Bölüm 57: Fiber Sonlandırma

Tek bir eksen hizalanıyor. O eksenin çapı tek modlu fiberde 9 mikron ve iki core’u (nüveyi) bir mikronluk kaçıklıkla buluşturmak gerekiyor. Pense bu işi yapamaz; tolerans mekanik değil optik.

Peki mikron ölçeğindeki bir ek sahada nasıl yapılıyor ve iyi yapıldığını nereden anlıyorsun?

Soy, kır, birleştir

Onun yerine üç adım var: soy, kır, birleştir.

Soymak. Önce dış kılıf ve aramid, sonra 900 mikronluk tampon, en son 250 mikronluk birincil kaplama alınır. Geriye 125 mikronluk çıplak cam kalır. Kaplama alındıktan sonra cam yalnızca alkolle silinir; parmakla tutulmaz, çünkü ciltteki yağ hem ölçüme hem eke girer.

Kırmak. Fiber makasla kesilmez, kırılır. Kesici camın yüzeyinde kontrollü bir çizik açar, sonra lif gerilerek çizikten koparılır. Amaç eksene tam dik, aynasal bir yüzey elde etmek. Burası bölümün ikinci somut sayısıdır: kırım açısı 0,5 dereceyi geçmemeli. İyi bakılmış bir kırıcı zaten bu değeri verir; 1 derece kabul edilebilir sınırdır, 2 derecenin üstü kayıp demektir. Kaynaştırma cihazı yüzeyi kamerayla ölçer ve açı eşiği aşarsa işi başlatmadan reddeder.

Neden bu kadar hassas? Bakırda iki telin uçları eğri kesilse de bakır bakıra değdiği anda akım geçer. Camda iş öyle yürümüyor. İki yüzey arasında kalan mikron ölçekli hava boşluğu, ışığın iki kez cam-hava sınırından geçmesi demek ve her sınır ışığın yaklaşık yüzde 4’ünü geri yansıtıyor (Fresnel yansıması). Eğik bir yüzey de geçen ışığı karşı core’un kabul edebileceği açının dışına saptırıyor. Işığın camda hangi dar açı bandına mahkûm olduğunu bir sonraki bölümde hesaplayacağız; şimdilik şu kadarı yeter: o bant, eksenden yedi dereceden dar.

Birleştirmek. İki yol var ve aralarındaki fark bir kalite kararıdır.

Kaynaştırma iki cam ucu elektrik arkıyla eritip birbirine kaynatır. Cihaz önce iki core’u kamerayla görüp hizalar, sonra arkı basar ve ek noktasını ısıyla büzüşen bir kılıfla korur. TIA-568 tek bir ek için üst sınırı 0,3 dB koyar; modern bir cihaz bunun altıda birini verir. Mekanik ek ise iki ucu bir kılavuzun içinde karşı karşıya getirip aradaki boşluğu, camla aynı kırılma indisine sahip bir jelle doldurur. Jel hava boşluğunu optik olarak yok eder. Daha hızlıdır ve pahalı bir cihaz gerektirmez, ama kaybı on kat büyüktür ve zamanla bozulur.

Sahada en yaygın uygulama ikisinin ortasıdır: konnektörü fabrikada takılmış kısa bir pigtail alınır ve onun çıplak ucu hattın ucuna kaynaştırılır. Böylece kritik yüzey, yani konnektörün cilalanmış alnı, fabrika koşullarında üretilmiş olur; sahada yapılan iş yalnızca bir ektir.

Konnektörün alnındaki sekiz derece

Konnektörün ucunda seramik bir kılavuz halka, yani ferrül vardır; çapı SC’de 2,5, LC’de 1,25 mm. Bugün en yaygın iki konnektör bu ikisi. LC’nin gövdesi SC’nin yarısı kadar yer kaplar; switch’in ön paneline bu yüzden daha çok port sığar. Paralel şeritli 100 ve 400 Gbit/s modüllerde ise 8, 12 ya da 16 lifi tek bir dikdörtgen gövdede toplayan MPO konnektörünü görürsün.

Fiber ferrülün tam ortasından geçer ve alnı cilalanır. Cilanın geometrisi, geri yansıyan ışığın ne kadarının kaynağa döndüğünü belirler.

APC’nin sekiz derecelik eğik alnı bir hile. Düz bir alından geri yansıyan ışık geldiği yolu izleyip core’a, oradan da lazere döner. Alnı eğdiğinde yansıyan ışın o dar açı bandının dışına düşüyor, core’da tutunamıyor ve kabukta kayboluyor; bir sonraki bölümde kuracağımız şart burada kasten bozuluyor. Geri dönen ışığın lazerin çıkışını bozması bu yüzden ortadan kalkıyor. Analog video taşıyan kablo TV hatlarında ve PON şebekelerinde yeşil konnektör görmenin sebebi budur.

Yeşille maviyi birleştirme. APC ile UPC birbirine takılırsa eğik alın düz alna nokta temasla basar. Sonuç yüksek kayıp ve iki ferrülün de kalıcı hasarıdır. Renk kodu bir süs değil, bir kilit.

Son adım temizliktir ve fiberde arızaların çoğunun sebebi budur. Tek bir toz zerresi 9 mikronluk core’un önemli bir kısmını kapatabilir. Ferrül tüy bırakmayan bir bezle ve izopropil alkolle silinir, sonra 200-400 kat büyüten bir muayene mikroskobuyla gözle denetlenir. Sahada üç kelimelik kural şudur: denetle, temizle, yeniden denetle.

Işık karşıya ne kadar varıyor?

Fiberde tel haritasının karşılığı yok; ölçülen şey ışığın kendisi. İki ayrı alet iki ayrı soruyu cevaplıyor. Işık kaynağı ve güç ölçer ikilisi bağın iki ucuna konur ve tek bir sayı verir: uçtan uca toplam ekleme kaybı, dB cinsinden. Bu kabul ölçümüdür: bağ bütçeye sığıyor mu, sığmıyor mu. OTDR ise tek uçtan çalışır, hatta bir darbe gönderip fiber boyunca geri saçılan ve süreksizliklerden yansıyan ışığı zamanla kaydeder. Çıktısı bir sayı değil bir profil: kaybın nerede olduğunu metre cinsinden gösterir, bir ekte mi bir konnektörde mi aşırı sıkı bir kıvrımda mı olduğunu ayırır. Biri “geçti mi?” diye sorar, öteki “nerede takıldı?” diye.

Her fiber bağ segmenti iki damar ister; biri gönderme, biri alma. Çaprazlama kablo tarafında yapılır, switch’in içinde değil. Alt sınır da tanımlıdır: standardın izin verdiği en kısa fiber segment 2 metredir.

Sunucudaki optik modülü ethtool -m enp3s0 ile okuyabilirsin. Çıktıda modülün türü, lazerin dalga boyu ve o an alınan ışık gücü dBm cinsinden yazar.

Bir uyarı: Fiberin ucuna bakmak hiçbir koşulda güvenli değildir. Retinada ağrı alıcısı yoktur; yeterince güçlü lazer ışığı acı hissi vermeden zarar verir.

Özet

• Camda tolerans mekanik değil optiktir: fiber kesilmez kırılır ve kırım açısı 0,5 dereceyi geçmemelidir; iki yüzey arasında kalan hava her sınırda ışığın yüzde 4’ünü geri yansıtır.
• İki ucu birleştirmenin iki yolu bir kalite kararıdır: kaynaştırma 0,02-0,05 dB, mekanik ek 0,2-0,5 dB kaybettirir; sahada en yaygını fabrika konnektörlü bir pigtail’i hatta kaynaştırmaktır.
• Cila bir kilittir: APC’nin sekiz derecelik alnı geri yansıyan ışığı core’un dışına atar; yeşil APC ile mavi UPC birbirine takılmaz.
• Arızaların çoğu tozdur: ferrül denetlenir, temizlenir ve yeniden denetlenir.
• Fiberde iki ölçüm iki soruyu cevaplar: güç ölçer bağın bütçeye sığıp sığmadığını, OTDR ise kaybın nerede olduğunu söyler.

Kabloyu artık kendin yapabilirsin, bakırda da camda da. Ama camda yaptığın her hareketin gerekçesi tek bir cümleye dayanıyordu ve o cümleyi henüz kanıtlamadım: ışık ancak çok dar bir açı bandında core’da kalıyor. Peki onu orada tutan ne?