آیا فیبر نوری سینگل مُد با استاندارد G.652 انتخاب مناسبی است؟
دو مرجع اصلی برای استاندارد‌سازی و تعیین مشخصات فیبرهای نوری سینگل مد وجود دارد. اولین مورد استاندارد سری ITU-T G.65x و مورد دوم استاندارد IEC 60793-2-50 (Published as BS EN 60793-2-50) می‌باشد. از آنجایی که استانداردهای سازمان ITU-T مرسوم‌تر و ساده‌تر است، در اینجا نیز به استاندارد ITU-T G.65x می‌پردازیم.
| مدل | استاندارد |
| ITU-T G.652.A, ITU-T G.652.B, ITU-T G.652.C, ITU-T G.652.D | ITU-T G.652 |
| ITU-T G.653.A, ITU-T G.653.B | ITU-T G.653 |
| ITU-T G.654.A, ITU-T G.654.B, ITU-T G.654.C | ITU-T G.654 |
| ITU-T G.655.A, ITU-T G.655.B, ITU-T G.655.C, ITU-T G.655.D, ITU-T G.655.E | ITU-T G.655 |
| ITU-T G.656 | ITU-T G.656 |
| ITU-T G.657.A1, ITU-T G.657.A2, ITU-T G.657.B2, ITU-T G.657.B3 | ITU-T G.657 |
جدول (۱): فیبرهای نوری سینگل مد G.65x
فیبر نوری G.652 چیست؟
می‌توان گفت که از میان تمامی فیبرهای نوری استاندارد بر پایه مدل G.65x، فیبر نوری سینگل مُد G.652 بیشترین میزان استفاده را در مخابرات و شبکه‌های نوری دارد. از این حیث، مدل مذکور به فیبر نوری سینگل مد استاندارد موسوم است. فیبر نوری G.652 به گونه‌ای طراحی شده است تا در نزدیکی طول موج معروف 1310nm پاشندگی نزدیک به صفر داشته باشد. به عبارت دیگر، فیبر نوری مذکور جهت استفاده در طول موج 1310nm بهینه شده است. لازم به ذکر است این فیبر بازخورد مناسبی در طول موج 1550nm نیز دارد.
اولین نمونه از فیبر نوری با استاندارد G.652 در سال 1984 مورد استفاده قرار گرفت. همان‌طور که در جدول فوق نیز مشاهده کردید، امروزه استاندارد G.652 خود دارای چهار مدل G.652.A، G.652.B، G.652.C و G.652.D است. لازم به ذکر است که قطر هسته در تمامی این چهار مدل حدود 8~10 میکرون است. امروزه اکثر فیبرهای نوری OS2 مدل‌های C و D بوده و کمتر از مدل‌های A و B استفاده می‌شود. در جدول زیر مقایسه بین فیبرهای نوری G.652 بر اساس پارامترهایی مهم نظیر تضعیف، پاشندگی مد قطبشی (PMD) و … آمده است:
| G.652.D | G.652.C | G.652.B | G.652.A | مشخصه |
| Less than 0.4 from 1310 to 1625nm, less than 0.3 at 1550nm and at 1383nm, it must be less than that specified at 1310nm, after hydrogen aging | Less than 0.4 / 0.35 / 0.4 at 1310 / 1550 / 1625nm | Less than 0.5 / 0.4 at 1310 / 1550nm | تضعیف
(dB/km) |
|
| Less than 0.5 dB at 1625 nm. | Less than 0.5 dB at 1550 nm | تضعیف ریزخمش
(Macro Bending) |
||
| Less than 0.2 ps/sqrt(km) | Less than 0.5 ps/sqrt(km) | Less than 0.2 ps/sqrt(km) | Less than 0.5 ps/sqrt(km) | PMD |
| 8.6 µm | حداقل قطر مد ثابت اسمی
(Nominal Mode Filed Diameter) |
|||
| 9.5 µm | حداکثر قطر مد ثابت اسمی
(Nominal Mode Filed Diameter) |
|||
جدول (۲): مقایسه فیبرهای نوری G.652
لازم به ذکر است که نام‌های OM برای فیبرهای نوری مالتی مد و OS برای فیبرهای نوری سینگل مد، غالباً بر اساس قطر هسته و سایر ویژگی‌ها که خود وابسته به قطر هسته می‌باشند، به کار می‌روند. در جدول‌های زیر مقایسه این نوع از فیبرها نیز آمده است:
تفاوت نوع G.652.D با سایر فیبرهای نوری G.652
فیبر نوری G.652.D جدید‌ترین نسل از استاندارد G.652 است که تفاوت‌هایی با نسل‌های پیشین دارد. در مقام مقایسه با فیبرهای نوری G.652.A و G.652.B، مدل G.652.D قادر به حذف پیک آب (Water Peak) در کل ناحیه یا طیف طول موج کاری است . به هنگام ساخت فیبرهای نوری، رطوبت باقی‌مانده در فرآیند ساخت یا نفوذ رطوبت یا اتم‌های هیدروژن به ساختار فیبرهای نوری، باعث تضعیف زیاد توان در طول موج حدود 1383nm می‌شود. از این حیث در علم مخابرات این امر به پیک آب موسوم است.
ش
شکل(۱):مقایسه افت و نمایش پیک آب در فیبرهای نوری G.652
مدل‌های G.652.A و G.652.B به دلیل تضعیف زیاد در باند طول موجی E (1360 ~ 1460nm)، جایی که پیک آب وجود دارد، جهت کاربردهای تسهیم طول موجی (Wavelength Division Multiplexing : WDM) مناسب نیستند. می‌توان گفت که فیبر نوری مدل G.652.D جهت کاهش پیک آب در باند طول موجی E توسعه پیدا کرد. به عبارت دیگر، فیبرهای نوری G.652.D گزینه‌ای مناسب جهت کاربردهای تسهیم طول موجی انبوه یا بزرگ (DWDM/CWDM) در نواحی طول موجی 1310nm و 1550nm هستند.
فیبرهای نوری مدل G.652.C نیز قادر به کاهش پیک آب در در ناحیه طولی موجی مذکور هستند. اما در مقایسه با مدل‌های G.652.D، با توجه به جدول ارائه شده در بخش قبل، دارای پاشندگی مُد قطبشی (PMD) بزرگتری هستند.
تفاوت بین دو مدل G.652 و G.655
فیبر نوری G.652 دارای پاشندگی صفر در طول موج 1310nm است. اما فیبر نوری G.655 از نوع فیبرهای نوری با پاشندگی شیفت یافته غیر صفر (Non Zero Dispersion Shifted Fiber : NZDSF) است. به عبارت دیگر، نقطه پاشندگی صفر به نزدیکی طول موج 1550nm شیفت یا جا به جا شده است. این امر در شکل زیر نشان داده شده است.
شکل (۲): منحنی پاشندگی فیبرهای نوری G.652 و NZDSF
فیبرهای نوری NZDSF با شیفت نقطه صفر پاشندگی در نزدیکی پنجره مخابراتی 1550nm، بر اثرات غیرخطی نظیر مخلوط سازی چهار موج (Four Wave Mixing) در سیستم‌های WDM غلبه می‌کند. دقت داشته باشید که نقطه صفر پاشندگی در فیبر نوری NZDSF G.655 در طول موج 1550nm نیست و تنها در نزدیکی این طول موج قرار دارد (شکل فوق).
همان‌طور که در شکل فوق مشخص است، فیبرهای NZDSF دارای دو مدل D + و D – هستند که به ترتیب بیانگر شیب مثبت و منفی منحنی پاشندگی برحسب طول موج هستند. فیبرهای نوری G.655 در باند مخابراتی C (1530 ~ 1560nm) دارای مقدار کمی پاشندگی کروماتیک (رنگی) هستند. همچنین این فیبرها جهت استفاده در تقویت کننده‌های فیبر نوری آلاییده به عنصر اربیوم (Erbium Doped Fiber Amplifier : EDFA) بسیار مناسب هستند.
میزان تضعیف فیبرهای نوری G.655 به طور معمول حدود 0.2 dB/km و دارای پاشندگی مد قطبشی کمتر از 0.1 ps/sqrt(km) است که هر دو این مقدار از مقادیر متناظر در فیبرهای نوری G.652 کمتر است.
تفاوت بین دو مدل G.652 و G.657
فیبرهای نوری G.657 به گونه طراحی شده‌اند تا بهترین هماهنگی را با فیبرهای نوری G.652 داشته باشند. می‌توان گفت که مزیت اصلی فیبرهای نوری G.657 نسبت به سایر فیبرهای نوری، قابلیت میزان خمش زیاد و تضعیف کم در شعاع خمش‌های خیلی کوچک است. حداکثر قابلیت میزان خمش در مقایسه با فیبرهای نوری G.652 در شکل زیر نشان داده شده است.
فیبرهای نوری G.657 خود به دو نوع A و B تقسیم می‌شوند. از نوع A غالباً در شبکه‌های دسترسی و از نوع B در قسمت‌های انتهای شبکه در مسیرهای پر پیچ و خم (اتاق‌های سرور) استفاده می‌شود.
مقایسه شعاع خمش دو نوع مرسوم فیبر نوری
انتخاب مناسب فیبرهای نوری سینگل مُد (SMF)
سازمان ITU-T فیبرهای نوری مختلف را بر اساس استاندارد G.65x جهت کاربردهای مختلف دسته‌بندی کرده است. در بالا در خصوص فیبرهای نوری G.652، G.655 و G.657 مطالبی را ارائه دادیم.
فیبرهای نوری G.653 که در طول موج‌های 1310nm و 1550nm مورد استفاده قرار می‌گیرند، دارای پاشندگی رنگی صفر شیفت یافته در ناحیه 1550nmهستند. نسل جدید‌تر فیبرهای نوری G.654 هستند که در طول موج 1550nm دارای تضعیف بسیار کم و Cut Off شیفت یافته هستند. فیبرهای نوری G.656 نیز در ناحیه طول موجی 1460 تا 1625nm جهت شبکه‌های پهن‌باند مورد استفاده قرار می‌گیرند. در جدول زیر مناسب‌ترین کاربردها برای فیبرهای نوری خانواده G.65x آورده شده است.
| کاربرد | ناحیه طول موجی (nm) | نام‌های دیگر | مدل |
| LAN, MAN, access networks and CWDM transmission | 1310, 1550, 1625 | فیبر استاندارد تک مد
Zero-Dispersion/Non-dispersion-shifted fiber, or standard SMF |
G.652 |
| Long Haul single mode transmission systems using erbium doped fiber amplifiers (EDFA) | 1310 to 1550 | فیبر نوری با پاشندگی شیفت یافته
Dispersion Shifted Optical Fiber |
G.653 |
| Higher bandwidth submarine systems and back haul systems | 1550 | فیبر نوری با کات آف شیفت یافته
Cut Off Shifted Optical Fiber |
G.654 |
| Long-haul systems that use Dense WDM (DWDM) transmission | 1550 to 1625 | فیبر نوری با پاشندگی شیفت یافته غیر صفر (NZDSF) | G.655 |
| Long haul systems that use CWDM and DWDM transmission over the specified wavelength range | 1460 to 1625 | پاشندگی غیرصفر برای مخابرات نوری پهن‌باند | G.656 |
| Fiber-to-the-home (FTTH) networks | 1260 to 1625 | فیبرهای غیر حساس به خمش برای شبکه‌های دسترسی | G.657 |
دقت داشته باشید که هر کدام از فیبرهای نوری سینگل مد خانواده G.65x برای کاربرد و هدفی خاص توسعه و تکامل یافته است. از این حیث انتخاب صحیح نوع فیبر جهت پایداری شبکه و قیمت تمام شده مناسب، برای طراحان و مهندسان مخابرات نوری از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است.
