Większość danych przesyłanych w sieciach LAN ma postać sygnałów
elektrycznych. Jednak do przesyłania danych w światłowodach wykorzystywane jest
światło. Potrzebny jest więc element, który na jednym końcu światłowodu
przetworzy prąd elektryczny w światło, na drugim zaś przetworzy światło
ponownie w prąd elektryczny. Oznacza to, że potrzebny jest nadajnik i
odbiornik.
Nadajnik odbiera od przełączników i routerów dane, które muszą
zostać przesłane. Dane mają postać sygnałów elektrycznych. Nadajnik konwertuje
sygnały elektroniczne w odpowiadające im impulsy światła. Istnieją dwa typy
źródeł światła używanych do kodowania i wysyłania danych za pośrednictwem
kabla:
Diody świecące (LED) wytwarzające światło podczerwone o długości fali
równej 850 nm lub 1310 nm. Są one używane w światłowodach wielomodowych w
sieciach LAN. Do skupienia wiązki światła podczerwonego na końcu światłowodu
wykorzystywane są soczewki
Lasery to źródła tworzące cienką wiązkę intensywnego podczerwonego światła
o długości fali wynoszącej zazwyczaj 1310 nm lub 1550 nm. Lasery są używane w
światłowodach jednomodowych na dużych dystansach, z którymi mamy do czynienia w
sieciach WAN lub szkieletach sieci kampusowych. Konieczne jest zachowanie
szczególnej ostrożności, aby zapobiec uszkodzeniu oka
Każde źródło światła można bardzo szybko zapalić i zgasić w celu
wysłania danych (jedynek i zer) z szybkością wielu bitów na sekundę.
Na
drugim końcu światłowodu znajduje się odbiornik. Odbiornik działa w podobny
sposób jak ogniwo fotoelektryczne w kalkulatorze zasilanym energią słoneczną.
Gdy światło padnie na odbiornik, wytwarzana jest elektryczność. Pierwszym
zadaniem odbiornika jest wykrycie impulsu światła przychodzącego ze
światłowodu. Następnie odbiornik konwertuje impuls światła z powrotem na taki
sam sygnał elektryczny, jaki dotarł do nadajnika na odległym końcu światłowodu.
Teraz sygnał ma ponownie postać zmian napięcia. Sygnał jest gotowy do wysłania
przez przewód miedziany i odebrania przez urządzenie elektroniczne, takie jak
komputer, przełącznik lub router. Urządzenia półprzewodnikowe, które są
zazwyczaj używane jako odbiorniki w łączach światłowodowych, są nazywane
fotodiodami PIN (ang. p-intrinsic-n diodes).
Fotodiody PIN są tak
skonstruowane, aby były wrażliwe na światło o długości fali 850, 1310 lub 1550
nm, które jest generowane przez nadajnik na odległym końcu światłowodu. Gdy na
fotodiodę PIN padnie impuls światła o odpowiedniej długości fali, wytworzy ona
szybko prąd elektryczny o napięciu odpowiednim dla sieci. Gdy tylko światło
przestaje padać na fotodiodę PIN, ustaje wytwarzanie napięcia. Powoduje to
zmiany napięcia w kablu miedzianym; zmiany te odpowiadają jedynkom i zerom, za
pomocą których zapisano dane.
Do końców światłowodu podłączane są
złącza, dzięki czemu światłowód może być podłączony jedynie do portów w
nadajniku lub odbiorniku. Najczęściej stosowanym typem złącza w światłowodach
wielomodowych jest złącze SC (Subscriber Connector). W światłowodzie
jednomodowym najczęściej stosowane jest złącze ST (Straight Tip).
W sieciach optycznych oprócz niezbędnych urządzeń, takich jak
nadajniki, odbiorniki, złącza i światłowody, często spotkać można wtórniki i
panele połączeniowe światłowodów.
Wtórniki są optycznymi wzmacniaczami,
które odbierają osłabione impulsy światła poruszającego się na dużych odcinkach
i przywracają im pierwotny kształt, natężenie i czas trwania. Te zregenerowane
sygnały mogą być następnie przesłane w dalszą drogę do odbiornika znajdującego
się na odległym końcu światłowodu.
Panele połączeniowe światłowodów są
podobne do paneli połączeniowych używanych w przypadku kabli miedzianych.
Panele te zwiększają elastyczność sieci optycznych, umożliwiając szybkie zmiany
połączeń między urządzeniami, takimi jak przełączniki i routery, a rozmaitymi
dostępnymi wiązkami światłowodów lub połączeniami kablowymi.
Ćwiczenie w laboratorium: Zakup kabli światłowodowych
Podczas tego
ćwiczenia uczestnik kursu zapozna się z rozpiętością cen okablowania sieciowego
i komponentów dostępnych na rynku. Uczestnik zbierze informacje o cenach
światłowodowych kabli połączeniowych i światłowodów sprzedawanych luzem.