Lichtwellenleiter

Lichtwellenleiter übertragen Daten als Licht statt als elektrischen Strom. Daraus folgen die Eigenschaften, die sie im Rechenzentrum und im Weitverkehrsbereich zum Standard gemacht haben: Sie sind unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen, erzeugen selbst keine, trennen die beiden Enden galvanisch und tragen Bandbreiten über Entfernungen, bei denen Kupfer längst aufgibt.

Die erste und wichtigste Unterscheidung betrifft den Faserkern. In einer Multimode-Faser mit einem Kerndurchmesser von 50 oder 62,5 Mikrometern breiten sich viele Lichtwege gleichzeitig aus. Sie laufen unterschiedlich lang, das Signal verschmiert — die Modendispersion begrenzt Reichweite und Bandbreite. Eine Singlemode-Faser mit rund 9 Mikrometern Kern lässt nur einen Ausbreitungsweg zu und kommt damit auf Entfernungen jenseits von Kilometern. Multimode ist kurzstreckig und in der Übertragungstechnik günstiger, Singlemode langstreckig und praktisch unbegrenzt aufrüstbar. Diese Entscheidung fällt beim Verlegen und ist danach nicht mehr revidierbar.

Innerhalb beider Gruppen ordnen Klassen die Leistungsfähigkeit: OM1 bis OM5 bei Multimode, OS1 und OS2 bei Singlemode. Sie unterscheiden sich in Bandbreiten-Längen-Produkt und Dämpfung und bestimmen, welche Ethernet-Variante über welche Strecke möglich ist.

Der zweite Themenblock ist die Verbindungstechnik — und dort liegen die meisten Fehlerquellen. Zwei Fasern werden entweder dauerhaft gespleißt oder über Steckverbinder lösbar verbunden. LC hat sich wegen seiner Baugröße als Standard durchgesetzt, SC und ST finden sich im Bestand, MPO/MTP bündelt zwölf oder mehr Fasern in einem Gehäuse und ist die Grundlage paralleler Übertragung im Rechenzentrum. Der Schliff der Stirnfläche entscheidet über die Rückflussdämpfung: APC mit schrägem Schliff lenkt reflektiertes Licht aus dem Kern, UPC nicht. Beide Typen lassen sich nicht mischen.

Praktisch relevant ist außerdem, dass optische Verbindungen an Verschmutzung scheitern. Ein Staubkorn auf einer Stirnfläche von neun Mikrometern Durchmesser reicht aus. Reinigung und Sichtprüfung sind bei Glasfaser kein Randthema, sondern die häufigste Ursache für Verbindungen, die im Datenblatt funktionieren und in der Anlage nicht.

Knowledge Hubs

Lichtwellenleiter (LWL) Lichtwellenleiter erklärt: Singlemode und Multimode, OM- und OS-Klassen, Dämpfung und Dispersion, Spleißen sowie LC-, SC- und MPO-Steckverbinder.
Strukturierte Verkabelung Strukturierte Verkabelung erklärt: Primär-, Sekundär- und Tertiärbereich, die 90-Meter-Regel, Kategorien von Cat 5e bis Cat 8, Schirmung und Abnahmemessung.

APC- und UPC-Schliff UPC (Ultra Physical Contact) und APC (Angled Physical Contact) sind zwei polierte Oberflächengeometrien von LWL-Stecker-Ferrulen, die über die Rückflussdämpfung entscheiden. UPC bietet mit >50 dB eine sehr gute, APC mit >60 dB eine exzellente Unterdrückung von Reflexionen und wird daher in hochperformanten WDM- und HF-Systemen eingesetzt.
Cladding Cladding bezeichnet die Ummantelung von Kabeln, insbesondere bei Glasfaserkabeln, um den Lichtwellenleiter zu schützen und die Lichtführung zu gewährleisten.
Cleaver Cleaver ist ein Schneidgerät für Glasfasern, das die Faser eintitzt und bricht, um einen geraden, sauberen Bruch für geringe Dämpfung zu erzielen.
Cross Gain Modulation (XGM) Cross Gain Modulation (XGM) ist ein Verfahren zur Wellenlängenkonvertierung von Lasersignalen in der optischen Kommunikationstechnik.
Dark Fiber Dark Fiber (dunkle Faser) bezeichnet Lichtwellenleiter, die ohne Zusatzleistungen vom Provider vermietet werden, sodass der Kunde die Faser selbst terminiert und die Bandbreite eigenständig festlegt.
Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) ist ein Verfahren zur Modulation auf Lichtwellenleitern, das mehrere Kanäle auf einer Glasfaser abbildet und Übertragungsraten von mehreren TBit/s ermöglicht.
Dezibel Milliwatt (dBm) dBm ist eine logarithmische Maßeinheit für absolute Leistungspegel in der Nachrichtentechnik, bezogen auf 1 Milliwatt (0 dBm = 1 mW). Sie wird verwendet, um Sende- und Empfangspegel von Glasfasertransceivern und Funkkomponenten anzugeben.
Dispersion Dispersion ist die zeitliche Verbreiterung eines Lichtimpulses auf seinem Weg durch die Faser, die Bitfehler verursacht und die maximale Übertragungsrate begrenzt. Unterschieden wird in Modendispersion (Multimode) und chromatische Dispersion (Singlemode), die durch geeignete Faserprofile und Dispersionskompensation beherrscht werden.
Einblasen Einblasen ist ein Verfahren, bei dem LWL-Fasern mittels Pressluft in Leerrohre eingebracht werden.
Einfügedämpfung Die Einfügedämpfung (Insertion Loss) beziffert den optischen Leistungsverlust, den ein Stecker, Spleiß oder eine passive Komponente in einer LWL-Strecke verursacht. Sie ist die wichtigste Messgröße für die Qualität jeder Glasfaserverbindung und entscheidet über die Einhaltung des Dämpfungsbudgets.
Erbium-Doped Fiber Amplifier (EDFA) Der Erbium-Doped Fiber Amplifier (EDFA) ist ein optischer Verstärker, der Signale ohne elektrische Konvertierung mittels Pumplaser breitbandig um bis zu 40 dB verstärkt und lange, hochbandbreitige Übertragungsstrecken ermöglicht.
Ferrule Die Ferrule ist ein mechanisches Führungsröhrchen in LWL-Steckern, das die Glasfaser aufnimmt und aus Metall, Keramik oder Kunststoff bestehen kann.
Fiber to the Building (FTTB) Fiber to the Building (FTTB) beschreibt die Verkabelung mit Lichtwellenleitern bis ins Gebäude. Dort erfolgt die Umsetzung auf Kupferkabel für hohe Bandbreiten über weite Strecken.
Fiber to the Desk (FTTD) Fiber to the Desk (FTTD) bezeichnet die Verlegung von Glasfaserkabeln bis unmittelbar an den Arbeitsplatzrechner. Statt Twisted-Pair-Kupfer endet die strukturierte Verkabelung mit einem LWL-Anschluss direkt am oder im Schreibtisch.
Fusionsspleiß Der Fusionsspleiß ist das hochwertigste Spleißverfahren, bei dem die Faserenden mit einem Lichtbogen verschmolzen werden und eine nahezu verlustfreie, homogene Glasverbindung entsteht. Mit Einfügedämpfungen unter 0,05 dB ist er der Standard für alle dauerhaften LWL-Installationen.
Gigabit Interface Converter (GBIC) GBIC (Gigabit Interface Converter) ist ein standardisierter, steckbarer Transceiver für optische oder elektrische Schnittstellen in Netzwerkgeräten. Er war der Vorgänger des kleineren SFP und unterstützt Gigabit-Ethernet und Fibre Channel.
Gradientenindexfaser Die Gradientenindexfaser besitzt ein parabolisch abnehmendes Brechzahlprofil, das die Laufzeitunterschiede der Moden nahezu ausgleicht und so eine drastisch höhere Bandbreite als Stufenindexfasern erreicht. Sie ist die Basis aller modernen Multimode-Kategorien (OM3, OM4, OM5).
LC-Stecker Der LC-Stecker ist ein kompakter LWL-Steckverbinder mit einem 1,25-mm-Ferrule und Push-Pull-Verriegelung, der sich durch seine geringe Größe und hohe Packungsdichte als Standard in modernen Rechenzentren und LANs etabliert hat.
Lichtwellenleiter (LWL) Lichtwellenleiter erklärt: Singlemode und Multimode, OM- und OS-Klassen, Dämpfung und Dispersion, Spleißen sowie LC-, SC- und MPO-Steckverbinder.
MPO/MTP MPO/MTP sind hochdichte Mehrfaser-Steckverbinder, die 8 bis 24 Fasern in einem einzigen Stecker bündeln und für parallele Optiken wie 40G, 100G und 400G Ethernet zwingend erforderlich sind. Sie ermöglichen eine schnelle, fehlerfreie Installation von Trunk-Kabeln in Rechenzentren.
Muffe Die Muffe ist eine Kabelverbindung, die an der Verbindungsstelle von Erdkabeln eingesetzt wird.
Multimode-Faser (MMF) Multimode-Fasern besitzen einen größeren Kern (50 oder 62,5 µm), in dem sich mehrere Lichtmoden gleichzeitig ausbreiten können, was die Einkopplung vereinfacht, aber die Bandbreite durch Modendispersion begrenzt. Sie sind die wirtschaftliche Wahl für kurze Distanzen in Rechenzentren und Campus-Netzen.
Nachlauffaser Die Nachlauffaser ist eine hinter die zu messende LWL-Faser geschaltete Faser für OTDR-Messungen. Sie ermöglicht eine korrekte Messung bis zum letzten Stecker des Prüflings und wird meist in aufgewickelter Form (z. B. 100 Meter) genutzt.
Numerische Apertur (NA) Die Numerische Apertur (NA) gibt den maximalen Einkoppelwinkel einer Faser an und bestimmt, wie viel Licht von einer Quelle in den Kern geführt werden kann. Sie ist ein zentraler Parameter für die Kopplungseffizienz und die Biegeempfindlichkeit von Lichtwellenleitern.
OM-Fasern OM-Fasern (Optical Multimode) sind standardisierte Multimode-Faserklassen, die durch ihre modale Bandbreite (OM1 bis OM5) abgestuft sind und definierte Distanzen für Ethernet-Geschwindigkeiten garantieren. Sie sind die Referenz für die Planung und Zertifizierung von Multimode-Verkabelungen.
Optisches Fenster Optisches Fenster bezeichnet drei Wellenlängenbereiche (850 nm, 1300 nm, 1550 nm) mit besonders günstigen Übertragungseigenschaften in der optischen Kommunikationstechnik.
OS-Fasern OS-Fasern (Optical Singlemode) sind standardisierte Singlemode-Fasern, die in OS1 (Indoor) und OS2 (Outdoor/Campus) unterteilt werden und sich vor allem im maximalen Dämpfungsbudget unterscheiden. Sie bilden das Rückgrat für Weitverkehrs- und Carrier-Strecken mit minimaler Dämpfung.
Patchkabel Ein Patchkabel (auch Rangierkabel oder Patchcord) ist ein flexibles Kabel mit Steckern an beiden Enden, das zur Verbindung zwischen Patchpanel und Switch, Switch und Server oder zwischen Dose und Endgerät dient.
Patchpanel Ein Patchpanel (Rangierfeld) ist ein passives Verteilerelement, auf dem die fest verlegten Installationskabel auf Buchsen aufgelegt werden. Es dient als Schnittstelle zwischen der permanenten Verkabelung und den aktiven Geräten.
pigtail Pigtail bezeichnet ein kurzes, bewegliches Anschlusskabel, etwa eine optische Faser mit Stecker oder ein Antennenkabel für WLAN, das Netzwerkkarte und Antenne verbindet und zur Dämpfungsminimierung möglichst kurz ausgeführt wird.
Polymer Optical Fiber (POF) POF (Polymer Optical Fiber) sind Kunststoff-Lichtwellenleiter mit einem Kern aus Polymethylmethacrylat (PMMA). Sie haben einen größeren Kerndurchmesser (typisch 1 mm) und können mit einfachen, günstigen Sende- und Empfangselementen betrieben werden.
Rayleigh-Streuung Die Rayleigh-Streuung bezeichnet die Streuung von Licht in Lichtwellenleitern durch Inhomogenitäten kleiner als die Wellenlänge und ist für die Dämpfung verantwortlich.
SC-Stecker Der SC-Stecker ist ein quadratischer LWL-Steckverbinder mit 2,5-mm-Ferrule und einfachem Push-Pull-Mechanismus, der über Jahre den Standard in Telekommunikations- und Datennetzen bildete und weiterhin in vielen Bestandsnetzen sowie in PON-Umgebungen verbreitet ist.
Singlemode-Faser (SMF) Eine Singlemode-Faser ist ein Lichtwellenleiter mit kleinem Kerndurchmesser (ca. 9 µm), der nur einen Ausbreitungsmodus führt und dadurch extrem hohe Bandbreiten über große Distanzen ermöglicht. Sie ist der dominierende Fasertyp für Weitverkehrs-, Carrier- und FTTH-Netze.
Small formfactor pluggable (SFP) SFP (Small Form-factor Pluggable) ist ein kompaktes, steckbares Transceivermodul für optische und elektrische Ethernet-Verbindungen. Es unterstützt Datenraten von 100 Mbit/s bis zu 4 Gbit/s (SFP) und in seiner Weiterentwicklung SFP+ 10 und 16 Gbit/s.
Spleißen Spleißen ist das dauerhafte, unlösbare Verbinden zweier Glasfaserenden mit dem Ziel, eine möglichst verlustarme optische Durchgangsstrecke zu schaffen. Es wird in Fusionsspleiße (thermisches Verschmelzen) und mechanische Spleiße (ausrichten und fixieren) unterteilt und ist die Standardtechnik für Kabelverlängerungen, Reparaturen und Pigtail-Anbindungen.
ST-Stecker Der ST-Stecker ist ein zylindrischer LWL-Stecker mit 2,5-mm-Ferrule und einem Bajonettverschluss, der eine verdrehsichere Verriegelung bietet und vor allem in älteren Multimode-Netzen sowie im industriellen Umfeld anzutreffen ist.
Strukturierte Verkabelung Strukturierte Verkabelung erklärt: Primär-, Sekundär- und Tertiärbereich, die 90-Meter-Regel, Kategorien von Cat 5e bis Cat 8, Schirmung und Abnahmemessung.
Stufenindexfaser Die Stufenindexfaser besitzt einen homogenen Kern mit einem scharfen Brechzahlabfall zum Mantel, was zu starker Modendispersion führt und sie für hochbitratige Multimode-Strecken ungeeignet macht. Sie findet sich heute fast nur noch in POF-Fasern und historischen Installationen.
Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) Der Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser (VCSEL) ist ein Halbleiterlaser für die optische Übertragungstechnik mit geringer Leistungsaufnahme und kostengünstiger Fertigung.
Vorlauffaser Die Vorlauffaser ist eine LWL-Faser, die bei OTDR-Messungen zwischen Messgerät und Prüfling geschaltet wird, um den Prüfling ab dem ersten Stecker korrekt messen zu können.