مقدمه با ایجاد شبکه های ارتباطاتی اترنت 10 گیگابایتی، طراحان شبکه به دلیل وجود محدودیت های فیزیکی مربوط به فیبرهای نوری با مسایل و مشکلات جدیدی روبرو شدند.
به سبب افزایش نرخ تبادل اطلاعات (data) آثار و نتایجی مربوط به طبیعت فیزیکی فیبرهای نوری از قبیل ایسپرسیون (تفرق) شامل اینتر مدال، تفرق کروماتیک یا پلاریزاسیون، مشکلاتی را بر سر راه طراحان بوجود آورده و این مسایل به عنوان یکی از شاخص های قابل توجه در خطوط ارتباطی شبکه های نسبتاً دور 10 گیگایتی به هنگام طراحی مدارهای الکترونیکی در نظر گرفته می شوند.
در این مقاله در ابتدا به شرح دنیای فیبرهای نوری پرداخته سپس به عنوان نمونه طرح یکی از شبکه های 10 گیگا بایتی را مورد بررسی قرار خواهیم داد.
Fiber 101 فیبر 101 بطور کلی فیبر های نوری به دو دسته کلی تقسیم می شوند.
فیبرهای مالتی مد و فیبرهای تک مد Single mode ]فیبرهای ساده و مرکب[ لازم به ذکر است که هر دو نوع فیبر بطور گسترده در شبکه های ارتباطاتی و خطوط ارسال دیتا کاربرد دارند و به نحو گسترده ای از آنها استفاده شده است.
این دو نوع فیبر نوری از دهه 70 میلادی بازار تجاری فیبرهای نوری را قبضه کرده اند.
اصولاً وجه تمایز این فیبرها و به عبارتی علت نامگذاری این خطوط بر اساس تعداد مدهای قابل گذر و موجود در هسته این فیبرها شکل گرفته است.
درحقیقت مد Mode عبارتست از مسیری که موج نوری از طریق آن (از درون فیبر) گذرمی کند.
یک فیبر نوری مالتی مد امکان گذر و جابجایی چندین دسته نوری را بطور همزمان فراهم می سازد در حالیکه از یک فیبر تک مد (Single) تنها یک دسته نور میتواند عبور کند.
در فیبرهای مالتی مد زمان انتشار و گذر هر دسته نور (طور موج) در طور رشته فیبر با دیگری تفاوت دارد که این متولد به تفرق یا پراکنش میان مد (Intermodal) معروف می باشد به تفاوت تاخیر زمانی میان مدهای مختلف PMD(یا تاخیر مد دیفرانسیلdifferentiak Mode Delay گفته میشود.
DMD پهنای باند یا وسعت گذردهی فیبرهای چند مدی در محدود می سازد این مقوله بسیار حائز اهمیت می باشد چرا که شاخصی پهنای باند ظرفیت گذردهی اطلاعاتی را تعیین می نماید به عبارت دیگر این شاخص حد نهایی کارآیی سیستم های انتقال اطلاعاتی را در سرعت انتقال دیتا بر حسب بیت دون بروز خطا مشخص می سازد.
دسته شعاع های نوری در امتداد هسته فیبرنوری جابجای می شوند (شکل1) روکش یا پوشش درواقع لایه ای است که هسته را احاطه کرده است.
این لایه به شکلی ساخته شده که مانع از خروج دسته پرتو نوری از درون هسته به خارج گردد.
هنگامیکه دسته پرتو نوری درون هسته به این لایه برخورد پیدا میکند به درون هسته بازتاب می گردد.
شرایط بازتاب کلی نوری (پدیده ای که مانع از خروج دسته پرتو نوری از هسته می گردد) بستگی به دو عامل یعنی زاویه تابش پرتورهای نوری و ضریب شکست لایه محافظ دارد.
ضریب شکست (n) فاقد واحد (دیمانسیون) می باد و عبارتست از نسبت سرعت حرکت نور در یک محیط ویژه به سرعت حرکت همان دسته نور در خلاء جهت حبس یک دسته پرتو نوری درون هسته لازم است تا ضریب شکست لایه محافظ (n1) از ضریب شکست هسته کوچکتر باشد.
فیبرهای نوری را بر اساس مشخصات هسته و ضریب شکست لایه محافظ دسته بندی می کنند.
فیبرهای تک مد نسبت به فیبرهای چند مد دارای هسته ای به مراتب کوچکتر (لاغرتر) میباشند.
با این وجود در هنگام معرفی فیبرهای تک مدی از شاخص Mode fieled diameter MDF بیان کننده توزیع توان نوری در فیبر نسبت به فیبرهایی با قطر برابر می باشد.در برخی از موارد این شاخص بیان کننده Spot Size ابعاد نقطه ای می باشد.
اغلب MDF از قطر هسته بزرگتر بوده و در شرایط نرمال ما بین 8 تا 10 میکرون تغییر می یابد درحالیکه قطر هسته اغلب فیبرهای تک مد 8 میکرون یا کمتر است.
برعکس در فیبرهای چند مد قطر هسته و لایه محافظ به عنوان شاخص های شناسایی مد نظر قرار میگیرند.
به عنوان مثال فیبری با قطر هسته 5/62 میکرون ولایه محافظ (بازتاب) 125 میکرون تحت عنوان فیبر 125*5/62 میکرون نامگذاری میشود.
انواع مرسوم فیبرهای چند مد دارای قطر هسته برابر 50 یا 5/62 میکرون و قطر لایه محافظ 125 میکرون میباشند.
قطر لایه محافظ در انواع تک مد 125 میکرون می باشد.
فیبرهای تک مد توانایی حمل یک دسته موج نوری را داشته و به همین علت پدیده تفرق درون مد نیز در آنها مشاهده نشده پس پهنای باند نیز در آنها نسبت به انواع مالتی مد وسیعتر می باشد به همین علت می توان با استفاده از انوع فیبرهای نوری تک مد حجم مشخص از اطلاعات را در مسافتی دورتر و با سرعتی بیشتر نسبت به انواع مالتی مد ارسال نمود.
به همین علت در صنایع ارتباطی با ترافیک سنگین تنها از انواع تک مد استفاده میشود ودر اغلب شبکه های ارتباطی شهرهای بزرگ (ابر شهرها) و حومه آنها از این نوع فیبرها استفاده میشود.
در خطوط ارتباطی دور دست، شبکه وسیعی از این نوع کابل ها درزیر خیابان ها، مزارع ذرت، تونل های تلفن و غیره نقاط مختلف کشور را به هم مربوط ساخته است.
اگر چه انواع تک مد برای پهنای باند وسیعتری میباشند اما در عوض انواع چند مد امکان انتقال اطلاعات با سرعت بسیار زیاد را در خواص محدود فراهم می سازند.
از سوی دیگر قطر کوچک هسته فیبرهای تک مد سبب ایجاد مشکلاتی درکوپل نمودن انرژی نوری مطلوب در فیبر می گردد.
به علت امکان انتخاب محدوده وسیعتری از خطاهای احتمالی به هنگام کوپل نمودن انواع فیبر چند مد می توان از فرستنده هایی با ضریب خطا بالاتر و در نتیجه ارزانقیمت تر بهره برد و در نتیجه از مولدهای نوری یا لیزری ارزانقیمت تری نیز استفاده نمود.
با توجه به دلایل فوق می توان دریافت که استفاده از انواع فیبرهای چند مدی در فواصل کوتاه و شبکه های LAN از مزیت های بیشتری برخوردار می باشد.
Optical Fiber Standardization استاندارد نمودن فیبرهای نوری مجموعه ای از سازمانهای داخلی و بین المللی مسئولیت مدیریت و بررسی فیبرهای نوری فاقد پوشش خارجی و یا انواع کابلهای نوری را چه در مرحله تولید و چه در شرایط کاری به عهده دارند.
منشور نهایی و برگزیده ارائه شده از سوی رای سازمان ها را می توان در چند اصل مهم و اساسی خلاصه نمود.
با ارائه استانداردهای مربوط به ارسال پیام ها از طریق فیبرهای نوری ماند دیسپرسیون مدال نقطه شکست طول موج و تضعیف نیرو، امکان حصول اطمینان از سوی فروشنده و خریداراز لحاظ تضمین ظرفیت ها و همچنین اطمینان از صحت عملکرد و پایداری سیستم ها فراهم خواهد آمد.
در این بین تولید کنندگان و طراحان نیز می توانند با ارائه محصولات متنوع و توسعه سیستم ها، انعطاف بیشتری از خود نشانداده و بازار مصرف متنوع تری را بوجودآورند.
و ضمن ثبت این استانداردها تجارت بین المللی را نیز تقویت نمایند.
به غیر از مشخصات مکانیکی و نحوه تولیدکابل های نوری ومشخصات وابسته که تحت عنوان استانداردهایموجوددرارتباط با هر کابل نوری ارائه میشود شاخص هایی از قبیل پهنای باند، ضریب تضعیف سیگنال (attenuation) در مورد فیبرهای مالتی مد، ضریب تضعیف سیگنال، پراکنش کروماتیک و شکست پهنای موج در مورد فیبرهای تک مد نیز به هنگام عرضه فیبرهای نوری مورد توجه قرار می گیرند.
جهت بررسی این اصطلاحات و شاخصها به ضمیمه مراجعه شود.
سیستم های استاندارد سازی در ارتباط با فیبرهای نوری عبارتند از: سازمان بین المللی استاندارد ISO این سازمان جهت استاندارد نمودن تشکیل شده و در سطح جهان بیش از 90 شعبه دارد.
جهت استاندارد نمودن فیبرهای نوری و اطلاعات مربوطه، سازمان IEC,ISO ضمن تشکیل کمیته فنی مشترک (Jtc)، استانداردهای لازم را ارائه کرده اند.
کمیسیون بین المللی فنی، الکتریکی IEC این سازمان در زمینه سیستم های الکترونیکی و صنایع ارتباطی فعالیت نموده و در 50 کشور جهان عضو و شعبه دارد.
در ارتباط با فیبرهای نوری شبکه های ارتباطی اترنت 10 گیگابایتی استاندارد IEE802.3 و ISO/IEC 1787 برای فیبرهای نوری مورد استفاده در این سیستم ها ارائه شده است.
همچنین جهت بررسی جزئیات دقیق مربوط به فیبرهای نوری استاندارد IEC 60713-2 ارائه گردیده است.
اتحادیه صنایع ارتباطاتی و مخابراتی TLA TLA زیر چتر اتحادیه صنایع الکترونیک EIA فعالیت نموده و بر مسایلی چون صنایع ارتباطاتی و مخابراتی و تکنولوژی اطلاعاتی متمرکز شده است TLA در اصل به عنوان صنایع تلفن و ارتباطات غیر وابسته و غیر متعهد ایالات متحده آمریکا شروع به فعالیت خود اما بعدها به سبب گستردگی این صنعت و مسایل فنی موجود در سطح جهانی به فعالیت پرداخت TLA به همراه سازمان ملی استاندارد ایالات متحده آمریکا TLA به ارائه استانداردهای مربوط به فیبرهای نوری و دستورالعمل های آزمون سیستم ها پرداخته است.
اتحادیه مخابرات بین المللی ITU ITU در حقیت در سازمان ملل متحده شکل گرفت و همانند ISO دارای اعضاء مختلفی در سطح بین المللی می باشد.
بیش از 180 کشور در ITU عضویت دارند.
ITU در حقیقت در سازمان ملل متحده شکل گرفت و همانند ISO دارای اعضاء مختلفی در سطح بین المللی می باشد.بیش از 180 کشور در ITU عضویت دارند.
ITU فیبرهای نوری تک مد را تحت استانداردهای C633, C632، استاندارد نموده و چه تولید کننده و چه خریداران همگی از این استانداردها پیروی می کنند.
Multimide fibers فیبرهای مالتی مد فیبرهای مالتی مد اکثراً در فواصل نزدیک و در شبکه های ارتباطی که حداکثر 2 کیلومتر از یکدیگر فاصله داشته باشند مورد استفاده قرار می گیرند (LAN).
پس از ارائه استاندارد FDDI (اینترفیس انتقال و توزیع و توزیع دیتا در فیبرهای نوری) استفاده از فیبرهای چند مد (مالتی مد) 125*5/62 میکرون رواج یافت FDDI توسط ANSI در دهه 80 میلادی ارائه شده و بدین ترتیب استفاده ازفیبرهای مالتی مد 5/62 در شبکه های LAN دانشگاهی رایج شد.
فیبرهای مالتی مد FDDI هم اکنون دربسیاری از سیستم های ارتباطی از قبیل اترنت، ATM , token ring و همچنین استاندارد کابل سازی tIA/ALM 586/A کاربرد دارد.
در حین توسعه استاندارد FDDI انواع مختلفی از فیبرهای مالتی مد و تک مد جهت استفاده در سیستم های LAN در حداکثر فاصله 2 کیلومتر و انتقال ارتباطات در سطح 100Mbps (125مگابایت) مورد توجه قرار گرفتند.
انواع مالتی مد نسبت به انواع تک مد ارجعیت داشتند چرا که در فواصل 2 کیلومتر هزینه گیرنده های مربوط بسیار پایین تر می باشد.
در آن زمان فیبرهای تجاری مورد توجه عبارت بوده اند از کابل هایی به قطر: میکرون 140/100/125/85/125/5/62/125/50 فیبرهای 125/50 میکرونی در اروپا و ژاپن مورد توجه قرار گرفته و تحت عنوان استاندارد ISO/IEC11801 (قابل های ژسزیک بر اساس سفارش مشتری) استاندارد شدند: انوع فیبرهای 125/85 نیز در سطح بین المللی در شبکه های LAN مورد توجه قرار گرفتند.
انواع 140/100 نیز در شبکه های ارتباطی و مخصوصاً کاربردهای نظامی مورد استفاده قرار گرفته است.
ظرفیت حمل پیام های ارتباطی اساساً بر حسب واحد (پهنای باند محصول بر کیلومتر) (MHZ/KM) مشخص شده و اساساً بیانگر مسافتی است که در سرعت مشخص انتقال اطلاعات (مثلا یک گیگا بیت یا 10 گیگابیت) بدون خطا توسط موج نوری قابل پیمایش می باشد.
اساساً هر چه سرعت انتقال در یک طول موج مشخص افزایش یابد از مسافت پیموده شده بدون خطا کاسته خواهد شد.
با افزایش سرعت انتقال اطلاعات تا مرز 622 مگابیت بر ثانیه (OC-123Stm4) میتوان از LED (دیود نوری) در فیبرهای مالتی مد بهره جست.
اما در سرعتهای بالاتر نمی توان از LED با سرعت بیشتر از فرکانس فوق امکانپذیر نبوده و بدین جهت باید از یک منبع لیزری جهت ارسال اطلاعات بهره برد.
با گسترش و توسعه شبکه های اترنت یک گیگابایتی مشخص گردید که به هنگام استفاده از منابع لیزری، پهنای باند فیبر چند مدی کاهش می یابد اما در هنگام استفاده از LED ها چنین پدیدهای بوجود نخواهد آمد.
جهت تخفیف آثار این پدیده ها، به هنگام طراحی شبکههای یک و 10 گیگا بایتی، لازم است تا مواردی چون پهنای باند گیرنده و ویژگی های کابل مورد استفاده مورد توجه قرار گیرند.
Multimode Fibre and 10 Gigabite Ethernet فیبر های مالتی مد و انترنت 10 گیگا بایتی شبکه اترنت 10 گیگابایتی با استاندارد IEEE802.3ae شامل یک سری اینترفیس (مدار واسط) می باشد (مجموعه ای از Sها جهت ارتباطات موج کوتاه) که جهت فعالیت در طیف ارسالی nm850 طراحی شده اند و در شبکه فیبرهای چند مد(مالتی مد) کاربرددارند.
در جدول شماره 2 مشخصات مربوط به طول موج، پهنای باند و فاصله عملیاتی در انواع فیبرهای مورد استفاده در شبکه 10 گیگا بایتی مشاهده میگردد.
مسایل فنی مرتبط با استفاده از منابع لیزری در فیبرهای نوری (که قبلاً آن اشاره شد) به نحو موثری بر عملکرد فیبرهای 10 گیگا بایتی موثری باشد.
فیبرهای مالتی مد FDDI دارای پهنای باندی برابر با 160 مگاهرتز بر کیلومتر در طول موج 850 نانومتر و پهنای باندی برابر با 500 مگا هرتز / کیلومتر در طول موج 1300 نانومتر میباشند شبکه اترنت 10 گیگابایتی با استاندارد IEEE802.3ae شامل یک سری اینترفیس (مدار واسط) می باشد (مجموعه ای از Sها جهت ارتباطات موج کوتاه) که جهت فعالیت در طیف ارسالی nm850 طراحی شده اند و در شبکه فیبرهای چند مد(مالتی مد) کاربرددارند.
فیبرهای مالتی مد FDDI دارای پهنای باندی برابر با 160 مگاهرتز بر کیلومتر در طول موج 850 نانومتر و پهنای باندی برابر با 500 مگا هرتز / کیلومتر در طول موج 1300 نانومتر میباشند.
جهت کاربرد این نوع از فیبرهای مالتی مد باید، فیبرهای در جهت استفاده از شبکه 10 گیگا بایتی طراحی شود که در فاصله 300 متری کاربرد داشته باشند.
(بر اساس استاندارد کابل 250/IEC1181/ , TIA/EIA-568) این سری جدید از کابل ها تحت عنوان فیبرهای مالتی مد مورد استفاده و شبکه های اترنت 10 گیگا بایتی معرفی شده و با منابع لیزر در طول موج nm850 سازگاری داشته و با قطر 125/50 دارای پهنای باند موثر km/MHz2000 بوده وجزئیات آنها در استانداد TIA-492AAAC شرح داده شده است.
تفاوت اصلی این فیبرها با انواع دیگر در خواص جدید آنها بر اساس استاندارد DMD در استاندارد TIA-492AAAC و استاندارد DMD جدید (TIAFOTP-220) نهفته است.
همانگونه که درجدول شماره 2 مشاهده می گردد این فیبر با اینتر فیس 10GBASE/S سازگاری داشته و تا فاصله 300 متری کاربرد دارد.
بسیاری از فروشندگان فعال در زمینه فیبرهای نوری نوع اخیررا پیشنهاد می نمایند.
دو ویژگی مهم استفاده از انواع فیبرهای مالتی مد 10 گیگابایتی را رایج ساخته است.
1-استفاده وسیع از انواع سیستم های مالتی مد 10 گیگابایتی در فواصل نزدیک 300 متر یا کمتر 2-هزینه پایین اینترفیس های مربوطه نسبت به سایر موارد مشابه 10Gbait-S جهت ارائه سندی بر همه گیر شدن این سیستم ها کافیست تا تنها به فیبرهای نوری nm850 ارزانقیمت استفاده شده در شبکه های اتر نت در فواصل محدود در پورت های 1000Base-sx به ظرفیت یک گیگا بیت اشاره نمایم.
سری 1000Base-sx را می توان در مورد فیبرهای مالتی مد و در فواصل 550 متری نیز به ظرفیت گیگابایت مورد استفاده قرار دارد.
در بازار مصرف فیبرهای حالتی مور 10 گیگابایتی نیز مورد استقبال شدید قرار گرفته است.
در این موارد می توان از فیبرهای تک مد به همراه اینترفیس های 10GBASE- L یا 10GBASE و یا اینترفیس های 10GBASE-x4 که هر دو نوع یک مد و مالتی مد را پشتیبانی می کنند استفاده نمود در این مورد سیستم تک مد C10 کیلومتر و سیستم مالتی مد تا 300 متر برد خواهد داشت هم اکنون چهار نوع فیبر تک مد در بازار مصرف موجود می باشد که خلاصه ای از وضعیت آنها را در جدول شماره 3 مشاهده می گردد.
فیبرهای سری ITU-t و C652 به عنوان کابل استاندارد تک مد پیشنهاد شده و در بازار به عنوان یک استاندارد شناخته می شوند.
نوع C652 هم دارای خواص نوع استاندارد تک مد (IEC- B1 , 1) بوده و هم از خصوصیات کابل استاندارد تک مد از نوع (IEC typcrs 1.3) lowwater- peak برخوردار می باشد استفاده از استاندارد ده گیگابیتی بر اساس انواع استاندارد تک مد B1.1 و B1.3 یا به طور کلی سری C652 استوار گردیده است.
البته باید توجه داشت که انواع دیگر استاندارد های تک مد نیز در سیستم های انتقال 10 گیگا بیتی بر حسب موقعیت و افزایش کارآیی سیستم کاربرد دارند.
Standard lingle Mode Fiba IED 6.793 – 2B1.1 & B1.
3ItU C632 استانداردهای سیستم های فیبر نوری تک مد دارای هسته فیبری کوچک به قطر 8-5 میکرون از جنس کریستال ژرمانیوم تقویت شده می باشد که لایه ای از جنس شیشه خالص این هسته را در برگرفته و در واقع ساختار اصلی شبکه های ارتباطی نوری را تشکیل می دهد.
در مجموع اصولاً انواع تک مد مورد نظر می باشند.
ولی در نهایت باید سیستم 1310 نانومتری را به عنوان استاندارد مورد توجه قرار داد.
با استفاده از انواع تک مد می توان اطلاعات را در سرعتهای بسیار بالا Gbps 10 و تا مسافتهای بسیار طولانی m 40 > ارسال نمود.
انواع low walapeak (IEClyrpe B1.1) دارای همان خصوصیات هر واکنش استاندارد IEC lype B1.1 بوده اما در محدوده فقط شکست آب (1383 n:m) دارای خصوصیات تضعیف انرژی سیگنال کوچکتری می باشند.
اگر چه در نوع تک مد IEC type B1.1 هیچگونه اطلاعات قابل توجهی در مورد تضعیف انرژی در محدوده 1383 نانومتر یعنی پیک آبی ارائه نشده است اما باید گفت تضعیف انرژی در محدوده 1383 نانومتر بسیار شدید تر از ناحیه 1310 نانومتر می باشد.
با کاهش مقدار ناخالص های آب در کریستال به هنگام تولید فیبرهای نوع IEC lype B1.3 می توان به محدوده فیبرهای تک مد عادی نزدیک شده و علاوه بر آن به طول موج های اضافی در ناحیه 1460، 1360 نانومتر نیز دست یافت.
توجه داشته باشید که استاندارد IEEE 8.2.
3ae در شبکه های اترنت 10 گیگا بیتی بر اساس سیستم های فیبر تک مد نوع IEC lype B1.1 و (B1.3) در کلیه شرایط وابسته پایه گذاری شده است.
انواع دیگر فیبرها (مثلاً DSF , NZO3F) دارای خواص افزون بر استاندارد فوق بوده و می توانند کلیه جزئیات استاندارهای 10 گیگا بیتی را پشتیبانی نمایند.
Dispension Sh:fred Fiber (DsF) IEC 60793-2 B2/ Itu G653) انواع فیبرهای پراکنش معکوس OSF در دهه 80 میلادی به بازار مصرف معرفی شده و بخش کوچکی از فیبرهای تک مد مورد استفاده از شبکه ها را تشکیل می دهد.
در واقع سری فیبرهای در پی استفاده از منابع لیزر 1550 نانومتری که نسبت به منابع لیزر 1310 نانومتری از ضریب تضعیف توان کوچکتری برخوردار می باشند طراحی و تولید گردیدند.
با استفاده از فیبرهای DSF می توان موج نوری را تا مسافتهای طولانی تر بدون نگرانی از پراکنش کروماتیک یا تضعیف سیگنال نوری ارسال نمود بدون اینکه در این فواصل طولانی موج نوری تضعیف گردد.
DSF ذر سیستم های تک مد براحتی مورد استفاده قرار می گیرد.
و کلیه انتظارات را برآورده می سازد با این وجود با بوجود آمدن آمپلی فایرهای (تقویت کننده ها) نوری با طیف وسیع و سیستم های حالتی پلکس طول موج (wordanghlt division Mult:) WDM پراکنش کروماتیک فیبرهای DSF از آسیب های زیاد بخشی برابر شدت و طول موج سیگنال نوری وارد می سازد.
در نتیجه انواع جدیدی از فیبرهای نوری تحت عنوان فیبرهای با پراکنش معکوس فاقد پراکنش NZDSF طراحی و به بازار مصرف عرضه می گردیدند.
انواع NZDSF به سرعت جایگزین انواع DSF گردیده و دیگر این نوع فیبرهای در سطح تجاری تولید نگردیدند.
DSF دو استاندارد IEEE 802.
3ae پیشنهاد گردیده است.
Cut off sjilted Sigle – Mode Fibu- TEC 60793-2 B1.2/ Itu G634 انواع Cut off sjilted Sigle – Mode جهت استفاده در فواصل طولانی و امکان انتقال سیگنال های قوی تر بدون تضعیف به بازار عرضه شده اند این نوع از فیبرها اصولاً در محدوده 1550 نانومتر کاربرد دارند چرا که در حدود 1550 نانومتر ضریب شکست (نقطه شکست) موج بسیار شدید می باشند.
به سبب پیچیده بودن پروسه تولید این فیبرها اصولاً هزینه تولید آنها نیز به انواع دیگر بسیار بالا می باشد و در نتیجه نسبت به انواع دیگر فیبرهای تک مد بسیار گرانتر می باشند.
اصولاً از این نوع فیبرها در شرایط سخت محیطی و در انواع کابل های مورد استفاده درکف دریاها و اقیانوس ها استفاده می گردد.
و چنانچه امکان استفاده از سایر فیبرهای 10 گیگا بیتی وجود داشته باشد استفاده از این نوع فیبرهای گرانقیمت به هیچ وجه توصیه نمی گردد.
این نوع فیبرها در استاندارد IEE 802.
3ae توصیه نگردیده اند.
None- Zero Dispession shifted Fibre (NZrBf ) IEC – 60Z13- 2 B4/ IBU G.
655 این سری از فیبرهای نوری در طی دهه 90 میلادی معرفی شده و علاوه بر خصوصیات سری DSF دارای پراکنش کروماتیک نسبتاً ثابت (در محدوده 1625- 1530 نانومتر) می باشند یعنی محدوده ای که در بخش مالتی پلکتسینک یعنی WDM (Wavvel lengfl division mutipleaing) یا تفکیک طول موجهای بیشتری آسیب به موج می رساند.
بدون تفرق و تخریب موجی باقی می ماند.
مهمترین مشکل در NZDBSF اثری غیر خطی است که تحت عنوان FWM Four ware mixing معرفی می گردد.
به بیان ساده تر شدت موج حاوی اطلاعاتی که همراه یکدیگر ارسال می گردند، موج چهارمی را نیز تولید می کنند.
در بسیاری از سیستم های WDM (در محدوده 6/1 نانومتر و طول موجهای نزدیک به آن) سیگنال های نویزی را بوجود می آورند که از موج حامل اختلال ایجاد می نماید.
NZDSF این اثر را تخفیف داده و امکان تبادل موج خالص در محدوده 1625- 1530 نانومتر را فراهم می سازد و موجهای مزاحم از فواصل طولانی سبب تخریب موج حامل نخواهند گردید.
با تخفیف پراکنش کروماتیک در NZDSF می توان آثار غیر خطی دیگر Sclf-phase modulation (SPM) (خود مدولاسیون) و مدولاسیون متقاطع را نیز کاهش دارد.
NSZDF در محدوده 1625-1530 نانومتر دارای کارآیی بهینه می باشد اما با استفاده از انواع خاصی لیزر و سیستم های مربوطه می توان امواج محدوده 1310 نانومتر را نیز توسط این خطوط منتقل نمود.
در استاندارد IEEE 802 3ae به طور مختصر به NZDSF اشاره شده است.
چنین به نظر می رسد که می توان در مورد 10GBASE- E ، نوع B4 از NZDSF با پراکنش نسبت را جایگزین B1.1 یا B1.3 (نوع تک مد استاندارد) نمود.
همچنین می توان از نوع NZDSF باپراکنش منفی را در محدوده TP3 به کار برد.
اصولاً فیبرهای تک مد استاندارد را می توان با توجه به شرایط و بودجه در هر موردی به کار برد.
البته مسئله پیچیدگی طرح نیز از موارد بسیار مهم به شمار میرود که در سرعتهای بالاتر طول موج های مختلف و فواصل طولانی تر باید مورد توجه قرار گیرد.
Attenution تضعیف شدت موج در فواصل کوتاه ارسال اطلاعات در محدوده 1310 نانومتر به سبب هزینه پایین و منابع لیزر ساده و ارزانقیمت موجود بسیار مورد توجه می باشد.
فاکتور های متنوع و مختلفی امکان افزایش سرعت را تحت تأثیر قرار می دهند اما به طور کلی باید توجه داشت که با افزایش سرعت نیاز به گیرنده های حساستر را طلب می نماید و جهت دریافت موج های بدون خطا لازم است که شدت و انرژی موج ارسال شده نیز افزایش یابد تا به این طریق از ایجاد خطاهای بوجود آمده جلوگیری شود.
به سبب تخریب و تضعیف بالای موج در محدوده 1310 نانومتر (جدول 4) در مقایسه با محدوده 1550 نانومتر از طول فاصله میان دو نقطه کاسته می گردد و باید فاصله میان دو ایستگاه محدودتر گردد.
در فواصل طولانی تر که نیاز به گیرنده های حساس تر را بوجود می آورد می توان نورهایی در محدوده 1550 نانومتر را به راحتی تقویت نمود.
(معمولاً با EDFA) در حالیکه امکان تقویت نور در طول موج 1310 نانومتر بسادگی امکانپذیر نمی باشد.
در نتیجه در محدوده 1310 نانومتر باید تقویت سیگنال های الکتریکی صورت گیرد که در مقایسه با شیوه های تقویت نوری بسیار گرانقیمت تر می باشد.
Chromatic dispassion پراکنش (دیپرسیون کروماتیک) امواج نوری که جهت انتقال اطلاعات دیجیتال به کار برده می شوند دارای طیف طول موج مشخص با محدوده های خاصی می باشند (در واقع طیف بسیار باریک و خالص از موج نور وجود ندارد) از آنجائیکه امواج نوری با طول موج متفاوت با سرعتهای مختلفی انتشار می یابند اجزا و یک پالس نوری به همراه انتشار پالس پخش و متفرق می گردند.
در واقع پالسهای نوری مجاز و درهم بر روی یکدیگر تداخل و همپوشانی ایجاد کرده و سیگنال به شدت منحرف و تخریب می گردد.
در محدوده 1310 نانومتر به پدیده تضعیف (attenution) سیگنال ارسالی بر خطوط فیبر نوری تک مد استاندارد را حتی پیش از پدیده تفرق تخریب می نماید.
در نتیجه پراکنش کروماتیک در خطوط 10 گیگابیتی و طول موج 1310 نانومتر در فیبرهای نوری تک مد مشکلی را ایجاد نمی نماید.
با این وجود در محدوده 1550 نانومتر پراکنش کروماتیک در فیبرهای تک مد به عنوان عامل محدود کننده شناخته می شود و حداکثر برد شبکه را در خطوط اترنت 10 گیگابیتی در طول 40 کیلومتر محدود می سازد و البته نوع سیستم فرستنده و گیرنده نیز در این مسئله مهم می باشد.
در هر صورت تحت هر شرایطی لازم است تا پالس نوری از طریق سیستم های تقویت الکتریکی یا سایر وسایل جبران پراکنش نوری ابتدا تقویت گردد دو نوع فیبر DSF و ZNDSF در محدوده 1550 نانومتر دارای پراکنش کروماتیک بسیار محدودی میباشند و به همین علت می توان فاصله میان تقویت کننده ها و جبران کننده های نوری را با استفاده از این سیستم ها افزایش داد.
Polarazation Mode Dispension پراکنش موج ناشی از پدیده پلاویزاسیون یکی دیگر از آثار موثر بر شبکه های 10 گیگابیتی پدیده پلاویزاسیون و تفرق ناشی از آن می باشد که در واقع بر اثر وجود برخی از تشکیلات اصلی و زیر بنایی شبکه های فیبر نوری بوجود می آید.
PMD سبب تفرق و جدایی و تفکیک یک پالس نوری به دو نوع پالس فرعی می گردد.
در قسمت گیرنده چنانچه این دو موج تفکیک گردد آثرا مخرب بسیاری از اطلاعات ارسالی شده بوجود می آید.
بسیاری از فیبرهای نوری که با سری C652 (نوع فیبر تک مد استاندارد) و C633 (فیبرهای فاقد پراکنش)سازگاری دارند جهت استفاده در شبکه های WAN با سرعت 10 گیگا بیتی مناسب می باشند.
اما در شبکه های قدیمی تر که نسل فیبرهای نوری پیش از دهه 90 میلادی در آنها استفاده شده است با مشکلاتی در زمینه فوق مواجه می باشند.
برخی از فیبرهای تولید شده در آن زمان دارای PMD در حد قبول می باشند.
اما در نهایت عدم استفاده از PMD از استاندارد هایی است که باید تا حد ممکن از سوی تولید کنندگان و مصرف کنندگان رعایت شود.
در واقع ایجاد استانداردها هنگامی لزوم پیدا کرد که برخی فیبرهای تولید شده از سوی تولید کنندگان دارای شرایط بسیار بدی بوده و مشکلات بسیاری را به وجود آورده است.
اگرچه استاندارد نمودن PMD بسیاری از مشکلات را حل نمود اما در وضعیت فیبرهای تولید شده و نصب شده پیش از دهه نور تغییر بوجود نیامده و مشکلات بسیاری در شبکه های 10 گیگابیتی بر اثر وجود آنها بوجود آمد.
این مسئله تا حدی جدی محسوب می گردد که لازم است پیش از نصب شبکه های 10 گیگابیتی حتماً شبکه از لحاظ وضعیت PMD مورد آزمایش قرار گیرد.
امروزه نیز PMD به عنوان یکی از فاکتورهای بسیار مهم در توسعه شبکه های فوق سریع (40 گیگا بایت و بالاتر مد نظر قرار گیرد) 10 Gigabit Ethernet libre Design Consideation مسائل قابل توجه در طراحی شبکه های اترنت مجهز به فیبر نوری با سرعت 10 کیگابیت نکات کلیدی در طراحی شبکه های 10 گیگابیتی عبارتند از: توپولوژی شبکه شامل فواصل عملیاتی افت انرژی در محل اتصال فیبرها و مقدار اتصال دهنده ها (میزان انرژی شبکه) - نوع کابل نوری (تک مد یا مالتی مد) و میزان کارآیی در طول موج مشخص میزان کارآیی با میزان اتلاف انرژی و پهنای باند ال (در انواع مالتی مد) رابطه دارد.
استاندارد از کابل های تصحیح وضعیت مد نیاز استفاده از WWDM در محدوده 1310 نانومتر به 10GBASE- LX4 در فواصل مختلف در فیبرهای مالتی مد بر حسب نیاز به شبکه تصحیح مد نیاز می باشد.
طراحی شبکه کابل بندی با توجه به LED و تأسیسات لیزری در شبکه اترنت که امکان استفاده از LED را در سرعت 10Mbps و 100Mbps و شبکه های لیزری 1Gbps و 10Gbps فراهم می سازد.
به هنگام طراحی شبکه های ارتباطی منفرد اولین گام شناسائی سطح انرژی شبکه می باشد این مورد که با واحد دسی بل (dB) اندازه گیری می شود در مورد هر یک از اینترفیس های 10BbE و به طور اختصاصی اندازه گیری و بیان می شود جدول اینترفیس های مربوطه در همین بخش نشان داده شده است.
میزان انرژی از طریق محاسبه اختلاف موج حداقل انرژی گیرنده وصل شده به گیرنده و حداقل حساسیت گیرنده حداقل انرژی محسوب می گردد شکل (2) حساسیت گیرنده حداقل انرژی محسوب می گردد.
که جهت حفظ نسبت سطح سیگنال در نویز در شرایط مختلف مورد نیاز می باشد.
سطح انرژی شبکه بیانگر مجموع تلفات انرژی حاصل از پدیده هایی است که در فاصله ایستگاه های فرستنده و گیرنده مشاهده می گردند.
میزان افزایش شبکه جهت محاسبه فاکتورهای Channd inscstion و جبران انرژی powe penalty مورد استفاده قرار می گیرد.
شاخص Channel inscstion از فاکتورهای کلیدی در این زمینه محسوب شده و بیانگر وضعیت کابل ها و اتصال دهنده ها می باشد.(شکل 3) این شاخص بیانگر افت انرژی در فاصله دو محل اتصال و در فواصل مربوطه می باشد.
یک اتصال در مواقع شامل دو جزء اتصال دهنده می باشد که دو سر دور رشته نوری را به یکدیگر متصل می سازند.
در فیبرهای مالتی مد میزان 5/1 دسی بل افت در محل اتصال و در فیبرهای تک مد مقدار 2 دسی بل افت در نظر گرفته می شود.
در شبکه های اترنت 10 گیگابیتی استفاده از وسایل جبران افت ضروری می باشد.
این عامل جبرانی باید پدیده هایی از قبیل پراکنش ناشی از شبکه های داخلی و تخریب سیگنال نوری را پوشش دهد.
فواصل عملیاتی ارائه شده در جدول زیر با توجه به عواملی چون افت ناشی از اتصال پهنای باند کابل ها و افت ناشی از تجهیزات فرستنده و گیرنده (PMD) محدود می گردد.
فواصل پیش از 30 کیلومتر را شبکه های مهندسی می شود می نامند چرا که در این فواصل افت شبکه باید بسیار کمتر از حد بحرانی ارائه شده در مورد شبکه های تک مد باشد.
(جدول 4) بنابراین در چنین شرایطی باید حتماً آزمون های صحرایی در محل کابل کشی صورت گیرد تا این مقدار بارقم 11 دسی بل (جدول 7) و افت مربوط مطابقت داشته باشد.
افت انرژی ناشی از کابل کشی و شرایط مربوط بر اساس استانداردهای ANSI/ TIA / ELA –526- 14A/ method B and ANSI/ tIA/ EI A- 526- Z method A-1 محاسبه و کنترل به هنگام طراحی شکبه های 10GBASE- E در فواصل بیش از 30 کیلومتری (زمانی که هنوز کابل کشی انجام نشده است.) لازم است تا افت مربوط در طی روش های مرسوم محاسباتی مشخص گردد تا اطمینان حاصل شود که رقم فوق از 11 دسی بل افت تجاوز پیدا نمی کند.
(جدول 7).
شاخص افت کابل با افزودن مقدار افت اتصالات و افت خود کابل محاسبه و مشخص می گردد.
جهت تعیین افت کابل مقدار افت را واحد کابل در میزان فاصله و طول کابل بر حسب متر محاسبه می گردد (db/ km) همانگونه که در جدودل10 مشاهده می گردد.
همانگونه که در جدول 10 (Scanas: 01) مشاهده می گردد افت کابل برابر با km/db 225% می باشد پس میزان افت در شبکه ای به فاصله 40 کیلومتر برابر 9 دسی بل (4.
Km*0/225=9) می باشد.
تصور کنید که میزان افت در محل اتصال در شبکه تک مد برابر با 2 دسی بل باشد که از حاصل جمع این دو شاخص میزان افت با مقدار 10GBASE- E (جدول 7) یعنی 11 دسی بل همخوانی داشته باشد و می توان شبکه – 4 کلیومتری را طراحی نمود.
همین محاسبات در حدود مسایل 2 و 3 نیز تکرار خواهد شد.