کابل فیبر نوری چیست؟

فیبر نوری به دلیل ظرافت بالا نیاز به محافظت فیزیکی دارد. به این منظور فیبر‌های نوری را به صورت کابل تولید ‌‌می‌کنند. هر چند در برخی موارد مانند استفاده‌های پزشکی و یا سنسورها، فیبر نوری به صورت برهنه (Bare) استفاده ‌‌می‌شود. در طی چند سال گذشته، تولید کابل‌های فیبر نوری بیشتر و  مقرون به صرفه‌تر شده است. همچنین فیبرهای نوری به دلیل توانایی انتقال اطلاعات در مقیاس بسیار بالا، تبدیل به انتخاب ایده آل برای طراحی شبکه ها شده اند. زمانی که در مورد کابل‌های فیبر نوری سخن به میان می‌آید، ممکن است در مورد طبقه بندیِ مختلف استانداردها، مانند استاندارد ساخت کانکتور و استاندارد نوع فیبر و ... سردرگم شویم. در این مقاله، مزایای استفاده از کابل های فیبر نوری را بررسی خواهیم کرد، سپس طبقه بندی کابل‌ های فیبر نوری طبق استاندارد طراحی آنها را مرور خواهیم کرد.

 مزایای کابل های فیبر نوری

• سهولت در نصب

برخی از سیستم‌های ارتباطی (مانند زیر ساخت شبکه یا دیتا سنترها) به صدها تا هزاران رشته فیبر نوری نیاز دارند. تولید فیبر‌های نوری به صورت کابل، انجام عملیات نصب همچنین تعمیر و نگهداری آن را آسان می‌کند.

• محافظت در برابر آسیب‌های فیزیکی

یکی از نکات حیاتی در مورد فیبرهای نوری محافظت از آنها در برابر فشارهای وارده است. مثلا در هنگام نصب، فیبرها دچار خمیدگی و کشیدگی ‌‌می‌شوند. به منظور محافظت از فیبر در برابر نیروهای وارد شونده، درون ساختار کابل از یک جسم مفتول مانند به نام strength members استفاده ‌‌می‌شود. همچنین روکش کابل نیز این فشارها را کاهش می‌دهد.

• محافظت در برابر عوامل محیطی

ساختار کابل فیبر نوری از رشته‌های فیبر (در ‌‌کابل های outdoor) در برابر رطوبت و دمای بیش از حد و نفوذ هیدروژن*، محافظت ‌‌می‌کنند.

انواع ‌‌کابل فیبر نوری بر اساس مودِ فیبر

‌‌کابل های فیبر نوری بر اساس مودِ فیبر به سه دسته تقسیم ‌‌می‌شوند:

1. ‌‌کابل فیبر نوری سینگل مود

در این نوع کابل همه رشته‌های فیبر نوری از نوع سینگل مود هستند.

2. ‌‌کابل فیبر نوری مالتی مود

در این نوع کابل همه رشته‌های فیبر نوری از نوع مالتی مود هستند.

3. ‌‌کابل فیبر نوری هیبرید/ کامپوزیت

در این نوع هر دو فیبر سینگل مود و مالتی مود وجود دارد. به عنوان مثال 4 رشته مالتی مود و 4 رشته سینگل مود در یک کابل هیبرید قرار ‌‌می‌گیرد.

 رنگ ‌‌کابل فیبر نوری

برای کابل کشی دیتا سنترها، رنگ جکت کابل به نوع فیبر به کار رفته در داخل کابل بستگی دارد. برای ‌‌کابل هایی که حاوی فیبر سینگل مود هستند، از روکش زرد رنگ استفاده ‌‌می‌شود. روکش ‌‌کابل هایی که حاوی فیبر مالتی مود هستند، آبی یا نارنجی رنگ است.

همچنین برای ‌‌کابل های فیبر نوری مورد استفاده در محیط‌های بیرونی (Outside plant) از رنگ مشکی استفاده ‌‌می‌شود.

 اجزای تشکیل دهنده ‌‌کابل فیبر نوری

بدیهی است مواد به کار رفته و نوع طراحی در انواع مختلف ‌‌کابل های فیبر نوری رابطه مستقیم با کاربرد آنها دارد. در ابتدا برخی از خصوصیات مورد نیاز ‌‌کابل های فیبر نوری را بررسی می‌کنیم، سپس اجزای تشکیل دهنده ‌‌کابل های فیبر نوری را بررسی خواهیم کرد.

•  جنس جکت کابل - Cable Jacket materials

PE پلی اتیلن - پلی اتیلن (به رنگ مشکی) جنس استاندارد ‌‌کابل های فیبر نوری است که در کابل کشی‌های خارجی (Outside Plant) استفاده ‌‌می‌شود. پلی اتیلن دارای خاصیت ضد رطوبت فوق العاده ای است. پلی اتیلن عایق الکتریکی مناسبی نیز ‌‌می‌باشد. مقاومت بالا در برابر پوسیدگی و تحمل طیف گسترده آب و هوایی از مزایای دیگر کابل هایی از جنس پلی اتیلن است.

Polyvinyl Chloride (PVC) - پرکاربردترین ماده مورد استفاده در ‌‌کابل های داخلی (Indoor) است. هر چند از این مواد در تولید ‌‌کابل های خارجی (Outdoor) نیز ‌‌می‌توان استفاده کرد. PVC منعطف است، همچنین دارای خاصیت ضد اشتعال نیز ‌‌می‌باشد. PVC از پلی اتیلن به مراتب گرانتر است.

Polyvinyl difluoride (PVDF) - این متریال خواص ضد آتش بهتری نسبت به پلی اتیلن دارد و دود بسیار کمی نیز تولید ‌‌می‌کند.

Low Smoke Zero Halogen (LSZH) - پلاستیک LSZH در تولید ‌‌کابل های مخصوصی با همین نام استفاده ‌‌می‌شود. این ماده در صورت اشتعال مواد سمی تولید نمی‌کند، هر چند که LSZH گرانترین ماده برای تولید پوشش کابل نیز است.

• Aramid Yarn

آرامید یارن نوعی الیاف زرد رنگ است. از این الیاف برای محافظت از فیبر نوری در ‌‌کابل های فیبر نوری استفاده ‌‌می‌شود. الیاف آرامید یارن به فیبر کمک ‌‌می‌کند تا فشار وارده به کابل (در هنگام نصب و بعد از آن) را تحمل کند.

• Central Strength Member

بسیاری از ‌‌کابل های فیبر نوری دارای قسمتی با این نام هستند. Central Strength Member معمولا از جنس فلز، فایبر گلس، یا Aramid Yarn ساخته ‌‌می‌شود. این عناصر به ‌‌کابل های فیبر نوری کمک ‌‌می‌کنند تا محکم نگه داشته شوند و از خم شدن ‌‌کابل ها جلوگیری ‌‌می‌کنند.

• Gel Compound

ترکیب مخصوصی از ژل‌ها در بعضی انواع ‌‌کابل های فیبر نوری به کار ‌‌می‌روند و از فیبر‌ها در مقابل نفوذ آب محافظت ‌‌می‌کنند.

• Ripcord

لایه‌ای بسیار نازک ولی محکم که زیر لایه‌ی پوشش کابل (cable jacket) قرار دارد. وظیفه Ripcord کمک به جدا شدن کابل بدون آسیب رسیدن به محتویات ‌‌کابل های فیبر نوری است.

 ساختار فیبر نوری - دو نوع اصلی

‌‌کابل فیبر نوری در انواع مختلفی تولید ‌‌می‌شود. ‌‌کابل های نوری ‌‌می‌توانند به صورت ‌‌کابل های ساده سیمپلکس یا داپلکس به صورت جامپر، و یا ‌‌کابل های دارای تا 144 رشته فیبر، برای ارتباطات گسترده‌تر تولید شوند. فیبرهای استفاده شده در این ‌‌کابل ها از دو نوع ساختار اصلی یعنی فیبر نوری تایت بافر  900 میکرو متری (Tight buffered) و یا فیبرهای روکش شده 250 میکرو متری (Coated) استفاده ‌‌می‌شود. در واقع تایت بافر‌ها فیبرهای روکش شده‌ی Coated (از جنس پلاستیک نرم) هستند که با یک لایه نازک از پلاستیک محکم‌‌تر احاطه شده اند.

 اجزای فیبر روکش شده 250 میکرو متری

• هسته: 9 میکرو متر برای فیبر‌های سینگل مود و 50 یا 62.5 میکرو متر برای فیبر‌های مالتی مود.
• Cladding (سطح آب‌کاری شده): 125 میکرومتر
• Coating (روکش): از جنس پلاستیک نرم. نوع 250 میکرومتری رایج‌‌ترین نوع است، گاهی اوقات از نوع 400 میکرومتری نیز استفاده ‌‌می‌شود.

 اجزای فیبر تایت بافر 900 میکرو متری

• هسته: 9 میکرو متر برای فیبر‌های سینگل مود و 50 یا 62.5 میکرو متر برای فیبر‌های مالتی مود.
• Cladding (سطح آبکاری شده): 125 میکرومتر
• Coating (روکش): 250 میکرومتر و از جنس پلاستیک نرم
• تایت بافر: 900 میکرومتر و از جنس پلاستیک محکم

 ساختمان کابل فیبر نوری - دو نوع اصلی

بر پایه فیبر تایت بافر 900 میکرو متری و فیبر روکش شده 250 میکرو متری، دو نوع کابل فیبر نوری وجود دارد:

لوزتیوب و تایت بافر

‌‌ کابل های فیبر نوری لوز تیوب

کابل‌های لوز تیوب برای استفاده در فضاهای باز طراحی شده‌اند. پیکر‌بندی کابل لوز تیوب به صورت مجموعه ای (تا 12 عدد) از فیبرهای روکش شده 250 میکرومتری است که درون یک لوله‌ی انعطاف پذیر قرار گرفته، درون آن با ژل ضد آب پر شده تا از فیبر در برابر عوامل محیطی مانند رطوبت و تغییرات دما -از گرمای زیاد تا یخبندان- محافظت شود. با این حال این کابل‌ها اگر در معرض شرایط سخت محیطی، مثل غوطه‌ور شدن در آب یا خمیدگی‌های متعدد قرار بگیرند، کاربردی نیستند. در چنین مواردی، فشارهای بیش از حدِ کابل می‌تواند باعث بیرون آمدن فیبر از ژل شود. علاوه بر این، کابل‌های لوز تیوب برای کانکشن‌های LAN/WAN ایده آل نیستند، جاییکه در آن قابلیت اطمینان و ثبات با اهمیت تر از مقاومت آنها در برابر رطوبت و شرایط نامساعد دما است.

 اجزای ‌‌کابل فیبر نوری لوز تیوب

1. مجموعه‌ای از فیبرهای روکش شده (Coated) 250 میکرومتری
2. حداقل یک لوله لوز تیوب (حاوی فیبر‌های نوری)
3. ژل ضد آب جهت جلوگیری از نفوذ آب و رطوبت به داخل فیبر ها
4. Central strength member که در مرکز کابل قرار دارد و لوله‌های لوز تیوب را احاطه کرده است
5. Aramid Yarn
6. Ripcord
7. Outer jacket یا روکش کابل که معمولا از جنس پلی اتیلن است

‌‌کابل فیبر نوری تایت بافر

 فیبر‌های تایت بافر 900 میکرومتری چند رنگ، ‌‌می‌توانند به صورت فشرده در یک محفظه پلیمری سنگین، در ساختار کابلی کنار هم قرار بگیرند که تایت بافر (Tight-buffered) نامیده می‌شود. تایت بافر دارای پوشش (coating) دو لایه است. یکی از این پوشش‌ها، پلاستیک نرم است که امکان تغییر شکل را فراهم می‌کند و نیروهایی که فیبر باید تحمل کند را کاهش می‌دهد. و دیگری، پوشش سخت بیرونی (buffer) برای محافظت فیزیکی است. این ‌‌کابل ها معمولا در کابل کشی داخلی (Indoor) کاربرد دارند. در بیشتر موارد کابل‌های توزیع از نوع تایت بافر هستند.

کابل‌ های تایت بافر نسبت به کابل لوز تیوب کوچکتر هستند و از آنجایی که نیازی به تمیز کردن ژل ندارند، نصب آنها آسان‌تر است. مزیت دیگر کابل تایت بافر، ساختار تفکیک شده فیبر هاست که باعث می‌شود نیازی به استفاده از پچ پنل وجود نداشته باشد. با این حال کابل‌های تایت بافر مانند کابل لوز تیوب در معرض انبساط فیبر -ناشی از افزایش دما و نفوذ آب- مقاوم نیستند. شکل زیر یک کابل تایت بافر را نشان می‌دهد.

 اجزای ‌‌کابل فیبر نوری تایت بافر

1. مجموعه ای از فیبرهای تایت بافر 900 میکرومتری
2. Central strength member که در مرکز کابل قرار دارد
3. Aramid Yarn که به دور فیبر پیچیده شده است
4. Ripcord
5. Outer jacket یا روکش کابل

 پرکاربرد‌‌ترین انواع ‌‌کابل فیبر نوری

1. ‌‌ کابل های داخلی – Indoor Cables

• ‌‌ کابل فیبر نوری سیمپلکس - Simplex Fiber Cables

کابل تکی متشکل از یک رشته فیبر نوری. ‌‌کابل های سیمپلکس در دو سایز 1.6 میلیمتری و 3 میلیمتری تولید ‌‌می‌شوند.

• ‌‌ کابل های فیبر نوری داپلکس - Duplex Fiber Optic Cable

این نوع ‌‌کابل ها از دو رشته فیبر تشکیل شده‌اند. یک رشته، سیگنال را در یک جهت ارسال ‌‌می‌کند و رشته دیگر دریافت کننده است.

• کابل بریک اوت - Breakout Fiber Cables‌‌

‌‌کابل های بریک اوت، کابل فن اوت (fanout) نیز نامیده ‌‌می‌شوند. در این نوع کابل ها، هر فیبر خود دارای کابل مجزایی است و توسط روکشی (Jacket) 2 یا 3 میلیمتری پوشیده شده است. سپس مجموعه‌ی ‌‌کابل های مجزا، aramid yarn و ripcord توسط پوشش خارجی (outer jacket) پوشیده شده‌اند. این نوع طراحی این قابلیت را به وجود ‌‌می‌آورد که بدون استفاده از پچ پنل، به هر مشترک کابل واحدی اختصاص داده شود. 

• ‌‌ کابل توزیع فیبر نوری - Distribution Fiber Cables

نوعی ‌‌کابل های فشرده که از فیبر‌های تایت بافر 900 میکرو متری تشکیل شده اند. ‌‌کابل توزیع فیبر نوری از ‌‌کابل های بریک اوت کوچک‌تر و ارزانتر است.

• ‌‌ کابل فیبر نوری ریبون - Ribbon Fiber Cables

‌‌کابل های ریبون از تعدادی (تا 12 عدد) فیبر کنار هم ، که درون یک جکت قرار میگیرند، تشکیل شده است. بیشترین کاربرد این ‌‌کابل ها در دیتا سنتر‌ها ‌‌می‌باشد.

• کابل فیبر نوری LSZH

‌‌کابل فیبر نوری LSZH بهترین گزینه برای کابل کشی داخلی است. همانطور که پیش‌‌تر گفته شد، این ‌‌کابل ها به دلیل عدم ایجاد مواد سمی بر اثر آتش سوزی، در محیط‌های بسته کاربرد دارند.

2. ‌‌ کابل های فیبر نوری خارجی - Outdoor Fiber Cable

• ‌‌ کابل فیبر نوری تایت بافر خارجی/داخلی - Indoor/outdoor Tight Buffered Fiber Cables

این ‌‌کابل ها  قابل انعطاف بوده و نصب آسانی دارند. از آنجایی که در این ‌‌کابل ها از ژل استفاده نمی‌شود، اتصال کانکتور به آنها به آسانی انجام ‌‌می‌شود. هزینه نصب این نوع ‌‌کابل ها نسبت به لوز تیوب به مراتب کمتر است.

• ‌‌ کابل فیبر نوری لوز تیوب خارجی - Outdoor Loose Tube Fiber Optic Cables

این نوع ‌‌کابل ها از ژل ضد آب پر شده اند و دارای خواص ضد آب/رطوبت هستند.

• ‌‌کابل فیبر نوری لوز تیوب خارجی/داخلی خشک - Indoor/Outdoor Dry Loose Tube Fiber Optic Cable

این نوع ‌‌کابل ها مناسب پروژه‌های داخلی و خارجی هستند. مزیت این کابل ها، عدم نیاز به ایجاد splice یا استفاده از کانکتور در نقاطی است که کابل کشی از محیط خارجی به داخلی متصل ‌‌می‌شود. در واقع به دلیل قابلیت Indoor/Outdoor  نیاز به استفاده از دو نوع مختلف کابل نیست.

3. کابل فیبر نوری هوایی/خود پشتیبان - Aerial/Self-Supporting

این نوع ‌‌کابل ها برای کابل کشی بین ستون‌ها و همچنین قرار گرفتن در داکت‌های زیر زمین طراحی شده اند. در داخل این ‌‌کابل ها از فولاد جهت تحمل فشار‌های وارده استفاده ‌‌می‌شود. دمای کاری آنها از 55- تا 85+ درجه سانتی گراد است.

4. ‌‌ کابل فیبر نوری دفنی - Direct-buried Fiber Optic Cable   

5.  کابل فیبر نوری زره پوش - Armored Fiber Optic Cable

‌‌کابل آرمورد یا زره پوش مشابه ‌‌کابل های خارجی (outdoor) هستند، با این تفاوت که دارای لایه ای زره ای جهت جلوگیری از آسیب‌های فیزیکی نیز ‌‌می‌باشند. این ‌‌کابل ها قابلیت استفاده در داکت، استفاده در کابل کشی هوایی و همچنین استفاده به صورت دفنی را دارند. لایه ای فلزی جهت جلوگیری از جویده شدن توسط جانوران در این ‌‌کابل ها به کار ‌‌می‌رود. همچنین در این ‌‌کابل ها ژل به کار نمی‌رود. دمای کاری ‌‌کابل های آرمورد بین 40- تا +85 درجه سانتی گراد است.

6. ‌‌ کابل فیبر نوری زیر آبی - Submarine Fiber Optic Cable

این نوع ‌‌کابل ها جهت استفاده در انواع آب‌ها (شور و شیرین) تولید ‌‌می‌شوند. این ‌‌کابل ها دارای طراحی پیچیده ای هستند تا در مقابل آسیب‌های احتمالی از سوی لنگر کشتی‌ها و انواع آبزیان محافظت شوند.