ساختار کابل‌های فیبر نوری

انواع مختلفی از کابل‌های فیبر نوری وجود دارد که بر اساس ویژگی‌های ساختاری مانند هسته (Core)، بافر (Buffer)، تعداد فیبرها (Fiber Count)، آرایش کابل (Cable Arrangement)، زیرواحدها (Sub Units)، مواد پرکننده (Filling)، عضو تقویت‌کننده (Strength Member) و روکش بیرونی (Outer Jacket) از هم متمایز می‌شوند. ترکیب این ویژگی‌ها، که هرکدام گزینه‌های مشتق شده‌ی خاص خود را دارند، باعث ایجاد تنوع بسیار زیادی در کابل‌های فیبر نوری می‌شود که می‌توانند در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گیرند.
در این مقاله، ما به توضیح این تفاوت‌ها و ویژگی‌های اصلی هر عنصر در ساختار کابل‌های فیبر نوری می‌پردازیم.

ویژگی‌های ساختاری کابل فیبر نوری

هسته (Core) و غلاف (Cladding) فیبر نوری

قطر بخش داخلی فیبر، یعنی هسته (Core)، کاربرد اصلی کابل فیبر نوری را مشخص می‌کند.

• اگر قطر هسته ۹ میکرومتر (µm) باشد، تنها یک پالس نوری می‌تواند همزمان از آن عبور کند. به این نوع، فیبر تک‌حالته (Single Mode Fiber) گفته می‌شود. این فیبرها برد طولانی‌تری دارند، اما فقط یک سیگنال را انتقال می‌دهند. یک فیبر تک‌حالته می‌تواند یک سیگنال نوری را تا ۵ کیلومتر منتقل کند.

• در مقابل، اگر قطر هسته ۵۰ یا ۶۲.۵ میکرومتر (µm) باشد، چندین پالس نوری می‌توانند همزمان در آن شکست پیدا کرده و عبور کنند. این نوع، فیبر چندحالته (Multi-Mode Fiber) نام دارد. فیبرهای چندحالته قابلیت انتقال چندین سیگنال را به‌طور همزمان دارند، اما در مسافت‌های کوتاه‌تر؛ یک فیبر چندحالته می‌تواند چندین سیگنال نوری را تا ۵۵۰ متر منتقل کند.

هسته‌ی فیبر نوری

چه فیبر از نوع تک‌حالته باشد و چه چندحالته، در هر دو حالت هسته‌ی فیبر دارای یک لایه‌ی غلاف (Cladding) است.

• قطر غلاف به‌طور ثابت ۱۲۵ میکرومتر (µm) بوده و کاملاً به هسته می‌چسبد تا بهترین شرایط شکست نور را فراهم کند.

• لایه‌ی دیگری به نام بافر (Buffer) نیز وجود دارد که اولین لایه‌ی حفاظتی مستقیم است و هسته و غلاف را محکم در بر می‌گیرد. قطر این لایه به‌طور ثابت ۲۵۰ میکرومتر (µm) است.

این سه جزء اصلی: هسته (Core)، غلاف (Cladding) و بافر (Buffer)، یک رشته فیبر خام را تشکیل می‌دهند که پایه و اساس همه‌ی کابل‌های فیبر نوری محسوب می‌شود.

تعداد فیبرها (Fibers Count)

تعداد فیبرهای موجود در یک کابل مشخص می‌کند که چند کانال ارتباطی به‌طور همزمان می‌تواند منتقل کند.

به صورت عملی، یک فیبر تنها می‌تواند در یک جهت در هر زمان داده را انتقال دهد. بنابراین، برای اینکه دو ترنسیور نوری (Optical Transceivers) بتوانند سریع‌تر با هم ارتباط برقرار کنند، باید همزمان ارسال و دریافت داشته باشند. این موضوع با استفاده از دو فیبر به‌عنوان دو کانال ارتباطی امکان‌پذیر می‌شود.

بر اساس تعداد فیبرها، سه نوع کابل فیبر نوری وجود دارد:

1. کابل Simplex

   • دارای یک فیبر

   • استفاده برای انتقال یک‌طرفه‌ی داده‌ها (مانند استریم ساده)

2. کابل Duplex

   • دارای دو فیبر

   • استفاده اصلی در توزیع شبکه‌ها برای ارتباط دوطرفه (ارسال + دریافت همزمان)

3. کابل‌های Multi-Fiber

   • دارای چندین فیبر (بسته به کاربرد، می‌تواند ده‌ها یا صدها فیبر باشد)

   • استفاده در زیرساخت‌های شبکه و مراکز داده (Data Centers)

   • در این کابل‌ها، لایه‌ی بافر فیبرها با رنگ‌های مختلف ساخته می‌شود تا هر فیبر از دیگری قابل تشخیص باشد. این دسته‌بندی معمولاً به صورت گروه‌های ۱۲ یا ۲۴ فیبر بوده و به آن‌ها فیبرهای رنگ‌بندی‌شده (Colour-Coded Fibers) گفته می‌شود.

آرایش کابل (Cable Arrangement)

رشته‌های فیبر خام (Bare Fiber Strands) معمولاً به دو روش اصلی در داخل کابل‌ها کنار هم قرار می‌گیرند:

1. Tight Buffer (بافر فشرده)

• در این روش، هر فیبر یک لایه‌ی محافظ جداگانه (Tight Buffer) دارد که فیبر را محکم در بر می‌گیرد.

• قطر این لایه معمولاً ۰.۹ میلی‌متر است.

• ویژگی‌ها:

  • مقاومت بیشتر در برابر خم‌شدگی (که می‌تواند باعث افت سیگنال شود).

  • محکم‌تر و پایدارتر نسبت به فیبر بدون بافر.

  • کار با آن ساده‌تر است و می‌توان در هر نقطه از کابل، آن را به راحتی جدا (Breakout) کرد و به عنوان یک کابل مستقل استفاده نمود.

• کاربرد:

  • مناسب برای اتصالات داخلی (Indoor) و همچنین کاربردهای خارجی (Outdoor) که نیاز به انعطاف بالا و نصب آسان دارند.

2. Loose Tube (بافر شل یا لوله‌ای)

• در این روش، چندین رشته فیبر به صورت آزاد و شل در داخل یک لوله‌ی مرکزی قرار می‌گیرند.

• این لوله، حفاظت کلی برای همه‌ی فیبرها فراهم می‌کند.

• ویژگی‌ها:

  • امکان جمع‌آوری تعداد زیادی فیبر در یک کابل نسبتاً نازک (اگر برای هر فیبر بافر جداگانه در نظر گرفته می‌شد، قطر کابل خیلی زیاد می‌شد).

  • محافظت بهتر از فیبرها در برابر ضربات فیزیکی و شرایط محیطی سخت.

  • ترمینیشن (اتصال نهایی) در این نوع کابل سخت‌تر است.

• کاربرد:

  • معمولاً برای کاربردهای خارجی (Outdoor) و محیط‌های سخت که مقاومت مکانیکی بالاتری نیاز است.

📌 به طور خلاصه:

• Tight Buffer → راحت‌تر برای نصب و ترمینیشن، مناسب برای Indoor و Outdoor.

• Loose Tube → سخت‌تر برای ترمینیشن، ولی مقاوم‌تر و مناسب‌تر برای Outdoor و جمع‌آوری فیبرهای بیشتر.

زیرواحدها (Sub Units)

در کابل‌های فیبر نوری که از نوع Tight Buffer هستند، وقتی بیش از دو فیبر بافر فشرده در کنار هم قرار بگیرند، بسته به نحوه‌ی طراحی و وجود روکش جداگانه، دو دسته اصلی تعریف می‌شود:

1. Breakout Cable (کابل برک‌اوت)

• در این نوع کابل، هر واحد فیبر یک روکش (Jacket) جداگانه دارد.

• هر فیبر می‌تواند به راحتی به صورت یک کابل مستقل جدا شود و مورد استفاده قرار گیرد.

• کاربرد:

  • معمولاً در شبکه‌های محلی و سازمانی (On-premises Networks) استفاده می‌شود.

  • زمانی که لازم است یک کابل فیبر نوری به چندین کابل مجزا برای زون‌ها و بخش‌های مختلف منشعب شود.

2. Cord Cable یا Distribution Cable (کابل توزیعی / کورد)

• در این نوع کابل، فیبرها روکش جداگانه ندارند و نمی‌توان هر فیبر را به تنهایی به عنوان کابل مستقل استفاده کرد.

• فیبرها فقط در یک ساختار کلی کنار هم قرار گرفته‌اند.

• کاربرد:

  • برای اتصال نقطه به نقطه (Point-to-Point).

  • اگر تعداد فیبرها کم باشد → مصرف داخلی (In-Building Use).

  • اگر تعداد فیبرها زیاد باشد → در زیرساخت شبکه‌های FTTX و پهن‌باند (Broadband) استفاده می‌شوند.

📌 خلاصه:

• Breakout Cable → هر فیبر واحد جدا و مستقل با روکش اختصاصی → مناسب برای شاخه‌بندی شبکه‌ها.

• Cord/Distribution Cable → فیبرها بدون روکش مستقل → مناسب برای اتصالات نقطه به نقطه و زیرساخت‌های گسترده.

پرکننده کابل فیبر نوری (Fiber Cable Filling)

در کابل‌های فیبر نوری چند‌فیبره، بسته به نوع پر (Filling)، دو دسته اصلی وجود دارد:

1. Gel-Filled Cables (کابل‌های ژل‌دار)

• در این نوع کابل‌ها، فضای خالی داخل لوز تیوب مرکزی با ژل مخصوص پر می‌شود.

• این ژل باعث افزایش مقاومت کابل در برابر:

  • رطوبت (مانع نفوذ آب)

  • ضربه‌ها و فشارهای فیزیکی

• کاربرد:

  • بیشتر در محیط‌های بیرونی (Outdoor) و جاهایی که کابل در معرض شرایط سخت محیطی قرار دارد.

2. Gel-Free Cables (کابل‌های بدون ژل)

• در این کابل‌ها فضای داخلی با ژل پر نمی‌شود و کابل خشک باقی می‌ماند.

• به جای ژل، از مواد مقاوم در برابر آتش یا مواد ایمن‌تر برای سلامتی انسان استفاده می‌شود.

• مزایا:

  • ایمنی بیشتر در برابر آتش‌سوزی (Fire-Safe)

  • مواد غیرسمی (Non-Toxic)

• کاربرد:

  • مناسب برای کاربردهای داخلی (Indoor)، مانند ساختمان‌ها و مراکز داده.

📌 خلاصه:

• Gel-Filled → محافظت در برابر رطوبت و ضربه → بیشتر در فضای بیرونی.

• Gel-Free → ایمن‌تر، ضد حریق و غیرسمی → بیشتر در فضای داخلی.

عضو تقویتی کابل فیبر نوری (Strength Member)

عضو تقویتی در کابل فیبر نوری لایه‌ای است که وظیفه اصلی آن مقاومت در برابر کشش فیزیکی و ضربه‌های فشاری است. این لایه باعث می‌شود کابل هنگام نصب، کشیده شدن یا تحت فشار قرار گرفتن، آسیبی نبیند. به‌طور معمول، عضو تقویتی از دو نوع ماده ساخته می‌شود:

1. Aramid Yarn (الیاف آرامید)

• یک الیاف مصنوعی بسیار مقاوم است.

• مزایا:

  • مقاومت کششی بالا

  • مقاومت عالی در برابر حرارت

  • سبک و انعطاف‌پذیر

  • در صورت بریدن یا سوختن، نسبت به شیشه ایمن‌تر است.

• کاربرد:

  • بیشتر در محیط‌های داخلی (Indoor) استفاده می‌شود.

2. Glass Yarn (الیاف شیشه‌ای)

• الیاف شیشه‌ای مقاوم و تیز که عملکرد مشابه آرامید دارد.

• مزایا:

  • مقاومت کششی و حرارتی بالا (مشابه آرامید)

  • ویژگی خاص: در صورت شکستن، تیز و برنده می‌شود و همین موضوع باعث می‌شود جوندگان نتوانند کابل را بجوند.

• کاربرد:

  • بیشتر در محیط‌های بیرونی (Outdoor) استفاده می‌شود.

📌 خلاصه:

• Aramid Yarn → امن‌تر، مقاوم، ضدحرارت → مناسب محیط‌های داخلی.

• Glass Yarn → مقاوم، ضدجویدگی توسط جوندگان → مناسب محیط‌های بیرونی.

روکش بیرونی کابل فیبر نوری (Cable Coating Jacket)

حفاظت از کابل فیبر نوری، هدف اصلی روکش‌های بیرونی (Coating Jackets) است، اما این روکش‌ها معمولاً بسته به محل کاربرد کابل متفاوت هستند؛ چه داخلی (Indoor) و چه خارجی (Outdoor).

کابل‌های داخلی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در صورت آتش‌سوزی مضر نباشند. معمولاً این کابل‌ها دارای روکش‌هایی هستند که:

• تولید دود کم دارند

• فاقد هالوژن (Halogen-Free) هستند؛ یعنی بدون موادی مانند فلورین، کلر، برم و ید، که در صورت سوختن گازهای سمی تولید می‌کنند.

در مقابل، کابل‌های خارجی روکش‌هایی دارند که از خود کابل محافظت می‌کنند و از موادی ساخته شده‌اند که در برابر:

• شرایط محیطی

• رطوبت

• تغییرات دما

• ضربه‌ها

• و اشعه ماورای بنفش خورشید (UV) مقاوم باشند.

کابل‌های Indoor و Outdoor – عضو تقویتی و روکش بیرونی

در نهایت، زیرساخت شبکه که کابل‌های فیبر نوری عنصر اصلی آن هستند، به‌طور مداوم در حال تغییر و بهبود است.
با پیشرفت تحقیقات و توسعه (R&D)، ویژگی‌ها و بهبودهای جدیدی در ساختار کابل‌های فیبر نوری ارائه می‌شوند و ما تلاش می‌کنیم اطلاعات به‌روزتری در مورد آن‌ها ارائه کنیم وقتی که معرفی شوند.