Auf der Gigabit-Welle

Wegen des steigenden Bandbreitenbedarfs hat sich die Glasfaserverkabelung als Alternative zum Kupfer etabliert. Allerdings weisen auch Lichtwellenleiter einige Schwächen auf. Sie lassen sich jedoch überwinden, etwa mit Hilfe von Medienkonvertern.

Von: Paul Smith

Der Anstieg der Datenraten in lokalen und Weitverkehrsnetzen hat dazu geführt, dass die Kabelinfrastruktur heute in vielen Fällen am Rande ihrer Leistungsfähigkeit angekommen ist. Die Kupferverkabelung schafft es häufig kaum noch, die Anforderungen von Fast-Ethernet zu erfüllen, ganz zu schweigen von den Ansprüchen, die ATM, Fibre Channel oder Gigabit-Ethernet an die Netze stellen. Eine Alternative zum Kupferdraht ist die Glasfaserverkabelung. Im Gegensatz zum metallenen Konkurrenten besitzt die Glasfaser keine Geschwindigkeitsbeschränkungen. Darüber lassen sich mit dieser Technik wesentlich größere Entfernungen überbrücken. Das ist vor allem dann wichtig, wenn der Anwender sein Netz erweitern will.

Der Faserkern besteht entweder aus Glas fasern oder aus Kunststoff.

Es gibt zwei Typen von Lichtwellenleitern: Singlemode- und Multimode-Glasfasern. Sie unterscheiden sich in der Zahl der geometrischen Lichtpfade (Moden) in den optischen Fasern. Der Aufbau ist dagegen im Wesentlichen derselbe: Faserherz (Core), Schutzschicht (Cladding), Umhüllung (Coating), Biegeschutz und Kabelmantel. Am häufigsten zu finden sind Multimode-Fasern. Sie verfügen über eine Faser, die typischerweise einen Durchmesser von 62,5 Mikrometer hat und von einem 125 Mikrometer starken Mantel (Cladding) umgeben ist. Multimode-Kabel sind preiswerter als Singlemode-Kabel und arbeiten mit mehreren Strahlen oder Licht-Moden, die in das Kabel eingespeist werden. Jede dieser Moden nutzt einen anderen Einfallswinkel und sucht sich deshalb einen separaten Weg durch das Kabel. Daraus ergeben sich am anderen Ende der Verbindung unterschiedliche Laufzeiten. Dieser Effekt wird als "Modale Dispersion" bezeichnet und verursacht eine Abschwächung des Signals. Multimode-Fasern können deshalb "nur" Entfernungen zwischen zwei und fünf Kilometern überbrücken.

Singlemode-Fasern verfügen über ein kleineres Herz von 8 µm und einen Fasermantel, der 125 µm misst. Dieser LWL-Typ erfordert kostspieligere Übertragungseinheiten, die Licht in einem einzigen Strahl einspeisen. Weil eben nur eine Mode benutzt wird, kommt das Licht am anderen Ende zur selben Zeit an und vermeidet dadurch die Modale Dispersion. Solche Fasern können das Signal über größere Entfernungen von 20 bis 80 Kilometern transportieren. Glasfasern bieten mehrere Vorteile, die sie in Ethernet- oder Fast-Ethernet-Netzen ausspielen können. So sind Kupferleitungen wie Koax- oder Twisted-Pair-Kabel nur in der Lage, geringe Entfernungen zu überbrücken. Ethernet, das auf einer Koax-Verkabelung (10Base2) basiert, ist für eine Entfernung von höchstens 185 Metern ausgelegt, während Ethernet über Twisted-Pair-Kabel (10BaseT and 100BaseTX) auf 100 Meter begrenzt ist. Glasfaser kann in Form von Multimode-Fasern diese Entfernung bis auf 2000 Meter ausweiten; Singlemode-Fasern schaffen fünf Kilometer im Halbduplex-Betrieb und noch mehr in Vollduplex-Umgebungen.

Die Distanzen hängen von den aktiven Komponenten ab. Ethernet, das mit 10 MBit/s betrieben wird, kann maximal vier Signalverstärker (Repeater) aufnehmen, Fast-Ethernet erlaubt maximal zwei Repeater und dazwischen nur fünf Meter Kabel. Weil sie als einzige Verbindungsart größere Distanzen überbrückt, profitieren Lichtwellenleiter von der wachsenden Verbreitung der 100-MBit/s-Technik.

Hinzu kommt, dass Koax- oder Twisted-Pair-Kabel (Shielded und Unshielded) elektrische Abstrahlungen verursachen, vor allem in den Steckverbindern. In einigen Bereichen, etwa Krankenhäusern, ist das potenzielle Risiko durch die elektromagnetischen Wellen nicht akzeptabel; auf der anderen Seite ist es kostspielig, Kupferleitungen entsprechend abzuschirmen. Hier kann die Glasfaser weiterhelfen: Bei ihr tritt keine Störstrahlung auf, außerdem ist die Übertragung sicher, weil keine Abstrahlungen vorhanden sind, die Unbefugte abfangen könnten. Deshalb eignen sich Lichtwellenleiter für Netze in Behörden oder Forschungsabteilungen von Firmen. Ein weiteres Einsatzgebiet sind Umgebungen, in denen starke elektromagnetische Strahlungen auftreten, beispielsweise Fertigungsanlagen.

Ein weiterer Pluspunkt betrifft das Verlegen der Kabel: Glasfaser verträgt engere Biegeradien. Zusätzlich ist eine LWL-Leitung kleiner dimensioniert als Twisted-Pair-Kabel und benötigt deshalb weniger Platz im Kabelkanal.