بلاگ

گاهی اوقات در ارتباطات فیبر نوری برای انتقال داده‌ها و اطلاعات در فواصل طولانی نیاز به تقویت سیگنال‌ها می‌باشد. در برخی موارد ممکن است سیگنال‌ها بیش از حد تقویت شوند و بیشتر از بازه دریافتی ماژول فیبر نوری باشد و این سیگنال تقویت شده باعث آسیب رساندن به ماژول فیبر نوری نوری شود. به همین منظور برای کاهش قدرت سیگنال‌ها در ارتباطات فیبر نوری از تضعیف کننده‌ها (Attenuator) استفاده می‌شود. این مقاله به بررسی انواع، اصول عملکرد و کاربردهای تضعیف‌کننده‌های فیبر نوری می‌پردازد و به شما کمک می‌کند تا درک جامع و کاملی از تضعیف‌کننده فیبر نوری پیدا کنید.

تضعیف کننده فیبر نوری چیست

تضعیف کننده فیبرنوری یکی از اجزاء اساسی در شبکه‌های فیبرنوری است که برای تنظیم شدت نور در ارتباطات فیبرنوری استفاده می‌شود. این قطعه با کاهش شدت نور، امکان ارتباط و انتقال داده‌ها در فواصل بلند را فراهم می‌کند.

اصول عملکرد تضعیف کننده‌های فیبر نوری

تضعیف‌کننده‌های فیبر نوری با استفاده از سه اصل Gap-loss Principle، Absorptive Principle و Reflective Principle قدرت سیگنال‌های نوری در ارتباطات فیبر نوری را کاهش می‌دهند.

1. Gap-loss Principle

اصل Gap-loss Principle، به این صورت است که فاصله‌ای بین دو فیبر ایجاد می‌شود تا تضعیف سیگنال انجام شود. اتنیتور گپ (Attenuator Gap) برای پیشگیری از اشباع شدن گیرنده‌ها استفاده می‌شود به همین علت نزدیک به فرستنده قرار می‌گیرد. این تضعیف‌کننده‌ها از یک فاصله طولی بین دو فیبر نوری استفاده می‌کنند تا سیگنال نوری از یک فیبر نوری به فیبر نوری دیگر منتقل شده و تضعیف گردد. این اصل اجازه می‌دهد تا نور از فیبر نوری فرستنده خارج شده و پخش شود. زمانی که نور به فیبر نوری گیرنده می‌رسد، بخشی از نور به دلیل وجود یک فاصله و پخشی که رخ داده است، در Cladding از دست می‌رود، به همین علت Attenuator می‌بایست نزدیک به فرستنده قرار گیرد تا عملکرد موثری داشته باشد.

2. Absorptive Principle

اصل جذبی یا جذب (Absorptive Principle)، بخشی از انرژی سیگنال‌های عبوری در فیبر نوری را جذب کرده و به حرارت تبدیل می‌کند. این اصل ساده می‌تواند یک روش موثر برای کاهش قدرت سیگنال‌های نوری باشد.

3. Reflective Principle

مهم ترین افت توان در فیبر نوری به واسطه ی Reflective Principle سیگنال‌ها به وجود می‌آید. نور پخش‌شده موجب تداخل در فیبر نوری می‌شود در نتیجه مقدار نور انتقالی و دریافتی را کاهش می‌دهد. این اصل می‌تواند در ساخت تضعیف کنترل شده‌ای از یک سیگنال به کار گرفته شود. مواد استفاده شده در تضعیف‌کننده فیبر نوری به گونه‌ای تولید می‌شوند که مقدار معینی از سیگنال را بازتاب می‌کنند و تنها بخش مورد نظر از سیگنال بر روی آن منتشر می‌شود.

انواع تضعیف کننده فیبر نوری (Attenuator)

1. تضعیف کننده فیبر نوری ثابت:

تضعیف کننده فیبر نوری ثابت، همانطور که از نامش پیدا است، به طور طبیعی برای داشتن سطح ثابتی از کاهش نور در فیبر نوری طراحی شده است. مقادیر تضعیف اغلب به واحد دسی‌بل (dB) بیان می‌شود. تضعیف کننده‌های نوری ثابت ممکن است از عملکردهای متفاوتی چون either doped fibers، misaligned splices، gap loss  و یا reflective principles  استفاده نمایند. تضعیف کننده فیبر نوری ثابت خود به دو گروه:  In-line و Bulkhead تقسیم می‌شوند:

• تضعیف کننده فیبر نوری ثابت In-line:

تضعیف کننده فیبر نوری ثابت in-line همانند یک پچ کورد است که در میان آن تضعیف کننده نوری in-line قرار می‌گیرد.

• تضعیف کننده فیبر نوری ثابت Bulkhead

تضعیف کننده bulkhead همانند کانکتورها است به این صورت که یک طرف آن به شکل نر می‌باشد تا بتواند مستقیم به تجهیزاتی چون آداپتور، پچ پنل و... متصل شود و طرف دیگر آن از نوع مادگی است تا به کابل‌های پچ کورد فیبر نوری اتصال یابد. همچنین اتنیتورهای دیگری وجود دارند که هر دو سوی آن به شکل مادگی می‌باشد و می‌توان از آن به عنوان آداپتور و تضعیف کننده استفاده نمود. کاربرد این نوع  Attenuator در شبکه‌های محلی (LAN)، سیستم‌های CATV، مراکز تست فیبر نوری و شبکه‌های مخابراتی می‌باشد.

2. تضعیف کننده فیبر نوری متغیر:

تضعیف کننده فیبر نوری متغیر (VOA) یک محدوده‌ی قابل تنظیم دارد که می‌تواند مقدار دقیق توان خروجی را با افت‌های مختلف به دست آورد. این نوع از تضعیف کننده‎‌ها اغلب برای تست و اندازه گیری مورد استفاده قرار می‌گیرد. تضعیف کننده‌های فیبر نوری متغیر هم به دو گروه stepwise variable attenuators و continuously variable attenuators تقسیم می‌شوند.

• تضعیف کننده فیبر نوری متغیر Stepwise

تضعیف کننده Stepwise (گام به گام) می‌تواند افت سیگنال را در 1dB، 0.5dB، 0.1dB تغییر دهد.

• تضعیف کننده فیبر نوری متغیر continuously

تضعیف کننده continuously (پیوسته)  اغلب در محیط‌های کنترل نشده مورد استفاده قرار می‌گیرد چرا که ویژگی‌های سیگنال‌های ورودی و خروجی به طور مداوم به تغییر نیاز دارند. به همین منظور attenuators‌های پیوسته امکان تنظیم برای اعمال تغییرات مورد نیاز را می‌دهد.

• تضعیف کننده فیبر نوری Single mode و Multimode:

تضعیف کننده‌های فیبرنوری را می‌توان بر روی کابل‌های سینگل مود و مالتی مود قرار داد به همین علت می‌توان آن‌ها را به دو گروه Single mode (تک حالته) و Multimode (مالتی مود)  تقسیم نمود. ناگفته نماند که تضعیف کننده‌های فیبر نوری به طور عمده در مسافت‌های طولانی و بر روی کابل‌های سینگل مود مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این حال تضعیف کننده‌های فیبر نوری سازگار با فیبرهای نور Multimode هم طراحی و تولید شده‌اند.

هنگام انتخاب تضعیف کننده‌ها محدوده تضعیف و طول موج را حتما در نظر بگیرید.

چه زمانی از تضعیف کننده‌های فیبر نوری استفاده کنیم؟

گاهی اوقات سیگنال‌هایی که به گیرنده ارسال می‌شود ممکن است بسیار قوی باشد و بر عناصر دریافت کننده غلبه نماید. قدرت بیش از حد گیرنده‌ها می‌تواند به دلیل عدم تطابق بین فرستنده، گیرنده و یا استفاده از Media converters در مسافت‌های طولانی ایجاد شود.

توان گیرنده به عواملی چون میزان توانی که به فیبر وارد می‌شود و میزان توانی که توسط تضعیف کننده از دست میرود بستگی دارد.

تضعیف کننده‌های فیبر نوری (Fiber Optic Attenuator) یک قطعه در ارتباطات فیبر نوری هستند که برای تنظیم سطح قدرت نور و ایجاد تعادل در سیگنال‌های نوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیزات می‌توانند در پروسه‌های تست و اندازه‌گیری، ارزیابی دقیق عملکرد شبکه و انجام تنظیمات لازم به‌کار گرفته شوند.

چگونه Attenuator مناسب انتخاب کنیم؟

برای انتخاب Attenuator (تضعیف کننده فیبر نوری) مناسب باتوجه به کاربردهایی که دارد می‌بایست عوامل مختلفی را در نظر بگیرید از جمله:

• نوع کابل فیبر نوری: اولین و مهم‌ترین مسئله‌ای که در انتخاب تضعیف کننده فیبر نوری باید در نظر بگیرید نوع کابل فیبر نوری است. همانطور که می‌دانید کابل‌های فیبر نوری به دو گروه سینگل مود و مالتی مود تقسیم می‌شوند. به همین علت انتخاب نوع مناسب اتنیتور باتوجه به کابل فیبر نوری بسیار مهم است.
• نوع کانکتور فیبر نوری: بعد از تشخیص نوع کابل فیبر نوری مرحله بعد تشخیص نوع کانکتورهای فیبر نوری است. اتنیتورهای با کانکتورهای فیبرنوری مختلفی مانند LC ،SC ،ST ،FC و MTP®/MPO طراحی و تولید می‌شوند. اطمینان حاصل کنید که نوع صحیحی از Attenuator را انتخاب کرده باشید که با کانکتورهای فیبر نوری شما سازگاری داشته باشد.  همچنین نری و مادگی بودن دو سر آن نیز مهم است مانند FC Mail/FC Famel
• طول موج: ‌Fiber Optic Attenuatorها دارای سطوح تضعیفی متفاوت برای طول موج‌های مختلف مانند 850nm، 1310nm و 1550nm می‌باشد. هنگام انتخاب آن‌ها به طول موج شبکه فیبر نوری خود توجه نمایید.
• نوع پالیش (Polish): تضعیف کننده فیبر نوری با انواع مختلف پالیش‌ها مانند UPC ، APC و PC عرضه می‌شوند. نوع رایج‌تر آن‌ها پالیش UPC یا APC است که برای اغلب شبکه‌های فیبر نوری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• مقدار تضعیف کننده: انواع مختلفی از شبکه‌های فیبر نوری به سطوح تضعیف کننده فیبر نوری متفاوتی نیاز دارند. می‌توان Attenuatorهای فیبر با سطوح تضعیف مختلف را بر اساس نیازهای شبکه خود انتخاب کنید. به عنوان مثال، برای مسافت‌های کوتاه با ماژول‌های فیبر نوری 10G SFP+ ZR، باید Attenuator با مقادیر تضعیف بالاتر را انتخاب کنید تا هرگونه آسیب یا بار اضافی در سمت گیرنده ایجاد نشود.
• شرایط محیطی: اگر شبکه‌ی فیبر نوری شما در شرایط محیطی  پرچالش‌ فعالیت می‌کند، می‌توانید اتنیتورهایی را انتخاب کنید که در شرایط دما، رطوبت و گرد و غبار مقاوم باشند. معمولاً این اتنیتورها دارای استانداردهایی همچون IP67 یا IP68 هستند که نشان‌دهنده‌ی مقاومت آنها در برابر گرد و غبار و آب می‌باشد. از این رو، با انتخاب این نوع اتنیتورها می‌توانید اطمینان حاصل کنید که شبکه‌ی فیبر نوری شما در شرایط محیطی پرچالش به خوبی فعالیت می‌کنند.

سوالات متداول در مورد تضعیف کننده فیبر نوری

کاربرد تضعیف کننده فیبر نوری چیست؟

تضعیف کننده فیبر نوری اغلب برای جبران سطوح توان نوری متفاوت بین دستگاه‌های متصل به یک شبکه فیبر نوری استفاده می‌شود و یا برای کاهش سطح توان نوری برای جلوگیری از اشکال در سیگنال و یا آسیب به تجهیزات حساس اعمال می‌شود.

مهم‌ترین ویژگی تضعیف کننده فیبر نوری چیست؟

مهم‌ترین ویژگی یک تضعیف کننده فیبر نوری، تضعیف آن در مقابل منحنی طول موج است. تضعیف کننده‌های فیبر نوری باید بر روی تمام طول موج‌های استفاده شده در سیستم فیبر نوری اثر یکسان داشته باشند. به مثال زبر توجه کنید:

یک اتنیتور 3db در 1550nm باید شدت نور را در 1550nm به مقدار 3db و یا تا حد امکان نزدیک به آن کاهش دهد. این امر در سیستم WDM (تقسیم چندگانه طول موج) بسیار حائز اهمیت می‌شود.

چگونه Attenuator فیبر نوری را تمیز و نگهداری کنیم؟

نگهداری و تمیز نمودن منظم Attenuator برای عملکرد بهینه بسیار حیاتی است. برای تمیز کردن تضعیف کننده‌ها می‌توان از دستمال‌ بدون پرز KIMTECH و الکل ایزوپروپانول، تمیز کننده‌های قلمی (Pen Cleaner) و رابط‌های اتنیتور استفاده کنید. دقت کنید از لمس مستقیم قسمت پالیش شده با انگشتان برای جلوگیری از آلودگی‌ها خودداری کنید. علاوه بر این اطمینان حاصل کنید زمانی که از اتنیتورها استفاده نمی‌کنید آن‌ها را در یک محیط تمیز و خشک نگهداری کنید.

عمر مفید اتنیتورهای فیبر نوری چقدر است؟

اتنیتورهای فیبر نوری دستگاه‌های غیرفعال بدون فیبر نوری هستند، که باعث مقاومت بالای آن‌ها می‌شود و دارای عمر مفید طولانی هستند.

تضعیف کننده‌های فیبر نوری (Fiber Optic Attenuator) یک قطعه در ارتباطات فیبر نوری هستند که برای تنظیم سطح قدرت نور و ایجاد تعادل در سیگنال‌های نوری مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تجهیزات می‌توانند در پروسه‌های تست و اندازه‌گیری، ارزیابی دقیق عملکرد شبکه و انجام تنظیمات لازم به‌کار گرفته شوند. همچنین با در نظر گرفتن عواملی مانند نوع Polish، نوع کانکتور، نوع کابل فیبر نوری، طول موج، مقدار تضعیف و شرایط محیط کاری می‌توان یک انتخاب مناسب داشته باشید. 

در راستای بهبود و کیفیت روزافزون سرویس اینترنت، اینترنت FTTH نسبت به سایر بسترهای ارتباطی سرآمد و مورد استقبال کاربران اینترنت قرار گرفته است. این فناوری پیشرفته از قدرت معماری شبکه PON  (Passive Optical Network) برای تجهیز خانه‌ها و مشاغل بهره می‌برد. در این مقاله، نقش محوری شبکه PON را در چشم انداز FTTH بررسی خواهیم کرد و به وضوح شاهد خواهیم بود که چگونه شبکه PON با بکارگیری تجهیزات Passive فیبر نوری یک تحول انقلابی را در رویکرد مشتریان برای ارتباط با حوزه دیجیتال رهبری می‌کنند. خواندن این مقاله ذهنیت یکپارچه‌ای از نقش PON در سرویس های FTTX فراهم می‌آورد.

آشنایی با شبکه PON

PON یا شبکه پسیو فیبر نوری، یک فناوری مخابراتی مبتنی بر فیبر نوری است که برای ارائه خدمات اینترنت پرسرعت به کاربران نهایی طراحی شده است. با کمک یک تقسیم کننده نوری (Optical Splitter)، داده ها به طور موثر تقسیم شده و بین چندین مشترک در سراسر یک شبکه واحد فیبر نوری توزیع می‌شود. PON با بهره‌گیری از قابلیت های منحصر به فیبر نوری، سرعت انتقال، پهنای باند و قابلیت اطمینان را به نسبت شبکه‌های مبتنی بر زوج سیم مسی تضمین می‌کند. PON اغلب به عنوان بخشی از شبکه FTTX نامیده می شود  که "X" آن به مکان‌های مختلفی مانند خانه (FTTH) یا ساختمان (FTTB) اشاره دارد. از لحاظ تاریخی، FTTH  مورد استفاده اولیه برای فناوری PON بوده است.
در شبکه PON، تمام تجهیزات به جز تقسیم کننده نوری غیرفعال (Passive) هستند و این مورد شبکه را بسیار قابل اعتماد کرده و موجب سهولت نگهداری شبکه می‌شود.

اجزای شبکه PON

OLT (ترمینال خط نوری): OLT که در دفتر مرکزی یا مرکز داده ارائه دهنده خدمات قرار دارد، به عنوان واحد کنترل مرکزی شبکه PON عمل می‌کند و بر تبادل و توزیع بسته‌های داده در سراسر شبکه نوری نظارت دارد. برای آشنایی بیشتر مقاله «OLT چیست؟» را مطالعه کنید.

تقسیم‌ کننده‌های پسیو نوری (Optical Passive Splitters): این تقسیم‌ کننده وظیفه تقسیم سیگنال نوری از OLT به تارهای فیبر نوری متعدد را بر عهده دارد، این فرایند تارهای فیبر نوری را به محل‌های تک تک مشترکین (ONU) هدایت می‌کند.

ONU (واحد شبکه نوری): ONU یا ONT (ترمینال شبکه نوری یا مودم فیبر نوری) دستگاهی برای ارسال و دریافت داده‌هاست که از طریق شبکه PON در محل مشترک نصب می‌شود.

مقدمه‌ای بر FTTH

FTTH یا Fiber-to-the-Home، سیگنال‌های ارتباطی را با استفاده از فیبرهای نوری مستقیماً از اپراتور به خانه‌ها یا مشاغل می‌آورد و کارایی شبکه را افزایش می‌دهد. برخلاف زوج سیم‌های مسی که تعداد محدودی تماس تلفنی را انجام می‌دهند، یک جفت فیبر FTTH می‌تواند بیش از 2.5 میلیون تماس را به طور همزمان مدیریت کند. این نشان دهنده ظرفیت استثنایی FTTH برای رفع نیازهای ارتباطی در محیط‌های مسکونی و تجاری است. همچنین با یک سرویس FTTH امکان دریافت همزمان چندین سرویس مانند اینترنت، SIP Trunk و سرویس‌های تجاری مخابرات مانند MPLS و اینترانت امکان پذیر است.

ویژگی شبکه PON

در سرویس FTTH به دلیل استفاده از شبکه PON، استفاده از FTTH به طور فزاینده‌ای محبوب شده است. مزایای شبکه PON در اتصال FTTH به شرح زیر است:

• پهنای باند بالاتر:
  شبکه های PON پهنای باند بسیار بالاتری را در مقایسه با همتایان مبتنی بر مس سنتی ارائه می‌دهند. PON با قابلیت پشتیبانی از سرعت‌های متقارن تا 10 گیگابیت در ثانیه، تجربه‌ای یکپارچه را در جریان ویدئو، بازی‌های آنلاین و سایر فعالیت‌های تبادل انبوه داده تسهیل می‌کند.
• بهره وری انرژی:
  یکی از مزایای قابل توجه شبکه PON، حداقل نیاز برق برای شبکه دسترسی است. برق فقط در منبع سیگنال و انتهای دریافت مورد نیاز است، در نتیجه با کاهش قطعات الکتریکی کمتر، نیازهای تعمیر و نگهداری نیز کاهش می‌یابد و ریسک خرابی تجهیزات کمتر خواهد بود.
• افزایش فاصله:
  فیبرهای نوری PON در انتقال داده‌ها در فواصل بسیار طولانی‌تر در مقایسه با سیم‌های مسی برتری دارند. این قابلیت به ارائه دهندگان خدمات این امکان را می‌دهد تا پوشش سرویس خود را گسترش دهند و اتصال اینترنت پرسرعت را حتی به مناطق دورافتاده ارائه دهند.
• امنیت پیشرفته:
  استفاده از کابل‌های فیبر نوری در شبکه‌های PON به طور قابل توجهی امنیت را افزایش می‌دهد، زیرا استفاده از سیگنال‌های فیبر نوری ردیابی داده‌ها را بسیار چالش برانگیز می‌کند. این کیفیت، PON را به‌عنوان گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایعی که بیشترین حریم خصوصی و امنیت داده‌ها را در اولویت قرار می‌دهند.
• ساده سازی زیرساخت و سهولت ارتقاء:
  معماری غیرفعال (Passive) نیاز به کمدهای سیم کشی، سیستم‌های خنک کننده یا وسایل الکترونیکی میانی را از بین می‌برد. با پیشرفت فناوری PON، تنها دستگاه‌های نقطه پایانی (OLT، ONT/ONU) نیاز به ارتقا دارند و از یک فیبر نوری ثابت و زیرساخت تقسیم‌کننده اطمینان می‌دهند.
• سهولت در نگهداری:
  برخلاف شبکه‌های مسی که مستعد تداخل الکترومغناطیسی هستند، شبکه‌های PON به دلیل نوری بودن، در برابر چنین اختلالاتی مصون می‌مانند. شبکه‌های PON به راحتی نگهداری و عیب‌یابی می‌شوند، با شناسایی صحیح منابع اتلاف سیگنال در عناصر PON - تمرکز بر مدیریت صحیح دستگاه‌های فعال و به حداقل رساندن تضعیف نوری، به سادگی می‌توان شبکه را پشتیبانی نمود.

نقش مهم شبکه PON در FTTH :

در حالی که دسترسی به اینترنت به سرعت در حال تکامل است، ادغام FTTH با فناوری PON در حال تغییر شکل دسترسی ما به قلمرو دیجیتال است. این ادغام نه تنها سرعت اینترنت را برای خانه‌ها و مشاغل به ارمغان می‌آورد، بلکه ماهیت اتصال دیجیتال ما را دوباره تعریف می‌کند. در معماری FTTH، مزایای بی‌شمار  PON، شامل سرعت بالاتر، بهره‌وری انرژی، افزایش فاصله، امنیت، زیرساخت‌های ساده و تعمیر و نگهداری ساده، همگرا می‌شوند تا از نیازهای ارتباطی در محیط‌های مسکونی و تجاری فراتر روند. این ادغام یکپارچه نه تنها راه را برای آینده دیجیتالی با عملکرد بالا هموار می‌کند، بلکه پارادایم اتصال ما را نیز متحول می کند، جایی که سرعت، قابلیت اطمینان و کارایی برای تعریف مجدد تجربه دیجیتال همگرا می شوند.