نقش فیبر نوری در پیشرفت اترنت صنعتی

پروتکل‌های اترنت صنعتی با استفاده از فیبر نوری به‌طور مشابهی با پروتکل‌های اترنت معمولی کار می‌کنند، با این تفاوت که از فیبر نوری به جای کابل‌های مسی برای انتقال اطلاعات استفاده می‌شود. این پروتکل‌ها با همان اصول اولیه اترنت عمل می‌کنند، اما با توجه به محیط‌های صنعتی‌تر و نیازهای خاص این بخش، ویژگی‌ها و تنظیماتی به آنها اضافه شده است.

از جمله پروتکل‌های اترنت صنعتی معروف که می‌توانند از فیبر نوری بهره ببرند، می‌توان به این موارد اشاره کرد:

1. PROFINET: یک پروتکل اترنت صنعتی که برای اتصال دستگاه‌های اتوماسیون صنعتی به شبکه استفاده می‌شود. از فیبر نوری برای انتقال داده‌ها در فواصل بلند و در محیط‌های صنعتی نسبت به تداخلات و نویز استفاده می‌کند.
2. Ethernet/IP: یک پروتکل اترنت صنعتی که از پروتکل TCP/IP استفاده می‌کند و برای اتصال انواع تجهیزات اتوماسیون و کنترل به شبکه به‌کار می‌رود. استفاده از فیبر نوری در اینجا نیز به دلیل مقاومت در برابر تداخلات مزیت دارد.
3. Modbus TCP: نسخه اترنتی پروتکل Modbus که برای اتصال تجهیزات مختلف به شبکه‌های کنترل و اتوماسیون استفاده می‌شود. از فیبر نوری برای ارتباط در محیط‌های نفت و گاز، صنعتی و معدنی معمول است.

در این پروتکل‌ها، فیبر نوری به عنوان رسانه انتقال اصلی برای انتقال داده‌ها به کار می‌رود. سیگنال‌ها به شکل نوری (پالس‌های نوری) در فیبر نوری ارسال می‌شوند که توسط دستگاه‌های تبدیل نور به سیگنال الکتریکی در انتهای دستگاه‌ها تفسیر می‌شوند. این فرآیند باعث مقاومت به تداخلات الکترومغناطیسی و افزایش پایداری ارتباطات در محیط‌های صنعتی می‌شود.

۱. مقاومت به تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) و نویز: یکی از مهم‌ترین مزایای فیبر نوری، مقاومت به تداخلات الکترومغناطیسی و نویز است. این ویژگی باعث می‌شود که فیبر نوری در محیط‌هایی که از تجهیزات الکترونیکی قدرتمند و تداخلات الکترومغناطیسی فراوان هستند، بهبود قابل توجهی در کیفیت انتقال داده‌ها ایجاد کند.

۲. فاصله طولی بزرگتر: فیبر نوری می‌تواند داده‌ها را در فواصل طولانی‌تری منتقل کند نسبت به کابل‌های مسی. این امر به ویژه در شبکه‌هایی با محیط‌های گسترده یا محیط‌های صنعتی با فواصل زیاد بین تجهیزات مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۳. کمترین افت از دیدگاه سیگنال: از آنجایی که سیگنال‌ها به صورت نوری در فیبر انتقال می‌یابند، افت سیگنال به‌دلیل مقاومت کمتر و انتشار کمتر در فیبر نوری نسبت به کابل‌های مسی کمتر است.

۴. امنیت: به دلیل عدم انتشار اختلالات الکترومغناطیسی خارج از فیبر، این تکنولوژی برای انتقال داده‌های حساس و اطلاعات محرمانه بسیار مناسب است.

۵. سبک‌ترین وزن و اندازه: فیبر نوری بسیار نازک و سبک‌تر از کابل‌های مسی است که این امکان را فراهم می‌کند تا در محیط‌های محدود‌تر یا در فضاهایی که محدودیت‌های فیزیکی وجود دارد، به راحتی استفاده شود.

بنابراین، استفاده از فیبر نوری تنها به افزایش سرعت انتقال داده‌ها محدود نمی‌شود و به عنوان یک راه‌حل کامل‌تر برای ارتباطات شبکه‌ها در محیط‌های صنعتی، امنیتی و نیازمندی‌هایی با فواصل طولی بزرگ تلقی می‌شود.

۱. عدم انتشار سیگنال الکترومغناطیسی: یکی از مزایای اصلی فیبر نوری این است که سیگنال‌ها به شکل نوری انتقال می‌یابند و تداخلات الکترومغناطیسی به سادگی نمی‌توانند سیگنال‌ها را از خارج به درون فیبر تداخل دهند. این مورد باعث می‌شود از امکان تجسس و انتشار اطلاعات از راه‌هایی نظیر خورشیدهای الکترومغناطیسی (TEMPEST) جلوگیری شود.

۲. مقاومت به تفسیر سیگنال‌ها: تفسیر سیگنال‌های نوری به کمک تجهیزات خاص و پیچیده‌تری نسبت به تجهیزات الکتریکی انجام می‌شود. این موضوع باعث می‌شود که دسترسی به اطلاعات انتقالی دشوارتر باشد.

۳. کاهش خطر انفجار و آتش‌سوزی: فیبر نوری به علت عدم انتقال جرقه و امواج الکترومغناطیسی، در محیط‌های پرخطر مانند محیط‌های صنعتی با مواد قابل اشتعال به خطر آتش‌سوزی و انفجار کمک می‌کند.

۴. محدودیت در تلاش‌های تغییر یا تخریب سیگنال: به دلیل استفاده از نور برای انتقال داده‌ها، تلاش‌های تغییر سیگنال‌ها توسط اشخاص ناخواسته در مسیر انتقال دشوار می‌شود. این موضوع باعث افزایش امنیت انتقال داده‌ها می‌شود.

به طور کلی، فیبر نوری به عنوان یک راه‌حل امنیتی مطمئن‌تر برای انتقال اطلاعات در محیط‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و از جمله مزیت‌های آن عدم انتشار تداخلات الکترومغناطیسی و مقاومت به تجسس اطلاعات است.

1. PROFINET: این پروتکل اترنت صنعتی برای ارتباط دستگاه‌های اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. PROFINET از فیبر نوری برای انتقال داده‌ها به منظور افزایش سرعت و پایداری در شبکه‌های صنعتی پیچیده استفاده می‌کند.
2. Ethernet/IP: این پروتکل اترنت صنعتی از پروتکل TCP/IP برای ارتباط تجهیزات مختلف اتوماسیونی استفاده می‌کند. Ethernet/IP نیز از فیبر نوری به منظور افزایش امنیت و انتقال داده‌ها در فواصل طولانی استفاده می‌کند.
3. Modbus TCP: این نسخه اترنتی از پروتکل Modbus برای اتصال تجهیزات مختلف به شبکه‌های کنترل و اتوماسیون مورد استفاده قرار می‌گیرد. از فیبر نوری در Modbus TCP برای انتقال داده‌ها در محیط‌های نفت و گاز، صنعتی و معدنی استفاده می‌شود.
4. PROFIBUS PA: این پروتکل از فیبر نوری در صنعت‌های فرآیندی و کنترل بهره می‌برد و برای اتصال تجهیزات کنترل فرآیند به شبکه‌های صنعتی استفاده می‌شود.
5. EtherCAT: این پروتکل اترنت صنعتی با سرعت بالا برای کنترل حرکت و اتصال دستگاه‌های مختلف در صنایع اتوماسیونی استفاده می‌شود و از فیبر نوری به منظور افزایش کیفیت ارتباطات بهره می‌برد.

به طور خلاصه، این پروتکل‌ها تنها چند نمونه از پروتکل‌های اترنت صنعتی هستند که از فیبر نوری به منظور بهبود امنیت، پایداری و سرعت ارتباطات در محیط‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.