هنوز هم نگران شعاع خمیدگی هستید؟ بیایید با کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی آشنا شوید

بازار فیبر نوری شاهد رشد قابل توجهی در استفاده از مجموعه کابل‌های فیبر نوری بوده است. شبکه‌های FTTx محرک اصلی در پذیرش و استفاده گسترده‌تر از کابل‌های فیبر نوری به شمار می‌آیند. در هنگام نصب این کابل‌ها، توجه ویژه‌ای به تأثیرات شعاع خمیدگی و نیاز به حفظ شعاع خمیدگی مشخص شده برای کابل‌ها معطوف می‌شود. هنوز هم نگران خم شدن کابل‌های فیبر نوری هستید؟ کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی می‌توانند به شما کمک کنند تا این مشکل را به راحتی حل کنید.

شعاع خمیدگی (Bend Radius) کابل فیبر نوری چیست؟

کابل فیبر نوری به دلیل حساسیت بالا به فشار و تنش، هنگام خم شدن ممکن است نور داخل فیبر نشت پیدا کند. هر چه زاویه خمیدگی (Bend Radius) بیشتر و شدیدتر شود، میزان نشت نور نیز افزایش می‌یابد (همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید). به همین دلیل، هنگام نصب کابل‌های پچ فیبر نوری، به‌خصوص در فضاهای محدود و مناطق با چگالی بالای پچ فیبر، نباید کابل‌ها را فراتر از شعاع خمیدگی استاندارد خود خم کرد. اما دقیقاً شعاع خمیدگی (Bend Radius) چیست و چرا اهمیت زیادی در نصب کابل فیبر نوری دارد؟

شعاع خمیدگی و حداقل شعاع خمیدگی کابل فیبر نوری چیست؟

شعاع خمیدگی (Bend Radius) به کمترین شعاعی گفته می‌شود که یک کابل اترنت یا کابل فیبر نوری می‌تواند بدون آسیب دیدن یا کاهش عملکرد خم شود. این پارامتر اهمیت زیادی هنگام نصب کابل فیبر نوری دارد تا دوام و کارایی کابل در طول زمان تضمین شود. وقتی کابل فیبر نوری بیش از حد خم شود، سیگنال نوری داخل کابل ممکن است دچار شکست شده و از طریق روکش فیبر (fiber cladding) نشت کند. همچنین خم شدن بیش از حد می‌تواند به فیبر آسیب دائمی وارد کند و باعث ایجاد ترک‌های ریز (micro cracks) شود.

این مشکل که به نام افت خمیدگی یا Bend Loss شناخته می‌شود، باعث کاهش قدرت سیگنال و به خطر افتادن صحت انتقال داده‌ها می‌گردد. علاوه بر خمیدگی، کشش بیش از حد (excessive pulling tension) و بست‌های خیلی سفت (overly tight fasteners) نیز می‌توانند باعث ایجاد مشکلات انتقال و خمیدگی‌های کوچک (micro-bends) در کابل‌های فیبر نوری شوند.

حداقل شعاع خمیدگی کابل فیبر نوری چیست؟

حداقل شعاع خمیدگی (Minimum Bend Radius) کوچک‌ترین شعاع مجاز برای خم کردن کابل فیبر نوری است که بدون آسیب رساندن به کابل یا کاهش عملکرد آن قابل قبول باشد. استاندارد جدید ANSI/TIA/EIA-568B.3 مشخصات عملکردی، حداقل شعاع خمیدگی و حداکثر کشش مجاز برای کابل‌های فیبر نوری با قطرهای 50/125 میکرون و 62.5/125 میکرون را تعیین کرده است. برای کابل‌های داخل ساختمان (inside plant)، شعاع خمیدگی کابل فیبر نوری برابر با ۱۰ برابر قطر خارجی کابل (OD) در حالت بدون کشش و ۱۵ برابر قطر خارجی کابل در شرایط کشش است.

مطلب پیشنهادی: نگاهی اجمالی به فیبر نوری و 5G

چگونه شعاع خمیدگی کابل فیبر نوری را محاسبه کنیم؟

به طور کلی، مقدار مجاز شعاع خمیدگی (Allowable Bend Radius) بسته به نوع کابل فیبر نوری، قطر خارجی کابل (Outer Diameter - OD) و شرایط تنش کابل در هنگام نصب (تحت کشش یا tensile load) و بعد از نصب (بدون کشش یا no-load) متفاوت است. فرمول زیر برای محاسبه حداقل شعاع خمیدگی استفاده می‌شود:

حداقل شعاع خمیدگی = قطر خارجی کابل × ضریب کابل (Cable Multiplier)

ضریب کابل بسته به استانداردهای صنعتی و نوع کابل تعیین می‌شود. برای کابل‌های فیبر نوری، این ضریب برای کابل‌هایی با ولتاژ ۵۰۰۰ ولت یا کمتر برابر با ۶ و برای کابل‌هایی با ولتاژ بالاتر از ۵۰۰۰ ولت برابر با ۸ است.

کابل فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی (Bend Insensitive Fiber Optic Cable) و انواع آن چیست؟

کابل پچ فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی (Bend Insensitive Fiber Patch Cable) به گونه‌ای طراحی شده است که حتی اگر بیشتر از حد شعاع خمیدگی استاندارد خم شود، نور را با کمترین افت منتقل کند. در این نوع کابل‌های فیبر نوری BIF، یک «شیار نوری» (optical trench) شامل حلقه‌ای از ماده با ضریب شکست پایین‌تر در داخل فیبر تعبیه شده است که نور نشت شده را به داخل هسته فیبر بازتاب می‌دهد و بدین ترتیب کاهش داده‌ها و افت سیگنال را به حداقل می‌رساند.

کابل فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی نسبت به کابل‌های فیبر نوری سنتی انعطاف‌پذیری بیشتری در محیط‌های سخت و پرتقاضا ارائه می‌دهد. این کابل‌ها معمولاً در مراکز داده (data centers) یا هر فضایی که محدودیت فضا و نیاز به خمیدگی‌های تنگ و انعطاف‌پذیری بالا دارد، کاربرد دارند.

از نظر نوع کابل فیبر نوری، کابل مقاوم در برابر خمیدگی نیز مانند کابل‌های معمولی فیبر نوری دو نوع اصلی دارد:

• کابل فیبر تک حالته مقاوم در برابر خمیدگی (Bend Single Mode Fiber یا 9/125 SMF)

• کابل فیبر چند حالته مقاوم در برابر خمیدگی (Bend Insensitive Multi-Mode Fiber یا 50/125 OM1/2/3/4/5 MMF)

کابل فیبر نوری چندحالته مقاوم در برابر خمیدگی (BIMMF)

فیبر نوری چندحالته (Multimode Fiber) یکی از گزینه‌های پرکاربرد در مراکز داده (Data Centers) و ارتباطات درون‌ساختمانی (Intra-building Backbones) است. در دنیای امروز که اتصال دائمی و پایدار اهمیت ویژه‌ای دارد، نیاز به کیفیت بالا و عملکرد بهتر اجزای شبکه بیش از پیش احساس می‌شود.

فیبر نوری چندحالته مقاوم در برابر خمیدگی (Bend Insensitive Multimode Fiber – BIMMF) به گونه‌ای طراحی شده که تضعیف سیگنال ناشی از خمیدگی (Bend-Induced Attenuation) را به حداقل می‌رساند. این ویژگی به افزایش پایداری سیستم و کاهش زمان‌های قطعی کمک می‌کند. کابل‌های BIMMF در تمامی گریدهای بهینه‌سازی‌شده برای لیزر شامل OM1، OM2، OM3، OM4 و OM5 عرضه می‌شوند و در شرایط خمیدگی شدید تا ۱۰ برابر افت سیگنال کمتری نسبت به فیبرهای معمولی دارند.

این نوع فیبرها قابلیت نصب در حلقه‌هایی با شعاع خمیدگی تا ۷.۵ میلی‌متر را دارند و میزان افت سیگنال آن‌ها کمتر از 0.2dB در طول موج 850 نانومتر و 0.5dB در 1300 نانومتر است.

کابل فیبر نوری تک‌حالته مقاوم در برابر خمیدگی (BISMF)

در سال ۲۰۰۷، نوع جدیدی از فیبر نوری تک‌حالته مقاوم در برابر خمیدگی (Bend-Insensitive Single-Mode Fiber – BISMF) معرفی شد. این نوع فیبر قادر است در برابر فشارهای ناشی از خم شدن، پیچ خوردن یا کشش مقاومت کند، بدون اینکه عملکرد آن به شکل قابل توجهی کاهش یابد.

استاندارد ITU G.657 دو کلاس از کابل‌های پچ فیبر نوری تک‌حالته مقاوم در برابر خمیدگی را تعریف می‌کند: G.657.A و G.657.B.

• حداقل شعاع خمیدگی برای فیبرهای G.657.A1 برابر ۱۰ میلی‌متر است.

• برای G.657.A2 و G.657.B1 این مقدار ۷.۵ میلی‌متر است.

• و برای G.657.B2 تنها ۵ میلی‌متر است.

برای مقایسه، حداقل شعاع خمیدگی در فیبرهای تک‌حالته استاندارد G.652 معمولاً حدود ۳۰ میلی‌متر است. بنابراین کابل‌های پچ تک‌حالته مقاوم در برابر خمیدگی G.657 بسیار انعطاف‌پذیرتر هستند.

به همین دلیل، کابل‌های BISMF را می‌توان با اطمینان در انواع روش‌های نصب و در فضاهای پرتراکم امروزی مراکز داده (High-Density Data Centers) استفاده کرد.

بیشتر بخوانید: پیشرفت پروژه فیبر نوری در کشور تا پایان آبان ماه 1403

مزایای کابل فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی

نصب انعطاف‌پذیر:

کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی (Bend Insensitive Fiber Optic Cables) گزینه‌ای بسیار مناسب برای نصب در محیط‌های داخلی هستند. این کابل‌ها به‌راحتی می‌توانند از کنار دیوارها، ستون‌ها، سقف‌ها، کانال‌ها و دیگر سطوح ناهموار عبور داده شوند، بدون اینکه نگرانی بابت خمیدگی بیش‌ازحد فیبر وجود داشته باشد.

عملکرد بالا:

در کاربردهای با پهنای باند بالا (High Bandwidth Applications)، می‌توان با اطمینان از این نوع فیبر استفاده کرد، چراکه خمیدگی ناگهانی یا تصادفی تأثیر چندانی بر عملکرد انتقال سیگنال نمی‌گذارد.

مقاومت بالا:

کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی در شرایطی که فیبرها با گیره (clamp)، بست کمربندی (tie wrap) یا منگنه (staple) به سطوح مختلف نصب می‌شوند، مقاومت بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند.

هزینه افزایشی ناچیز:

در مقایسه با کابل‌کشی فیبرهای نوری معمولی، استفاده از کابل‌های مقاوم در برابر خمیدگی هزینه بالایی ندارد و در بسیاری از پروژه‌ها توجیه اقتصادی دارد.

روش فیوژن مشابه:

کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی با همان روش‌هایی که برای فیبرهای نوری استاندارد استفاده می‌شود، قابل فیوز یا اسپلایس کردن (Splicing) هستند و نیاز به ابزار یا تکنیک خاصی ندارند.

سازگاری کابل فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی با فیبرهای معمولی

کابل فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی (Bend Insensitive Fiber Optic Cable) مزایای فراوانی دارد. اما ممکن است این سؤال مطرح شود که آیا این نوع کابل‌ها با فیبرهای معمولی سازگار هستند؟

پاسخ برای تمام کابل‌های فیبر تک‌حالته (SMF) مثبت است. از آنجایی که در این کابل‌ها تنها یک مد (mode) نوری در هسته هدایت می‌شود، وجود شیار نوری (trench) تأثیر ناچیزی بر عملکرد سیستم و نتایج اندازه‌گیری دارد.

اما در مورد کابل‌های فیبر نوری چندحالته (MMF)، موضوع کمی پیچیده‌تر است. چرا که روش‌های اندازه‌گیری اندازه هسته (core size)، تأخیر مدی تفاضلی (Differential Mode Delay - DMD) و پهنای باند، پیش از معرفی طراحی‌های BIMMF توسعه یافته‌اند. بنابراین، این استانداردها اکنون در حال بازبینی و به‌روزرسانی هستند، و در نتیجه، نتایج اندازه‌گیری ممکن است بسته به سازنده کابل‌های BIMMF متفاوت باشد.

نتیجه‌گیری

در دنیای پرسرعت و متصل امروزی، استفاده از کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمیدگی یک انتخاب هوشمندانه برای بهینه‌سازی عملکرد شبکه‌های ارتباطی به شمار می‌رود. این کابل‌ها با کاهش افت سیگنال ناشی از خمیدگی، نصب آسان در فضاهای محدود، مقاومت بالا در برابر فشار و خمیدگی، و هزینه مقرون‌به‌صرفه، راه‌حلی کارآمد برای مراکز داده، ساختمان‌های اداری و پروژه‌های زیرساختی هستند.

فرقی نمی‌کند که از کابل تک‌حالته یا چندحالته استفاده می‌کنید، تکنولوژی Bend Insensitive Fiber با استانداردهای جهانی مطابقت داشته و در عین حال انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی و پیاده‌سازی شبکه‌ها ارائه می‌دهد. با انتخاب صحیح کابل مناسب، می‌توانید طول عمر تجهیزات شبکه را افزایش داده و از کیفیت پایدار انتقال داده در بلندمدت اطمینان حاصل کنید.