استانداردهای فیبر نوری

در مقاله پیدایش فیبر نوری اشاره کردیم که فیبر نوری متشکل از تارهای فیبر نوری بسیار باند و منعطف است که از شیشه و یا پلاستیک ساخته شده‌اند و با کنار هم قرار گرفتن تعدادی از تارهای فیبر نوری دورن چندین لایه روکش، کابل فیبرنوری پدید می‌آید. فیبرهای نوری اطلاعات و داده‌ها را از طریق امواج نوری در مسافت‌های طولانی منتقل می‌کنند. یکی از راه‌های استفاده‌ی بهتر از فیبر نوری شناخت استانداردهای آن است تا بتوان عملکرد بهینه، سازگاری و اطمینان در شبکه‌های نوری حاصل شود. استانداردهای فیبر نوری این قابلیت را دارند تا ویژگی های فنی و عملکرد آن ها را تعیین کنند تا فیبرهای نوری با استانداردهای مشخص عمل کنند.

استانداردهای فیبر نوری

استانداردهای فیبر نوری شامل مجموعه‌ای از مشخصات و دستورالعمل‌هایی هستند که برای تضمین کیفیت، سازگاری و عملکرد بهینه این فناوری تدوین شده‌اند. این استانداردها توسط سازمان‌های معتبر بین‌المللی مانند ITU-T (اتحادیه بین‌المللی ارتباطات)، IEC (کمیسیون بین‌المللی الکتروتکنیک) و TIA/EIA (انجمن صنایع ارتباطات/انجمن صنایع الکترونیک) توسعه یافته‌اند. استانداردهای فیبر نوری معمولاً به چند بخش اصلی تقسیم می‌شوند:

• مشخصات فیزیکی و ساختاری
  این بخش شامل ویژگی‌های فیزیکی فیبر مانند قطر هسته، قطر پوشش، نوع مواد مورد استفاده (شیشه یا پلاستیک) و ویژگی‌های مکانیکی مانند انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر کشش است.
• مشخصات نوری
  این مشخصات شامل ضریب شکست، پهنای باند، تضعیف سیگنال (Attenuation)، و پراکندگی (Dispersion) است که بر کیفیت انتقال داده‌ها تأثیر می‌گذارد.
• مشخصات عملکردی
  این دسته به توانایی فیبر نوری در انتقال داده‌ها با سرعت بالا، حفظ سیگنال در مسافت‌های طولانی و مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند دما، رطوبت و ارتعاشات اشاره دارد.
• استانداردهای کابل‌کشی و نصب
  این استانداردها شامل نحوه کابل‌کشی، روش‌های اتصال، و دستورالعمل‌های نصب برای حفظ کیفیت سیگنال و کاهش آسیب‌های احتمالی به کابل است.

برخی استانداردهای مهم فیبر نوری

1. استاندارد TIA/EIA-568

استاندارد TIA/EIA-568 در سال 1991 منتشر شد و به عنوان یک استاندارد جامع برای طراحی و نصب سیستم‌های کابل‌کشی ساخت‌یافته (Structured Cabling Systems) در ساختمان‌های تجاری معرفی گردید. این استاندارد توسط انجمن صنایع الکترونیکی (EIA) و انجمن صنعت ارتباطات از راه دور (TIA) تدوین شد و هدف اصلی آن ایجاد یک چارچوب یکپارچه برای کابل‌کشی شبکه‌های مخابراتی و داده‌ای بود. استاندارد TIA/EIA-568 به مدیران شبکه، نصابان، و مهندسان کمک می‌کند تا سیستم‌های کابل‌کشی فیبر نوری را با کیفیت بالا و مطابق با نیازهای مدرن طراحی و اجرا کنند. این استاندارد همچنین اطمینان می‌دهد که سیستم‌های کابل‌کشی با تجهیزات مختلف و فناوری‌های جدید سازگار هستند.

2. استاندارد IEC 60794

استاندارد IEC 60794 به‌عنوان یکی از استانداردهای بین‌المللی در زمینه طراحی، تولید و آزمایش کابل‌های فیبر نوری شناخته می‌شود. این استاندارد ویژگی‌ها و مشخصات فنی کابل‌های فیبر نوری را تعیین می‌کند تا اطمینان حاصل شود که این کابل‌ها در شرایط مختلف عملکرد مطلوبی دارند. برخی از مهم‌ترین مواردی که در این استاندارد مورد بررسی قرار می‌گیرند عبارتند از:

• ساختار کابل: شامل طراحی، نوع کابل (کابل‌های هوایی، زمینی، دریایی و داخل ساختمان) و اجزای تشکیل‌دهنده آن.
• مشخصات مکانیکی: مقاومت در برابر کشش، فشار، خمش، ضربه و سایر تنش‌های فیزیکی.
• مشخصات حرارتی: عملکرد کابل در دماهای مختلف و میزان تغییرات ویژگی‌های آن در شرایط دمایی گوناگون.
• مشخصات نوری: افت سیگنال، طول موج، تضعیف و سایر ویژگی‌های مربوط به انتقال نور در فیبر.
• مشخصات محیطی: مقاومت در برابر آب، رطوبت، اشعه ماوراءبنفش، مواد شیمیایی و شرایط جوی مختلف.
• ابعاد و وزن: شامل قطر خارجی کابل، وزن کابل و طول مجاز هر حلقه کابل.
• ایمنی و دوام: مقاومت در برابر آتش، مواد خورنده و طول عمر کابل در شرایط کاری مختلف.

این استاندارد به‌صورت جزئی به تست‌های عملکردی، کیفیت ساخت و الزامات ایمنی کابل‌های فیبر نوری می‌پردازد و برای تولیدکنندگان، طراحان و کاربران کابل‌های نوری راهنمایی کامل ارائه می‌دهد.

3. استاندارد IEC 60793

استاندارد IEC 60793 فیبرهای نوری را براساس ویژگی های عملکردی و فیزیکی آن ها تقسیم بندی می شوند مانند: نوع هسته، میزان انتقال اطلاعات و ضریب شکست؛ این استاندارد، فیبرهای نوری را به دسته‌های مختلف تقسیم می‌کند تا برای کاربردهای گوناگون (مانند مخابرات، شبکه‌های داده، سنسورها و کاربردهای صنعتی) قابل استفاده باشند. برخی از ویژگی‌هایی که در این استاندارد بررسی و طبقه‌بندی می‌شوند عبارتند از:

• نوع هسته و غلاف (Core and Cladding): فیبرها بر اساس ساختار هسته (Single-mode یا Multi-mode) و مواد به‌کاررفته در هسته و غلاف طبقه‌بندی می‌شوند.
• ضریب شکست (Refractive Index): پروفایل ضریب شکست (مانند گام‌نمایی یا درجه‌بندی‌شده) که بر انتقال نور و کاهش تلفات تأثیر می‌گذارد.
• میزان انتقال اطلاعات (Bandwidth): ظرفیت فیبر برای انتقال داده‌ها در واحد زمان، که با واحدهای گیگابیت بر ثانیه اندازه‌گیری می‌شود.
• تضعیف (Attenuation): میزان کاهش شدت سیگنال نوری هنگام عبور از فیبر، که بر اساس طول موج‌های مختلف (مانند 850، 1310 و 1550 نانومتر) اندازه‌گیری می‌شود.
• پاشندگی (Dispersion): تأثیر طول موج‌های مختلف بر زمان انتقال سیگنال، که می‌تواند بر کیفیت انتقال داده تأثیر بگذارد.
• مقاومت مکانیکی: توانایی فیبر در تحمل فشار، کشش و خمش بدون شکست یا کاهش عملکرد.
• مقاومت حرارتی و محیطی: عملکرد فیبر در دماهای بالا، رطوبت، مواد شیمیایی و شرایط محیطی دشوار.
• قطر هسته و غلاف: استانداردسازی ابعاد فیزیکی فیبر برای اطمینان از سازگاری با تجهیزات و کانکتورها.

استاندارد IEC 60793 به‌عنوان یک راهنمای جامع، تولیدکنندگان را ملزم می‌کند تا فیبرهای نوری را با کیفیت و عملکرد قابل‌اعتماد طراحی و تولید کنند و به کاربران امکان می‌دهد تا فیبر مناسب برای نیازهای خاص خود را انتخاب کنند.

4. استاندارد 654

استاندارد G.654 توسط اتحادیه بین المللی مخابرات ITU-T تعیین شده که فیبرنوری singlemode را با ویژگی‌هایی خاص تعریف می‌کند که برای انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی با حداقل تلفات طراحی شده‌اند. این فیبرها به دلیل داشتن هسته بزرگ‌تر و تضعیف کمتر در طول موج‌های بالاتر، به‌ویژه در محدوده 1550 نانومتر و بالاتر (مانند 1625 نانومتر)، عملکرد بسیار مطلوبی دارند.

5. استاندارد ITU-T G.651

استاندارد ITU-T G.651 فیبرهای نوری Multimode را تعریف می‌کند که با پروفایل ضریب شکست معمولی طراحی شده‌اند و برای انتقال داده‌ها در فواصل کوتاه و متوسط بهینه‌سازی شده‌اند. این فیبرها به دلیل توانایی حمل چندین حالت نوری به‌صورت همزمان، در کاربردهایی مانند شبکه‌های محلی (LAN)، مراکز داده و سیستم‌های مخابراتی درون‌ساختمانی استفاده می‌شوند.

6. استاندارد ITU-T G.652

استاندارد ITU-T G.652 شامل Refractive index، Transmission power factor، Transit delay، Frequency response، bending factor.

7. استاندارد ITU-T G.653

استاندارد ITU-T G.653 مربوط به ویژگی‌های فنی فیبرهای نوری Single-mode با ضریب شکست کاهش‌یافته (Reduced Refractive Index) است. 

8. استاندارد ITU-T G.655

استاندارد ITU-T G.655 مربوط به فیبرهای نوری Single Mode با ویژگی‌های خاصی (خمش پذیری، تاخیر گذر نور و...) است که برای کاربردهای مختلف در شبکه‌های مخابراتی و ارتباطی طراحی شده‌اند. این استاندارد به‌ویژه برای کابل‌های فیبر نوری نوع NZ-DSF (Non-Zero Dispersion Shifted Fiber) استفاده می‌شود که ویژگی‌های خاصی در زمینه‌های مختلف دارند.

• خمش‌پذیری: این فیبرها طراحی شده‌اند تا در برابر خمیدگی و انحنای کابل مقاوم باشند. این ویژگی به‌ویژه در نصب و نگهداری کابل‌ها در محیط‌های با محدودیت فضا یا شرایط خاص مفید است.
• تاخیر گذر نور (Dispersion): استاندارد G.655 به کاهش تاخیر ناشی از پراکندگی نور (Dispersion) در طول فیبر نوری کمک می‌کند. این موضوع برای جلوگیری از تداخل سیگنال‌ها و حفظ کیفیت ارتباطات در مسافت‌های طولانی اهمیت دارد.
• شاخص شکست غیر خطی: فیبرهای این استاندارد دارای شاخص شکست غیر خطی خاصی هستند که باعث می‌شود که این فیبرها در برابر اثرات غیر خطی مانند Self-phase modulation (SPM) و Cross-phase modulation (XPM) مقاوم‌تر باشند. این ویژگی برای استفاده در سیستم‌های با پهنای باند بالا و سرعت‌های انتقال داده بالا اهمیت دارد.

9. استاندارد 657 A1

استاندارد G.657 A1 هم توسط اتحادیه بین المللی مخابرات تعیین شده‌اند و شامل فیبرهای نوری single mode با انعطاف پذیری بالا طراحی شده‌اند. کابل‌های فیبر نوری با استاندارد G.657 A1 تحت عنوان drop cable شناخته می شوند.

10. استاندارد 657 A2

استاندارد G.657 A2 تحت شرایطی چون خمش و انعطلف پذیری بیشتر نسبت به G.657 A1 جایگزین G.657 A1 می‌شود. در حقیقت تارهای فیبر نوری A2 منعطف‌تر از تارهای فیبر نوری A1 هستند.

11. استاندارد 657 B

استاندارد G.657 B برای فیبرهای نوری با درصد خمش بیشتر و همچنین امکان استفاده در شبکه‌های POINT TO POINT، FTTX طراحی شده‌اند.

در ساختار FTTH استانداردهایی چون G.657 A1, A2، G.657 B هر سه مشخصات فنی OPTICAL FIBER را تعیین می‌کنند. استانداردها نام برده شده در اغلب موارد برای انتقال اطلاعات و داده‌ها در شبکه‌ی فیبر نوری و همچنین استفاده از فیبرهای SINGLE MODE در مکان و شرایط خاصی طراحی شده اند.

استانداردهای فیبر نوری نقش کلیدی در اطمینان از عملکرد پایدار و سازگار در شبکه‌های مختلف ایفا می‌کنند. این استانداردها تضمین می‌کنند که تجهیزات و کابل‌های فیبر نوری از تولیدکنندگان مختلف با یکدیگر سازگار بوده و عملکرد مطلوبی ارائه دهند. علاوه بر این، رعایت استانداردها در نصب و بهره‌برداری، به کاهش هزینه‌های نگهداری و افزایش طول عمر شبکه کمک می‌کند. در نتیجه، شناخت و رعایت استانداردهای فیبر نوری نه‌تنها به بهبود کارایی شبکه کمک می‌کند، بلکه باعث می‌شود تا این فناوری به عنوان یک زیرساخت قابل اعتماد در ارتباطات مدرن به کار گرفته شود.