فیبر تک رشته چیست و چه کاربردی دارد ؟

پیش از آنکه به مبحث فیبر تک رشته بپردازیم به اولین سوالی در ذهن مان پیش میآید صبحت کنیم:

• فیبر تک رشته چیست ؟
• راه استفاده از آن چگونه است؟

مدت زیادی است که اکثر شبکه‌های نوری یک جفت فیبر برای دستیابی به عملکرد فول داپلکس (یا دوجهته‌ کامل) نیاز دارند به این صورت که یکی عمل انتقال و دیگری عمل دریافت را انجام بدهد.

با این حال، رشد گسترده در شبکه‌های مترو اترنت طیف محصولاتِ مترو WDM (مالتی پلکس کردن بر پایه تفکیک طول موج) را افزایش داده است. در دسترس بودن محصولات فیبر تک رشته ای یکی از ویژگی‌های اصلی آن‌ها است.

فیبر تک رشته اجازه می‌دهد که کاربر، ارسال و دریافت داده‌ها را در یک رشته فیبر به طور همزمان انجام دهد.

این نوع فیبر عملکرد دو طرفه را بدون هزینه کردن برای خرید کابل فیبر دوم انجام می‌دهد.فیبر تک رشته انتقال کامل دوطرفه (فول داپلکس) را در یک فیبر واحد (دو طرفه) امکان‌پذیر می‌کند؛ و این ویژگی جایگزین مناسبی را در اختیار مدیران شبکه که ظرفیت فیبر محدود و بودجه محدودی دارند، قرار می‌دهد.

علاوه بر این، فیبر تک رشته به طور فزاینده‌ای برای تاسیسات جدید محبوب است. ما در این نوشتار قصد داریم توضیحات کوتاهی درباره فیبر تک رشته ارائه کنیم.

مروری بر انتقال فیبر تک رشته

در انتقال فیبر تک رشته، یک رشته واحد شیشه‌ای (فیبر نوری) برای ارسال اطلاعات در هر دو جهت ( که به عنوان انتقال دو طرفه (BiDi) نیز شناخته می‌شود) به کار می‌رود. در سال‌های اخیر، تکنولوژی انتقال فیبر تک رشته متداول، بر اساس دو طول موج است که در جهت مخالف حرکت می‌کنند (انتقال TW BiDi نیز نامیده می‌شود).

این تکنولوژی از طریق کوپلر WDM، که با عنوان دیپلکسر نیز شناخته می‌شود، به دست می‌آید که داده‌های انتقال داده شده از طریق یک فیبر واحد را بر اساس طول موج نور با هم ادغام می‌کند یا از هم جدا می‌کند.

به طور کلی، این کوپلر WDM به یک ماژول فرستنده فیبر نوری استاندارد متصل است.

علاوه بر این دو طول موج برای انتقال BiDi، راه‌حل BiDi طول موج واحد (SW) زمانی محبوب بود که منابع فیبر کمیاب بودند و لیزر DFB ۱۵۵۰ نانومتر گران بود.

طول موج واحد براساس تکنولوژی‌های کوپلر طول موج یک طرفه است که اجازه می‌دهد طول موج یکسان (به عنوان مثال ۱۳۱۰ نانومتر تا ۵۰ کیلومتر یا ۱۵۵۰ نانومتر برای مسافت‌های طولانی) در جهت‌های Tx و Rx حرکت ‌کنند: دو سیگنال به یک فیبر تک رشته همراه با کوپلر جهت‌دار وصل می‌شوند (تقسیم‌کننده – جمع‌کننده).

سپس کوپلر جهت دو سیگنال (ورود یا خروج) را شناسایی می‌کند و آنها را جداسازی یا ترکیب می‌کند. این راه‌حل معمولا برای کاربردهای گیگابیت، قابل اطمینان و مقرون به صرفه نیست زیرا آنها فقط باید یک نوع فرستنده را در ۱۵۵۰ نانومتر (یا ۱۳۱۰ نانومتر) به کار ببرند. با این حال، اجرای SW BiDi به دلیل نویز بازتاب، قادر به پشتیبانی از نرخ بیت بالا نیست.

مزایای راه‌حل فیبر تک رشته

راه‌حل فیبر تک رشته با مزایا و پتانسیل شناخته شده‌ای که دارد، در سیستم‌های ارتباطیِ‌ شبکه‌های انتقال نوری، شبکه‌های دسترسی، شبکه‌های بک‌هال وایرلس و همین‌طور شبکه‌های انتقال خصوصی به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.

به این دلیل که بنا به نیاز مشتری سازگاری پیدا می‌کند و هر تلاشی را برای صرفه‌جویی در هزینه سرمایه‌ای (CAPEX) و هزینه‌ی عملیاتی (OPEX) به کار می‌بندد.

مزایای استفاده از فیبر تک رشته به شرح زیر است:

• ظرفیت شبکه را افزایش می‌دهد
  با فیبر تک رشته که به طور همزمان در بیش از یک طول موج عمل می‌کند و عمل انتقال و دریافت را در یک رشته انجام می‌دهد، ظرفیت فیبر می‌تواند افزایش پیدا کند. به عنوان مثال، اگر شما یک کابل شش رشته دارید، می‌توانید تمام شش خط را برای ارتباط استفاده کنید. اما در صورتی که از روش سنتی انتقال و دریافت در فیبرهای جداگانه استفاده می‌کنید، فقط می‌توانید نیمی از خطوط را برای برقراری ارتباط استفاده کنید.
• افزایش قابلیت اطمینان
  راه‌حل فیبر تک رشته، حساسیت کمتری نسبت به خطاهای اتصال دارد زیرا اتصالات و دستگاه‌های انتهایی  کمتری در شبکه وجود دارد. علاوه بر این، مشتری همچنین می‌تواند از یک فیبر واحد استفاده کند تا میزان افزونگی را در شبکه کاهش دهد.
• صرفه‌جویی کلی در هزینه‌ها
  هزینه‌هایی از جمله موارد مرتبط با کابل‌کشی فیبر نوری، کار و متریال حاضر در ترمینال کردن دستگاه‌های انتهایی می‌تواند با استفاده از یک راه‌حل فیبر تکی کاهش بیابد. طبیعی است که کاهش کل مقدار فیبرها به کاهش هزینه‌های کل کار منجر خواهد شد. هزینه‌های ساخت و ساز حذف می‌شوند زیرا شما به جای اینکه فیبر اضافی نصب کنید در حال افزایش ظرفیت فیبر موجود هستید.

علاوه بر این، کاهش تعداد رشته‌های فیبر نهایی به نصف، به این معنی است که تعداد پچ کوردها و پورتهای پچ پنل نیز کاهش می‌یابد، روندی که باعث کاهش قابل توجه هزینه‌ها می‌شود.با این حال، لابد آن ضرب‌المثل معروف را شنیده‌اید که می‌گوید هر سکه دو رو دارد.

راه‌حل فیبر تک رشته نیز یک سری محدودیت‌ها دارد. فیبر تک رشته همان محدوده / فاصله را که فیبر دوال (DUAL FIBER)  در اختیارمان می‌گذارد، فراهم نمی‌کند.

در حال حاضر انواع ترانسیورهای فیبر نوری برای فیبر تک رشته محدود و گران‌تر هستند. به همین دلیل است که با وجود مزایایی که انتقال فیبر تک رشته دارد، هنوز هم نمی‌تواند جایگزین انتقال فیبر دوال (DUAL FIBER)  شود. در نتیجه قبل از به کار بردن راه‌حل فیبر تک رشته، باید نسبت به محدودیت‌های آن آگاهی داشته باشید.

قطعات رایج مورد استفاده در انتقال فیبر تک رشته

برای دستیابی به انتقال فیبر تک رشته، فیبر نوری تک رشته مورد نیاز است تا اطمینان حاصل کنید که ارسال و دریافت اطلاعات به طور همزمان روی یک رشته فیبر واحد برای کاربران میسر است. در بخش بعدی، می‌خواهیم انواع مختلفی از مولفه‌های تک رشته را که به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند، معرفی کنیم.

ترانسیورهای BiDi (فرستنده WDM)

ترانسیور BiDi، که به عنوان فرستنده WDM نیز شناخته می‌شود، یک نوع ماژول فرستنده فیبر نوری بر اساس تکنولوژی انتقال دو طرفه WDM است. بر خلاف ماژول‌های نوری معمول، این نوع ترانسیور تنها یک پورت فیبر نوری دارد که از کوپلر یکپارچه WDM برای ارسال و دریافت سیگنال‌ها از طریق فیبر تک رشته استفاده می‌کند. به طور کلی، این ترانسیور به صورت جفتی استفاده می‌شود.

برای مثال، اگر شما از یک ترانسیور BiDi که دارای طول موج دریافت ۱۵۵۰ نانومتری و یک طول موج انتقال ۱۳۱۰ نانومتری است، استفاده کنید، باید ماژول سازگار با آن را که طول موج پریافت ۱۳۱۰ نانومتری و طول موج انتقال ۱۵۵۰ نانومتری دارد به کار ببرید.

در حال حاضر فیبرهای نوری SFP BiDi  (ترانسیور اس‌اف‌پی قابل نصب) رایج هستند. اما فیبرهای نوری اس‌پی‌اف پلاس BiDi 10Gbase (ترانسیور اس اف‌پی قابل نصب ارتقاء یافته) و فیبرهای نوری Gbase۴۰ QSFP (ترانسیور اس‌اف‌پی قابل نصب کوآد) تنها توسط چند فروشنده ارائه می‌شوند.

کابل پچ کورد فیبری سیمپلکس

کابل‌های پچ کورد فیبری سیمپلکس برای اجرای اتصالات بین دو ترانسیور BiDi استفاده می‌شوند. آنها معمولا با فیبر سینگل مود طراحی شده و با کانکتور LC برای سازگار شدن با رابط نوریِ فیبرهای + BiDi SFP / SFP و طول موج مورد نظر تکمیل می‌شود.

کانورتر فیبر به اترنت تک رشته‌ای

کانورتر فیبر به اترنت تک رشته‌ای، سبب می‌شود که «اتصالات تجهیزات اترنت مسی UTP (کابل زوج به هم تابیده بدون حفاظ) روی یک لینک فیبر نوری تک رشته،» برای ارائه‌دهندگان اشتراک خدمات، شبکه‌های لن سازمانی یا هر جایی که در آن محدودیت هایی در فیبر موجود وجود دارد ایده‌آل باشند. با سازگاری کانورتر، مدیران شبکه قادر خواهند بود از صرفه‌جویی در بودجه متریال و کار بهره ببرند، و در عین حال ظرفیت فیبر بدون نصب کابل‌های جدید دو برابر خواهد شد.

Simplex BiDi WDM Mux/DeMux

ترانسیور BiDi WDM Mux/DeMux  سیمپلکس برای ترکیب کردن و جدا کردن طول موج‌ها به صورت WDM Mux / DeMux معمول استفاده می‌شود. اما برای انتقال فیبر تک رشته طراحی شده است. به طور کلی، این نوع ترانسیور به صورت جفتی استفاده می‌شود و پورتهای Mux / DeMux برای طول موجهای خاص باید مخالف هم باشند.

با توجه به انواع سیستم‌های مختلف، می‌توان آن را به این صورت تقسیم‌بندی کرد: CWDM BiDi Mux / DeMux (WDM غیرمتراکم) و DWDM BiDi Mux / DeMux (WDM متراکم).آنچه که ما در بالا ذکر کردیم تنها شامل بخش کوچکی از مولفه‌هایی است که با راه‌حل فیبر تک رشته مرتبط هستند.

علاوه بر اینها، بسیاری از مولفه‌های دیگر مانند اسپلیترهای سیمپلکس PLC (مدار موج نوری مسطح)، OADM (مالتی‌پلکسر نوری ADD/DROP) و محصولات مختلف فیبری سیمپلکس وجود دارد.

نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، مروری کلی داشتیم روی فناوری انتقال فیبر تک رشته همراه با توضیح مزایا و محدودیت‌های آن، و چندین مولفه معمول که در سیستم انتقال فیبر تک رشته نیز استفاده می‌شوند. شکی نیست که شایستگی‌های فیبرهای تک رشته برتر از سایر روش‌های انتقال است، به این دلیل که با استفاده از آن در هزینه‌ها صرفه‌جویی شده و ظرفیت شبکه نیز افزایش می‌یابد.

با این حال، فیبر تک رشته به دلیل محدودیت‌هایی که دارد، در حال حاضر نه می‌تواند جایگزین فیبر دوال (DUAL FIBER)  شود و نه می‌تواند به گستردگی فیبر دوال (DUAL FIBER) مورد پذیرفتگی قرار بگیرد.

علاوه بر این، هنگام استفاده از راه‌حل فیبر تک رشته، مجبور هستید قطعات مختلف فیبر نوری تک رشته را مد نظر داشته باشید.