Hur fiber överför data med ljus

Fiber fungerar tack vare totalreflektion. Glaset i kärnan bryter ljuset mer än glaset i cladding, så när ljuset träffar gränsytan i en flack vinkel reflekteras det helt tillbaka in i kärnan i stället för att lämna den. Ljuspulsen studsar genom fibern och följer även mjuka böjar. Denna inneslutning av ljuset är grunden för hur fiber kan överföra data över kilometer utan att signalen går förlorad.

Ljus förlorar energi betydligt långsammare i glas än elektriska signaler gör i koppar. Det innebär att fiber klarar högre bandbredd och går över mycket längre avstånd — kilometer i stället för kopparens gräns på 100 meter — innan signalen behöver förstärkas. Fiber kan också överföra enorma datamängder eftersom ljuset kan blinka extremt snabbt. Dessa egenskaper gör fiber till internets och datacenters stamnät.

En stor fördel med fiber är att den är okänslig för elektromagnetiska störningar. Eftersom den överför ljus, inte elektricitet, kan närliggande motorer, kraftledningar och radiobrus inte förvanska signalen. Det gör fiber idealisk på elektriskt störda industrianläggningar och för förbindelser mellan byggnader, där blixtnedslag eller potentialskillnader skulle kunna skada koppar. Fiber strålar inte heller ut någon signal, vilket gör den svårare att avlyssna.

Enheter kommunicerar med Ethernet över elektriska signaler, så fiberlänkar behöver en transceiver — en modul som omvandlar elektriska signaler till ljus vid sändning och tillbaka till elektriska signaler vid mottagning. Vanliga insticksbara transceivrar kallas SFP (Small Form-factor Pluggable) och SFP+ för högre hastigheter. De sätts in i switchportar och låter Er välja rätt fibertyp och avstånd för varje länk.

Fiber är kraftfullt men har också nackdelar:

• Fördelar — hög hastighet, lång räckvidd, immunitet mot EMI, säkert.
• Nackdelar — dyrare kabel och transceivrar, ömtåligt glas, svårare att skarva och terminera.

Glaskärnan kan spricka om den böjs för kraftigt, och det krävs exakta verktyg för att sammanfoga fibrer. Därför är installationskunskap viktigare än vid kopparinstallationer.

Fiber måste hanteras varsamt. Böj den aldrig mer än den minsta böjradien tillåter, eftersom ljuset då kan läcka ut och glaset kan gå sönder. Håll kontaktytorna rena — även en liten dammpartikel kan blockera tillräckligt mycket ljus för att störa en länk. Titta aldrig direkt in i en aktiv fiber eller transceiver, eftersom det infraröda laserljuset är osynligt men kan skada ögonen. Dessa säkerhetsfrågor förekommer på provet.

Fiber dominerar där hastighet och avstånd är viktigast:

• Internets stamnät som sträcker sig över städer och hav.
• Datacenters kärnnät som kopplar samman höghastighetsswitchar.
• Förbindelser mellan byggnader på ett campus.
• Fiber till hemmet för snabbt bredband.

Vid arbetsplatsen är koppar ofta fortfarande billigare, men fiber transporterar den stora datatrafiken i bakgrunden.

Eftersom en enskild fibertråd vanligtvis leder ljus i en riktning använder länkar ofta två trådar — en för sändning och en för mottagning — för full duplex-kommunikation. Därför levereras fiberpatchkablar ofta som ett par som sitter ihop. Vissa avancerade system med en enda fibertråd skickar och tar emot på olika ljusvåglängder över samma fiber, men det vanligaste är en sändarfiber plus en mottagarfiber.

Föreställ Er en lång tunnel med spegelklädda väggar och någon som blinkar med en ficklampa i morsekod genom den. Väggarna reflekterar ljuset så att det färdas långt utan att försvagas, och meddelandet kommer fram oskadat i andra änden. Fiber är denna tunnel tillverkad av glas, och blinkningarna är Era data. Ingen elektricitet färdas genom tunneln, så yttre elektriskt brus kan inte störa meddelandet.

Ni har lärt Er att fiber överför data som ljuspulser genom en glaskärna, en kärna, som omges av cladding, och använder totalreflektion för att hålla kvar ljuset. Det ger fiber hög bandbredd, lång räckvidd och immunitet mot elektromagnetiska störningar. Transceivrar som SFP-moduler omvandlar elektriska signaler till ljussignaler och omvänt. Fiber kostar mer och är ömtåligt, vilket kräver rena kontakter samt varsamhet med böjradie och ögonsäkerhet. Fiber driver internets stamnät, datacenter och campusförbindelser.