Bu sefer herkesin adını duymuş olduğu fakat hakkında çok az bilgisi olduğu “Optik Fiber” teknolojisinden bahsetmek istiyorum. Hepimizin bildiği gibi kablolu internet erişiminde en ileri son kullanıcı teknolojisi optik fiber. ISP’ler de evlere kadar uzanan fiber hatlarına bol miktarda yatırım yaptılar ve hala yapmaktalar. Peki, nedir bu optik fiber? Geleceğin standardı hakkında biraz daha detaylı bilgi sahibi olmak gerekli sanırım.
Resim-1
Öncelikle iletişimde verilerin iletilmesi için üç farklı temel yöntem olduğunun bilinmesi gerekli. Bu yöntemlerden ilki elektrik sinyallerini kullanmak. Elektik sinyalleri iletken bir hat üzerinden (tercihen bakır kablolar) iletilir ve oldukça yüksek iletim hızlarına olanak tanır (Ethernet kabloları ile 100 GB/s sınırlarına uzun süre önce ulaşıldı). İkinci metot ise elektromanyetik dalgalar ile hava üzerinden veri iletimi. Bunun en büyük avantajı mobil iletişim olanağı sağlaması; fakat buna karşın elektromanyetik spektrum fiziksel olarak sınırlı. Ayrıca hava, herkesin kullandığı ortak iletim ortamı olduğundan havadaki sinyallerin birbirlerini etkilemesi ve çok değişken coğrafi koşullar bu teknolojinin önüne büyük engeller çıkartıyor. Son olarak kullanılan yöntem ise optik fiber teknolojisi. Biraz daha detaycı olursak, veriyi ışık darbeleriyle saydam bir hat içinden iletmek.
Optik fiber teknolojisinin temel çalışma prensibi ışığın farklı yoğunluktaki ortamlar arasında geçerken kırılmasına dayanıyor. Lise fiziğini hatırlayacak olursanız eğer iki ortam arasındaki yoğunluk farkı ve ışığın geliş açısı yeterince yüksekse ışık düşük yoğunluklu ortama geçmek yerine geri yansır. Bu basit prensip kullanılarak iletken bir cam/plastik fiber hattının etrafına daha düşük kırılma indisli bir kaplama yapıldığında, ışık içteki fiber hattın içinden çıkamıyor ve fiber hattın iç duvarlarından yansıya yansıya ilerliyor.
Fiber hatların yapısından bahsedecek olursak en içte cam veya plastikten yapılan, yarıçapı mikrometreler mertebesinde olan iletim kısmı bulunuyor. Bu “çekirdek” (core) hattın dışında ise daha düşük kırılma indisine sahip “kaplama” yani cladding bulunuyor. Bu iki parça iletim için yeterli; fakat kablonun fiziksel etkilerden korunması ve dayanıklı hale gelmesi için en dışına bir koruyucu katman ekleniyor. İki uca ise optik fiber ara yüzü girişleri bağlanıyor.
Resim-2 – Fiber hattın fiziksel yapısı
Fiber hatları etkileyici ve kullanışlı hale getiren özellikler ise son derece fazla. İlk akla gelen özellik dışarıdan gelen bozucu etkilere karşı dayanıklılık. İletken hatlarda bilgi elektrikle taşındığında etraftaki elektromanyetik etkiler, kablosuz sinyaller, yıldırımlar, hattın yakınındaki elektrik şebekeleri, hatta yan kablodan geçen veri iletimi bile bozulmalara neden olur. Taşıyıcının elektrik alanlardan etkilenmeyen ışık olması ise bu sorunu tamamen ortadan kaldırır.
İkinci bir büyük avantaj ise zayıflamanın azlığı. Elektrik ile iletimde sinyal kablo üzerinde ilerledikçe zayıflar ve belirli uzunluklarda kabloların aralarına tekrarlayıcılar koymak gerekir. Fiber hatlarda ise zayıflama çok az olduğundan, veri tek bir kabloyla kilometrelerce iletilebilir.
Güvenlik açısından optik fiber teknolojisi diğer iletim metotlarına göre çok daha yüksek güvenlik sunuyor. Elektrik hatlarında sadece bir yan hat çekilerek veya kablosuz ağlarda iletişim frekansı dinlenerek hatta sızılabilirken, hat bütünlüğünün iletişim için gerekli olduğu ve iletimin ışıkla yapıldığı bir iletim yönteminde, hattın dinlenmesi çok zorlaşıyor. Hatta bazı eş merkezli çift çekirdekli fiber hatların dinlemeye karşı kesin çözüm sağladığı iddia ediliyor.
Optik fiber teknolojisinin en büyük avantajı ise şüphesiz rakip tanımayan hızı. Tek bir fiber hat üzerinde, farklı frekansta ışık dalgaları kullanılarak yüzlerce kanal aynı anda iletişim kurabilir. Tek bir tel için 2011 yılında, tel üzerinden her biri 273 Gbit/s hızında iletim yapan 370 kanal kullanılarak 101 Tbit/s hız rekoru Japon NTT firmasınca kırılmıştı. 2012 yılında ise yine Japon NTT firması özel yapım bir fiber kullanarak rekoru 1 Petabit/s’a taşıdı. Bu tekli fiber hatlarının yüzlerce telden oluşan demet hatlar halinde döşendiği düşünülürse tek bir kablo üzerinden akabilecek veri miktarını düşünmek bile heyecanlandırıcı!
Resim-3 – Optik fiber Dense Wavelength Division Multiplexing iletişim şeması
Peki, hep mi harika bu optik fiber? Tabi ki eksileri de var. Öncelikle fiber hatlar cam/plastik yapıda olduklarından çok esnek değiller. Başka bir deyişle fiber hatları doksan derece büküp köşeye dayayamazsınız, kırılırlar ve iletimi keserler. Yani döşenmeleri biraz problemli. Kullandığınız kablonun özelliğine göre köşelerde kavis vererek döşenmesi gerekiyor fakat yeni fiber hatlarda bu sorun çok iyileştirilmiş durumda ve 7,5 mm yarıçaplı kavisler yapacak şeklinde bükülebiliyorlar.
Bir başka dezavantaj ise kabloların çok kolay hasar görebilmesi. Özellikle fiber kabloları yerin 1,5-2 metre altına döşendiği için ne yaptığını bilmeyen bir kepçe operatörünün kabloyu tek darbede kırması çok sık yaşanan bir durum. Buna verilebilecek ünlü örnek sanırım yapılan bir kazı sırasında İMKB’nin internet bağlantısının bir kepçe tarafından koparılmasıdır.
Resim-4 – Optik Fiber Jack Çeşitleri
Fiber hatların fiyatları ise en büyük tercih kıstaslarından. Kablo maliyetlerinden daha önemli olan kıstas ise fiber desteği veren switch, router ve bunların fiber modüllerinin elektriksel girişlere göre yüksek olan fiyatları.
Optik Fiber Jack Çeşitleri
Optik fiber teknolojisinin üzerine yıllardır büyük yatırımlar yapılıyor ve teknoloji çok ilerlemiş durumda. Kırılan kablolar yeniden döşenmek yerine tabiri caizse “kaynak yapılarak” düzeltilebiliyor. Hatlar üzerinden farklı renklerde (dalga boylarında) ışıklar geçirilerek tek hat üzerindeki kanal sayısı çok yükseklerde tutulabiliyor. Dalga boylarına göre farklı hatlardan gelen sinyalleri vericide çoğullayan ve alıcıda ayırabilen sistemler uzun süredir mevcut durumda (Dense Wavelength Division Multiplexing). Fiber optik herkes tarafından geleceğin kablolu iletişim teknolojisi olarak kabul edildi ve henüz ciddi bir rakibi de yok. Buradan bakılınca hemen hemen bütün kablolu iletişim fiber hatlar üzerine taşınana kadar ilerleme sürecek gibi duruyor. Kişisel görüşüm her ne kadar son kullanıcı iletişimi mobil ve kablosuz hatlar üzerinde yoğunlaşsa da altyapıda her zaman kablolu iletim olacak ve bu iletimin adı da uzun bir süre fiber optik olacak.
Bu konuyla ilgili sorularınızı alt kısımda bulunan yorumlar alanını kullanarak sorabilirsiniz.
Referanslar
Çok güzel bir yazı Başaran, tebrikler…