۹.۰۵.۱۳۸۹

اطلا‌عات سوار بر امواج نور

برای اولین بار در سال ۱۹۶۰ بود كه متخصصان به این فكر افتادند كه می‌توانند از امواج نوری برای انتقال اطلا‌عات استفاده كنند. این ایده نخست در سال ۱۹۶۶ همزمان توسط متخصصان فرانسوی و انگلیسی به ورطه واقعیت نزدیك شد اما نتوانست از عهده انتقال اطلا‌عات مخابراتی به خوبی بر‌آید. اما این دلیلی بر آن نشد كه كارشناسان از تلا‌ش‌های بی‌وقفه خود دست بردارند تا اینكه در سال ۱۹۷۶ اولین فیبرنوری كه از عهده انتقال اطلا‌عات مخابراتی به خوبی برمی‌آمد ساخته شد. نگرانی‌ها برطرف شده بود. فیبرنوری ساخته شده نه تنها در حد و اندازه‌های كابل‌های معمولی بود بلكه قابلیت‌های بیشتر و شگفت‌آورتری نیز از خود نشان داده بود. این فیبرنوری از پالس‌های نور برای انتقال داده‌ها از طریق تارهای شیشه یا پلا‌ستیك بهره می‌برد و به زودی متخصصان به این نتیجه رسیدند كه انقلا‌ب جدیدی در عرصه انتقال اطلا‌عات در حال وقوع است. یك كابل فیبرنوری كه كمتر از یك اینچ قطر داشت و می‌توانست صدها هزار مكالمه‌صوتی را حمل كند. پیشرفت لیزر به عنوان یك منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبرنوری فاكتورهای جدیدی از تكنولوژی را به دنیای مخابرات داد. به زودی انقلا‌ب فیبرنوری تاثیرات شگرف خود را در دنیای مخابرات نشان داد و هر روز بر كاربردهای آن نه تنها در مخابرات كه در حوزه‌های مختلف علوم افزوده شد.
● فیبرنوری چیست؟
فیبرنوری یكی از محیط‌های انتقال هدایت شده است كه در مخابرات مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما منظور از محیط انتقال چیست؟ محیط انتقال جایی بین فرستنده و گیرنده است. وقتی پیامی‌مانند دیتا، تصویر، صدا و یا فیلم قرار است انتقال داده شود نیاز به محیط انتقالی مثل فضای آزاد كه ارتباط وایرلس را شامل می‌شود، خط تلفن، كابل كواكسیال و یا فیبرنوری است. در حقیقت می‌توان گفت از نظر ساختاری فیبرنوری یك موج‌در استوانه‌ای از جنس شیشه یا پلا‌ستیك است كه از دو ناحیه مغزی یا هسته و پوسته با ضریب شكست متفاوت و دولا‌یه پوششی اولیه و ثانویه پلا‌ستیكی تشكیل شده است. فیبرنوری به دو شكل موجود است، فیبرنوری تك وجهی كه این نوع از فیبرها، هسته‌های كوچكی به قطر در حدود ۹ میكرون دارند و می‌توانند نور لیزر مادون قرمز (با طول موج ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) را درون خود هدایت كنند. فیبرنوری چند وجهی كه این نوع از فیبرها هسته‌های بزرگتری در حدود ۶۳ میكرون دارند و نور مادون قرمز گسیل شده از دیودهای نوری موسوم بهLED ها را (با طول موج ۸۵۰ تا ۱۳۰۰ نانومتر) درون خود هدایت می‌كنند. همانطور كه اشاره شد فیبرنوری از امواج نور برای انتقال داده‌ها از طریق تارهای شیشه یا پلا‌ستیك استفاده می‌كند.
هر چند استفاده از هسته پلا‌ستیكی هزینه ساخت را پایین می‌آورد، اما كیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده‌ها در فواصل كوتاه به كار می‌رود. هسته و پوسته با هم یك رابط بازتابنده را تشكیل می‌دهند. قطر هسته و پوسته حدود ۱۲۵ میكرون است. چند لا‌یه محافظ در یك پوشش حول پوسته قرار می‌گیرد و یك پوشش محافظ پلا‌ستیكی سخت لا‌یه بیرونی را تشكیل می‌دهد. این لا‌یه كل كابل را در خود نگه می‌دارد كه می‌تواند شامل صدها فیبرنوری مختلف باشد. هر كابل نوری شامل دو رشته كابل مجزا یكی برای ارسال و دیگری دریافت دیتا است. در حال حاضر با گسترش فناوری‌های اطلا‌عات و ارسال پهنای باند بیشتر اطلا‌عات، احتیاج به محیط‌های انتقال هدایت شده‌ای است كه بتواند پهنای باند بیشتری را هدایت كند.
پهنای باند بیشتر به معنای ارسال اطلا‌عات بیشتر یا سرعت بالا‌تر اطلا‌عات است. در حقیقت می‌توان گفت ظرفیت و سرعت دو دلیل اصلی استفاده از شبكه فیبرنوری است. امروزه یك كابل مسی می‌تواند داده‌ها را تنها با سرعت یك گیگابایت در ثانیه انتقال دهد. در حالی كه یك فیبرنوری به ضخامت تار مو امكان انتقال‌های چندگانه را به طور همزمان با سرعتی حتی بیشتر از ۱۰ گیگابایت در ثانیه به ما می‌دهد كه این سرعت روز به روز افزایش می‌‌یابد. از آنجایی كه در فیبرنوری از امواج نوری یا لیزری استفاده می‌شود كه دارای فركانس بسیار بالا‌تری از ماكروویو است بنابراین می‌توان پهنای باند بیشتری را ارسال كرد. در مخابرات هرچه فركانس امواجی كه می‌خواهیم اطلا‌عات را روی آن ارسال كنیم بیشتر باشد پهنای باند بیشتری را می‌توانیم انتقال دهیم.
● كاربردهای فیبرنوری
فیبرنوری امروز كاربردهای فراوانی پیدا كرده است. سرعت و ظرفیت بالا‌ی انتقال، همانطور كه گفته شد از دلایل اصلی و مهم این استفاده است. چند نوع از كاربردهای مختلف فیبرنوری عبارت است از استفاده در حسگرها كه برای اندازه‌گیری كمیت‌های فیزیكی مانند جریان الكتریكی، میدان مغناطیسی فشار، حرارت، جابجایی، آلودگی آب‌های دریا سطح مایعات و ... به كار می‌رود. در این نوع حسگرها، از فیبرنوری به عنوان عنصر اصلی حسگر استفاده می‌شود. بدین ترتیب كه خصوصیات فیبرنوری تحت میدان كمیت مورد اندازه‌گیری تغییر یافته و با اندازه شدت كمیت تاثیرپذیر می‌شود. در صنعت نیز از فیبرنوری برای انتقال نور لیزر به منظور برش دقیق فلزات، شبكه‌بندی رایانه‌های صنعتی استفاده می‌شود.
اما حوزه دیگر برای استفاده از فیبرنوری حوزه نظامی‌است. فیبرنوری كاربردهای بی‌شماری در صنایع دفاع دارد كه از آن جمله می‌توان به برقراری ارتباط و كنترل با آنتن رادار، كنترل و هدایت موشك‌ها، ارتباط زیردریایی‌ها اشاره كرد. دنیای پزشكی نیز از فناوری فیبرنوری بی‌بهره نمانده است. فیبرنوری در تشخیص بیماری‌ها و آزمایش‌های گوناگون در پزشكی كاربرد فراوان دارد كه از آن جمله می‌توان به شناسایی غدد سرطانی، شناسایی نارسایی‌های داخلی بدن، جراحی لیزری، دندانپزشكی و اندازه‌گیری مایعات و خون و اندوسكوپی نام برد.
از ابتدایی‌ترین و اصلی‌ترین كاربردهای فیبرنوری می‌توان به كاربردهای مخابرای و ارتباطی آن اشاره كرد. گسترش ارتباطات و راحتی انتقال اطلا‌عات از طریق سیستم‌های انتقال ومخابرات فیبرنوری یكی از پراهمیت‌ترین موارد مورد استفاده در دنیای ارتباطات است. سرعت، دقت و تسهیل از مهم‌ترین ویژگی‌های مخابرات فیبرنوری می‌باشد. یكی از حساس‌ترین موارد استفاده از مخابرات فیبرنوری آسانی انتقال در فرستادن سیگنال‌های حامل اطلا‌عات دیجیتالی است كه قابلیت تقسیم‌بندی در حوزه زمانی را دارا می‌باشد. این به این معنی است كه مخابرات دیجیتال تامین‌كننده پتانسیل كافی برای استفاده از امكانات مخابره اطلا‌عات در بسته‌های كوچك انتقال در حوزه زمانی است.
● مزایای فیبرنوری
فیبرنوری در مقایسه با سیم‌های فلزی معمول كه در مخابرات استفاده می‌شود دارای برتری‌های خاصی است كه از می‌توان به چند مورد از آن اشاره كرد. در ابتدا ارزان‌تر بودن فیبرنوری نسبت به سیم‌های مسی است. این قیمت مناسب باعث می‌شود كه بتوانید تلویزیون كابلی یا اینترنت را هر جایی در اختیار داشته باشید و بتوانید در هزینه‌ها صرفه‌جویی كنید. نازك‌تر بودن و ظرفیت انتقال بالا‌تر از دیگر مزیت‌های فیبرنوری است.
فیبرنوری با ضخامتی كمتر از ضخامت سیم مسی تولید می‌شود و این مزیت بزرگی است. از آنجا كه فیبرنوری نازك‌تر از سیم‌های مسی است، بنابراین در كابلی با قطر معلوم تعداد فیبرنوری بیشتری جای می‌گیرد. پس این امكان فراهم می‌شود كه از كابلی با قطر مشابه تعداد خطوط تلفن بیشتر یا تعداد كانال‌های تلویزیونی بیشتری عبور داده شود. سیگنال عبوری از فیبرنوری نسبت به سیگنال عبوری از سیم مسی كمتر تضعیف می‌گردد، این هم از دیگر مزیت‌های فیبرنوری است. برخلا‌ف سیگنال‌های الكتریكی در سیم‌های مسی كه با سیگنال‌های عبوری از كابل‌های نزدیك تداخل می‌كنند، سیگنال‌های نوری در فیبرنوری حتی با سیگنال‌های عبوری از فیبری كه در همان كابل است تداخل ندارند. بنابراین صدا در مكالمات تلفنی واضح‌تر منتقل می‌گردد و كانال‌های تلویزیونی هم بهتر دریافت می‌شوند.
از آنجا كه سیگنال‌ها در فیبرنوری كمتر ضعیف می‌شوند، بنابراین فرستنده‌های كم مصرف‌تری نسبت به فرستنده‌های با ولتاژ بالا‌ در سیم‌های مسی نیاز است. این مزیت باز هم باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شود. بهترین و اصلی‌ترین كاربرد فیبرنوری انتقال اطلا‌عات دیجیتال است كه بخصوص برای شبكه‌های كامپیوتری مفید است. از طرفی چون هیچ الكتریسیته‌ای از فیبرنوری عبور نمی‌كند، خطر اشتعال هم وجود ندارد. فیبرنوری در مقایسه با سیم مسی وزن كمتری دارد و فضای كمتری را اشغال می‌كند، این هم مزیت دیگر فیبرنوری. بخاطر وجود این مزایاست كه فیبرنوری در بسیاری از صنایع، در ارتباطات برجسته امروزی و شبكه‌های كامپیوتری استفاده می‌شود.
● معایب فیبرنوری
البته فیبرنوری معایبی نیز دارد. این نوع رسانه برای شبكه‌های معمولی و كوچك بسیار پر هزینه است. نصب فیبر‌های نوری در عین حال كاری دشوار است برای نصب فیبرنوری به افراد متخصص و كارشناس نیاز است، این درحالی است كه كابل‌های معمولی مسی برای نصب چنین چیزی را نیاز ندارند. همچنین برای نصب و یا قطع ارتباط فیبر‌نوری دقت بسیار زیادی موردنیاز است. زیرا در این صورت زاویه شكست نور تغییر می‌كند و روند انتقال داده‌ها دچار اختلا‌ل می‌شود. یكی از اصلی‌ترین اشكالا‌ت فیبر‌نوری شكننده بودن فیبر داخل كابل است. در صورت خم كردن بیش از اندازه سیم، فیبر شكسته و دیگر قابل استفاده نخواهد بود. البته مزایای استفاده از فیبرنوری به قدری فراگیر و پراهمیت است كه بتوان از معایب آن صرفه‌نظر كرد.

هیچ نظری موجود نیست: