فیبر سینگل مود (Single Mode Fiber): انواع، مزایا، معایب و کاربردها


فیبر نوری یکی از فناوری‌های پیشرفته در حوزه ارتباطات است که به دلیل سرعت بالا، پهنای باند گسترده و قابلیت انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی، به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد. در میان انواع فیبرهای نوری، فیبر تک‌حالته (Single Mode Fiber یا SMF) به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع فیبر نوری شناخته می‌شود. در این مقاله به بررسی انواع فیبر تک‌حالته، مزایا، معایب و کاربردهای آن می‌پردازیم.


فیبر سینگل مود چیست؟

فیبر تک‌حالته (SMF) نوعی از فیبر نوری است که برای انتقال تنها یک پرتو یا حالت نور طراحی شده است. این نوع فیبر دارای قطر هسته‌ای باریک (بین ۸ تا ۱۰ میکرومتر) است و معمولاً در طول‌موج‌های ۱۳۱۰ نانومتر و ۱۵۵۰ نانومتر عمل می‌کند. در فیبر سینگل مود، تمام سیگنال‌ها به صورت مستقیم و بدون بازتاب از دیواره‌های فیبر حرکت می‌کنند که این امر باعث کاهش اعوجاج و افزایش کیفیت انتقال داده‌ها می‌شود.


فیبر سینگل مود به دلیل توانایی انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی (تا ۱۰۰ کیلومتر یا بیشتر) و کاهش تضعیف سیگنال، به عنوان گزینه‌ای ایده‌آل برای شبکه‌های ارتباطی بزرگ مانند اینترنت، تلویزیون کابلی و تلفن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سطح مقطع فیبرنوری سینگل مود و ساختار فیزیکی

انواع فیبر سینگل مود: OS1 و OS2

فیبر سینگل مود به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود: OS1 و OS2. این دو نوع فیبر تفاوت‌هایی در ساختار و کاربرد دارند که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود.


۱. فیبر OS1

فیبر OS1 یک کابل با بافر محکم (Tight Buffered) است که برای استفاده در محیط‌های داخلی مانند مراکز داده و شبکه‌های محلی (LAN) طراحی شده است. این نوع فیبر معمولاً در مسافت‌های کوتاه (تا ۱۰ کیلومتر) استفاده می‌شود و دارای حداکثر تضعیف ۱ دسی‌بل بر کیلومتر است. فیبر OS1 برای کاربردهایی که نیاز به انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر شرایط محیطی سخت ندارند، مناسب است.


۲. فیبر OS2

فیبر OS2 یک کابل با لوله شل (Loose Tube) است که برای استفاده در محیط‌های بیرونی مانند شبکه‌های شهری، زیرزمینی و دفنی طراحی شده است. این نوع فیبر قادر به انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی (تا ۲۰۰ کیلومتر) است و دارای حداکثر تضعیف ۰٫۴ دسی‌بل بر کیلومتر می‌باشد. فیبر OS2 برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت در برابر شرایط آب‌وهوایی و تنش‌های مکانیکی دارند، ایده‌آل است.


هر دو نوع فیبر OS1 و OS2 از اتصالات گیگابیت و ۱۰ گیگابیت اترنت پشتیبانی می‌کنند. با این حال، فیبر OS2 قابلیت پشتیبانی از اتصالات ۴۰ گیگابیت و ۱۰۰ گیگابیت اترنت را نیز دارد.


مزایای فیبر سینگل مود

فیبر سینگل مود در مقایسه با فیبر چندحالته (Multimode Fiber) مزایای قابل توجهی دارد که آن را به گزینه‌ای برتر برای شبکه‌های ارتباطی تبدیل می‌کند. برخی از مهم‌ترین مزایای فیبر سینگل مود عبارتند از:

کاربردهای کابل سینکل مود

۱. پشتیبانی از مسافت‌های طولانی

فیبر سینگل مود به دلیل تضعیف سیگنال کم‌تر، قادر به انتقال داده‌ها در مسافت‌های بسیار طولانی (تا ۲۰۰ کیلومتر) است. در حالی که فیبر چندحالته معمولاً برای مسافت‌های کوتاه‌تر (چند صد متر) استفاده می‌شود.


۲. پهنای باند بالاتر

فیبر سینگل مود پهنای باند بیشتری نسبت به فیبر چندحالته ارائه می‌دهد. این ویژگی باعث می‌شود که فیبر سینگل مود برای انتقال حجم بالایی از داده‌ها در شبکه‌های پرترافیک ایده‌آل باشد.


۳. عدم وجود پاشندگی

در فیبر سینگل مود، تنها یک حالت نور منتقل می‌شود که این امر باعث کاهش پاشندگی مدی (Modal Dispersion) و افزایش کیفیت سیگنال می‌شود. این ویژگی به ویژه در مسافت‌های طولانی بسیار مهم است.


۴. سرعت انتقال بالا

فیبر سینگل مود به دلیل عدم وجود پاشندگی مدی و نویزهای مرتبط با آن، قادر به انتقال داده‌ها با سرعت بسیار بالا است. این نوع فیبر می‌تواند سیگنال‌ها را با سرعتی تا ۵۰ برابر بیشتر از فیبر چندحالته انتقال دهد.


معایب فیبر سینگل مود

با وجود مزایای متعدد، فیبر سینگل مود دارای برخی معایب نیز هست که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود:

۱. نیاز به دقت بیشتر در اتصالات

به دلیل قطر هسته باریک فیبر سینگل مود (۸ تا ۱۰ میکرومتر)، اتصال نور به این نوع فیبر نیاز به دقت و تلرانس بیشتری دارد. این امر باعث می‌شود که فرآیند اتصال و کوپلینگ نور در فیبر سینگل مود پیچیده‌تر و زمان‌برتر باشد.

۲. هزینه بالاتر

تجهیزات و قطعات مورد استفاده در فیبر سینگل مود معمولاً گران‌تر از فیبر چندحالته هستند. این هزینه‌ها شامل لیزرهای حالت جامد و سایر تجهیزات پیشرفته‌ای است که برای انتقال نور در فیبر سینگل مود مورد نیاز است.

۳. فناوری پیچیده‌تر

تولید و نگهداری فیبر سینگل مود نسبت به فیبر چندحالته پیچیده‌تر است. این امر به دلیل نیاز به دقت بالا در ساخت و همچنین استفاده از فناوری‌های پیشرفته‌تر است.

کاربردهای فیبر سینگل مود

فیبر سینگل مود به دلیل مزایای متعدد، در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخی از مهم‌ترین کاربردهای فیبر سینگل مود عبارتند از:

۱. شبکه‌های ارتباطی طول‌مدت

فیبر سینگل مود به دلیل توانایی انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی، به طور گسترده‌ای در شبکه‌های ارتباطی بین‌شهری و بین‌المللی استفاده می‌شود.

۲. مراکز داده

در مراکز داده، فیبر سینگل مود برای اتصال سرورها و تجهیزات شبکه‌ای که نیاز به پهنای باند بالا و سرعت انتقال سریع دارند، استفاده می‌شود.

۳. شبکه‌های تلویزیون کابلی

فیبر سینگل مود برای انتقال سیگنال‌های تلویزیون کابلی در مسافت‌های طولانی و با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۴. تجهیزات فیبر نوری

فیبر سینگل مود در ساخت تجهیزات فیبر نوری مانند آداپتورهای فیبر نوری، تضعیف‌کننده‌ها (Attenuators)، پچ‌کوردها و پیک‌تیل‌ها استفاده می‌شود.



فیبر سینگل مود به دلیل توانایی انتقال داده‌ها در مسافت‌های طولانی، پهنای باند بالا و کاهش پاشندگی مدی، به عنوان یکی از بهترین گزینه‌ها برای شبکه‌های ارتباطی مدرن شناخته می‌شود. با وجود هزینه‌های بالاتر و نیاز به فناوری پیشرفته‌تر، مزایای این نوع فیبر آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهای مختلف تبدیل کرده است. در نهایت، استفاده از فیبر سینگل مود در سیستم‌های شبکه‌ای نه تنها باعث افزایش سرعت و کیفیت انتقال داده‌ها می‌شود، بلکه امکان گسترش شبکه‌ها در مسافت‌های طولانی را نیز فراهم می‌کند.