POF-Konverter

Ein POF-Konverter setzt Ethernet zwischen Kupfer und polymerer optischer Faser um und verbindet RJ45-Netze mit störungsfreien POF-Strecken.

Ein POF-Konverter ist ein Medienkonverter, der Ethernet-Signale zwischen einer elektrischen Kupferschnittstelle und einer optischen Strecke über POF-Kabel umsetzt. Er arbeitet auf der Bitübertragungsschicht und ist für die darüberliegenden Protokolle transparent. Typischer Einsatzzweck ist die Überbrückung von Abschnitten, in denen elektromagnetische Störungen, fehlender Potentialausgleich oder bauliche Gegebenheiten gegen eine durchgehende Kupferverkabelung sprechen.

Funktion

Der Konverter besitzt in der Regel zwei Ports: einen elektrischen Anschluss, meist RJ45 nach 100BASE-TX oder 1000BASE-T, und einen optischen Anschluss für Duplex-POF. Er wandelt die elektrischen Signale in optische um und umgekehrt.

Auf der optischen Seite wird im sichtbaren roten Spektralbereich bei etwa 650 nm gesendet — dem Wellenlängenfenster mit der geringsten Dämpfung in PMMA. Als Sender dienen Leuchtdioden, deren Licht sich dank der hohen numerischen Apertur der Faser ohne aufwendige Optik einkoppeln lässt.

Da die Umsetzung auf der Bitübertragungsschicht stattfindet, ist der Konverter für VLANs, IP-Protokolle und höhere Schichten unsichtbar. Er filtert nicht und trifft keine Weiterleitungsentscheidungen; jedes empfangene Signal wird umgesetzt und weitergegeben.

Anschlüsse und Konfektionierung

Auf der optischen Seite sind mehrere Anschlussformen verbreitet:

Steckverbinder wie SMI (Bauformen F05 und F07) oder Versatile Link. Sie werden mit einfachem Werkzeug an der Faser befestigt; ein Crimpen oder Kleben entfällt in der Regel.

Klemmanschlüsse, bei denen die blanke Faser ohne Stecker direkt in die Aufnahme des Konverters eingeführt und dort fixiert wird. Diese Bauform findet sich vor allem im Heim- und Consumer-Bereich und entspricht dem Ansatz, den IEEE 802.3bv für die Variante 1000BASE-RHA beschreibt.

In beiden Fällen genügt zur Konfektionierung ein sauberer, senkrechter Schnitt der Faserenden, üblicherweise mit einem speziellen Schneidwerkzeug. Spleißgeräte, Poliersätze oder Messplätze wie bei der Glasfaser sind nicht erforderlich — dies ist einer der Hauptgründe für den Einsatz von POF in Umgebungen ohne Fachpersonal.

Verwendet wird meist Duplex-POF, also eine Zwillingsleitung mit zwei parallel geführten Fasern, je eine Faser pro Übertragungsrichtung. Da bei ausgeschaltetem Sender nicht erkennbar ist, welche Ader welche Richtung führt, ist eine der beiden Adern gekennzeichnet.

Datenraten und Reichweiten

Die überwiegende Zahl der verfügbaren Geräte arbeitet mit 100 Mbit/s. Die erreichbare Strecke hängt von Faserqualität, Anzahl der Verbindungsstellen und der Empfindlichkeit des Empfängers ab; als praktischer Richtwert gelten etwa 50 Meter, geräteabhängig auch deutlich mehr.

Für Gigabit-Übertragung über POF existiert mit IEEE 802.3bv seit 2017 ein Standard, der für Heim- und Industrieanwendungen einen Kanal von 50 Metern mit bis zu einer Inline-Verbindung vorsieht. Entsprechende Konverter setzen 1000BASE-T auf 1000BASE-RH um.

Die begrenzte Reichweite ergibt sich aus der vergleichsweise hohen Dämpfung von PMMA, die bei 650 nm in der Größenordnung von 0,15 dB/m liegt — ein Vielfaches dessen, was Glasfasern aufweisen. POF-Konverter sind damit ein Werkzeug für Strecken innerhalb eines Gebäudes oder einer Anlage, nicht für Gebäudeanbindungen über größere Distanzen.

Autonegotiation und Verbindungsüberwachung

Ein wiederkehrendes Praxisthema ist das Verhalten der beiden Ports zueinander. Die optische Seite läuft bei vielen Geräten mit fester Datenrate und im Vollduplexbetrieb, während die Kupferseite aushandelt. Wird an der Kupferseite ein Gegenüber mit fest eingestellter Geschwindigkeit betrieben, kann es zu Duplex-Mismatches kommen, die sich in schlechtem Durchsatz bei bestehender Verbindung äußern.

Bei einfachen Konvertern bleibt zudem der Link auf der einen Seite bestehen, wenn die andere Seite ausfällt — der Fehler wird nicht weitergereicht und Endgeräte senden ins Leere. Geräte mit Link Fault Pass-Through legen in diesem Fall den verbleibenden Port ebenfalls ab und machen die Störung damit erkennbar. In Installationen, deren Verfügbarkeit überwacht werden soll, ist dies ein sinnvolles Auswahlkriterium.

Einsatzszenarien

Inhouse-Verkabelung im Bestand. In Gebäuden ohne strukturierte Verkabelung lässt sich POF wegen ihres geringen Durchmessers und ihrer Biegetoleranz häufig durch bestehende Leerrohre oder Kabelkanäle ziehen, teilweise parallel zu vorhandenen Leitungen. Der Konverter stellt an beiden Enden die Verbindung zum vorhandenen Ethernet her.

Umgebungen mit elektromagnetischen Störungen. In der Nähe von Frequenzumrichtern, Motoren, Schweißanlagen oder Starkstromleitungen ist eine optische Strecke immun gegen Einstreuungen, die auf Kupferleitungen zu Paketverlusten führen.

Galvanische Trennung. Zwischen Gebäudeteilen oder Anlagenbereichen mit unterschiedlichem Erdpotential vermeidet eine optische Strecke Ausgleichsströme über den Kabelschirm. Auch im Hinblick auf Überspannungen bei Blitzeinwirkung ist die fehlende leitende Verbindung ein Vorteil.

Industrielle Automatisierung. Anbindung einzelner Maschinen, Sensoren oder Schaltschränke an ein übergeordnetes Netz, häufig kombiniert mit erweitertem Temperaturbereich und Hutschienenmontage.

Abgrenzung zu POF-Switch und SFP-Modul

Ein POF-Konverter ist ein Punkt-zu-Punkt-Gerät mit genau einer optischen und einer elektrischen Schnittstelle. Ein POF-Switch verfügt dagegen über mehrere Ports, trifft Weiterleitungsentscheidungen anhand von MAC-Adressen und eignet sich damit als Verteilpunkt in einer sternförmigen Topologie.

Daneben existieren POF-Transceiver in SFP-Bauform, die sich in vorhandene Switches mit SFP-Slots einsetzen lassen. Das erspart ein zusätzliches Gerät samt Netzteil, setzt aber einen kompatiblen Switch voraus und ist auf dessen Portgeschwindigkeit festgelegt.

Auswahlkriterien

Datenrate und geforderte Streckenlänge
Anschlussform auf der optischen Seite, passend zur vorgesehenen Konfektionierung
Stromversorgung: externes Netzteil oder Speisung über Power over Ethernet
Link Fault Pass-Through, wenn Störungen erkennbar sein sollen
Temperaturbereich und Montageform bei industriellem Einsatz
Einhaltung von IEEE 802.3bv, sofern herstellerübergreifende Kompatibilität im Gigabit-Bereich gefordert ist