Fiberoptiska kablar

Fiberoptiska kablar överför dataströmmar över längre avstånd och vid högre bandbredd än något annat nätverksmedia. Till skillnad från kopparkablar kan fiberoptisk kablar sända signaler med mindre dämpning eftersom de är immuna mot EMI och RFI.

En fibertråd är en flexibel, men extremt tunn, transparent rent glas, inte mycket större än ett mänskligt hår. Bitar kodas på fibern som ljusimpulser. Fiberoptisk kabel fungerar som en ledare för att sända ljus med minimal signalförlust.

Här nedan en intressant video som visar fysikaliska principer på hur fiberkablar fungerar:

Kabel Konstruktion

Fiberoptiska kablar består av ett PVC-hölje och en rad förstärknings material som omger den optiska fibern och dess hölje. Höljet omger själva glas eller plastfibrer och är utformad för att förhindra ljusförlust från fibern.

fiber-uppbyggnad
Bild 1: Fiberoptiska kablars uppbyggnad

Eftersom ljus kan färdas bara i en riktning krävs två fiber för att stödja full duplex.

ccna1-08-bild22
Bild 2: Två fiberkablar i ett

Fiberoptiska kablar fäster ihop två optiska fiber och avslutar dem med ett par vanliga enkelfiberanslutningar. Vissa fiberkontakter accepterar både sändande och mottagande fiber i en kontakt.

Typer av fiberoptiska kablar

Fiberoptiska signaler (ljuspulser) genereras antingen med laser eller lysdioder (LED). Normalt genereras elektriska signaler från avsändarenheten men på vägen till mottagarenheten kan signalerna konverteras till ljuspulser. Vid mottagarenheten detekterar elektroniska halvledarenheter (fotodioder) ljuspulserna och konverterar dem till elektriska signaler igen så att dem kan rekonstrueras till dataramar.

OBS: Laserljuset som sänds över fiberoptiska kablar kan skada det mänskliga ögat. Försiktighet måste vidtas för att undvika att se in i änden av en aktiv optisk fiber.

Fiberoptiska kablar kan grovt delas in i två typer: singelmode och multimode.

Singelmode fiberkabel

  • ccna1-08-bild23a
    Bild 3: Single-Mode kabeluppbyggnad

    liten kärna, 9 mikron (µm)

  • mindre dispersion
  • lämpad för långdistansapplikationer (Upp till 100 km)
  • Använder laser som ljuspulser ofta inom campus stamnät för avstånd på flera tusen meter.

Singelmode optisk fiber bär en enda ljusstråle genererat vanligtvis med laser.

Eftersom laserljuset är enkelriktad och färdas i mitten av fibern kan denna typ av fiber överföra optiska pulser på mycket långa avstånd.

Multimode fiberkabel

  • ccna1-08-bild23b
    Bild 4: Multimode fiber kabeluppbyggnad

    större kärna än singelmode kabel (50 mikron eller större)

  • tillåter större dispersion och därmed förlust av signal
  • används för långa avstånd men kortare än singelmode (upp till 2 km)
  • används lysdioder som ljuskälla ofta inom LAN eller på avstånd ett par hundra meter inom ett campusnätverk.

Multimode fiber använder vanligtvis LED ljuskällor som inte skapar en enda sammanhängande ljusvåg. Istället ljus från en lysdiod förs in i en multimode fiber vid olika vinklar.

Eftersom ljuset kommer in i fibern från olika vinklar tar dem olika mycket tid att resa genom fibern vilket kan resultera i suddiga pulser vid mottagningen. Denna effekt kallas dispersion, den begränsar längden på multimode fibersegment.

Multimode fiber (LED-ljuskällan) är billigare än singelmode fiber och dess laserbaserade sändarteknik.

Skillnaden mellan singelmode och multimode fiberkablar är tjockleken på kärnan (glaset) där singelmode fiber har en betydligt mindre diameter vilket gör dämpningen mindre och därför kan man sända signaler betydligt längre och med större hastighet. I multimode fiberkabel är kärnan 50 eller 62,5 µm och manteln 125 µm, i singelmode är kärnan 9 eller 10 µm och manteln 125 µm.

Vanliga fiberoptiska kontaktdon

ccna1-08-bild29
Bild 5: Fiberoptiska Kontakter

Fiberoptiska kontaktdon finns i en mängd olika typer. Bilden ovan visar några av de vanligaste:

  • Straight – Tip (ST) (varumärkesskyddat av AT & T) – en mycket vanlig bajonett-kontakt i stor utsträckning används med multimode fiber.
  • Subscriber Connector (SC) – en kontakt som använder en push – pull mekanism för att säkerställa en positiv tillförande. Denna typ av kontakt används ofta med singelmod fiber.
  • Lucent Connector (LC) – En liten kontakt som ofta används med singelmode fiber och stöder även multimod fiber.

Fiberoptiska kablars test

Terminering och skarvning av fiberoptiska kablar kräver speciell utbildning och utrustning. Felaktig terminering av fiberoptiska media kommer att resultera i förminskade signalerings avstånd eller fullständig överförings misslyckande.

Tre vanliga fel av fiberoptiska terminering och skarvning:

Misalignment – fiberoptiskmedia är inte exakt i linje med varandra när de ansluts.
End gap – media rör inte helt vid skarven eller anslutningen.
End finish – medias ändar är smutsig eller inte är väl polerad vid terminering.

Bild 6: OTDR kabeltestare

Det rekommenderas att använda en optisk Optical Time Domain Reflectometer (OTDR) för att testa varje fiberoptisk kabelsegment. Denna anordning injicerar en testpuls av ljus in i kabeln och mäter åter spridning och reflektion av ljus som en funktion av tiden. Den OTDR beräknar det ungefärliga avståndet vid vilket dessa fel detekteras i kabeln.

Ett fält test kan utföras genom att lysa en ände av fibern med en ficklampa och kontrollera som ljuset når den andra änden. Om ljus är synlig indikerar detta att ljuset passerar genom kabel men det kan inte garantera att ljuspulser är korrekta.

Här nedan en intressant video som visar hur fiberkablar avslutas:

 

Fiber Jämfört med kopparkabel

Med tanke på att fiberoptiska kablar leder inte elektriska signaler är den okänslig för elektromagnetiska interferenser. Eftersom fiberoptiska kablar har relativt låg signalförlust kan de utsträckas vid mycket större längder än kopparkablar.

Fiberoptiska kabelbaserade fördelar och nackdelar

  • Dyrare än kopparmedia över samma avstånd (men till en högre kapacitet)
  • Olika kompetens och utrustning krävs för att avsluta och skarva fiberoptiska kablar.
  • Mer noggrann hantering än kopparmedia

För närvarande används fiberoptiska kablar som trunknät i de flesta företagsmiljöer. Stora eller snabba datatrafik i punkt-till-punkt förbindelser mellan distributionspunkter och för sammankoppling av byggnader i flera bygg campus.