ความรู้พื้นฐาน Fiber Optic

Fiber Optic (ฟายเบอร์ ออพติก) คือเทคโนโลยีการส่งข้อมูลแบบใช้แสงใยแก้วที่มีความเร็วสูง โดยอัตราการส่งข้อมูลจะได้รับประสิทธิภาพสูงกว่าการส่งข้อมูลทางไวแสง (Ethernet) หรือแม้แต่ Wi-Fi

ในตัวของ Fiber Optic ประกอบด้วยสองส่วนหลัก คือ “Core” และ “Cladding” โดย Core จะเป็นส่วนที่ส่งสัญญาณแสงผ่านไป และ Cladding จะเป็นชั้นที่มีค่าดัชนีเนื้อสูงกว่า Core เพื่อช่วยส่งสัญญาณแสงให้เป็นแบบผสมผสานไปกับการส่งใน Core โดยปกติแล้ว Core และ Cladding จะมีขนาดเล็กมากๆ โดย Core มีขนาดประมาณ 9 ไมครอนเมตร และ Cladding มีขนาดประมาณ 125 ไมครอนเมตร

การส่งข้อมูลผ่าน Fiber Optic จะใช้คลื่นแสง โดยปกติแล้วใช้แสงสีเทาซึ่งมีความยาวคลื่นแสงอยู่ระหว่าง 800-1600 นาโนเมตร และใช้วิธีการส่งข้อมูลแบบแม่เหล็กไฟฟ้า (Modulation) เพื่อควบคุมความเร็วของสัญญาณ

Fiber Optic มีความไวต่อการส่งข้อมูลและความน่าเชื่อถือสูง เนื่องจากไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมภายนอกเช่นการรบกวนจากคลื่นวิทยุ รวมถึงมีความปลอดภัยในการส่งข้อมูลเนื่องจากไม่สามารถถูกดักจับสัญญาณได้

Fiber Optic ชนิด Single Mode

Fiber Optic Single Mode ทำงานตามหลักการของการส่งสัญญาณแสงทางไกลและทางกว้าง โดยสัญญาณแสงจะถูกส่งผ่านเส้นใยแก้วในแกนกลางที่มีขนาดเล็กมาก ทำให้แสงเดินผ่านเส้นใยแก้วแบบสม่ำเสมอ โดยไม่มีการกระจายแสง และลดการสูญเสียสัญญาณในการส่งต่อ ซึ่งนำไปสู่ความเร็วในการส่งสัญญาณแสงสูงสุด และระยะทางในการส่งสัญญาณไกลได้ไกลกว่า Fiber Optic Multi Mode

การส่งสัญญาณแสงใน Fiber Optic Single Mode จะใช้หลักการส่งสัญญาณโดยการส่งแสงเข้าไปในเส้นใยแก้วที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางเดียว ซึ่งสัญญาณแสงจะถูกส่งต่อไปในรูปแบบของแสงแบบไดเรคทิค (direct) ซึ่งหมายความว่าแสงจะเดินตรงไปเรื่อย ๆ ในเส้นใยแก้ว และไม่มีการสะท้อนหรือกระจายแสง ทำให้สัญญาณแสงที่ถูกส่งออกมามีคุณภาพและความเร็วสูง และสามารถรองรับการส่งสัญญาณไกลได้มากขึ้น ดังนั้น Fiber Optic Single Mode เหมาะสำหรับการใช้งานในระบบเครือข่ายสื่อสาร การสื่อสารทางอินเตอร์เน็ต การสื่อสารในโครงข่ายโทรคมนาคม ฯลฯ

Fiber Optic ชนิด Multi Mode

Fiber Optic Multi Mode ทำงานโดยใช้หลักการส่งสัญญาณแสงทางไกลและทางกว้าง โดยสัญญาณแสงจะถูกส่งผ่านเส้นใยแก้วที่มีขนาดใหญ่กว่าเส้นใยแก้วใน Fiber Optic Single Mode ซึ่งทำให้แสงสามารถกระจายได้มากกว่า และสัญญาณจะสามารถส่งผ่านเส้นใยได้ทางหลายช่องที่แตกต่างกัน ซึ่งจะทำให้สัญญาณแสงมีความเร็วในการส่งสัญญาณต่ำกว่า Fiber Optic Single Mode และระยะทางในการส่งสัญญาณไกลจะย่อมากกว่าเช่นกัน

การส่งสัญญาณแสงใน Fiber Optic Multi Mode จะใช้หลักการส่งสัญญาณแสงโดยการส่งแสงเข้าไปในเส้นใยแก้วที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางมากกว่าเส้นใยแก้วใน Fiber Optic Single Mode ซึ่งสัญญาณแสงจะถูกส่งผ่านไปในรูปแบบของแสงแบบมัลติโหมด (multi-mode) ซึ่งหมายความว่าแสงจะกระจายไปที่หลาย ๆ ทิศทางและมีการสะท้อนหรือกระจายแสงขณะที่เดินทางผ่านเส้นใยแก้ว ทำให้สัญญาณแสงที่ถูกส่งออกมาจะไม่เสถียรและมีความเร็วในการส่งสัญญาณต่ำกว่า Fiber Optic Single Mode แต่สามารถรองรับการส่งสัญญาณไกลได้ในระยะทางที่ไม่มากเท่านั้น ดังนั้น Fiber Optic Multi Mode เหมาะสำหรับการใช้งานในระบบเครือข่ายส่วนบุคคล, ภายในองค์กร

การส่งสัญญาณในสาย Fiber Optic (Wave Lenght)

การส่งสัญญาณ Fiber Optic แบบ Single Mode สามารถส่งได้บนคลื่นแสงเดียว ซึ่งเป็นคลื่นแสงเดียวที่มีความยาวคลื่นประมาณ 1550 นาโนเมตร (nm) หรือ 1310 nm โดยทั่วไป โดยความยาวคลื่นแสงที่ใช้ในการส่งสัญญาณนี้จะขึ้นอยู่กับตัวสื่อส่งสัญญาณและเทคโนโลยีการส่งสัญญาณที่ใช้ในระบบ เช่น การใช้งานในระบบโทรคมนาคมอาจใช้คลื่นแสง 1550 nm เพราะสามารถส่งข้อมูลได้ในระยะไกลๆ โดยไม่เสียสัญญาณ แต่ถ้าเป็นการใช้งานในโครงข่าย LAN อาจใช้คลื่นแสง 1310 nm ขึ้นอยู่กับระยะทางและตัวสื่อส่งสัญญาณที่ใช้ในระบบนั้น ๆ

การส่งสัญญาณ Fiber Optic แบบ Multi Mode สามารถส่งได้บนหลาย ๆ คลื่นแสงพร้อมกัน โดยสามารถใช้คลื่นแสง 850 นาโนเมตร (nm) หรือ 1300 nm ในการส่งสัญญาณ ซึ่งขึ้นอยู่กับตัวสื่อส่งสัญญาณและเทคโนโลยีการส่งสัญญาณที่ใช้ในระบบ แต่มักใช้คลื่นแสง 850 nm ในการส่งสัญญาณในระยะสั้นเช่นในเครือข่าย LAN และ 1300 nm ในการส่งสัญญาณในระยะไกล เช่นในเครือข่าย WAN แต่เทคโนโลยีใหม่ ๆ อาจใช้คลื่นแสงอื่น ๆ ได้ด้วย ขึ้นอยู่กับการออกแบบและการใช้งานของระบบแต่ละระบบ

ในระบบ Fiber Optic นั้น ใช้คลื่นแสงในการส่งสัญญาณข้อมูล โดยมีคลื่นแสงที่ใช้พัฒนามากที่สุดคือคลื่นแสงสีเทา (infrared light) โดยทั่วไปจะมีความยาวคลื่นแสงประมาณ 850, 1310 และ 1550 นาโนเมตร (nm) โดยแต่ละคลื่นแสงจะมีลักษณะแตกต่างกันดังนี้

คลื่นแสง 850 nm: ใช้สำหรับการส่งสัญญาณในระยะสั้นๆ เช่นในเครือข่าย LAN ซึ่งมีระยะการส่งสัญญาณไม่เกิน 550 เมตร
คลื่นแสง 1300 nm: ใช้สำหรับการส่งสัญญาณในระยะสั้นๆ เช่นในเครือข่าย LAN ซึ่งมีระยะการส่งสัญญาณไม่เกิน 1200 เมตร
คลื่นแสง 1310 nm: ใช้สำหรับการส่งสัญญาณในระยะปานกลางๆ เช่นในเครือข่าย MAN หรือในการเชื่อมต่อระหว่าง Data Center โดยมีระยะการส่งสัญญาณประมาณ 2 กิโลเมตรคลื่นแสง 1550 nm: ใช้สำหรับการส่งสัญญาณในระยะไกลๆ เช่นในเครือข่าย WAN หรือการเชื่อมต่อระหว่าง Data Center ที่ห่างไกลกัน โดยมีระยะการส่งสัญญาณได้ถึง 40 กิโลเมตรขึ้นไป

สำหรับคลื่นแสงอื่น ๆ ที่ใช้ในระบบ Fiber Optic นั้น อาจจะมีการใช้งานในบางระบบเฉพาะ แต่ไม่ได้รวมเข้าด้วยกันเป็นมาตรฐานทั่วไปดังกล่าว