هنوز هم نگران شعاع خمش هستید؟ بیایید با کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمش 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 خمش و نیاز به حفظ شعاع خمش مشخص شده برای کابل‌ها معطوف می‌شود. هنوز هم نگران خم شدن کابل‌های فیبر نوری هستید؟ کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمش می‌توانند به شما کمک کنند تا این مشکل را به راحتی حل کنید.

شعاع خمش (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 خمش (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 خمش استاندارد خود خم کرد. اما دقیقاً شعاع خمش (Bend Radius) چیست و چرا اهمیت زیادی در نصب کابل فیبر نوری دارد؟

شعاع خمش و حداقل شعاع خمش کابل فیبر نوری چیست؟

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

حداقل شعاع خمش کابل فیبر نوری چیست؟

حداقل شعاع خمش (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 خمش 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 خمش 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 خمش کابل فیبر نوری را محاسبه کنیم؟

به طور کلی، مقدار مجاز شعاع خمش (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 خمش استفاده می‌شود:

حداقل شعاع خمش = 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 خمش (Bend Insensitive Fiber Optic Cable) و انواع آن چیست؟

کابل پچ فیبر نوری مقاوم در برابر خمش (Bend Insensitive Fiber Patch Cable) به گونه‌ای طراحی شده است که حتی اگر بیشتر از حد شعاع خمش 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 خمش 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 خمش‌های تنگ و انعطاف‌پذیری بالا دارد، کاربرد دارند.

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

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

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

کابل فیبر نوری چندحالته مقاوم در برابر خمش (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 خمش (Bend Insensitive Multimode Fiber – BIMMF) به گونه‌ای طراحی شده که تضعیف سیگنال ناشی از خمش (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 خمش شدید تا ۱۰ برابر افت سیگنال کمتری نسبت به فیبرهای معمولی دارند.

این نوع فیبرها قابلیت نصب در حلقه‌هایی با شعاع خمش 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 خمش (BISMF)

در سال ۲۰۰۷، نوع جدیدی از فیبر نوری تک‌حالته مقاوم در برابر خمش (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 خمش را تعریف می‌کند: G.657.A و G.657.B.

• حداقل شعاع خمش 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 خمش در فیبرهای تک‌حالته استاندارد G.652 معمولاً حدود ۳۰ میلی‌متر است. بنابراین کابل‌های پچ تک‌حالته مقاوم در برابر خمش 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 خمش

نصب انعطاف‌پذیر:

کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمش (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 خمش 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 خمش ناگهانی یا تصادفی تأثیر چندانی بر عملکرد انتقال سیگنال نمی‌گذارد.

مقاومت بالا:

کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمش 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 خمش هزینه بالایی ندارد و در بسیاری از پروژه‌ها توجیه اقتصادی دارد.

روش فیوژن مشابه:

کابل‌های فیبر نوری مقاوم در برابر خمش 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 خمش با فیبرهای معمولی

کابل فیبر نوری مقاوم در برابر خمش (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 خمش یک انتخاب هوشمندانه برای بهینه‌سازی عملکرد شبکه‌های ارتباطی به شمار می‌رود. این کابل‌ها با کاهش افت سیگنال ناشی از خمش، نصب آسان در فضاهای محدود، مقاومت بالا در برابر فشار و خمش، 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.