Fiber Verileri Işıkla Nasıl Taşır

Fiber optik kablo, veriyi bakırdaki elektrik sinyalleri yerine ışık darbeleri olarak taşır. Bir lazer veya LED, dijital verinin birlerini ve sıfırlarını temsil etmek için ışığı açıp kapatır (ya da ışığı modüle eder); uzak uçtaki algılayıcı da bu ışık darbelerini yeniden veriye dönüştürür. Işık camın içinde çok az kayıpla ilerlediği için fiber, bakıra göre çok daha yüksek hızlara ve çok daha uzun mesafelere ulaşır.

Bir fiber tel katmanlı bir yapıya sahiptir:

• Çekirdek — ışığı taşıyan, son derece ince cam merkez.
• Kılıf — çekirdeğin çevresindeki ve ışığı içeri doğru yansıtan cam.
• Tampon ve dış kılıf — dıştaki koruyucu kaplamalar.

Çekirdek ve kılıf, özellikleri biraz farklı olan camdan yapılır; ışığın çekirdek boyunca zıplayarak ilerlemesini sağlayan da bu farktır.

Fiber, tam iç yansıma sayesinde çalışır. Çekirdek camı, kılıf camına göre ışığı daha fazla kırar. Bu nedenle ışık sınıra sığ bir açıyla çarptığında dışarı kaçmak yerine tamamen çekirdeğe geri yansır. Işık darbesi fiber boyunca zıplayarak, hafif kıvrımları bile izleyerek ilerler. Işığın bu şekilde hapsedilmesi, fiberin sinyali kaybetmeden kilometreler boyunca veri taşımasının temelidir.

Işık, camda enerjisini bakırdaki elektrik sinyallerine göre çok daha yavaş kaybeder. Bu, fiberin güçlendirme gerektirmeden önce bakırın 100 metrelik sınırı yerine kilometreler boyunca daha yüksek bant genişliğini ve çok daha uzun mesafeleri destekleyebileceği anlamına gelir. Işık son derece hızlı biçimde yanıp söndürülebildiği için fiber çok büyük veri hızlarını da taşıyabilir. Bu özellikler, fiberi internetin ve veri merkezlerinin omurgası hâline getirir.

Fiberin büyük bir avantajı, elektromanyetik parazitlerden etkilenmemesidir. Elektrik yerine ışık taşıdığı için yakındaki motorlar, enerji hatları ve radyo gürültüsü sinyali bozamaz. Bu özellik, fiberi elektriksel gürültünün yoğun olduğu endüstriyel tesislerde ve yıldırımın ya da toprak farklarının bakıra zarar verebileceği binalar arasındaki bağlantılarda ideal kılar. Fiber ayrıca sinyal yaymadığından dinlenmesi daha zordur.

Cihazlar elektriksel Ethernet üzerinden iletişim kurar; bu nedenle fiber bağlantılarında, gönderim için elektrik sinyallerini ışığa ve alım için ışığı yeniden elektrik sinyaline dönüştüren bir alıcı-verici modül gerekir. Yaygın takılabilir alıcı-vericilere SFP (küçük biçim faktörlü takılabilir) ve daha yüksek hızlar için SFP+ adı verilir. Bunlar anahtar bağlantı noktalarına takılır ve her bağlantı için uygun fiber türünü ve mesafeyi seçmenizi sağlar.

Fiber güçlüdür, ancak dezavantajları da vardır:

• Avantajlar — yüksek hız, uzun mesafe, EMI bağışıklığı, güvenlik.
• Dezavantajlar — daha pahalı kablo ve alıcı-vericiler, kırılgan cam, ekleme ve sonlandırma işlemlerinin daha zor olması.

Cam çekirdek fazla keskin bükülürse çatlayabilir. Fiberleri birleştirmek hassas araçlar gerektirdiğinden kurulum becerisi bakıra göre daha önemlidir.

Fiberin dikkatli kullanılması gerekir. Fiberi asla izin verilen en küçük bükülme yarıçapını aşacak kadar bükmeyin; aksi hâlde ışık sızabilir ve cam kırılabilir. Konnektör uçlarını temiz tutun; küçücük bir toz zerresi bile bağlantıyı bozacak kadar ışığı engelleyebilir. Ayrıca çalışan bir fiberin veya alıcı-vericinin içine asla doğrudan bakmayın; kızılötesi lazer ışığı görünmezdir, ancak gözlerinize zarar verebilir. Bu güvenlik noktaları sınavda karşınıza çıkabilir.

Fiber, hızın ve mesafenin en önemli olduğu her yerde baskındır:

• Şehirleri ve okyanusları aşan internet omurgaları.
• Yüksek hızlı anahtarları birbirine bağlayan veri merkezi çekirdekleri.
• Bir yerleşkedeki binalar arası bağlantılar.
• Eve kadar fiber ile hızlı geniş bant.

Masaüstünde bakır, maliyet açısından hâlâ çoğu zaman üstün gelir; ancak yoğun trafiği arka planda fiber taşır.

Tek bir fiber tel genellikle ışığı tek yönde taşıdığı için bağlantılarda tam dupleks iletişim amacıyla çoğunlukla iki tel kullanılır: biri gönderim, diğeri alım içindir. Fiber bağlantı kablolarının sıkça birbirine klipslenmiş çiftler hâlinde gelmesinin nedeni budur. Bazı gelişmiş tek telli sistemler, tek bir fiber üzerinden farklı ışık dalga boylarında gönderim ve alım yapar; ancak yaygın kullanım, bir gönderim fiberi ile bir alım fiberinin birlikte kullanılmasıdır.

Uzun, duvarları aynalarla kaplı bir tünel ve bu tünelde Mors koduyla el feneri sinyalleri gönderen birini düşünün. Duvarlar ışığı yansıtarak ışığın sönmeden uzağa gitmesini sağlar ve ileti diğer uca bozulmadan ulaşır. Fiber, camdan yapılmış böyle bir tüneldir; ışık çakmaları da verinizdir. Tünelden elektrik geçmediği için dışarıdaki elektriksel gürültü iletiyi bozamaz.

Fiberin nasıl çalıştığını anlayıp anlamadığınızı sınayın.

Fiberin, kılıfla çevrili cam bir çekirdek içinden ışık darbeleri olarak veri taşıdığını ve ışığı hapsetmek için tam iç yansımadan yararlandığını öğrendiniz. Bu yapı fibere yüksek bant genişliği, uzun mesafe ve elektromanyetik parazitlere karşı bağışıklık sağlar. SFP modülleri gibi alıcı-vericiler, elektrik sinyalleri ile ışık sinyalleri arasında dönüşüm yapar. Fiber daha pahalı ve kırılgandır; temiz konnektörler, bükülme yarıçapına dikkat ve göz güvenliği gerektirir. İnternet omurgalarını, veri merkezlerini ve yerleşke bağlantılarını çalıştırır.