Fiber optik bağlantılar: ışık veriyi nasıl taşır

Bu belgelerdeki her malzeme aynı noktada sona erer — milimetrenin onda biri kalınlığında, kızılötesi ışık darbeleri taşıyan bir cam iplik. Bir fiber optik iletişim bağlantısı; darbeleri üreten verici, bunları taşıyan fiber altyapı ve tekrar bit hâline getiren alıcıdan, ayrıca aradaki her şeyden oluşur: konektörler, patch panelleri, ekler (splice), splitterler ve filtreler. Bu bölüm, bir bağlantıyı tasarlamak, test etmek ve arızasını gidermek için gereken derinlikte bu zincirin arkasındaki fizik ve mühendisliği açıklar — ışık fiberde neden kalır, onu ne zayıflatıp yayar, belirli bir optik ne kadar uzağa ulaşabilir, pasif altyapı neyden yapılır, nasıl ölçülür ve nasıl arızalanır.

Neden fiber

Zincir

Bir bağlantı, her birinde bir kayıp, bazılarında ise bir bozulma bulunan bir dizi elemandan oluşur:

1. Verici — alıcı-vericideki lazer veya VCSEL, 850, 1310 ya da 1550 nm’de −8 … +4 dBm ışık gönderir (Lazerler).
2. Patch kablo — modülden patch paneline 1–5 m’lik jumper; iki konektör uç yüzeyi.
3. Patch paneli / ODF — jumperın kabloya eklenmiş bir pigtail ile buluştuğu adaptör.
4. Kablo — iç mekân, dış mekân veya hibrit; metrelerden onlarca kilometreye, bir ila yüzlerce fiber (Pasif altyapı).
5. Ekler (splice), splitterler, filtreler — güzergâh boyunca füzyon ekler; topolojinin gerektirdiği yerlerde PON splitterleri veya WDM çoğullayıcıları (MUX).
6. Uzak uçtaki panel ve patch kablo — aynı yapının ayna görüntüsü.
7. Alıcı — uzaktaki alıcı-vericideki fotodiyot; türüne göre −12 … −28 dBm gerektirir (Alıcılar).

Bağlantı bütçesi, 2–6 arasındaki kayıpları toplayan, bunları 1 ile 7 arasındaki farkla karşılaştıran ve bir marj bırakan aritmetiktir (Bağlantı bütçesi mühendisliği).

Bir bağlantıyı sınırlayan dört şey

Tek paragrafta fiber

Işık çekirdekte kalır çünkü çekirdeğin kırılma indisi kılıfınkinden biraz daha yüksektir — tam iç yansıma. Bir tek modlu fiber (9 µm çekirdek) tek bir ışık yolu taşır ve onlarca kilometreye ulaşır; bir çok modlu fiber (50 µm çekirdek), birbirine yakın ama biraz farklı zamanlarda varan yüzlerce yol taşır; bu da onu yüzlerce metreyle sınırlar ama ucuz 850 nm VCSEL’lerle çalışmasına imkân verir. Ayrıntılar — modlar, sayısal açıklık, bükülme kaybı, OM1–OM5 ve OS2 fiber sınıfları — Işık fiberde nasıl yayılır ve Konektörler ve fiber türleri sayfalarında yer alır.

Fiber bağlantı nesilleri

Bu tarihin alıcı-verici tarafı: Alıcı-verici nedir.

Daha fazla okuma

• Işık fiberde nasıl yayılır — kırılma indisi ve tam iç yansıma, sayısal açıklık, modlar, tek modlu ile çok modlu karşılaştırması, mod alanı çapı, kesim dalga boyu, bükülme kaybı, fiber sınıfları.
• Zayıflama ve iletim pencereleri — Rayleigh saçılması ve soğurma, su piki, 850/1310/1550 nm pencereleri, fiber ve dalga boyuna göre dB/km, konektör ve ek kayıpları.
• Dispersiyon ve bant genişliği — modal, kromatik ve polarizasyon modlu dispersiyon, bant genişliği–mesafe çarpımı, dispersiyonla sınırlı erişim mesafesi, telafi.
• Fiber türleri — ITU-T G.652–G.657 tek modlu, OM1–OM5 çok modlu sınıflar, özel fiberler, farklı fiberler arasındaki birleşim kayıpları, kurulu fiberi tanımlama.
• Doğrusal olmayan etkiler — SPM, XPM, FWM, Brillouin ve Raman saçılması, önemli oldukları durumlar, optimum gönderim gücü, azaltma.
• Yansımalar ve geri dönüş kaybı — Fresnel yansıması, reflektans ile ORL karşılaştırması, bileşen başına tipik değerler, standartların gerektirdikleri, ölçüm, yansımaları düşük tutma.
• Fiber nasıl üretilir — malzemeler, MCVD/OVD/VAD/PCVD ön formları, çekme ve kaplama, dayanım testi ve kalite kontrolü, özel fiberler, sahada ne anlama geldiği.
• Güvenilirlik ve yaşlanma — dayanım ve statik yorulma, bükülme ve gerilme kuralları, yaşlanma mekanizmaları, her parçanın kullanım ömrü, döneme göre fiber, yaşlanmaya karşı tasarım.
• Bağlantı bütçesi mühendisliği — denklem, kayıp payları, cezalar, marj politikası, çözümlü örnekler, alıcı aşırı yüklenmesi ve atenüatörler.
• Pasif altyapı — kablolar, patch panelleri, pigtailler, ekler, atenüatörler, splitterler, WDM filtreleri, muhafazalar ve bunların kayıp payları.
• Kablo yapısı — katmanlar, gevşek tüpten OPGW’ye ve sarılabilir şeride kadar kablo aileleri, yangın sınıfları, renk kodları, kablo veri sayfasını okuma, kablo seçimi.
• Fiber ağ topolojileri — noktadan noktaya, halkalar, örgüler, PON ağaçları, WDM; yapısal kablolama, veri merkezi düzenleri, FTTx, fiber sayısı planlaması, koruma.
• Kablo güzergâhları ve kurulum — kanallar, doğrudan gömme, havai hat, iç mekân güzergâhları; bükülme ve gerilme limitleri, güzergâh planlaması, muhafaza kutuları, etiketleme, kabul testi.
• Dokümantasyon ve etiketleme — kayıt seti, tanımlayıcı şemaları, etiketler, standartlar, araçlar, süreç ve sık görülen hataları.
• Aktif optik altyapı — pasif ile aktif karşılaştırması, aktif elemanların haritası, desibellerin nereye gittiği, sahiplik ve sınır ayrımı, yaşam döngüsü.
• Bağlantıdaki alıcı-vericiler — modülü fibere ve mesafeye uydurma, bütçenin modül tarafı, konektörler ve polarite, uyumluluk, tanılama, sık görülen uyumsuzluklar.
• Yükselteçler ve rejenerasyon — bütçenin bittiği nokta, EDFA/Raman/SOA/OEO, yerleşim, OSNR bütçesi, yükseltilmiş bir hattı işletme, yükseltme mi rejenerasyon mu yoksa koherente geçiş mi.
• Taşıma ve erişim ekipmanı — medya dönüştürücüler, transponderler, ROADM’lar, OLT/ONU, koruma anahtarları (switch), güç ve sahalar, yönetim, tuzaklar.
• İzleme ve yönetim — görünürlük katmanları, alarmlar ve anlamları, referans değerler ve eğilimler, protokoller ve araçlar, modül ve fiber verilerini ilişkilendirme.
• Ekleme ve sonlandırma — füzyon ekleme süreci, mekanik ekler, pigtailler ve saha konektörleri, kabul kriterleri ve kusurlar.
• Test ve ölçüm — ışık kaynağı ve güç ölçer, OTDR, geri dönüş kaybı, uç yüzey muayenesi, sertifikasyon, DDM’yi ölçüm cihazı olarak kullanma.
• OTDR izini okuma — kurulum parametreleri, olay kataloğu, ölü bölgeler ve dinamik aralık, çift yönlü ortalama, mesafeden güzergâha dönüşüm, yanlış okumalar, canlı fiber ve PON.
• Uç yüzey muayenesi ve temizliği — kirlenmenin etkisi, IEC 61300-3-35 bölgeleri ve kriterleri, ekipman ve teknik, kirlenme türleri, temizlik yöntemleri, prosedür.
• Fiber karakterizasyonu — ne zaman gerektiği, testler, servis başına limitler, sonuçları fiber kimliği ve yaşı için yorumlama, prosedür ve raporlama.
• Fiber altyapısı arızaları — bükülmeler, kir, uyumsuzluklar, kötü ekler, yansımalar, su: belirtiler, izler, çözümler.
• Bakım ve onarım — önleyici döngü, izleme, yedek parçalar, onarım süreci, kesinti kök nedenleri, altyapı yaşam döngüsü.
• Güvenlik ve kullanım — lazer sınıfları ve tehlike seviyeleri, canlı fiber kuralları, cam ve kimyasallar, saha tehlikeleri, modül ve kablo kullanımı.
• Standartlar haritası — kuruma ve göreve göre ITU-T, IEC, TIA/ISO, Telcordia, IEEE/OIF ve ulusal belgeler; tanımlamalar yan yana.
• Fiber optik sözlüğü — ışık, fiber ve kablo türlerinin terimleri, pasif bileşenler, konektörler, kurulum, test ve işletim.
• Tipik değerler — zayıflama, kayıp payları, reflektans, geometri, dispersiyon, mekanik limitler, dalga boyları, OTDR değerleri, arayüz bütçeleri, güç ve güvenlik.
• Formüller ve hesaplamalar — desibeller, zayıflama, kılavuz parametreleri, dispersiyon, bağlantı bütçesi, yansımalar, OTDR, gecikme, mekanik ve planlama hesapları; her biri çözümlü bir örnekle.

CodingBox’ta

Alıcı-vericinin DDM’si, bağlantının yerleşik güç ölçeridir: bir uçta gönderim gücü, diğer uçta alınan güç; aradaki fark ise altyapı kaybıdır — bunu CodingBox tezgâhta, anahtar (switch) da işletimde okur (Uygulamada DDM, Rx gücü ve bağlantı bütçesi).