Anbindungstechnologie mit Lichtgeschwindigkeit
Definition
Ein Glasfaserkabel ist ein Lichtwellenleiter (LWL), der aus sehr dünnen Glasfasern besteht, die aus Quarzglas gefertigt werden. Mehrere Glasfasern werden zu einem Kabel gebündelt. Lichtsignale transportieren Daten auf Glasfaser über große Entfernungen mit Lichtgeschwindigkeit nahezu verlustfrei.
Glasfaserkabel Vorteile und Nachteile
Vorteile:
- Sehr hohe Bandbreite
- Unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störeinflüssen
- Kaum Entfernungsverluste / auch für lange Strecken geeignet
- Verstärker erst >2 km nötig
- Sicheres Medium für kritische Umgebungen (z.B. Chemiewerke) > keine Funken, die Explosionen auslösen können
- Hohe Abhörsicherheit
- Dünnere und leichtere Kabel, platzsparend
Nachteile:
- Teuer (Material + Verlegung)
So funktioniert die Datenübertragung auf dem Glasfaserkabel
Im Gegensatz zu Kupferkabeln, die Daten mit Elektronen übertragen, erfolgt die Datenübertragung auf dem Glasfaserkabel mittels Licht (Photonen). Laserdioden erzeugen optische Lichtsignale, die durch die Glasfasern wandern. Diese Signale werden nahezu in Lichtgeschwindigkeit innerhalb der Glasfaser immer wieder reflektiert, bis sie am Ziel ankommen. Dabei umgibt den Glasfaserkern, der das Lichtsignal transportiert, ein Mantel aus Glas. Da der Kern über einen höheren Brechungsindex als das Mantelglas verfügt, wird das Austreten des Lichtsignals aus dem Kern verhindert. Man nennt diesen Vorgang „Totalreflexion“.
Aufbau eines Glasfaserkabels
Ein Glasfaserkabel besteht aus 5 Schichten:
1. Das Kernglas (Core) transportiert das Lichtsignal. Er besteht aus Quarzglas, das einen höheren Brechungsindex besitz als das darüber liegende Mantelglas. Das Kabel kann umso mehr Licht transportieren, je größer der Kern ist.
2. Um den Kern herum befindet sich ein Mantel aus Glas, das Mantelglas (Cladding), das ebenfalls aus Quarzglas besteht. Allerdings mit einem niedrigeren Brechungsindex als das Kernglas. Der Mantel begrenzt die Ausbreitung der Lichtwellen. Denn sobald das Lichtsignal an die Grenze des Mantels gelangt, wird es zurück in den Kern gespiegelt.
3. Um Kern und Mantel vor mechanischen Schäden und Feuchtigkeit zu schützen, werden sie von einer Primär-Schutzbeschichtung (Coating) aus Kunststoff umgeben.
4. Die darauffolgende Sekundär-Schutzbeschichtung (Buffering) bietet einen weiteren Schutz gegen Druck und Spannung von außen beim Verlegen.
5. Den Abschluss bildet der Außenmantel (Jacket). Er besteht je nach Einsatzzweck aus PVC oder LSZH. LSZH ist halogenfrei und somit flamm-hemmend.
Sie wollen noch mehr zum Thema „Glasfaser“ wissen? Dann besuchen Sie unser Glasfaser-FAQ.
Arten von Glasfaserkabeln
Pigtail: kurzer Lichtwellenleiter ohne Hülle mit einseitigem LWL-Stecker, nur zum Spleißen (Verschmelzen/Verkleben) vorgesehen
Patchkabel: sehr flexibel, an beiden Enden ein Stecker, verschiedene Steckertypen adaptierbar, geringe Zugentlastung
Innenkabel: gute Zugentlastung durch Aramidgarn, flexibel und halogenfrei, für den Einsatz im Steigbereich oder die Etagenverkabelung
Außenkabel: sehr robust und witterungsbeständig durch PE-Schutzmantel, Faserkern gegen Eindringen von Wasser und Nagetierbisse geschützt
Universalkabel: geeignet für die Innen- und Außenverlegung, direkte Erdverlegung in Rohren und Schächten, auch im Innenbereich verwendbar (Mantel halogenfrei und flamm-hemmend)
Außerdem können Glasfaserkabel auch über die Art der Mantelhülle klassifiziert werden. Man unterscheidet dann Volladern, Hohladern, Kompaktadern und gefüllte oder ungefüllte Bündeladern. Der häufigste Typ ist die Kompaktader mit 62,5/125 Mikrometern.
Drei Hauptgrößen von Glasfaserkabeln
Drei Hauptgrößen von Glasfaserkabeln kommen in der Datenkommunikation zum Einsatz: 9/125, 50/125 und 62,5/125. Dabei gibt die erste Zahl den Durchmesser des Faserkerns (Core) in Mikrometern an, die zweite den Durchmesser des Mantels (Cladding) – ebenfalls in Mikrometer. Während es sich bei 9/125 um ein Singlemode-Glasfaserkabel handelt, sind 50/125 und 62,5/125 Multimode-Glasfaserkabel.
Glasfaserkabel-Typen: Singlemode und Multimode
Grundlegend gibt es zwei Typen von Glasfasern: Multimode- und Singlemode-Fasern. Beide Typen übertragen das Lichtsignal im Kernglas.
Da der Kern von Singlemode-Fasern sehr klein ist, gibt es für das Licht nur einen Pfad für die Ausbreitung bzw. einen Ausbreitungsmodus: Das Lichtsignal breitet sich geradlinig aus. Singlemode-Fasern können große Distanzen ohne Signalverstärkung überbrücken. Deshalb eignen sie sich optimal für Langstrecken mit hoher Bandbreite wie z. B. Unterseekabel. Allerdings sind Singlemode-Glasfasersysteme insgesamt sehr teuer.
Dagegen erlaubt der größere Kern von Multimode-Fasern (50 bzw. 62,5 Mikrometer) die Ausbreitung mehrerer Lichtmodi. Aufgrund des größeren Kerns verbreiten sich die verschiedenen Lichtmodi bei Multimode-Glasfasern aber nicht mehr geradlinig. Stattdessen prallen sie immer wieder am Mantelglas ab (Totalreflexion). Das führt zu einer Streuung des Signals und somit zu einer größeren Laufzeitverschiebung. Daraus folgt: Je höher die Datenrate ist, desto geringer ist die Distanz, die maximal überbrückt werden kann. Aus diesem Grund eignen sich Multimode-Glasfasern sehr gut für Bandbreiten mit geringer Kapazität und für kürzere Strecken, z. B. allgemeine Daten- und Sprachanwendungen.
Um die Übertragungseigenschaften und Anwendungsbereiche der verschiedenen Fasern zu spezifizieren, werden Glasfaserkabel in verschiedene Kategorien eingeteilt: OM1, OM2, OM3, OM4, OM5 für Mulitmode-Glasfasern und OS1 und OS2 für Singlemode-Glasfasern. Diese Klassen sind international genormt. Je nach Einsatzzweck und Faseranzahl werden die Glasfaserkabel optisch nach Mantelfarben unterschieden:
- OM1 – 62,5/125 µm – orange (LED-basierte Anwendungen)
- OM2 – 50/125 µm – orange (LED-basierte Anwendungen)
- OM3 – 50/125 µm – aqua (Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie 10/40/100-Gigabit-Ethernet oder Fiber Channel)
- OM4 – 50/125 µm – violett (Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie 10/40/100-Gigabit-Ethernet oder Fiber Channel)
- OM5 – 50/125 µm – lime (Hochgeschwindigkeitsanwendungen wie 10/40/100-Gigabit-Ethernet oder Fiber Channel)
- OS1 – 9/125 µm – gelb (Überbrückung großer Distanzen, hohe Bandbreiten)
- OS2 – 9/125 µm – gelb (Überbrückung großer Distanzen, hohe Bandbreiten)
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