برای دسترسی به فناوری های شبکه، به طور معمول دو راه به نام ثابت و دومی راه بی سیم وجود دارد. در این آموزش به روش 'ثابت' که از نظر فنی به عنوان فناوری FTTH نامیده می شود، بحث خواهیم کرد.

FTTH چیه؟
فیبر به خانه و یا به سادگی FTTH فن آوری است که با استفاده از فیبر نوری به طور مستقیم از نقطه مرکزی به محل مسکونی (همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است). این سرویس اینترنت پرسرعت بی وقفه را فراهم می کند. در اینجا ، "H" شامل هر دو خانه و کسب و کار کوچک است.

FTTH راه حل نهایی دسترسی به فیبر است که در آن هر مشترک به یک فیبر نوری متصل است. گزینه های استقرار مورد بحث در این آموزش بر اساس یک مسیر فیبر نوری کامل از پایان خط نوری (OLT) حق به محل مشترک.
این انتخاب خدمات و محتوای پهنای باند بالا را برای هر مشتری تسهیل می کند و حداکثر پهنای باند را برای خواسته های آینده خدمات جدید تضمین می کند. بنابراین، گزینه های ترکیبی شامل 'بخشی' فیبر و 'بخشی' شبکه های زیرساخت مس گنجانده نشده است.
به عنوان دسترسی به خانه بیش از فیبر، فیبر به خانه (FTTH) سناریو عمدتا برای واحد خانواده واحد (SFU) ، ارائه تعداد نسبتا کمی از پورت ، از جمله انواع زیر -- POTS ، 10/100/1000 پایه - T ، و RF (18dBmV).
روش فیبر نوری می تواند به دو روش فعال و روش غیر فعال مستقر شود. استقرار فعلی جرم FTTH بر اساس روش منفعل است. از این رو بیایید روش منفعل را به طور مفصل مورد بحث قرار دهیم.
روش غیر فعال − دو فناوری معمولی مورد استفاده در این روش شبکه نوری غیر فعال اترنت (EPON) & Gigabit با قابلیت شبکه های نوری منفعل (GPON) هستند. به تصویر زیر مراجعه کنید.

•    حلقه مشترک دیجیتال با نرخ بیت بسیار بالا (VDSL) حداکثر نرخ بیت 55 bps را پشتیبانی می کند. VDSL2 QoS بهتر و SNR بهتری دارد.
•    ADSL (خط مشترک دیجیتال نامتقارن) حداکثر نرخ بیت 8Mbps را پشتیبانی می کند، با این حال ADSL2 می تواند تا 12Mbps برود.
•    SHDSL مخفف خط مشترک دیجیتال با نرخ بیت بالا متقارن است. هر چه قطر تلفن بزرگتر باشد، فاصله ای که می توانست به آن برسد طولانی تر می شود. میزان انتقال به قطر سیم تلفن بستگی دارد.
•    شبکه دیجیتال سرویس یکپارچه (ISDN) بر اساس شبکه مدار-سوئیچ شده است.
چرا FTTH؟
فیبر ارائه می دهد تعدادی از مزایای بیش از فن آوری های قبلی (مس). مهم ترین آنها به عنوان زیر −
•    اطلاعات عظیم حمل ظرفیت
•    به راحتی قابل ارتقاء
•    نصب آسان
•    اجازه می دهد تا خدمات به طور کامل متقارن
•    کاهش عملیات و هزینه های تعمیر و نگهداری
•    مسافت های بسیار طولانی را پوشش می دهد
•    قوی، انعطاف پذیر، و قابل اعتماد
•    اجازه می دهد تا قطر کوچک و کابل های سبک وزن
•    امن و امن
•    ایمنی در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI)
•    هزینه کمتر
در جدول زیر سرویس های پیشرفته ای که می توانند از طریق FTTH به همراه پهنای باند آن ها ارائه شوند، فهرست شده است.
 

FTTH در مقابل xDSL
جدول زیر یک مقایسه معمولی بین دستگاه های FTTH و xDSL از نظر پهنای باند و فاصله (حداکثر رسیدن) − را نشان می دهد.  

•    فاصله بر عملکرد xDSL عمیقاً تأثیر می گذارد.
•    فاصله برای FTTH مشکلی نیست، چرا که حداکثر رسیدن بیش از ۲۰ کیلومتر است.
•    FTTH از تمام خدمات موجود پشتیبانی می کند.
فاصله و پهنای باند
نقاط زیر پارامترهای فاصله و پهنای باند − را توضیح می دهند
•    ISDN − 2B + D = 2 × 64 + 16 = 144 Kbps
•    HDSDN − استاندارد آمریکایی 0.51mm, 2M حداکثر 5km.
•    ADSL − 3-5 km 8 Mbps
•    ADSL2 − 3-5 km 12 Mbps
•    ADSL2+ − 3-5 km 24 Mbps
•    VDSL − ≤ 1.3 کیلومتر, 55 مگابایت بر ثانیه; VDSL2 بالادست / پایین دست 100 مگابایت بر ثانیه

FTTH Terminologies

اجازه دهید ما در حال حاضر به طور خلاصه در مورد اصطلاحات به طور معمول با FTTH در ارتباط بحث.

فاصله فیبر دی اتش

یک OLT به چندین ONU/ONTs متصل است. فاصله فیبر دی تفاوت فاصله نزدیک ترین و دورترین ONU/ONT از OLT است. در GPON حداکثر فاصله فیبر دیافزیال ۲۰ کیلومتر است. این کار اندازه پنجره را تحت تأثیر قرار می دهد و مطابق با ITU-T G.983.1 است.
رسیدن منطقی
دسترسی منطقی به حداکثر فاصله ای گفته می شود که می تواند برای یک سیستم انتقال خاص، بدون در نظر گرفتن بودجه نوری پوشش داده شود. از آنجا که، رسیدن منطقی حداکثر فاصله بین ONU/ONT و OLT به جز محدودیت لایه فیزیکی است - در GPON، حداکثر رسیدن منطقی به صورت ۶۰ کیلومتر تعریف می شود.
میانگین تاخیر انتقال سیگنال
میانگین تأخیر انتقال سیگنال میانگین مقادیر تأخیر بالادست و پایین دست بین نقاط مرجع است. این مقدار با اندازه گیری تاخیر رفت و برگشت و سپس تقسیم بر ۲ تعیین می شود. GPON باید خدماتی را که نیاز به حداکثر میانگین تاخیر انتقال سیگنال 1.5 خانم به طور خاص، سیستم GPON باید حداکثر میانگین زمان تاخیر انتقال سیگنال کمتر از 1.5 Ms بین نقاط مرجع T-V داشته باشد.
شبکه دسترسی نوری (OAN)
شبکه دسترسی نوری یک شبکه دسترسی به سمت شبکه است، آن را به عنوان SNI (رابط شبکه خدمات) نیز شناخته می شود. پورت های پیوند بالا از OLT با حلقه L2 سوئیچ شبکه دسترسی متصل می شود. همه اجزای دیگر در بین مانند ODF / FDMS متصل به سمت SNI می آید تحت شبکه دسترسی نوری.
شبکه توزیع نوری (ODN)
در یک فناوری PON به سمت پایین دست، تمام اجزای منفعل از پورت PON OLT به پورت PON ONT تحت شبکه توزیع نوری می آیند. به طور معمول اسپلیتتر و ODF/FDMS تحت این دسته قرار می گیرند.
خاتمه خط نوری (OLT)
یک تجهیزات دفتر مرکزی (CO) رابط های مختلف شبکه را در اختیار PON قرار می دهد. یک OLT در خدمت ONTs متعدد از طریق انتقال پایین دست PON، به عنوان یکی، از OLT به ONT است که معمولا TDM. ترافیک بالادستی، به عنوان یکی، از ONT به OLT معمولا TDMA است. سیستم PON ممکن است متقارن یا نامتقارن باشد.
پایان شبکه نوری (ONT)/ واحد شبکه نوری (ONU)
پایان شبکه نوری تجهیزات محل مشتری است که فراهم می کند رابط کاربر به مشتری است.
رسیدن فیزیکی
رسیدن فیزیکی به حداکثر فاصله فیزیکی گفته می شود که می تواند برای یک سیستم انتقال خاص به دست آورد. 'رسیدن فیزیکی' حداکثر فاصله فیزیکی بین ONU/ONT و OLT است. در GPON دو گزینه برای رسیدن فیزیکی تعریف شده است: ۱۰ کیلومتر و ۲۰ کیلومتر.
خدمات
سرویس به عنوان یک سرویس شبکه مورد نیاز اپراتورها تعریف می شود. سرویس با نامی توصیف می شود که به وضوح توسط همه شناخته می شود، صرف نظر از اینکه نام ساختار فریم باشد یا یک نام کلی.
نرخ بیت
GPON با هدف سرعت انتقال بزرگتر یا برابر با 1.2 گیگا بایت بر ثانیه است. بر این اساس، GPON دو ترکیب سرعت انتقال را به عنوان − شناسایی می کند
 

2 Gbps بالا، 2.4 Gbps پایین
•    2.4 Gbps بالا، 2.4 Gbps پایین
مهم ترین نرخ بیت 1.2 Gbps بالادست و 2.4 Gbps پایین دست، تشکیل تقریبا تمام استقرار مستقر و برنامه ریزی شده از سیستم های GPON است.
نسبت تقسیم
بزرگتر نسبت تقسیم برای GPON است، اقتصادی تر آن را از دیدگاه هزینه است. با این حال، نسبت تقسیم بزرگتر دلالت بر قدرت نوری بیشتر و تقسیم پهنای باند دارد که نیاز به افزایش بودجه قدرت برای حمایت از دسترسی فیزیکی را ایجاد می کند.
نسبت های تقسیم تا ۱:۶۴ با توجه به فناوری فعلی برای لایه فیزیکی واقع بینانه هستند. با این حال، پیش بینی ادامه تکامل ماژول های نوری، لایه TC باید نسبت های انشعابی را تا ۱:۱۲۸ در نظر بگیرد.
نرخ داده ها

PON شبکه نوری منفعل برجسته با معماری یک به چند نقطه است. همانطور که در تصویر زیر نشان داده شده است، آن را شامل ترمینال خط نوری (OLT)، واحد شبکه نوری و شکاف نوری منفعل است.

تاریخچه PON
اولین فعالیت شبکه نوری منفعل (PON) توسط گروه FSAN در اواسط دهه ۱۹۹۰ آغاز شد. استاندارد اولیه انتقال ۱۵۵ مگابایت بر ثانیه را بر اساس خودت که به استاندارد APON/BPON معروف است، پوشش می داد. بعدها این استاندارد برای پوشش ۶۲۲ مگابایت بر ثانیه افزایش یافت.
در سال ۲۰۰۱، IEEE توسعه یک استاندارد مبتنی بر اترنت را آغاز کرد که به EPON معروف است.
در سال ۲۰۰۱ گروه FSAN توسعه یک استاندارد سرعت گیگابیتی به نام GPON را آغاز کرد تا توسط ITU-T تصویب شود.

معماری شبکه PON
تصویر زیر معماری شبکه PON − را نشان می دهد

•    SNI − رابط گره خدمات
•    IFPON − رابط برای PON
•    UNI − رابط کاربری گره
همانطور که در تصویر بالا نشان داده شده است، ODN ممکن است با یک یا چند شکاف با آبشارهای متعدد پیکربندی شده است.
PON – مالتی پلکسینگ
PON با استفاده از WDM برای تحقق حمل و نقل دو جهته بر روی یک فیبر واحد (نگاه کنید به تصویر داده شده در زیر) –

به منظور تشخیص سیگنال ها در دو جهت مختلف، دو فناوری مالتی پلکسینگ اتخاذ می شوند که − هستند
•    Tdm
•    TDMA
اجازه دهید ما آنها را در جزئیات بحث −
Time Division Multiplexing (TDM) for downstream − It is a technique of transmiting and receiving separate signals over a common signal path. برای این, آن را با استفاده از سوئیچ های همگام در هر انتهای خط انتقال; در نتیجه، هر سیگنال در خط تنها کسری از زمان در یک الگوی متناوب ظاهر می شود.
 

Time Division Multiple Access () for upstream − This technique facilitates many users to share the same frequency channel by dividing the signal into different time slots.

PON: پایین دست
حالت پخش − داده های پایین دست به همه ONUs ها پخش می شود. اما، در ONU، تنها بسته خاص پردازش می شود، و بسته های بقیه دور انداخته می شوند.
 

PON: بالادست (حالت TDMA)
تصویر زیر حالت TDMA را به تصویر می کشد.
 

تصویر زیر نشان می دهد هر دو فن آوری با هم −

اصطلاحات پون
در زیر اصطلاحات PON −
•    ODN (شبکه توزیع نوری) − یک ODN متوجه انتقال نوری از OLT به سمت کاربران و بالعکس می شود. از اجزای نوری منفعل بهره می کند.
•    OLT (پایان خط نوری) − یک OLT نقطه پایانی ارائه دهنده خدمات یک PON است و در یک CO یا انتهای سر قرار می گیرد.
•    ONT/ONU (پایان شبکه نوری) − ONT دستگاهی است که PON را خاتمه می دهد و رابط های خدمات بومی را به کاربر ارائه می دهد. ONT به طور معمول در محل مشتری واقع شده است.
شبکه دسترسی PON
شبکه نوری منفعل (PON) در اصل یک سیستم دسترسی مبتنی بر فیبر نوری مقرون به صرفه است که خدمات سه گانه (صدا، ویدئو، & داده) را به هر دو کسب و کار و مشتریان مسکونی ارائه می دهد. علاوه بر این ، topology ساده نشان داده شده در تصویر زیر ، PON می تواند در topologies دیگر کار می کنند. به عنوان مثال – اتوبوس یا خطی، تقسیم توزیع شده، و غیره.

انواع مختلف تاپولوژی که استفاده می شود، بستگی به پروفایل توزیع مشتری دارد.
ONT را می توان به PON در هر مد متصل تا زمانی که −
•    بودجه نوری از ONT به OLT & برعکس برآورده می شود.
•    مشخصات حداکثر فاصله دی تفاوتی بین ONTs های مختلف برآورده می شود.
•    طول فیبر از ONT تا OLT در محدوده مجاز است.
•    حد حداکثر تعداد ONTs که سیستم PON می تواند پشتیبانی کند بیش از حد نیست.
ماژول های منفعل در PON
در زیر ماژول های منفعل در سیستم PON −
•    WDM Coupler
•    1 × N Splitter
•    فیبر نوری و کابل
•    اتصال
•    ODF/Cabinet/Subrack
ماژول های فعال در PON
در زیر ماژول های فعال در سیستم PON −
In OLT −
•    فرستنده لیزری (1490-nm)
•    گیرنده های لیزری (1310-nm)
•    برای برنامه CATV
•    تقویت کننده لیزر (1550-nm)
•    EDFA برای تقویت سیگنال های ویدئویی
In ONU −
•    X'قدرت / باتری برای ONU
•    فرستنده لیزری (1310-nm)
•    گیرنده های لیزری (1490-nm)
•    گیرنده های سیگنال CATV (1550-nm)
در فصل بعدی خواهیم فهمید که شبکه های نوری منفعل گیگابیت چه هستند

مزایای فیبر نوری
• قیمت ارزان تر: هزینه فیبر نوری نسبت به سیم‌های مسی در مقیاس‌های بالا کمتر است.

• اندازه نازک‌ تر: قطر فیبرهای نوری به مراتب کمتر از سیم‌های مسی است.

• ظرفیت بالا: پهنای باند فیبر نوری به منظور ارسال اطلاعات به مراتب بیشتر از سیم مسی است. لذا فیبر نوری توانایی انتقال داده‌های بیشتری را دارد.

• تضعیف ناچیز: تضعیف سیگنال در فیبر نوری به مراتب کمتر از سیم مسی است.

• عدم تداخل: برخلاف سیگنال‌های الکتریکی در یک سیم مسی، عبور سیگنال‌های نوری در یک فیبر تأثیری بر فیبر دیگر نخواهد داشت و تداخل الکترومغناطیسی نخواهیم داشت.

• مصرف برق پایین: با توجه به این که سیگنال‌ها در فیبر نوری کمتر تضعیف می‌گردند، بنابراین می‌توان از فرستنده‌هایی با میزان برق مصرفی پائین نسبت به فرستنده‌های الکتریکی (که از ولتاژ بالایی استفاده می‌نمایند)، استفاده کرد.

• اشتعال ‌زا نبودن: با توجه به عدم وجود الکتریسته در فیبر نوری، امکان بروز آتش ‌سوزی در این خصوص وجود نخواهد داشت.

• وزن سبک: وزن یک کابل فیبر نوری به مراتب کمتر از کابل مسی هم ‌رده‌ آن است و این عامل در کارکردن، نصب و نگهداری فیبر بسیار مهم است.

• انعطاف ‌پذیر بودن: با توجه به انعطاف ‌پذیری فیبر نوری و قابلیت ارسال و دریافت نور از آنان، در موارد متفاوت نظیر دوربین‌های دیجیتال با موارد کاربردی خاص مانند عکس‌برداری پزشکی و لوله‌کشی و… استفاده می‌گردد.
• فاصله : از فیبر نوری می‌توان در ارتباط شبکه‌هایی که فاصله زیادی از هم دارند استفاده کرد اتصال شبکه‌های محلی(LAN) به یکدیگر.(شایان ذکر است که قبل از استفاده از کابل‌های فیبر نوری ارتباط بین LANها از طریق تلفن یا امواج رادیویی برقرار می‌شد.)

•  پایداری: در کابل‌های فیبر نوری امکان نفوذ و ایجاد اختلال در انتقال داده‌ها کمتر است و از تأثیرگذاری انواع نویزهای الکترومغناطیسی شامل نویزهای رادیویی و یا نویزهای حاصل از نزدیکی کابل‌ها بر روی داده‌های در حال انتقال جلوگیری می‌کند. به طورکلی تارهای نوری از تداخل و ترویج با سایر کانالهای ارتباطی، خواه نوری و خواه الکتریکی، به خوبی محافظت شده‌ می‌باشد. یعنی نسبت به تداخل فرکانسهای رادیویی (RFI) و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) عدم پذیرش عالی دارند.

• سرعت : فیبر نوری توانایی در انتقال اطلاعات به مقدار زیاد چه به شکل دیجیتالی‌ و ‌چه به شکل آنالوگ دارند.

• ترویج نوری : نیاز به زمین مشترک بین فرستنده تاری وگیرنده را منتفی می‌کند.

• امکان تعمیر فیبر: (تار) نوری در حالیکه سیستم روشن است، بدون آنکه احتمال اتصال کوتاه شدن مدارهای الکتریکی در فرستنده و یا در گیرنده باشد، وجود دارد.

• امنیت : فیبرهای نوری درجه‌ای از امنیت و پنهانی بودن را عرضه می‌کند. چون تارها انرژی تشعشع نمی‌کنند. برای یک مزاحم، آشکار سازی سیگنال ارسالی مشکل است.

• پهنای باند بالا : این پهنای باند اکنون به ۱۷۰ گیگابایت در ثانیه رسیده و دانشمندان بر این باورند که قابلیت ارتقاء تا چند صد ترابایت را دارد. فیبرنوری SMF که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرد از پهنای باند ۴۰ گیگابایتی برخوردار است.

• عدم استفاده الکتریسیته برای ارتباط: از آنجا که در ابتدای مسیر نوری تولید شده و در انتها این نور دریافت می‌شود. دیگر نیازی به نیروی اکتریکی نیست و همچنین ایمنی بسیار بالایی را در مقابل نویز دارد.

• عدم برقراری انشعاب غیر مجاز: از آنجا که برای برقرای انشعاب بایستی ابتدا فیبر قطع شود و گیرنده فیبر نصب شود. و این عمل نیز زمانبر است؛ نگهدارنده‌های بستر با استفاده از ابزارهای خطایابی میتواند به سرعت محل مورد نظر را شناسایی کنند.

• عدم نیاز به repeater تا چندین کیلومتر: به علت استفاده از نور در صورتی که جنس Core مرغوب باشد تا فواصل چند کیلومتری سیگنال تضعیف زیادی نخواهد داشت.

انواع فیبر نوری
صدها و هزاران نمونه از رشته هاي نوري فوق در دسته هائي سازماندهي شده و كابل هاي نوري را بوجود مي آورند. هر يك از كلاف هاي فيبر نوري توسط يك روكش هایي با نام Jacket محافظت مي‌گردند. فيبرهاي نوري در دو گروه عمده ارائه مي‌گردند:
1.    فيبرهاي تك حالته (Single-Mode)
2.    بمنظور ارسال يك سيگنال در هر فيبر استفاده مي شود نظير : تلفن
3.    فيبرهاي چندحالته Multi-Mode
4.    بمنظور ارسال چندين سيگنال در يك فيبر استفاده مي شود( نظير : شبكه هاي كامپيوتري)
5.    فيبرهاي تك حالته داراي يك هسته كوچك ( تقريبا” ۹ ميكرون قطر ) بوده و قادر به ارسالنور لیزری مادون قرمز ( طول موج از ۱۳۰۰ تا ۱۵۵۰ نانومتر) مي باشند. فيبرهاي چند حالته داراي هسته بزرگتر ( تقريبا” ۵ / ۶۲ ميكرون قطر ) و قادر به ارسال نورمادون قرمز از طريق LED مي‌باشند.

سیستم‌های مخابرات فیبر نوری
گسترش ارتباطات راه دور و راحتی انتقال اطلاعات از طریق سیستم‌های انتقال و مخابرات فیبر نوری یکی از پر اهمیت ترین موارد مورد بحث در جهان امروز است. سرعت دقت و تسهیل از مهم ‌ترین ویژگی‌های مخابرات فیبر نوری است. یکی از پر اهمیت ‌ترین موارد استفاده از مخابرات فیبر نوری آسانی انتقال در فرستادن سیگنال‌های حامل اطلاعات دیجیتالی است که قابلیت تقسیم بندی در حوزه زمانی را دارا است. این به این معنی است که مخابرات دیجیتال تامین کننده پتانسیل کافی برای استفاده از امکانات مخابره اطلاعات در پکیج‌های کوچک انتقال در حوزه زمانی است. برای مثال عملکرد مخابرات فیبر نوری با توانایی 20 مگاهرتز با داشتن پهنای باند 20 کیلوهرتز دارای گنجایش اطلاعاتی 0٫1٪ است.
در سال 1880 میلادی الکساندر گراهام بل 4 سال بعد از اختراع تلفن موفق به اخذ امتیاز نامه خود در زمینه مخابرات امواج نوری برای دستگاه خود با عنوانفوتو تلفن گردید. در 15 سال اخیر با پیشرفت لیزر به عنوان یک منبع نور بسیار قدرتمند و خطوط انتقال فیبرهای نوری فاکتورهای جدیدی از تکنولوژی و تجارت بهتر را برای انسان به ارمغان آورده‌است. مخابرات فیبر نوری ابتدا به عنوان یک مخابرات از راه دور قرار دادی تلقی می‌شد که در آن امواج نوری به عنوان حامل یک یا چند واسطه انتقال استفاده می‌شد. با وجود آنکه امواج نوری حامل سیگنالهای آنالوگ بودند اما سیگنالهای نوری همچنان به عنوان سیستم مخابرات دیجیتال بدون تغییر باقی‌مانده‌است. از دلایل این امر می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. تکنیک های مخابرات در سیستم‌های جدید مورد استفاده قرار می‌گرفت.

2. سیستم‌های جدید با بالاترین تکنولوژی برای داشتن بیشترین گنجایش کارآمدی سرعت و دقت طراحی شده بود.

3. انتقال به کمک خطوط نوری امکان استفاده از تکنیک‌های دیجیتال را فراهم می‌ساخت. این مطلب نیاز انسان را به دسترسی به مخابره اطلاعات رابه صورت بیت به بیت پاسخگو بود.

4. توانایی پردازش اطلاعات در حجم وسیع:از آنجایی که مخابرات فیبر نوری دارای کارایی بالاتری نسبت به سیم‌های مسی سنتی هستند بشر امروزی تمایل چندانی برای پیروی از سنت دیرینه خود ندارد و توانایی پردازش حجم وسیعی از اطلاعات در مخابره فیبر نوری او را مجذوب و شیفته خود ساخته ‌است.

5. آزادی از نویزهای الکتریکی:بافت یک فیبر نوری از جنس پلاستیک یا شیشه به دلیل رسانندگی انتخاب می‌شود. در نتیجه یک حامل موج نوری می‌تواند از پتانسیل موثر میدان‌های الکتریکی در امان باشد. از قابلیت‌های مهم این نوع مخابرات می‌توان به امکان عبور کابل حامل موج نوری از میان یک میدان الکترومغناطیسی قوی اشاره کرد که سیگنال های نام برده بدون آلودگی از پارازیت‌های الکتریکی و یا سیگنال های مداخله گر به حد اکثر کارایی خود خواهند رسید.
 
کاربرد های فیبر نوری

• کاربرد در مخابرات : یکی از مرسوم ترین کاربردهای فیبر نوری انتقال اطلاعات توسط نور لیزر است.

• کاربرد در حسگرها : استفاده از حسگرهای فیبر نوری برای اندازه ‌گیری کمیت‌های فیزیکی مانند جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی، فشار، 

حرارت، جابجایی، آلودگی آب‌های دریا، سطح مایعات، تشعشعات پرتوهای گاما و ایکس در سال‌های اخیر شروع شده‌است. در این نوع حسگرها، از فیبر نوری به عنوان عنصر اصلی حسگر بهره‌ گیری می‌شود بدین ترتیب که ویژگی‌های فیبر تحت میدان کمیت مورد اندازه ‌گیری تغییر یافته و با اندازه شدت کمیت تأثیر پذیر می‌شود.

• کاربردهای پزشکی: فیبرنوری در تشخیص بیماری‌ها و آزمایشهای گوناگون در پزشکی کاربرد فراوان دارد که از آن جمله می‌توان دُزیمتری غدد سرطانی، شناسایی نارسایی‌های داخلی بدن، جراحی لیزری، استفاده در دندانپزشکی و اندازه ‌گیری مایعات و خون نام برد. همچنین تارهای نوری در دستگاه‌هایی به نام درون بین یا آندوسکوپ استفاده می‌شود تا به درون نای، مری، روده و مثانه فرستاده شود و درون بدن انسان به طور مستقیم قابل مشاهده باشد.

• کاربرد فیبرنوری در روشنایی: از جمله کاربردهای فیبر نوری که در اواخر قرن بیستم به عنوان یک فناوری روشنایی متداول شده و در چند سال قرن اخیر توسعه و رشد فراوانی پیدا کرده‌است کاربرد آن در سیستم‌های روشنایی است. در این فناوری نور از منبع نوری که می‌تواند نور مصنوعی (نورلامپ های الکتریکی) و یا نور طبیعی (نور خورشید) باشد وارد فیبر نوری شده و از این طریق به محل مصرف منتقل می‌شود. به این ترتیب نور به هر نقطه‌ای که در جهت تابش مستقیم آن نمی‌باشد منتقل می‌شود. امتیاز این نور که موجبات رشد سریع به کارگیری و توجه زیاد به این فناوری شده‌است این است که فاقد الکتریسیته گرما و تشعشعات خطرناک ماورای بنفش بوده (نور خالص و بی خطر) و دیگر اینکه با این فناوری می‌شود نور روز (بدون گرما و اشعه‌های ماورائ بنفش) را هم به داخل ساختمان ها و نقاط غیر قابل دسترسی به نور خورشید منتقل کرد.

•  کاربردهای نظامی : فیبر نوری کاربردهای بی‌شماری در صنایع دفاع دارد که از آن جمله می‌توان برقراری ارتباط و کنترل با آنتن رادار، کنترل و هدایت موشک‌ها، ارتباط زیردریایی ها (هیدروفون) را نام برد.

استانداردهای اجرای شبکه های فیبرنوری
استاندارد G.657
یکی از استاندارهای معرفی شده کابل‌های فیبر نوری در ITU، استاندارد G.657 می‌باشد.
برای آشنایی بیشتر با این استاندارد، در ادامه به بررسی استانداردهای کابل‌های فیبر نوری ITU پرداخته شده است.
استانداردهای کابل‌های فیبر نوری ITU
استانداردهای معرفی شده کابلهای فیبر نوری سنگل مد در ITU بر اساس یک سری تعاریف نظریه‌ای پایه گذاری شده اند.
که به خواص هندسی و خواص انتقالی کابل‌های فیبر نوری تک حالته و چند حالته نیز می‌پردازند.
به عنوان مثال استاندارد G.657 که در کابل های دراپ FTTH مصرف زیادی دارد از جمله این استانداردها می‌باشد.

چهار نظریه مهم به شرح زیر است:

ITU G.651 پوشش فیبر نوری چند حالته با ضریب شکست تدریجی با قطر 50/125 میکرون.

ITU G.652 پوشش فیبرهای تک حالته NDSF (فیبرهای بدون پاشندگی شیفت یافته).

این نوع فیبر در دهه 1980 مورد استفاده قرار می‌گرفته است.

بهینه سازی در محدوده طول موج 1310 نانومتر و همچنین کاهش پیک جذب در طول موج 1400 نانومتر از دستاوردهای این استاندارد.

نسبت به G.651 می‌باشد. این استاندارد خود به زیر شاخه های زیر تقسیم می‌شود:

تضعیف کمتر از 0.5db در طول موج nm 1550

اتلافات خمش کمتر از 0.5db در طول موج nm 1550

پاشندگی مد قطبش کمتر از 0.5 ps/sqrt(km)

G.652B:

تضعیف کمتر از 4.0 / 35.0 / 4.0 در طول موج‌های nm 1310 / nm 1550 / nm 1625

اتلافات خمش کمتر از dB5.0 در طول موج nm 1625

پاشندگی مد قطبش کمتر از ps/sqrt(km) 2.0

G.652C:

تضعیف کمتر از 4.0 در محدوده طول موجی nm 1310 تا nm 1625 و کمتر از 3.0 در طول موج‌ nm 1550

اتلافات خمش کمتر از dB 5.0 در طول موج nm 1625

پاشندگی مد قطبش کمتر از ps/sqrt(km) 5.0

G.652D (تمام موارد بالا را پوشش می‌دهد):

تضعیف کمتر از 4.0 در محدوده طول موج nm 1310 تا nm 1625 و کمتر از 3.0 در طول موج‌ nm 1550

اتلافات خمش کمتر از dB 5.0 در طول موج nm 1625

پاشندگی مد قطبش کمتر از ps/sqrt(km) 2.0

ITU G.653 پوشش فیبرهای نوری تک حالته DSF (فیبر با پاشندگی شیفت یافته).

در این استاندارد پاشندگی و همینطور تضعیف در محدوده طول موج nm1550 به حداقل رسیده است.

همچنین استفاده از این کابل ها برای مسافت طولانی امکان پذیر است.

ITU G.654 پوشش فیبر تک حالته ZDF(فیبرها با پاشندگی صفر).

در محدوده طول موج nm 1300 که اتلاف به حداقل رسیده و در محدوده طول موج nm 1500- nm 1600 بهینه سازی شده است.
ITU G.655 پوشش فیبرهای نوری تک حالته NZ-DSF (فیبرها با پاشندگی غیر صفر شیفت یافته)،
که مزیت ویژگی پاشندگی آن منجر به سرکوب رشد اثر ترکیب چهار موج (FWM) می‌شود.
که یک مشکل برای سیستم های WDM بشمار می‌رود.
NZ-DSF از سیگنال های توان بالا و مسافت های طولانی تر، و همچنین کانال های DWDM (WDM متراکم) با نرخ Gbits/sec 10 یا بالاتر را پشتیبانی می‌کند.
G.655برای WDMها بهینه شده است و برای مسافت طولانی اجرا می‌شود .
مانند کابل‌های اقیانوس پیما. ازپاشندگی آن ها برای کاهش اثر FWM استفاده می‌شود، FWM در سیستم های DWDM زمانی رخ می‌دهند.
که سه طول موج برای تولید طول موج چهارم ترکیب شده که منجر به تداخل و همپوشانی با سیگنال اصلی می‌شود.

میزان شعاع خمش استانداردهای مختلف

کابل های فیبرنوری با واحد میلیمتر

استاندارد ITU G.657
این استاندارد مربوط به پوشش فیبرهای نوری تک حالته غیر حساس به خمش می باشد.
و میزان تحمل خمش کابل ها را بر اساس حد اقل شعاع خمش دسته بندی می کند. استاندارد G.657 به دو دسته G.657A و G.657B تقسیم می‌شود.
G.657A از لحاظ ویژگی های تضعیف مطابق G.652D می‌باشد.
ولی سری G.657B ویژگی های فیزیکی خاص خود را دارد و بیشتر برای شبکه های محلی با برد کمتر از 1 کیلومتر استفاده می‌شود.
از لحاظ تحمل میزان خمش استانداردهای G.657 ویژگی های زیر را دارند: (توجه داشته باشید که حداقل شعاع خمش هر چه کمتر باشد بهتر است.
G.657.A1( شعاع حد اقل طراحی mm 10)
G.657.A2( شعاع حد اقل طراحی mm 5.7)
G.657.B2( شعاع حد اقل طراحی mm 5.7)
G.657.B3( شعاع حد اقل طراحی mm 5 )
در شکل زیر می توانید حداقل شعاع خمش در استانداردهای مختلف سری G.657 را ملاحظه کنید:
میزان شعاع خمش استانداردهای مختلف کابل های فیبرنوری با واحد میلیمتر
یا تار نوری به انگلیسیOptical Fiber رشته باریک و بلندی از یک مادّه شفاف مثل شیشه یا پلاستیک است که می‌تواند نوری را که از یک سرش به آن وارد شده، از سر دیگر خارج کند. فیبر نوری داری پهنای باند بسیار بالاتر از کابل‌های معمولی است، با فیبر نوری می‌توان داده‌های تصویر، صوت و داده‌های دیگر را به راحتی با پهنای باند بالا تا 10 گیگابیت بر ثانیه و بالاتر انتقال داد. امروزه مخابرات فیبر نوری، به دلیل پهنای باند وسیع تر در مقایسه با کابل‌های مسی، و تاخیر کمتر در مقایسه با مخابرات ماهواره ای از مهمترین ابزار انتقال اطلاعات محسوب می‌شود.

اجزای کابل
بخش هاي مختلف کابل فيبر نوري
يك فيبر نوري از سه بخش متفاوت تشكيل شده است :

1. هسته  (Core)

2. هسته نازك شيشه اي در مركز فيبر كه سيگنا ل هاي نوري در آن حركت مي نمايند.

3. روكش Cladding بخش خارجي فيبر بوده كه دورتادور هسته را احاطه كرده و باعث برگشت نورمنعكس شده به هسته مي گردد.

4.  بافر رويه  Buffer Coating

5. روكش پلاستيكي كه باعث حفاظت فيبر در مقابل رطوبت و ساير موارد آسيب پذير، است.

نگاهی به تكنولوژي فيبر نوري
نور، در كابل فيبر نوري از طريق هسته (نظير راهروي مثال ارائه شده ) و توسط جهش هاي پيوسته با توجه به سطح آبكاري شده ( Cladding) ( مشابه ديوارهاي شيشه اي مثال ارائه شده ) حركت مي كند.( مجموع انعكاس داخلي ). با توجه به اينكه سطح آبكاري شده ، قادر به جذب نور موجود در هسته نمي‌باشد، نور قادر به حركت در مسافت هاي طولاني مي‎باشد. برخي از سيگنا ل هاي نوري بدليل عدم خلوص شيشه موجود، ممكن است دچار نوعي تضعيف در طول هستهگردند. ميزان تضعيف سيگنال نوري به درجه خلوص شيشه و طول موج نور انتقالي دارد. مثلا” موج با طول ۸۵۰ نانومتر بين ۶۰ تا ۷۵ درصد در هر كيلومتر، موج با طول ۱۳۰۰ نانومتر بين ۵۰ تا ۶۰ درصد در هر كيلومتر، موج با طول ۱۵۵۰ نانومتر بيش از ۵۰ درصد در هر كيلومتر سیستم رله فیبر نوری از عناصر زیر تشکیل شده است:
فرستنده: مسئول تولید و رمز نگاری سیگنال‌های نوری است.
بازتاب نوری: به منظور تقویت سیگنال‌های نوری در مسافت‌های طولانی استفاده می‌گردد.
دریافت کننده نوری: سیگنال‌های نوری را دریافت و رمز گشایی می‌نماید.

فرستنده
وظیفه فرستنده، مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو فرستنده پیام است. فرستنده سیگنال‌های نوری را دریافت و دستگاه نوری را به منظور روشن و خاموش شدن در یک دنباله مناسب (حرکت منسجم) هدایت می‌نماید. فرستنده از لحاظ فیزیکی در مجاورت فیبر نوری قرار داشته و ممکن است دارای یک لنز به منظور تمرکز نور در فیبر باشد. متداول ‌ترین طول موج سیگنال‌های نوری ۸۵۰ نانومتر، ۱۳۰۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر است.

بازتاب (تقویت کننده) نوری
برای جلوگیری از تضعیف و از بین رفتن سیگنال‌های نوری از یک یا چند ”تقویت کننده نوری“ استفاده می گردد. تقویت کننده نوری از فیبرهای نوری متعدد به همراه یک روکش خاص تشکیل می‎گردند. بخش دوپینگ با استفاده از یک لیزر پمپ می‏گردد. زمانی که سیگنال تضعیف شده به روکش دوپینگی می‌رسد، انرژی ماحصل از لیزر باعث می‌گردد که مولکول‌های دوپینگ شده، به لیزر تبدیل گردند. مولکول‌های دوپینگ شده در ادامه باعث انعکاس یک سیگنال نوری جدید و قویتر با همان خصایص سیگنال ورودی تضعیف شده، خواهند بود.(تقویت کننده لیزری)

دریافت کننده نوری
وظیفه دریافت کننده مشابه نقش ملوان بر روی عرشه کشتی ناو دریافت کننده پیام است. این دستگاه سیگنال‌های دیجیتالی نوری را اخذ و پس از رمزگشایی، سیگنال‌های الکتریکی را برای سایر استفاده کنندگان (کامپیوتر، تلفن و …)ارسال می نماید. دریافت کننده به منظور تشخیص نور از یک ” فتوسل“ و یا ”فتودیود“ استفاده می‌کند.