شرکت پویش شبکه پارس

طراحی ، تامین و پیاده سازی راهکار های شبکه ، امنیت و ارتباطات

06135510336-42254540
info@pooyeshmail.net

شبکه های فیبر نوری

فیبر نوری چیست و کاربرد و عملکرد فیبر نوری چگونه است
 
پیش گفتار
فیبر نوری یکی از محیط های انتقال داده با سرعت بالا است . امروزه از فیبر نوری در موارد متفاوتی نظیر: شبکه های تلفن شهری و بین شهری ، شبکه های کامپیوتری و اینترنت استفاده بعمل می آید. فیبرنوری رشته ای از تارهای شیشه ای بوده که هر یک از تارها دارای ضخامتی معادل تار موی انسان را داشته و از آنان برای انتقال اطلاعات در مسافت های طولانی استفاده می شود.
مبانی فیبر نوری
فیبر نوری ، رشته ای از تارهای بسیار نازک شیشه ای بوده که قطر هر یک از تارها نظیر قطر یک تار موی انسان است . تارهای فوق در کلاف هائی سازماندهی و کابل های نوری را بوجود می آورند. از فیبر نوری بمنظور ارسال سیگنال های نوری در مسافت های طولانی استفاده می شود.
مزایای فیبر نوری
فیبر نوری در مقایسه با سیم های های مسی دارای مزایای زیر است :
· ارزانتر. هزینه چندین کیلومتر کابل نوری نسبت به سیم های مسی کمتر است .
· نازک تر. قطر فیبرهای نوری بمراتب کمتر از سیم های مسی است .
· ظرفیت بالا. پهنای باند فیبر نوری بمنظور ارسال اطلاعات بمراتب بیشتر از سیم مسی است .
· تضعیف ناچیز. تضعیف سیگنال در فیبر نوری بمراتب کمتر از سیم مسی است .
· سیگنال های نوری . برخلاف سیگنال های الکتریکی در یک سیم مسی ، سیگنا ل ها ی نوری در یک فیبر تاثیری بر فیبر دیگر نخواهند داشت .
· مصرف برق پایین . با توجه به سیگنال ها در فیبر نوری کمتر ضعیف می گردند ، بنابراین می توان از فرستنده هائی با میزان برق مصرفی پایین نسبت به فرستنده های الکتریکی که از ولتاژ بالائی استفاده می نمایند ، استفاده کرد.
· سیگنال های دیجیتال . فیبر نور ی مناسب بمنظور انتقال اطلاعات دیجیتالی است .
· غیر اشتعال زا . با توجه به عدم وجود الکتریسیته ، امکان بروز آتش سوزی وجود نخواهد داشت .
· سبک وزن . وزن یک کابل فیبر نوری بمراتب کمتر از کابل مسی (قابل مقایسه) است.
· انعطاف پذیر . با توجه به انعظاف پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند : عکس برداری پزشکی ، لوله کشی و …استفاده می گردد.
با توجه به مزایای فراوان فیبر نوری ، امروزه از این نوع کابل ها در موارد متفاوتی استفاده می شود. اکثر شبکه های کامپیوتری و یا مخابرات ازراه دور در مقیاس وسیعی از فیبر نوری استفاده می نمایند.
 
 
بخش های مختلف فیبر نوری
 
یک فیبر نوری از سه بخش متفاوت تشکیل شده است :
هسته (Core)
هسته نازک شیشه ای در مرکز فیبر که سیگنا ل های نوری در آن حرکت می نمایند.
روکش Cladding  بخش خارجی فیبر بوده که دورتادور هسته را احاطه کرده و باعث برگشت نورمنعکس شده به هسته می گردد.
بافر رویه Buffer Coating  
روکش پلاستیکی که باعث حفاظت فیبر در مقابل رطوبت و سایر موارد آسیب پذیر ، است .
انواع فیبر نوری
صدها و هزاران نمونه از رشته های نوری فوق در دسته هائی سازماندهی شده و کابل های نوری را بوجود می آورند. هر یک از کلاف های فیبر نوری توسط یک روکش هائی با نام Jacket محافظت می گردند. فیبر های نوری در دو گروه عمده ارائه می گردند:
فیبرهای تک حالته (Single-Mode)
 بمنظور ارسال یک سیگنال در هر فیبر استفاده می شود نظیر : تلفن
فیبرهای چندحالته Multi-Mode
بمنظور ارسال چندین سیگنال در یک فیبر استفاده می شود( نظیر : شبکه های کامپیوتری)
فیبرهای تک حالته دارای یک هسته کوچک ( تقریبا” ۹ میکرون قطر ) بوده و قادر به ارسال نور لیزری مادون قرمز ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) می باشند. فیبرهای چند حالته دارای هسته بزرگتر ( تقریبا” ۵ / ۶۲ میکرون قطر ) و قادر به ارسال نورمادون قرمز از طریق LED می باشند 
ارسال نور در فیبر نوری
 
فرض کنید ، قصد داشته باشیم با استفاده از یک چراغ قوه یک راهروی بزرگ و مستقیم را روشن نمائیم . همزمان با روشن نمودن چراغ قوه ، نور مربوطه در طول مسیر مسفقیم راهرو تابانده شده و آن را روشن خواهد کرد. با توجه به عدم وجود خم و یا پیچ در راهرو در رابطه با تابش نور چراغ قوه مشکلی وجود نداشته و چراغ قوه می تواند ( با توجه به نوع آن ) محدوده مورد نظر را روشن کرد. در صورتیکه راهروی فوق دارای خم و یا پیچ باشد ، با چه مشکلی برخورد خواهیم کرد؟
در این حالت می توان از یک آیینه در محل پیچ راهرو استفاده تا باعث انعکاس نور از زاویه مربوطه گردد.در صورتیکه راهروی فوق دارای پیچ های زیادی باشد ، چه کار بایست کرد؟ در چنین حالتی در تمام طول مسیر دیوار راهروی مورد نظر ، می بایست از آیینه استفاده کرد. بدین ترتیب نور تابانده شده توسط چراغ قوه (با یک زاویه خاص) از نقطه ای به نقطه ای دیگر حرکت کرده ( جهش کرده و طول مسیر راهرو را طی خواهد کرد). عملیات فوق مشابه آنچیزی است که در فیبر نوری انجام می گیرد.
 
تکنولوژی ( فن آوری ) فیبر نوری
نور، در کابل فیبر نوری از طریق هسته (نظیر راهروی مثال ارائه شده ) و توسط جهش های پیوسته با توجه به سطح آبکاری شده ( Cladding) ( مشابه دیوارهای شیشه ای مثال ارائه شده ) حرکت می کند.( مجموع انعکاس داخلی ) . با توجه به اینکه سطح آبکاری شده ، قادر به جذب نور موجود در هسته نمی باشد ، نور قادر به حرکت در مسافت های طولانی می باشد. برخی از سیگنا ل های نوری بدلیل عدم خلوص شیشه موجود ، ممکن است دچار نوعی تضعیف در طول هسته گردند. میزان تضعیف سیگنال نوری به درجه خلوص شیشه و طول موج نور انتقالی دارد. ( مثلا” موج با طول ۸۵۰ نانومتر بین ۶۰ تا ۷۵ درصد در هر کیلومتر ، موج با طول ۱۳۰۰ نانومتر بین ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر کیلومتر ، موج با طول ۱۵۵۰ نانومتر بیش از ۵۰ درصد در هر کیلومتر
سیستم رله فیبر نوری
بمنظور آگاهی از نحوه استفاده فیبر نوری در سیستم های مخابراتی ، مثالی را دنبال خواهیم کرد که مربوط به یک فیلم سینمائی و یا مستند در رابطه با جنگ جهانی دوم است . در فیلم فوق دو ناوگان دریائی که بر روی سطح دریا در حال حرکت می باشند ، نیاز به برقراری ارتباط با یکدیگر در یک وضعیت کاملا” بحرانی و توفانی را دارند. یکی از ناوها قصد ارسال پیام برای ناو دیگر را دارد.کاپیتان ناو فوق پیامی برای یک ملوان که بر روی عرشه کشتی مستقر است ، ارسال می دارد. ملوان فوق پیام دریافتی را به مجموعه ای از کدهای مورس ( نقطه و فاصله ) ترجمه می نماید. در ادامه ملوان مورد نظر با استفاده از یک نورافکن اقدام به ارسال پیام برای ناو دیگر می نماید.
یک ملوان بر روی عرشه کشتی دوم ، کدهای مورس ارسالی را مشاهده می نماید. در ادامه ملوان فوق کدهای فوق را به یک زبان خاص ( مثلا” انگلیسی ) تبدیل و آنها را برای کاپیتان ناو ارسال می دارد. فرض کنید فاصله دو ناو فوق از یکدیگر بسار زیاد ( هزاران مایل ) بوده و بمنظور برقرای ارتباط بین آنها از یک سیتستم مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری استفاده گردد.
سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است :
فرستنده . مسئول تولید و رمزنگاری سیگنال های نوری است .
فیبر نوری مدیریت سیکنال های نوری در یک مسافت را برعهده می گیرد.
بازیاب نوری . بمنظور تقویت سیگنا ل های نوری در مسافت های طولانی استفاده می گردد.
· دریافت کننده نوری . سیگنا ل های نوری را دریافت و رمزگشائی می نماید.
در ادامه به بررسی هر یک از عناصر فوق خواهیم پرداخت .
فرستنده
وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است . فرستنده سیگنال های نوری را دریافت و دستگاه نوری را بمنظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب ( حرکت منسجم ) هدایت می نماید. فرستنده ، از لحاظ فیزیکی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز بمنظور تمرکز نور در فیبر باشد. لیزرها دارای توان بمراتب بیشتری نسبت به LED می باشند. قیمت آنها نیز در مقایسه با LED بمراتب بیشتر است . متداولترین طول موج سیگنا ل های نوری ، ۸۵۰ نانومتر ، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است .
بازیاب ( تقویت کننده ) نوری
همانگونه که قبلا” اشاره گردید ، برخی از سیگنال ها در مواردیکه مسافت ارسال اطلاعات طولانی بوده ( بیش از یک کیلومتر ) و یا از مواد خالص برای تهیه فیبر نوری ( شیشه ) استفاده نشده باشد ، تضعیف و از بین خواهند رفت . در چنین مواردی و بمنظور تقویت ( بالا بردن ) سیگنا ل های نوری تضعیف شده از یک یا چندین ” تقویت کننده نوری ” استفاده می گردد. تقویت کننده نوری از فیبرهای نوری متععدد بهمراه یک روکش خاص (doping) تشکیل می گردند. بخش دوپینگ با استفاده از یک لیزر پمپ می گردد . زمانیکه سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می رسد ، انرژی ماحصل از لیزر باعث می گردد که مولکول های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل می گردند. مولکول های دوپینگ شده در ادامه باعث انعکاس یک سیگنال نوری جدید و قویتر با همان خصایص سیگنال ورودی تضعیف شده ، خواهند بود.( تقویت کننده لیزری)
دریافت کننده نوری
وظیفه دریافت کننده ، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دریافت کننده پیام است. دستگاه فوق سیگنال های دیجیتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشائی ، سیگنا ل های الکتریکی را برای سایر استفاده کنندگان ( کامپیوتر ، تلفن و … ) ارسال می نماید. دریافت کننده بمنظور تشخیص نور از یک “فتوسل” و یا “فتودیود” استفاده می کند.
 
 
اتصالات شبکه فیبر نوری
پچ پنل فیبر نوری
محفظه ای است قابل نصب در رک که اتصالات فیبر نوری را نگهداری می کند.
 

24ST-FT24SC-FT

 
 پچ کورد فیبر نوری

برای اتصال بین پچ پنل فیبر نوری و سوئیچ شبکه از پچ کورد استفاده می کنیم. این پچ کورد ها بایستی متناسب با فیبر نوری انتخاب شوند. مثلا پچ کورد سینگل مود برای فیبر سینگل مود و پچ کورد مالتی مود برای فیبر مالتی مود.  پچ کورد ها دارای کانکتورهای مختلفی هستند که در کارخانه بر روی آنها نصب شده است . مانند : MT – Rj و LC و SC و ST و VF – ۴۵ . بر حسب کاربرد در برخی پچ کوردها کانکتور های یک سر پچ کورد با سر دیگر متفاوت است، برای مصارف گوناگون مثلا پچ کورد : SC به LC و … پچ کوردها معمولاً دارای قابلیت انعطاف بسیار بالایی هستند و براحتی نمی شکنند. طول این پچ کوردها معمولا ۱ ، ۲ ، ۳ ، ۵ و ۱۰ متر می باشد.

 

 
 
 کانکتورهای فیبر نوری
کانکتور فیبر نوری بر روی فیبر نوری توسط ابزارهای خاص نصب می شود و امکان انتقال داده را به ما می دهد . برخی از انواع این کانکتورها عبارتند از MT – Rj و LC و SC و ST  که به دو گروه مالتی مود و سینگل مود نیز تقسیم می شوند.
 

 

آداپتور فیبر نوری
آداپتور فیبر نوری واسط بین فیبر نوری که کانکتور بر روی آن نصب شده و پچ کورد فیبر نوری می باشد . این آداپتور عموما داخل پچ پنل مخصوص فیبر قرار می گیرد . و انواع مختلف آن متناسب با نوع کانکتور بصورت ۲ پورت Duplex یا تک پورت Simplex وجود دارد .

 

کیف ابزار فیبر نوری
کیف ابزار فیبر نوری مخصوص نصب کانکتورهای فیبر است .

 
 
فیوژن
دستگاه فیوژن برای اتصال فیبرنوری بکارمی رود.
 
 

همه سرویس ها در کنار هم….

 

تجمیع داده ها با فیبرنوری، راهکاری به صرفه و باارزش در زیرساخت های سخت افزاری سازمانی
 
 

ما قادریم سرویس های دلخواه شما را تنها با استفاده از یک کابل فیبر نوری در مکانی جهت تجمیع دیتا فراهم نمائیم و علاوه بر بهینه شدن بستر و زیر ساخت با به کار بردن کابل کمتر، هزینه اجرا و نگهداری را کاهش دهیم در حالیکه سرعت انتقال نیز در شبکه بالا می رود.

به طور کلی تمامی دستگاه های موجود در شبکه به دو دسته ۱٫ دستگاه های آنالوگ ۲٫ تحت شبکه تقسیم می شوند. هر دو نوع این دستگاه ها را می توان بروی بستر فیبر نوری فعال کرد، صرف نظر از اینکه تحت شبکه باشند یا نباشند. در واقع بنابر همین قابلیت بستر فیبر را می توان بستری هوشمند، یکپارچه و با سرعت انتقال بالا نامید. در پیاده سازی سرویس های فیبرنوری، نیازی به پشتیبانی سرویس ها از پروتکل TCP/IP نیست و سیستم های آنالوگ نیز می توانند در بستر فیبر نوری کار کنند. در زیر به برخی از این سرویس ها که می توانند در بستر فیبر کار کنند اشاره می کنیم.

شبکه کامپیوتری

یکی از بهترین کاربرد های فیبرنوری را می توان در شبکه های کامپیوتری موسوم به LAN مشاهده کرد. دستگاه ها و سرویس های زیادی بروی این بستر قابل اجرا هستند که برخی از آنها عبارتند از :

  • شبکه کامپیوترهای شخصی
  • به اشتراک گذاری منابع از جمله اینترنت در بستر شبکه
  • استفاده از سرور های مختلف با کاربرد های گوناگون در این بستر
  • نصب و اجرای اتوماسیون های اداری و مالی و یا CRM های مختلف جهت کنترل خرید و فروش و یا کنترل انبار
  • مانیتورینگ و انتقال تصاویر دوربین های مداربسته
  • استفاده از سرویس های انتقال دیتا مانند : MPLS , Intranet , VPN و غیره
  • استفاده از سرویس های VoIP و تلفن های تصویری تحت شبکه
  • ایجاد دیتاسنتر و یا اتاق سرور جهت تجمیع تجهیزات شبکه

همه سرویس ها و دستگاه های مذکور را می توان بروی یک کابل فیبر با پهنای باند بالا و سرعت قابل اطمینان و امنیت منحصر بفرد اجرا کرد. در ضمن محدودیت ها و ضعف های کابل های مسی قدیمی را هم نداشت. محدودیت هایی از قبیل مسافت، پهنای باند کم و تاثیر میدان مغناطیسی بروی کابل ها.

آنتن مرکزی، DVB و IP-TV

نیاز به دریافت کانال های تلویزیونی می تواند از راههای مختلفی مرتفع گردد. می توان از سیستم آنالوگ و آنتن مرکزی استفاده کرد و یا به صورت دیجیتال و با استفاده از تکنولوژی DVB و یا حتی جدیدتر از این دو و با بهره گیری از فناوری IP-TV. با توجه به پیشرفت های گسترده فیبرنوری شاهد حضور جدی این فناوری در عرصه انتقال تصاویر تلویزیونی هستیم. در یک ساختمان با استفاده از مبدل ها و سرور هایی که قابلیت Streaming سیگنال های تصویری و پخش آنها بروی شبکه را داشته باشند می توان از زیرساخت فیبرنوری استفاده نمود و در طرف دیگر هم فناوری IP-TV که از طرف شرکت مخابرات عرضه می شود نیز بروی همین بستر اجرا می شود. IP-TV تحولی نوین در عرصه تکنولوژی ارسال تصاویر تلویزیونی ایجاد کرده است.

تلفن

تلفن و خطوط تلفنی اساس ارتباطات روزمره ما انسانها را تشکیل می دهد. لذا برخی پیشرفتها مستقیم و برخی دیگر غیر مستقیم بر این وسیله ارتباطی تاثیر گذاشته اند. در این مقاله سعی داریم تا در مورد انواع خطوط تلفن و بستر های انتقال آن و جدیدترین تکنولوژی توضیحاتی ارائه دهیم.

شرکت مخابرات جهت اختصاص خطوط تلفن به مشترکین خود از بستر های مختلفی استفاده می کند. که این بستر ها عبارتند از :

  • زوج سیم مسی
  • کابل فیبرنوری به مس
  • فیبرنوری به فیبر نوری

زوج سیم مسی برای انتقال به شکل مرسوم و سنتی بوده و برای خطوط شهری معمولی و در برخی هم جهت انتقال خطوط دیجیتال (E1) مورد استفاده قرار می گیرد. اما دو مورد بعدی جدیدترین روش برای انتقال خطوط با ظرفیت های بالای آنالوگ و دیجیتال (E1) و یا خطوط SIP Trunk یا مبتنی بر IP می باشند که از بستر فیبر استفاده می شود.

درصورتیکه ورودی از مخابرات فیبر نوری و بستر مشترک زوج سیم باشد، از دستگاهی به نام ONU در محل مشتری استفاده خواهد شد که فیبر را به زوج سیم های مسی تبدیل می کند. اما اگر ورودی از مخابرات فیبر باشد و بستر مشترک نیز فیبر باشد، می بایستفیبر ورودی و خطوط شهری SIP Trunk مستقیما وارد کٌر سوئیچ مرکزی شبکه شود.

در مورد خطوط آنالوگ و دیجیتال می توان مزایا و معایب متعددی را ذکر نمود که از جمله آنها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

در دسترس بودن و استفاده آسان و فراوانی تجهیزات از محاسن آنهاست

نقاط ضعف آنها نیز ابتدایی بودن تکنولوژی تجهیزات و گران بودن آنها در صورت استفاده از ظرفیت های بالا و پهنای باند کمتر و در نتیجه کیفیت پایین تر نسبت به تکنولوژی های جدید تر می باشد.

اما متذکر میشویم، جدیدترین و بروزترین سرویس مخابراتی خط شهری SIP Trunk می باشد که این تکنولوژی در حال حاضر در سطح جهان و همچنین کشور ایران در حال استفاده بوده و از به روز ترین امکانات مخابراتی به شمار می رود.

از محاسن این خطوط می توان به موارد زیر اشاره نمود :

  • هزینه دایر کردن این خطوط بسیار ارزان است.
  • امنیت بالای این خطوط بسیار زیبنده است.
  • امکان مدیریت و استفاده بر بستر شبکه موجود است .
  • کابل کشی های جداگانه برای تلفن نیاز نیست و از همان بستر شبکه یا کابل های CAT6 می توان استفاده کرد.
  • از کیفیت صدای بسیار بالای HD برخوردارند زیرا در این راهکار پهنای باند به مراتب بیشتر از زوج سیم های مسی در اختیار است.
  • عدم خرابی این خطوط به جهت میدان مغناطیسی و نویز و عدم نفوذ برق
  • این خطوط در بستر های انتقال مانند MPLS، اینترانت و اینترنت قابل انتقال است .

دوربین مدار بسته و مانیتورینگ

حفظ امنیت و نظارت بر ساختمان ها جزء ضروریات امنیتی محسوب می گردد. یکی از راهکار های ارتقای امنیت ساختمان و مجموعه، راه اندازی دوربین های مداربسته و محلی برای Monitoring دوربین می باشد. تمامی اجزا سیستم دوربین های مداربسته شامل دوربین ها و دستگاه ضبط تصاویر می توانند بروی بستر فیبر نوری اجرا شوند. در صورت استفاده از فیبرنوری شاهد تغییراتی در کیفیت ارسال و دریافت تصاویر دوربین ها نسبت به بستر کابل مسی خواهیم بود. تصاویر با کیفیت تر و بدون اختلال و تاخیر در ارسال و دریافت آنها ، از مزایای فیبر نوری است. مزیت های فیبر نوری در سیستم های دوربین مداربسته بسیارند اما از دیگر فواید فیبر نوری در این زمینه می توان گفت که جهت ایجاد چندین مانیتورینگ در نقاط مختلف سازمان و مجموعه مشکلی وجود نخواهد داشت. زیرا فیبر نوری توانایی انتقال تصاویر تا ۱۰۰ کیلومتر را با این تضمین که هیچ افتی در کیفیت تصاویر بوجود نیاید و تصاویر با کیفیت و پایداری بسیار مناسبی دریافت و ارسال گردند را دارا می باشد.

سیستم صوت و paging

پخش صوت و یا Paging یکی از سیستم های پرکاربرد در برخی اماکن مانند: بیمارستان ها، سالن های کنفرانس یا رستوران ها و مجتمع های تفریحی است. اینگونه سیستم ها هم می توانند از بستر فیبر نوری در جهت راه اندازی سرویس های خود بهره ببرند.

 BMS

با استفاده از BMS “سیستم مدیریت هوشمند ساختمان” امکان نظارت و کنترل یکپارچه قسمت های مهم و حیاتی ساختمان به وجود می آید.

این سیستم شامل تمام سرویس های الکتریکی، مکانیکی و حفاظتی ساختمان است که وظیفه ی مدیریت و کنترل ساختمان از لحاظ سرمایش و گرمایش، تهویه مطبوع، سیستم روشنایی، نیروگاه برق اضطراری، آسانسورها و پله برقی، کنترل تردد، دوربین مدار بسته و اعلام حریق را دارد.

با اجرای سیستم BMS بر روی فیبر نوری قادر خواهیم بود این سیستم را با تمام قابلیت های آن در مسافت های بالای ۱۰۰ متر با تضمین امنیت ایجاد نماییم.