Fiber Optik Kablolar ve Standartları

Giriş
Son yıllarda, iletişim endüstrisinde çok sayıda önemli ve dikkate değer değişim meydana geldi. Ses, veri ve görüntü iletişimine olan talepteki olağanüstü artış, daha ekonomik ve daha geniş kapasiteli iletişim sistemlerine olan talebin de aynı şekilde artmasına sebep olmaktadır. Mevcut bakır konvansiyonel sistemlerin maksimum kapasitelerine ulaşmış olmasından dolayı, geniş kapasitelere cevap verebilecek ve yüksek kalitede hizmet sağlayabilecek ekonomik iletişim sistemlerinin gerekli olduğu açık bir şekilde görülmektedir.
Işıkla bilgi transferi için, fiber optik elyaf geliştirilmiştir. Fiber optik aracılığıyla bilgi taşıyan iletişim sistemleri, fiber optik sistemler olarak adlandırılır.

Günümüzde, yüksek yoğunluklu data transferi bir zorunluluk haline gelmiş ve bunun sonucu olarak da, fiber optik kablolar hayatımıza daha çok girmeye başlamıştır. GSM operatörlerinin alt yapılarını, fiber optik kablolarla değiştirmeye başlaması bunun bir göstergesidir.

Fiber test standartları IEC 60793, fiber optik kablo test standartları IEC 60794 ve fiber tipleri de ITU ve EN50173 serilerinde detaylı olarak verilmiştir. Bununla birlikte, fiber optik kablolar, proje ve kullanım yerlerine göre, uluslararası test standartlarını sağlamak koşulu ile farklı yapılarda tasarlanabilirler.

Fiber optik kablolarda ışığın taşındığı kısım fiber elyafıdır. Fiber elyaf 3 kısımdan oluşur: Nüve (core), kılıf (cladding), kaplama (coating).



Işığın iletildiği kısım nüve’dir (core). Kılıf (cladding) ise, nüveyi sararak ışığın nüve boyunca ilerlemesini sağlar. Kaplama ise, fiber elyafı mekanik etkenlerden koruyan kısımdır. Nüve ve kaplama, eritilmiş saf silikadan yapılır.

Fiber elyaf boyunca ışığın ilerlemesi, Snellius teorisine dayanır. Bu teoriye göre, ışık çok yoğun ortamdan az yoğun ortama geçemez ve nüve (core) boyunca ilerlemesini devam ettirir.


Fiberler temel olarak iki gruba ayrılır:

• Tek modlu (SM-Single mode)
• Çok modlu (MM-Multi mode)

Tek modlu fiberlerin nüve çapı 9 μm, çok modlu fiberlerin nüve çapları 50 μm veya 62.5 μm’dir. En çok kullanılan tek ve çok modlu fiber tipleri Tablo 1’deki gibidir.



Tek modlu fiberler uzak mesafelere data transferi için kullanılırken; çok modlu fiberler ise datacenter uygulamalarında ve kısa mesafe data transferleri için kullanılırlar.


Çok modlu fiberlerin bilgi taşıma kapasiteleri ve mesafeleri, fiber tiplerine göre aşağıdaki Tablo 2’de verilmiştir.



Fiber optik kabloların konvansiyonel bakır kablolara göre önemli üstünlükleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Geniş bant aralığına sahip olmaları
• Düşük kayıp ve zayıflama değerleri
• Elektromanyetik bağışıklık özelliği
• Küçük boyutlu ve hafif olmaları
• Kaçak bağlantı güvenilirlikleri

Fiber kablolar kullanım alanlarına göre 3 gruba ayrılır:

• Kanal – boru (duct) tipi kablolar
• Doğrudan toprağa (direct buried) gömülen kablolar
• Havai hat kabloları

Fiber kablolarda kullanılan katmanlar (Resim 6) ve özellikleri aşağıdaki gibidir;



DOLGULU FİBER TÜP
Fiberi mekanik zorlamalara karşı korur.

Malzeme

• Polybuthylene-terephtalate (PBTP),
•  Tüp dolgu jeli (Su etkisinden korumak için).

SU DURDURUCU MALZEMELER
Kablo boyunca su geçişini durdurur.

Malzeme

• Dolgu jeli,
• Kuru kablolarda suda şişen bant ve iplikler.

MERKEZ ELEMANI
Çekme dayanımı ve ısıl değişimlere karşı direnç gösterir ve ayrıca çok tüplü kablolarda etrafına sarılan tüplerin simetrik durmasını sağlar.

Malzeme

• Merkez Elemanı (GRP)
• Çelik tel (Hidrojen salınım riskinden dolayı galvanizli olmamalıdır)

KUVVET ELEMANLARI
Aramid İplikler: Fiber optik kablolarda istenen çekme kuvvetini karşılamak için kullanılır.
Cam İplikler: Fiber optik kablolarda istenen çekme kuvvetini karşılamak için kullanılır ve belirli bir yoğunlukta kullanılması halinde kemirgenlere karşı kabloya koruma sağlar.

ZIRH/EKRAN
Korugasyonlu Çelik Bant: Arttırılmış mekanik dayanıklılık ve kemirgenlere karşı koruma sağlarlar. Ayrıca radyal yönde su sızdırmazlığı sağlarlar.
Çelik Tel/Çelik Bant Zırh: Kabloyu kemirgenlere, mekanik zorlamalara ve darbelere karşı korurlar.
Alüminyum Bant: Radyal yönde su sızdırmazlığı sağlarlar.

KILIF
Bina dışı uygulamalarda polietilen kılıf kullanılır. Bina içi uygulamalarda ise, kılıf malzemesi LSOH, LSZH (Low Smoke, Zero Halogen), LSHF (Low Smoke, Halogen Free) olarak tanımlanan özel bileşenlerdir. Bu tip malzemelerin duman emisyonu, PVC ve polietilen malzemelere göre çok azdır. Ayrıca kemirgenlere ve kimyasallara karşı koruma amaçlı olarak, kılıf üzerine polyamid uygulaması da yapılabilir.

Genel olarak, her ülke veya telekom operatörünün kendine ait fiber optik kablo standardı veya şartnamesi bulunmaktadır. Örnek olarak, Almanya’nın VDE 0888 standardı ve Türk Telekom A.Ş. firmasının TRFO-14 şartnamesi verilebilir.

IEC 60794-1-2 (Optical fibre cables – Part 1-2: Generic specification – Basic optical cable test procedures)(3) uluslararası standardı, fiber optik kablolarda en çok başvurulan standart haline gelmeye başlamıştır. IEC 60794-1-2 ise, temel optik kablo deney işlemlerini tanımlamaktadır.

Başlıca fiber optik kablo testleri
Zayıflama ölçümü (IEC 60793): Zayıflama ölçümünün amacı, fiber optik kablonun istenen zayıflama değerini sağladığını tespit etmektir. Bu ölçüm genel olarak OTDR (Optical Time Domain Reflectometer ) cihazları ile yapılır (Resim 7).

Kabloda istenen zayıflama değerleri şartnamelere göre değişkenlik göstermesine rağmen, genel olarak istenen değerleri Tablo 3’te verilmiştir.




Çekme performansı Metot E1(3): Kablonun döşenmesi sırasında istenen çekme kuvvetlerine dayanımını test etmek için yapılır. Yaklaşık 100m kablo test düzeneğine bağlanır ve istenen çekme kuvveti uygulanır. Test sonunda fiber kablonun zayıflaması ve/veya fiber gerilmesi, ilgili detay özellikte verilen değerleri aşmamalıdır. (Resim 8)



Ezme performansı Metot E3(3): Testin amacı, fiber optik kablonun ezilmeye karşı dayanımını ölümlemektir. Bu testte kablonun 100 mm’lik kısmına istenen ezme kuvveti uygulanır. Tipik arıza modları, optik süreklilik kaybı, optik geçirgenlikte bozulma veya kablodaki fiziksel hasarı içerir. (Resim 9)



Darbe performansı Metot E4(3): Testin amacı, bir fiber optik kablonun darbeye karşı dayanıklılık yeteneğini ölçümlemektir. İstenen kuvvet değeri, 1m yükseklikten serbest düşmeye bırakılır. Tipik arıza modları optik süreklilik kaybı, optik zayıflamada artma veya kabloda fiziksel hasarı içerir. (Resim 10)



Tekrar edilen bükülme Metot E6(3): Testin amacı, bir fiber optik kablonun tekrar edilen bükülmeye dayanma yeteneğini belirlemektir. Belli bir ağırlık ile sabitlenen kablolar, 180°’lik açı yapacak şekilde şartnamelerde verilen sayıda bükülür. Deney için kabul kriterleri, detay özelliklerde belirtildiği gibi olmalıdır. Tipik arıza modları optik süreklilik kaybı, optik zayıflamada artma veya kabloda fiziksel hasarı içerir. (Resim 11)



Sıcaklık çevrimi performansı Metot F1(3): Testin amacı, sıcaklık değişmelerine maruz bırakılan kabloların zayıflamasının kararlılık davranışını belirlemektir. Kablo test kabinine konarak, şartnamelerde belirtilen süre ve sıcaklık değerlerine tabi tutularak zayıflamaları ölçülür. Deney için kabul kriteri şartnamelerde belirtildiği gibi olmalıdır. Tipik arıza modları optik süreklilik kaybı, optik zayıflamada artma veya kabloda fiziksel hasarı içerir. (Resim 12)



Su sızdırmazlık testi Metot F5(3): Testin amacı, bir kablonun belirlenmiş bir uzunluk boyunca su girmesini engelleme yeteneğini belirlemektir. Şartnamelerde belirtilen uzunlukta kablo, Resim 13’deki gibi bağlanır. Bağlı kalma süresi şartnamelerde belirtilmiştir. Test sonunda kablonun kapatılmamış ucunda hiç su sezilmemelidir. Fluoresan bir boya kullanılırsa, muayene için bir ultraviyole ışık da kullanılabilir.



Fiber optik kablo seçiminde dikkat edilecek hususlar aşağıdaki gibidir:

• Mekanik zorlanmalar
• Sıcaklık değerleri
• Nem, su ve kimyasallara dayanım
• Kemirgen, böcek, mantar, vb. etkenler
• UV dayanımı

Fiber optik kablolar, yüksek yoğunluklu bilgiyi bakır kablolara göre çok daha az kayıpla ve daha hızlı bir şekilde iletirler. Yüksek veri iletimine duyulan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Proje ve kullanım yerlerine göre uygun kablo kullanımı veri iletimini garanti altına almak ve ürün güvenirliği için çok önemlidir. Yüksek hızlı, kesintisiz ve güvenli veri transferi, uluslararası standartlara uygun olarak üretilen ve test edilen fiber optik kablolar ile mümkün olmaktadır.

Barış SÖNMEZ
e-posta: [email protected]