هر آنچه که باید در مورد پچ کوردهای فیبر نوری بدانید

معماری انتقال داده‌های مدرن گواهی بر نبوغ انسان است که به سرعت از سیگنال‌های الکتریکی مبتنی بر مس-به سرعت نزدیک{2}}- انتشار نور فوتونیک تغییر می‌کند. در این زیرساخت وسیع از مراکز داده در مقیاس بزرگ، شبکه‌های حامل مخابرات، شبکه‌های محلی سازمانی، و اتصالات پهن باند مسکونی، اتصال فیزیکی به هم پایه اصلی است که سیستم‌های متفاوت را به هم متصل می‌کند. در حالی که-خطوط ترانک با ظرفیت بالا، مجراهای مدفون در فضای باز، و کابل‌کشی ساختار یافته ستون فقرات، داده‌ها را در سرتاسر ساختمان‌ها و قاره‌ها حمل می‌کنند، پیوند نهایی و حیاتی بین تجهیزات شبکه فعال، پچ‌پنل‌ها و رابط‌های سرور متکی بر یک جزء فریبنده ساده و در عین حال بسیار مهندسی شده است: وصله کابل فیبر نوری. این مجموعه نوری تخصصی که اغلب به آن صرفاً به عنوان کابل پچ، جامپر یا کابل وصله می‌گویند، فرستنده‌های گیرنده فعال را با چارچوب‌های توزیع غیرفعال پل می‌کند و انتقال داده با سرعت بالا را انعطاف‌پذیر، ماژولار و قابل نگهداری می‌سازد.

آناتومی و ساخت هسته پچ کورد
در نگاه اول، یک سیم وصله ممکن است به نظر برسد که طول مستقیمی از سیم است که در دو طرف آن دارای اتصالات پلاستیکی است. با این حال، ساختار داخلی آن شامل مهندسی نوری و مکانیکی پیچیده است که برای محافظت از الیاف شیشه‌ای شکننده طراحی شده و در عین حال از اتلاف بسیار{1}}درج کم و وفاداری سیگنال بالا اطمینان می‌دهد. هر کابل استاندارد متشکل از یک هسته فیبر نوری داخلی و روکش، پوشش‌های بافر محافظ، اعضای استحکام، یک پوشش محافظ بیرونی، و{3}}کانکتورهای انتهایی کارخانه در هر دو انتها است.
درونی ترین جزء خود فیبر نوری است که از یک هسته میکروسکوپی تشکیل شده است که نور از طریق آن عبور می کند و توسط یک لایه روکشی با ضریب شکست پایین تر احاطه شده است تا انعکاس کلی داخلی را اعمال کند. بسته به کاربرد، این فیبر می‌تواند یک حالت-یا چند{2}}حالت باشد. پوشش فیبر یک پوشش محافظ اولیه است که معمولاً از{4}آکریلات دو لایه ساخته می‌شود که شیشه را در برابر رطوبت و ساییدگی‌های میکروسکوپی در طول تولید و جابجایی محافظت می‌کند. در طراحی استاندارد پچ کورد، این فیبر پوشش داده شده بیشتر توسط یک بافر ثانویه 900-میکرون محکم یا محصور در یک ساختار لوله شل، بسته به اینکه کابل برای وصله فضای بسته در داخل ساختمان یا محیط های مقاوم تر درجه بندی شده باشد، محافظت می شود.
اطراف الیاف بافر لایه ای از نخ آرامید است که بیشتر با نام تجاری Kevlar شناخته می شود. این فیبر مصنوعی با استحکام-کششی{2} بالا، یک عنصر ساختاری حیاتی از سیم کابل فیبر نوری است که کشش کششی و تنش مکانیکی را در طول نصب، مسیریابی و نگهداری روزانه جذب می‌کند. بدون این آرماتور آرامید، کشیدن یا کشیدن ژاکت کابل، بارهای کششی مستقیمی را روی هسته شیشه وارد می‌کند که منجر به شکستگی‌های کوچک، تخریب سیگنال یا شکستگی فاجعه‌بار فیبر می‌شود.
در نهایت، کل مجموعه در یک ژاکت محافظ بیرونی ساخته شده از مواد پلیمری تخصصی مانند پلی وینیل کلراید (PVC) یا ترکیبات هالوژن کم دود صفر (LSZH) قرار می گیرد. ژاکت های LSZH به استاندارد صنعتی برای مراکز داده سازمانی مدرن و فضاهای بسته تبدیل شده اند، زیرا آنها گازهای هالوژن سمی یا دود متراکم را هنگام قرار گرفتن در معرض گرمای شدید یا آتش منتشر نمی کنند و به طور قابل توجهی ایمنی پرسنل و تجهیزات را افزایش می دهند. پچ‌کوردهای تخصصی ممکن است دارای زره‌های فلزی یا ژاکت‌های پلی‌اورتان سنگین-برای محیط‌های صنعتی، خشن{3}}یا در فضای باز باشند که در آن جوندگان، رطوبت و بارهای خردکننده، سلامت فیزیکی را تهدید می‌کنند.

رمزگشایی انواع اتصالات و پرداخت تمام می شود
رابط مکانیکی که یک پچ کورد را به یک پورت سوئیچ فعال، فرستنده گیرنده یا پچ پنل متصل می کند با نوع اتصال دهنده و پرداخت پرداخت آن تعریف می شود. انتخاب ترکیب کانکتور صحیح بسیار مهم است، زیرا رابط های نامتناسب از جفت شدن فیزیکی جلوگیری می کند یا منجر به تضعیف و بازتاب نوری شدید می شود.
چندین سبک اتصال دهنده اصلی بر چشم انداز مدرن ارتباطات راه دور تسلط دارند. کانکتور لوسنت که عموماً به عنوان رابط LC شناخته می‌شود، پادشاه بلامنازع محیط‌های مرکز داده با تراکم بالا-است. طراحی LC با داشتن یک فرول سرامیکی فشرده 1.25-میلی متری و مکانیزم فشاری{7}}کششی مناسب شبیه به کانکتور مسی RJ-45، به مهندسان شبکه اجازه می‌دهد تا دو برابر بیشتر اتصالات را در یک واحد رک در مقایسه با کانکتورهای قدیمی‌تر بسته بندی کنند. این ویژگی صرفه جویی در فضا، وصله سیم کابل فیبر نوری LC را به انتخاب اصلی برای اتصال سوئیچ‌ها، سرورها و فرستنده‌های فرستنده و گیرنده مدرن مانند ماژول‌های +SFP و QSFP تبدیل می‌کند.
کانکتور مشترک یا کانکتور SC از یک فرول سرامیکی بزرگتر 2.5-میلی متری و یک مکانیزم ضامن فشار{{3}کششی با یک کلیک مشخص برای تأیید درگیری ایمن استفاده می کند. اگرچه حجیم‌تر از کانکتور LC، کانکتورهای SC به دلیل مدیریت فیزیکی قوی و سهولت استفاده، به طور گسترده در سیم‌کشی قدیمی، سیستم‌های تلویزیون کابلی و فیبرهای تک حالته خاص-به--خانه (FTTH) استفاده می‌شوند. سایر کانکتورهای قدیمی یا تخصصی عبارتند از کانکتور Straight Tip (ST) که دارای مکانیزم قفلی-پیچشی{10}}قفلی است که در شبکه‌های صنعتی چند حالته قدیمی‌تر رایج شده است، و کانکتور Ferrule (FC) که از پیچ رزوه‌دار استفاده می‌کند{12}}روی لوله‌های آزمایشی بسیار بالا{12} ارتباطات
فراتر از بدنه فیزیکی رابط، هندسه و جلا دادن انتهای فرول سرامیکی{0}} نحوه انتقال نور را در مرز جفت‌گیری دیکته می‌کند. هنگامی که دو وجه{2}} انتهای فیبر به هم می‌رسند، شکاف‌های هوای میکروسکوپی می‌توانند باعث انعکاس نور به سمت عقب به سمت فرستنده شوند، پدیده‌ای که به عنوان انعکاس برگشتی یا کاهش برگشت نوری (ORL) شناخته می‌شود، که می‌تواند منابع لیزر را بی‌ثبات کند و خطاهای بیتی ایجاد کند. برای مبارزه با این، تولید کنندگان از پرداخت های استاندارد شده پرداخت می کنند.
جلا دهنده تماس فیزیکی (PC) دارای یک نوک حلقه محدب و کمی گرد است که تماس فیزیکی بین هسته‌های شیشه را تضمین می‌کند، شکاف‌های هوا را کاهش می‌دهد و در مقایسه با کانکتورهای صیقلی صاف-بازتاب را کاهش می‌دهد. پولیش Ultra Physical Contact (UPC) این مفهوم را با استفاده از یک فرآیند پرداخت مکانیکی طولانی تر می کند که سطح شیشه ای صاف تر و گنبدی شکل ایجاد می کند و به معیارهای تلفات برگشتی عالی مناسب برای انتقال داده های دیجیتال استاندارد دست می یابد.
برای برنامه‌های کاربردی با پهنای باند بالا، انتقال ویدیوی آنالوگ، و شبکه‌های تک حالته حساس، جلادهنده تماس فیزیکی زاویه‌دار (APC) استاندارد صنعتی قطعی است. یک کانکتور APC دارای یک صفحه-فرول است که دقیقاً با زاویه هشت-درجه صیقلی شده است. این زاویه حاد تضمین می‌کند که هر نور بازتاب‌شده در داخل پوشش{6}}مرز هوا به دام می‌افتد و به مواد اطراف بازتاب می‌شود، نه اینکه مستقیماً از هسته به سمت منبع لیزر حرکت کند. کانکتورهای APC معمولاً مقادیر تلفات بازگشتی استثنایی بیش از 60 دسی بل را نشان می‌دهند، که باعث می‌شود به راحتی با محفظه سبز متمایز بیرونی یا رنگ صندوق عقب آن‌ها قابل شناسایی باشند، که به شدت با محفظه‌های آبی کانکتورهای UPC استاندارد تضاد دارند.

حالت تک-در مقابل چند{1}}حالت: انتخاب رسانه نوری مناسب
استقرار کابل فیبر نوری با موفقیت به درک کامل تمایز بین رسانه های نوری تک حالته و چند حالته- نیاز دارد. در حالی که هر دو نوع هدف اصلی حمل پالس های نور از نقطه A به نقطه B را انجام می دهند، ابعاد هسته داخلی، ویژگی های جمع آوری نور، فواصل انتقال و سازگاری فرستنده گیرنده به شدت متفاوت است.
فیبر تک حالته-برای ارتباطات راه دور-از راه دور، ستون فقرات دانشگاه، و{2}}اتصالات مرکز داده با سرعت بالا با کیلومترها طراحی شده است. این دارای یک قطر هسته بسیار کوچک است که معمولاً حدود 9 میکرون اندازه گیری می شود که توسط یک روکش 125{8}} میکرونی احاطه شده است. از آنجایی که هسته تقریباً میکروسکوپی است، نور مجاز است در یک مسیر مستقیم و منفرد به سمت پایین فیبر حرکت کند، بدون اینکه از دیواره‌های روکشی منحرف شود. این انتشار بدون مانع، پراکندگی مودال را حذف می‌کند-پدیده‌ای را که در آن پرتوهای نور در زوایای مختلف وارد فیبر می‌شوند و در زمان‌های کمی متفاوت به مقصد می‌رسند{10}}به کابل‌های وصله تک حالته اجازه می‌دهد تا داده‌ها را در طول ده‌ها یا حتی صدها کیلومتر در پهنای باند فوق‌العاده بالا با پهنای باند 3 موج لیزری10 با جفت شدن منبع لیزری10 ارسال کنند. یا 1550 نانومتر پچ کوردهای تک حالته به طور جهانی با ژاکت های بیرونی زردشان شناسایی می شوند.
فیبر چند حالته، برعکس، برای ارتباطات کوتاه-در داخل ساختمان‌ها، شبکه‌های محلی سازمانی و رک‌های سرور مرکز داده محلی طراحی شده است. دارای قطر هسته به طور قابل توجهی بزرگتر، معمولاً 50 میکرون یا اندازه قدیمی 62.5 میکرون است که در همان روکش خارجی 125- میکرونی قرار گرفته است. هسته بزرگتر به چندین حالت نور اجازه می دهد تا به طور همزمان در فیبر در زوایای مختلف منتشر شود. در حالی که این کار فیبر چند حالته را آسان‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌کند{10}}همراه با منابع نوری پرقدرت، کم‌هزینه‌تر مانند لیزرهای عمودی-سطح حفره{14}} و لیزرهای ساطع کننده (VCSEL) و حالت‌های تابش نور در مقایسه با دیودهای حداکثر انتشار نور (LED) رسانه ها
برای طبقه‌بندی عملکرد چند حالته در سرعت‌های شبکه در حال تکامل، صنعت ارتباطات از یک سیستم طبقه‌بندی OM (Optical Multi{1}}) از OM1 تا OM5 استفاده می‌کند. فیبرهای OM1 و OM2 که به ترتیب از 62.5-میکرون و 50{13}}میکرون استفاده می‌کنند، تا حد زیادی استانداردهای قدیمی هستند که محدود به نرخ داده کمتر و فواصل کوتاه‌تر هستند. فیبرهای OM3 و OM4 فیبرهای 50{20}}چند حالتی{23}}لیزری بهینه‌شده‌ای هستند که قادر به پشتیبانی از انتقال اترنت ۱۰ گیگابیت، ۴۰ گیگابیت و ۱۰۰ گیگابیت در فواصل چند صد متری هستند و آنها را به اصلی ترین وصله مرکز داده سازمانی مدرن تبدیل می‌کند. OM5 نشان‌دهنده جدیدترین تحول در فناوری چند حالته است که به طور خاص برای برنامه‌های Wideband Multi-Mode Fiber (WBMMF) مهندسی شده است. OM5 برای پشتیبانی از تقسیم طول موج کوتاه (SWDM) طراحی شده است، که اجازه می دهد چندین طول موج متمایز نور به طور همزمان روی یک جفت فیبر چند حالته منتقل شود، در نتیجه ظرفیت انتقال بدون نیاز به کابل فیزیکی اضافی چند برابر می شود. پچ کوردهای چند حالته با کدگذاری رنگ ژاکت استاندارد، با نام نارنجی OM1 و OM2، آبی با علامت OM3 و OM4، و سبز لیمویی با علامت OM5 متمایز می شوند.

بهترین روش ها برای استقرار، مسیریابی و نگهداری
حتی وصله‌بند کابل فیبر نوری دارای بالاترین درجه-کارخانه-در صورت اعمال نصب نامناسب، مسیریابی نامناسب، یا سوء استفاده فیزیکی، عملکرد قابل اعتمادی نخواهد داشت. از آنجایی که فیبرهای نوری اساساً رشته‌هایی از-شیشه با خلوص بالا هستند، محدودیت‌های فیزیکی دارند که آنها را از کابل‌های مسی سنتی متمایز می‌کند. اجرای پروتکل های عملیاتی سختگیرانه در حین نصب و نگهداری مداوم، حداکثر زمان کار شبکه و یکپارچگی سیگنال را تضمین می کند.
حیاتی ترین پارامتر فیزیکی حاکم بر استقرار کابل فیبر پچ، حداقل شعاع خمش است. هنگامی که یک وصله سیم به شدت در اطراف یک گوشه محکم خم می شود یا به شدت در یک مدیر کابل پر شده گیر می کند، زاویه بحرانی بازتاب داخلی کل نقض می شود. این باعث می‌شود که نور از طریق پوشش بیرونی به محیط اطراف فرار کند، پدیده‌ای که به عنوان افت خمشی ماکرو{2}}شناخته می‌شود. خم شدن ماکرو{4}}به صورت تضعیف فوری سیگنال، از دست دادن زیاد درج و خرابی های متناوب پیوند ظاهر می شود که می تواند مهندسان شبکه را گیج کند. تکنسین‌ها باید به شدت از-دستورالعمل‌های شعاع خمش مشخص شده سازنده-معمولاً کمتر از ده برابر قطر بیرونی کابل برای نصب‌های استاتیک و پانزده بار در طول کشش فعال-استفاده از شعاع{9}}کلیپ‌های کنترل، براکت‌های مسیریابی آبشار در سراسر براکت‌های مسیریابی آبشار، و مسیرهای منحنی افقی عمیق برای حفظ مسیرهای صاف و هموار کابل، پیروی کنند.
به همان اندازه مهم جلوگیری از استرس مکانیکی و نیشگون گرفتن است. برخلاف سیم‌های مسی که می‌توانند اتصالات کابلی محکم و بسته‌بندی سنگین را بدون آسیب داخلی تحمل کنند، کابل‌های پچ فیبر نوری به نیروهای خردکننده جانبی بسیار حساس هستند. سفت کردن بیش از حد تسمه‌های Velcro یا زیپ‌های نایلونی در اطراف بسته‌ای از طناب‌های پچ می‌تواند ژاکت بیرونی را تغییر شکل دهد، لوله‌های بافر داخلی را فشار دهد و فشار میکروسکوپی به هسته شیشه وارد کند و باعث از دست دادن و تضعیف وابسته به قطبش بالا شود. تکنسین‌ها همیشه باید از -قلاب‌های شل-و-به‌جای زیپ‌ها از بست‌های شل استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود که کابل‌ها می‌توانند آزادانه و بدون گیرکردن محدود حرکت کنند.
پاکیزگی پایه مطلق قابلیت اطمینان نوری است. قانون طلایی فیبر نوری حکم می‌کند که هر صفحه{1}}کانکتور باید قبل از جفت‌گیری کاملاً بررسی و تمیز شود، صرف نظر از اینکه سیم پچ کاملاً جدید از بسته‌بندی خارج شده است یا سال‌ها در خدمت بوده است. ذرات گرد و غبار میکروسکوپی، روغن‌های موجود در هوا، روغن‌های پوست از نوک انگشتان انسان، یا حلال‌های تولیدی باقی‌مانده روی یک فرول سرامیکی به عنوان یک مانع فیزیکی یا یک عدسی جذب هنگام جفت شدن دو رابط عمل می‌کنند. این آلودگی می‌تواند نور را پراکنده کند، باعث از بین رفتن شدید درج شود، انعکاس پشت{4} بالا ایجاد کند، و حتی سطح شیشه را برای همیشه بسوزاند یا تحت انتقال لیزری پرقدرت قرار دهد. تکنسین‌ها باید از میکروسکوپ‌های بازرسی نوری تخصصی برای بررسی چهره- انتهای فرول استفاده کنند و برای حذف مؤثر آلاینده‌ها از پاک‌کننده‌های مکانیکی-کلیک یا دستمال‌های پرزدار{9}}اشباع شده با ایزوپروپیل الکل{10}}با خلوص بالا استفاده کنند. هر زمان که یک سیم وصله از یک درگاه فعال جدا می شود، باید سرپوش های محافظ گرد و غبار تمیز را فوراً روی کانکتورهای در معرض دید نصب کنید تا از نشستن گرد و غبار محیط روی نوک شیشه صیقلی جلوگیری شود.
مهندسان شبکه با ترکیب رعایت دقیق استانداردهای پاکیزگی، مدیریت دقیق شعاع خمیدگی، انتخاب رسانه مناسب و درک روشنی از مکانیک کانکتورها، می توانند از پتانسیل کامل زیرساخت نوری استفاده کنند. از آنجایی که تقاضای ترافیک دیجیتال در آینده افزایش می یابد، سیم وصله ساده همچنان به عنوان پل ضروری برای اتصال جهانی با سرعت بالا- باقی خواهد ماند.