. فیبر نوری مالتی مد معمولاً برای شبکه های کاربردی در فواصل کوتاه، داده و صوتی/تصویری در شبکه های LAN استفاده می شود. سیگنال های باند پهن RF، مانند آنچه که شرکت های کابلی معمولا استفاده می نمایند، نمی توانند از طریق فیبر چند حالته منتقل شوند.

 

ساختار فیبر نوری مالتی مد

 

در بالا: فیبر مالتی مد ( چند حالته ) در دو نوع ساختاری هسته/کلد(روکش) ۵۰/۱۲۵ و   ۶۲٫۵/۱۲۵ میکرومتر ارائه میگردند. این بدان معناست که نسبت قطر هسته به روکش ۵۰ میکرون به ۱۲۵ میکرون و ۶۲٫۵ میکرون به ۱۲۵ میکرون است. فیبر نوری  OM1 تنها فیبر نوری مالتی مدی می باشد که قطر هسته آن ۶۲٫۵ میکرون است. فیبر های نوری OM3 و OM4 و OM5 دارای قطر هسته ۵۰ میکرون می باشند.

 

ویژگی ها و مشخصات فیبر های نوری مالتی مد  Multi-mode

فیبر چند حالته با شاخص پله ای  Step-Index

به دلیل هسته بزرگ آن، برخی از پرتوهای نوری که پالس دیجیتالی را تشکیل می‌دهند ممکن است مسیر مستقیمی را طی نمایند، در حالی که برخی دیگر با جهش از روکش دارای حرکت زیگزاگ می‌شوند. این مسیرهای متناوب باعث می‌شود گروه‌های مختلف پرتوهای نور که به آن حالت‌ها گفته می‌شود، به طور جداگانه به نقطه دریافت یا گیرنده برسند. پالس ها ، مجموعه ای از حالت های مختلف، شروع به پخش شدن می نمایند و شکل مشخص خود را از دست می دهند. نیاز به ایجاد فاصله بین پالس ها برای جلوگیری از همپوشانی، مقدار اطلاعات ارسالی را محدود می نماید. این نوع فیبر برای انتقال در فواصل کوتاه مناسب است.

 

فیبر چند حالته با شاخص درجه بندی شده – Graded-Index

حاوی هسته ای است که در آن ضریب شکست به تدریج از محور مرکزی به سمت روکش کاهش می یابد. ضریب شکست بالاتر در مرکز باعث می شود پرتوهای نوری که به سمت پایین محور حرکت می نمایند کندتر از پرتوهای نزدیک روکش پیشروی نمایند. با توجه به شاخص درجه بندی شده، نور در هسته به جای زیگزاگ از روکش منحنی مارپیچی می شود و مسافت سفر آن را کاهش می دهد. مسیر کوتاه شده و سرعت بالاتر به نور در حاشیه اجازه می دهد تا تقریباً همزمان با پرتوهای آهسته اما مستقیم در محور هسته به گیرنده برسد. نتیجه: پالس دیجیتال از پراکندگی کمتری بهره می برد. این نوع فیبر برای شبکه های محلی مناسب است.

 

Fiber Optic Cable Type Fiber Cable Distance
Fast Ethernet 100BA SE-FX ۱Gb Ethernet 1000BASE-SX ۱Gb Ethernet 1000BA SE-LX ۱۰Gb Base SE-SR ۲۵Gb Base SR-S ۴۰Gb Base SR4 ۱۰۰Gb Base SR10
Multimode fiber OM1 ۲۰۰m ۲۷۵m ۵۵۰m (mode conditioning patch cable required) / / / /
OM2 ۲۰۰m ۵۵۰m / / / /
OM3 ۲۰۰m ۵۵۰m ۳۰۰m ۷۰m ۱۰۰m ۱۰۰m
OM4 ۲۰۰m ۵۵۰m ۴۰۰m ۱۰۰m ۱۵۰m ۱۵۰m
OM5 ۲۰۰m ۵۵۰m ۳۰۰m ۱۰۰m ۴۰۰m ۴۰۰m

 

علاوه بر این، فیبرهای مالتی مد یا چند حالته با استفاده از یک سیستم طبقه‌بندی تعیین شده توسط استاندارد ISO 11801  به OM1، OM2، و OM3 – که بر اساس پهنای باند مودال فیبر چند حالته است، توصیف می‌شوند. OM4 (تعریف شده در TIA-492-AAAD) در آگوست ۲۰۰۹ نهایی شد و در پایان سال ۲۰۰۹ توسط TIA منتشر گردد. کابل OM4 از لینک های ۱۲۵ متری با پهنای باند ۴۰ و ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می نماید. حروف “OM” مخفف فیبر نوری مالتی مد یا چند حالت نوری Optical Multi-mode است.

 

فیبر نوری مالتی مد

استاندارد های کابل های فیبر نوری مالتی مد

 

همانطور که اشاره شد، استاندارد ISO/IEC 11801 و TIA-492 مهمترین دسته بندی مربوط به فیبر های نوری مالتی مد را ارائه می نمایند. همانطور که در جدول شماره ۲ مشاهده میفرمایید، مقایسه پهنای باند و افت بین کابل ‌های فیبر نوری مختلف OM / فیبر های نوری مالتی مد OM1, OM2, OM3, OM4, OM5 :

 

Multimode Fiber Bandwidth (MHz. km) Attenuation (dB/km)
Nomenclature TIA Fiber Standard Core Diameter (micron) Overfilled Launch (OFL) at 850 nm Overfilled Launch (OFL) at 1300 nm Laser Launch at 850 nm At 850 nm At 1300 nm
OM1 ۴۹۲-AAAA ۶۲٫۵ ۲۰۰ ۵۰۰ Not specified ۳٫۵ ۱٫۵
OM2 ۴۹۲-AAAB ۵۰ ۵۰۰ ۵۰۰ Not specified ۳٫۵ ۱٫۵
OM3 ۴۹۲-AAAC ۵۰ ۱۵۰۰ ۵۰۰ ۲۰۰۰ ۳٫۵ ۱٫۵
OM4 ۴۹۲-AAAD ۵۰ ۳۵۰۰ ۵۰۰ ۴۷۰۰ ۲٫۵ ۰٫۸

 

روش های های اتصال فیبر نوری مالتی مد

۲ روش اتصال وجود دارد، اتصال مکانیکی و همجوشی (فیوژن فیبر نوری) وجود دارد. هر دو روش افت بسیار کمتری را در مقایسه با زدن کانکتور یا اتصال دهنده های متدوال فیبر ارائه می دهند.

اتصال مکانیکی

اتصال مکانیکی کابل فیبر نوری یک تکنیک اتصال جایگزین است که به اسپلایس فیوژن نیازی ندارد. اتصال مکانیکی ، اتصالی از دو یا چند فیبر نوری است که توسط مجموعه‌ای که فیبر را با استفاده از یک سیال تطبیق شاخص، در یک راستا نگه می‌دارد، و در یک راستا همسان قرار میدهد و در جای خود ثابت می نماید، صورت می پذیرد. اتصال مکانیکی از یک اتصال مکانیکی کوچک به طول حدود ۶ سانتی متر و قطر ۱ سانتی متر استفاده می نماید که به طور دائم به دو فیبر نوری متصل می شود. این روش دو تار فیبر نوری را تراز می نماید و سپس آنها را به صورت مکانیکی محکم می نماید. یک پوشش از نوع گیره دار، یک پوشش چسب یا هر دو، جهت قرار گیری دائمی اتصال استفاده می شود. تار های فیبر نوری در این روش به طور دائم به یکدیگر متصل نمی شوند، تنها به طور دقیق به هم متصل می شوند تا نور بتواند از یکی به دیگری عبور نماید. ( مقیاس افت <0.5dB )

افت اتصال فیوژن معمولاً ۰٫۳dB می باشد. اگرچه اتصال مکانیکی افت بازتابی (افت برگشتی ORL ) بالاتری نسبت به روش اتصال فیوژن دارد. استفاده از  اتصالات مکانیکی برای سربندی کابل فیبر نوری آسان تر است و برای تعمیرات سریع بسیار مفید هستند. آنها در انواع دائمی و موقت موجود می باشند. اتصالات مکانیکی کابل فیبر نوری برای فیبرهای تک حالته یا چند حالته موجود است.

 

جوش فیبر نوری یا فیوژن

اتصال فیوژن، گران تر است، اما طول عمر بسیار بیشتری نسبت به اتصال مکانیکی دارد. روش فیوژن، هسته های فیبر را با افت کمتری به هم ذوب می نماید. ( مقیاس افت <0.1dB )

در فرآیند اتصال فیوژن، یک دستگاه اسپلایسر فیوژن تخصصی برای تراز نمودن دو انتهای تارفیبر نوری استفاده می‌شود، سپس انتهای شیشه‌ها با استفاده از قوس الکتریکی یا نوعی گرما به یکدیگر «جوش می‌شوند» یا «گدازیده می شوند». فیوژن یک اتصال شفاف، غیر انعکاسی و پیوسته بین تارهای فیبر نوری ایجاد می نماید که نور بسیار کمتری را از دست می دهد.(افت بسیار ناچیز قرارگیری و افت تقریبا صفر برگشتی) لینک انتقال. (افت معمولی: ۰٫۱ دسی بل)

 

 

افت فیبر نوری (استاندارد های افت فیبر نوری)

 

متغیرهای افت نوری شامل اتصال دهنده ها(کانکتور ها و کوپلر ها)، فیوژن ها و افت خود کابل در هر کیلومتر می باشد.

 

چنانچه مقادیر واقعی برای همه متغیرهای افت مشخص نباشد، جهت تکمیل محاسبات به تخمین هر یک نیاز است. در این مورد، می توانیم از روش حداقلی جهت اطمینان از وجود توان کافی برای لینک استفاده نمایید.

 

Fiber Type Wavelength Fiber Attenuation /km (1) Fiber Attenuation per km (2) Connector Loss Splice Loss
Multimode 50/125um ۸۵۰nm ۳٫۵ dB ۲٫۵ dB ۰٫۷۵ dB ۰٫۱ dB
۱۳۰۰nm ۱٫۵ dB ۰٫۸ dB ۰٫۷۵ dB ۰٫۱ dB
Multimode 62.5/125um ۸۵۰nm ۳٫۵ dB ۳٫۰ dB ۰٫۷۵ dB ۰٫۱ dB
۱۳۰۰nm ۱٫۵ dB ۰٫۷ dB ۰٫۷۵ dB ۰٫۱ dB

 

توجه: (افت فیبر / کیلومتر در جدول بالا)
۱٫ این مقادیر بر اساس TIA/EIA و سایر مشخصات صنعت هستند
۲٫ این مقادیر نمونه ای از عملکردی است که می توان با نصب لینک فیبر جدید به دست آورد

IEE همچنین حداکثر فاصله کابل را همانطور که در جدول زیر تعریف شده است توصیه می نماید.

 

Standard Data Rate (Mbps) Cable Type IEEE Standard Distance
۱۰BASE-FL ۱۰ ۸۵۰nm Multimode 50/125um or 62.5/125um ۲ km
۱۰۰BASE-FX ۱۰۰ ۱۳۰۰nm Multimode 50/125um or 62.5/125um ۲ km
۱۰۰BASE-SX ۱۰۰ ۸۵۰nm Multimode 50/125um or 62.5/125um ۳۰۰ m
۱۰۰۰BASE-SX ۱۰۰۰ ۸۵۰nm Multimode 50/125um ۵۵۰ m
۱۰۰۰ ۸۵۰nm Multimode 62.5/125um ۲۲۰ m
۱۰۰۰BASE-LX ۱۰۰۰ ۱۳۰۰nm Multimode 50/25um or 62.5/125um ۵۵۰ m

قطر انواع فیبر نوری مالتی مد

اندازه هسته و روکش (کلد) انواع تار فیبر نوری بر اساس قطر هسته و روکش، که بر حسب میکرون بیان می شوند، شناسایی می گردند. فیبر چند حالته در دو اندازه ۶۲٫۵ یا ۵۰ میکرون و در چهار طبقه بندی موجود است: OM1 با ۶۲٫۵/۱۲۵µm ، OM2، OM3، OM4  و OM5 با  ۵۰/۱۲۵µm طراحی گردیده اند.. تمامی فیبر های نوری مالتی مد دارای قطر روکش ۱۲۵ میکرومتر یا میکرون می باشند.

 

قطر انواع فیبر نوری مالتی مد

 

مزایا فیبر نوری مالتی مد

  • به دلیل قطر هسته بزرگتر، سربندی فیبر به راحتی در هنگام اتصال دادن فیبر ها به یکدیگر یا کانکتور تراز می شوند، که زمان سربندی کوتاه تری را فراهم می نماید.
  • کانکتورها، اجزا و تجهیزات فعال (اکتیو شبکه) شبکه مالتی مد مورد استفاده مقرون به صرفه تر می باشند.
  • جهت انتقال نور از منابع نور و حسگرهای LED ارزان‌تر استفاده می‌شود.

 

معایب فیبر نوری چند حالته

  • به دلیل پهنای باند(سرعت) محدود آنها، به ویژه جهت کاربردهای در مقیاس بزرگ ترجیح داده می شوند.
  • تارهای فیبر نوری مالتی مد یا چند حالته ضخیم تر هستند و قیمت آنها معمولا دو برابر کابل های تک حالته و سینگل مد بوده و گران تر است.
  • محدودیت فواصل طولی قابل پشتیبانی نیز در مقایسه با شبکه تک حالته بسیار کوتاه تر است.

 

رنگ بندی فیبر نوری مالتی مد 
  •  رنگ بندی مطابق استاندارد TIA : نارنجی
  • اندازه هسته – ۶۲٫۵ میکرو متر
  • نرخ انتقال داده – ۱ گیگابایت در ۸۵۰ نانومتر
  • فاصله پشتیبانی – تا ۳۰۰ متر (منظور از فاصله پشتیبانی فاصله ای است که نرخ داده استاندارد برآورده شود، نور در شبکه مالتی مد قابلیت انتقال را تا ۲۰۰۰ متر دارا می باشد البته با پهنای باند محدود تر و افت بالاتر)
  • کاربرد ها – شبکه های Short-haul، شبکه های محلی  LAN و شبکه های خصوصی ( بیشتر شبکه های صنعتی دهه۹۰  )
  •  کابل فیبر چند حالته ۶۲٫۵/۱۲۵µm

کابل فیبر نوری OM1

 

کابل فیبر نوری OM2

  •  رنگ بندی مطابق استاندارد TIA :  فیروزه ای Turquoise
  • اندازه هسته – ۵۰ میکرو متر
  • نرخ انتقال داده – ۱۰ گیگابایت در ۸۵۰ نانومتر
  • فاصله – تا ۳۰۰ متر
  • برنامه های کاربردی – شبکه های خصوصی بزرگتر
  • با استفاده از کانکتور MPO/MTP می تواند تا ۱۰۰ گیگابایت از ۴۰ گیگابایت یا ۱۰۰ گیگابایت را انتقال نماید
  • کابل فیبر نوری OM3 10Gigabit Laser Optimize 50/125µm

کابل فیبر نوری OM3

کابل فیبر نوری OM4

فیبر نوری OM5

اساسا، OM5 برای پهنای باند ۴۰ گیگابیت بر ثانیه و ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه ساخته شده است. با این حال، از طول موج های چندگانه (۸۵۰ نانومتر، ۸۸۰ نانومتر، ۹۱۰ نانومتر و ۹۴۰ نانومتر) استفاده می نماید و از فناوری جدیدی به نام SWDM (مالتی پلکس کردن تقسیم طول موج کوتاه موج کوتاه) بهره می برد. این فناوری به فیبر نوری اجازه می دهد تا کانال های متعددی در یک هسته داشته باشد که پهنای باند را تا چهار اتصال توزیع می نماید. به این معنی که یک کابل OM5 40Gb/s به عنوان ۴ کابل مجزا با سرعت ۱۰Gb/s عمل می نماید و یک کابل OM5 100Gb/s می تواند به عنوان چهار کابل ۲۵Gb/s استفاده شود. این توسعه هزینه تجهیزات مرکز داده و کابل کشی را کاهش می دهد، به خصوص که با OM3 و OM4 نیز سازگار است. و نسل جدیدی را با چندین اتصال در یک کابل ارائه می دهد.

 

 

کابل فیبر نوری OM5

 

Fiber Type OM4 OM5
۱۰GbE ۴۰۰ m ۴۰۰ m
۴۰GbE ۱۵۰ m ۱۵۰ m
۱۰۰GbE ۱۵۰ m ۱۵۰ m
۴۰G-SWDM4 ۴۰۰ m ۵۰۰ m

 

مجتبی منتخبی

 

اطلاعات بیشتر در مورد کابل های فیبر نوری :

link

اطلاعات بیشتر در مورد کابل های شبکه مسی :

link

تجهیزات فیبر نوری:

link

دیدگاه‌ها (۰)

*
*