Diğer Optik Kablolar

Diğer Optik Kablolar

DİĞER OPTİK EKİPMANLAR

 

3.1 Diğer Optik Ekipmanlar

 

LAN’lar içerisinde çoğu bilgi iletişimi elektriksel sinyaller halinde olurlar. Ancak optik fiber hatlarda veri ışık ile iletilir.  Bu nedenle elektriksel sinyalleri ışığa ve diğer tarafta ışığı elektriksel sinyale çevirmek için parçalara ihtiyacımız vardır.

Şekil 3.1: Elektriksel sinyalin ışık sinyaline ve ışık sinyalinin elektriksel sinyale çevrilmesi

 

Gönderici veriyi anahtardan veya yönlendiriciden alır. Bu veri elektriksel sinyal şeklindendir. Gönderici bu elektronik sinyali aynı değere eş ışık sinyallerine çevirir.  Elektronik sinyali ışığa çevirmek için iki tip araç kullanılır

 

Ø      Işık yayan diyot (LED) 850 ve 1310 nanometre değerinde kızıl ötesi ışık üretir. Daha sonra bu ışık lensler sayesinde yansıtılarak kablonun sonuna kadar gönderilir.

 

Ø      Tahrik edilmiş emisyon radyasyonundan üretilen yüksen ışık  (LAZER) 1310 nm veya 1550 nm değerinde yoğun kızıl ötesi ışık yayan bir kaynaktır. Lazerler daha çok uzun mesafeler için kullanılır. Fakat insan gözüne zarar vermemesi için dikkatli olmak gerekmektedir.

 

Bu ışık kaynakları veriyi çok kısa sürede ve çok hızlı bir şekilde iletebilirler. Optik kablonun diğer ucundaki gönderici, alıcı pozisyonunda olur. Alıcı fonksiyonu güneş enerjisiyle çalışan hesap makinesinin içindeki fotoelektrik hücresinin fonksiyonu gibi bir fonksiyona sahiptir. Işık alıcıya çarptığında alıcı elektrik üretir. Alıcının ilk işi bu ışık demetinin hangi sıklıkta vuruş yaptığıdır. Daha sonra alıcı bu ışık sinyallerini başlangıçta çevrilmiş olan orijinal elektronik sinyallere çevirir ve bu sinyaller voltaj değişikliği yaratmaya başlar. Daha sonra bu sinyalleri bakır kablo aracılığıyla bilgisayar, yönlendirici veya anahtar gibi elektronik aygıtlara gönderir. Yarı iletken aygıtlar çoğunlukla alıcı olarak kullanılır ve bunlara PIN foto diyotları denir. PIN foto diyotlar göndericinin ürettiği 850, 1310 veya 1350 nm’lik ışıklara duyarlıdır. Eğer makul dalga boylarında üretilen ışık demetlerinin vuruşları bu değerler arasında ise foto diyotlara vuruştan sonra foto diyotlar çabuk bir şekilde ve uygun bir voltajda elektrik üretir. Işık vuruşları kesildiği anda PIN diyotları da voltaj üretmeyi ani şekilde keserler. Bu durum voltaj değişikliklerine neden olur ve bakır kablolar üzerinde 1 ve 0 olarak nitelendirilir.

 

Bağlayıcılar fiberin sonuna bağlanırlar ve böylece fiberle alıcıyı veya göndericiyi birbirine bağlarlar. Çok modlu fiberler için kullanılan bağlayıcının adı abone bağlayıcısıdır. (SC konektör). Tek modlu fiberler için kullanılan bağlayıcılar için ise düz uç bağlayıcı (ST konektör) denir.

 

Göndericiler, alıcılar, bağlayıcılar ve fiberler haricinde optik bir ağın mutlak olarak tekrarlayıcılara ve fiber patch panellere ihtiyaç vardır.

 

Tekrarlayıcılar uzun mesafelerde zayıflayan ışınları yükseltip orijinal şekillerine dönüştüren bir optik yükselticidir. Bu sayede optik sinyaller uzun mesafelere rahatça gönderilebilir.

 

Fiber patch panelleri normal patch panellerine benzemekle birlikte bakır kablolar için kullanılır. Bu paneller optik ağlardaki iletimin esnekliğini arttırarak daha hızlı bir iletim sağlar.

 

3.2 Sinyaller ve Fiber-Optik Kablolar İçinde Gürültü

 

Fiber optik kablo bakır kablo gibi dışarı kaynaklı gürültülerden etkilenmez.  Çünkü dışarı kaynaklı ışık fiber-optik kablonun içine giremez ve sinyalleri bozamaz. Aynı şekilde içerdeki sinyalde dışarı çıkamaz. Dahası kablo içindeki fiber bir iletim bozukluğuna veya karmaşasına izin vermez.  Bunun anlamı fiber optik kablo bakır kablonun yaptığı gibi çapraz karışma yapmaz. Aslında fiber optik kablo bağları esas ethernetin hedefler arası uzaklığın iki kilometre olduğu geleneksel tanımda gigabit veya on gigabitlik hızlara ulaşarak çok iyi olduğunu göstermektedir.  Fiber optik iletim yerel alan ağları (WAN) veya metropol ağları (MAN) için çok uygundur.

Şekil 3.2: Sinyalin zayıflama sonucu oluşabilecek değişiklik

 

Fiber uzun mesafelere çok hızlı bir şekilde ve çok fazla veri taşımasına rağmen sorunsuz değildir. Işık çok uzun yol aldığı zaman ışığın enerjisinin bir kısmı kaybolur. Daha uzağa gönderilen ışında çeşitli nedenlerden ve fiberin doğasından dolayı daha fazla kayıp olur. Bu önemli faktörün adı saçılmadır. Fiberin içindeki saçılma fiber içindeki düzensiz yapıdan kaynaklanmaktadır ve bunun sonucunda ışık enerjisinin birazını kaybeder.

 

Emilme enerji kaybının bir diğer sebebidir. Işık fiber içindeki saf olmayan kimyasal maddelere çarptığında bu maddeler enerjinin birazını emerek enerji kaybına neden olur. Bu enerji ısı enerjisi olarak ortaya çıkar. Emilim ışık sinyalini birazda olsa azaltır.

 

Enerjinin kaybının diğer bir faktörü ise kılıf ile çekirdek arasındaki çeperin pürüzlü oluşudur. Işık buralara çarptığında enerjisini kaybedeler çünkü pürüzlü yüzey sinyali tam olarak yansıtamaz. Mikroskobik yüzeyde olan kalınlık düzensizliği sonucu fiber içindeki ışık sinyali çekirdekten kılıfa doğru çıkar ve orada emilir.

 

Işık demetindeki ayrılma da iletimi sınırlayan bir faktördür. Ayrılma ışık demetindeki fotonların dağılmasını anlatan teknik bir terimdir.

 

Multimode fiberler için Graded indeksi ışığın farklı uzaklıklar için kablonun çekirdeğinin ne kadar çapa sahip olduğunu bulmak için hazırlanmıştır. Bununla birlikte kayıplarda azalacaktır. Tek- mod fiber optik kablolar çok-mod fiber optik kablolar gibi problem yaratmaz. Fakat kromatik ayrılma hem çok-modlu hem de tek-modlu fiberler için sorun teşkil eder. Farklı dalga boyları içeren bir ışık demetinin bir camdan geçmesi sonucu demetteki dalga boylarının farklı olmasından dolayı hızlar farklılaşır ve bu da kromatik yayılmaya sebep olur.  Prizmanın neden renkleri ayırdığı buradan anlaşılır. İdeal olarak LED veya lazer ışık kaynakları sadece bir frekanstaki ışığı emerler ve böylece yayılma gibi bir problem olmaz. Maalesef, lazerler ve özellikle de LED’ler uzun mesafelerde kromatik yayılma üretirler ve bu da iletimde sınırlama olarak göze çarpar. Eğer bir sinyal çok uzağa gönderiliyorsa bu sinyal sönebilir, dağılabilir ve zayıflayabilir. Bunun sonucunda alıcı bu sinyali algılayamaz ve 1 veya 0 olarak gönderemez.

Şekil 3.3:  Işığın Elektrik Sinyale Dönüştürülmesi ve Elektrik Sinyalin Işığa Çevrilmesi

 

Şekil 3.4: Verilerin Çok Uzağa İletilebilmesi İçin Repeater (Tekrarlayıcı) Kullanılımı

 

3.3 Optik Fiberin Kurulumu, Bakımı ve Test Edilmesi

 

Çok fazla zayıflamanın en temel sebebi fiber-optik kablonun yanlış yüklenmesidir. Eğer fiber optik kablo çok gerdirilir veya bükülürse çekirdek içinde çatlaklar oluşur ve bu da kablo içinde dağılmalara sebep olur. Aynı şekilde eğer kablo çok fazla eğilirse gelen ışının açısı istenilen gibi olmaz ve toplam iç yansıma için gerekli kritik açıdan daha küçük bir açı yapar. Bunun sonucunda bazı ışık ışınları kırılarak kılıfa oradan ise dışarıya dağılır. Çok keskin olan eğilmeleri önlemek için bu kablolar kılavuz boruların içinden geçirilir. Kılavuz boru fiberden daha serttir ve fiber kadar keskin bir şekilde eğilmez ve katlanmaz. Kılavuz boru, fiberi nemden korur. Hem kabloyu çekmeyi kolaylaştırır hem de kablo için kritik olan katlanma eğrisinden daha fazla katlanmaz ve veri iletimini kayıpsız sağlar.

Şekil 3.5: Fiber Dağıtım Panoları (Ek Pano)

 

Fiber çekildiği zaman fiberin bir ucu kesilir ve bitim kısmının düzgünlüğünden emin olmak için cilalanır. Mikroskop veya test insturmanları bu işi çok iyi bir şekilde yaparlar. Daha sonra da bağlayıcı fiberin bitim kısmına dikkatlice entegre edilir. Bağlayıcının kabloya veya bir kablonun diğer kabloya uygun olmayan bir şekilde bağlanması sonucu sinyallerde büyük bir azalma olur. Bir kere fiber optik kablo ve bağlayıcılar yüklendiğinde bağlayıcılar ve kablonun bitim kısmı çok temiz tutulmalıdır. Fiberin bitim kısmı fiberi darbelerden korumak için koruyucu bir kılıfla kaplanmalıdır. Daha sonra bu koruyucu kılıf çıkarıldığında takılacak olan yer ve fiber temizlenmelidir. Bu temizlik isopropil alkolle olmalıdır. Aynı şekilde yönlendirici ve anahtar portu da kullanılmadığı zaman örtülmeli ve kullanılmadan önce isopropil alkolle temizlenmelidir. Kirli fiber uçları alıcının aldığı sinyallerdeki sayıyı büyük bir oranda düşürür. Saçılma, emilme, dağılma, uygunsuz kurulum ve kirli bir fiber ucu sinyal dayanıklılığını azaltır ve buna “fiber gürültüsü” denir. Fiber optik kablonun kullanımından önce göndericinin gönderdiği ışığı alıcının yeterli seviyede alıp almadığını test etmek gerekir. Bir fiber optik zinciri planlandığında, tolere edilebilecek enerji kayıpları hesaplanmalıdır. Buna “optik zincir kayıp bütçesi” denir. Desibel, güç kayıplarını ölçmek için kullanılan bir birimdir. Desibel, göndericinin gönderdiği ışının yüzde kaçının alıcıya gittiğini bize söyler. Fiber optik zincirlerinin testleri çok önemlidir ve bu test sonuçları mutlaka saklanmalıdır. Birçok test ekipmanı kullanılmaktadır. Bunlardan en önemlileri “optik kayıp metresi” ve “zaman tabanlı optik yansıtıcı (OTDR)” dır.

Resim 3.1: Fiber Test Cihazı (OTDR)

 

Bu metreler optik kablonun TIA standartlarında olup olmadığını test eder. Bunlar, zincirdeki güç kaybının bütçe içindekini aşıp aşmadığını gösterir. OTDR’ler daha çok geleneksel diagnostik sonuçlar verebilirler. Bu alet bir problem olduğunda problemin nereden kaynaklandığını bulmak için kullanılır.

 

3.3.1 Fiber-Optik Kabloların Test Edilmesi

 

Fiber zinciri iki tane ayrılmış cam fiberden oluşan yollar içerir. Bir fiber yolundan bir yöne doğru giden sinyal diğer fiberden tekrar gelir.  Her glass fiber ışık geçirmeyen bir kılıfla sarılıdır. Böylece optik kablo içinde bir karışma problemi söz konusu olmaz.  Dış elektromanyetik karışma veya gürültü kablo üzerinde hiçbir etkiye sebep olmaz. Azalma mutlaka kablo üzerinde olacaktır ama bu azalma mutlaka bakır kablonun azalmasından daha azdır. Fiber hatlarda optik eşitlik, UTP’ nin süreksiz empedansıdır. Normal ışık sinyali iletilirken bir sinyalin bir kısmının kablo boyunca ters yönde kırılarak yansımasına optik süreksizlik denir. Bunun sonucunda alıcıya ulaşan enerji sinyal tanımlamasını zorlaştırır.  Fiber kablolardaki optik süreksizlik, UTP kablolarda olduğu gibi bağlantı elemanının yanlış bağlanması sonucunda meydana gelir.

Şekil 3.6: Normal Işık Sinyali İletilirken Bir Sinyalin Bir Kısmının Kablo Boyunca Ters Yönde Kırılarak Yansımasıyla Oluşan Optik Süreksizlik

 

Fiber kablolarda iletim sırasında gürültü yayımı olmadığından ilgilenilmesi gereken temel konu ışık sinyalinin alıcıyı ulaştığı andaki gücüdür. Eğer ışık sinyali alıcıda zayıflıyorsa, bunun sonucu olarak veride hatalar meydana gelir. Bu nedenle fiber kabloların testinde ilk olarak ışık parlaması ve ışığın alıcıya yeterli miktarda ulaşıp ulaşmadığına bakılır. Fiber optik hatlarda, sinyal kaybından sonra kabul edilebilir sinyal gücünün mutlaka hesaplanması gerekmektedir. Fiber test cihazları optik hat kayıplarının bütçeyi geçip geçmediğini kontrol eder. Eğer fiber test sonucu olumsuzsa fiber test cihazı kablo boyunca problemin nerede olduğunu göstermelidir. Kablo test cihazı hatayı gösterdikten sonra hatalı bağlantı değiştirilir. Hata düzeltildikten sonra kablo tekrar test edilir.

 

Döküman Arama

Başlık :

Kapat