Mit Glas in die Zukunft

Durch Gigabit-Ethernet und 10-Gigabit-Ethernet gewinnt die Glasfaser für die Netzwerkverkabelung weiter an Bedeutung. Bei der Frage, in welchen Bereichen sich das investitionssichere Übertragungsmedium lohnt, scheiden sich nach wie vor die Geister.

Von: Andreas Wurm

Mit dem Gigabit-Ethernet-Standard kam die Diskussion in Gang, ob Lichtwellenleiter das Kupferkabel verdrängen werden. Im Primärbereich ist dies schon geschehen. Auf dem Campus selbst mischen sich die Übertragungsmedien. Einige Unternehmen binden bereits das Backbone-Netz über Lichtwellenleiter (LWL) an die Etagenverteiler an. Den Weg vom Switch zum Schreibtisch hat die Glasfaser jedoch noch nicht erobert, und viele Experten sind sich einig, dass das so schnell auch nicht passieren wird. Fast-Ethernet reicht für den größten Teil der Anwendungen völlig aus.

Mit 1000Base-T ist Gigabit-Ethernet auch über Kupferkabel möglich. Diese Lösung hat aber den Nachteil, dass sie keine hohe Investitionssicherheit bietet. Kaum haben die Hersteller von Netzwerkhardware die ersten Module für 10-Gigabit-Ethernet vorgestellt, rufen die ersten Visionäre schon nach 10-Gigabit-to-the-Desk. Längerfristig gesehen werden Kupferkabel nach und nach aus den Netzinfrastrukturen verschwinden.

Bei Glasfaser entfallen durch Optical Fiber Cabeling die aktiven Komponenten auf den Etagen.

Verlangsamt wird dieser Prozess bisher durch die Suche nach einer Lösung, um die klassische Telefonie über LWL anzubinden. Weitere Nachteile von Fiber to the Desk (FTTD) sind die höheren Installationskosten und der um ein Vielfaches höhere Preis pro Port bei den aktiven Komponenten. Dem stehen eine Reihe von Argumenten für das optische Medium gegenüber: Es ermöglicht hohe Bandbreiten und größere Reichweiten, ist abhörsicher und zudem immun gegen elektromagnetische Störungen.

Für die Verkabelung von Netzwerken gibt es zwei wesentliche Arten von Lichtwellenleitern:

- Multimode-Gradientenindexfasern

- Singlemode-Stufenindexfasern

Bei Mehrmoden-Fasern sind mehrere Lichtstrahlen, auch Moden genannt, zur Signalübertragung in die Faser eingekoppelt. Sie treten in verschiedenen Winkeln in das Kernglas ein und werden dadurch auf ihrem Weg unterschiedlich häufig an der Grenzschicht zwischen Kern- und Mantelglas gebrochen, laufen also zickzack. Die daraus resultierenden Laufzeitunterschiede heißen Modendispersion.

Die Mehrmoden-Gradientenfaser hat einen typischen Kerndurchmesser von 50, 62,5, 85 oder 100 Mikrometer, der Manteldurchmesser beträgt 125 oder 140 Mikrometer. In Amerika sind LWL mit 62,5 Mikrometern weit verbreitet, in Europa dagegen die 50-Mikrometer-Fasern. Die Signalübertragung erfolgt mit einer Wellenlänge von 850 beziehungsweise 1300 Nanometern. Der Dämpfungswert, der den Energieverlust des Signals auf seinem Weg über die Faser bezeichnet, liegt je nach Wellenlänge bei 3,5 (850) beziehungsweise 1,5 db/km (1300). Das Bandbreitenlängenprodukt beträgt zwischen 200 MHz/km (850) und 500 MHz/km (1300). Dieses Maß klassifiziert die Übertragungsleistung eines Lichtwellenleiters. Es ergibt sich aus dem Verhältnis der maximalen Frequenz zur maximalen Strecke und gibt Auskunft über die höchste Übertragung bis zu einer bestimmten Kabellänge beziehungsweise größtmöglichen Länge bei einer gegebenen Frequenz.

Bei Singlemode-Stufenindexfasern ist der Kerndurchmesser so klein, dass sich nur noch ein Lichtstrahl einkoppeln lässt. Entsprechend dem Durchmesser verringert sich auch der Eintrittswinkel des Lichts. Die bei Multimode-Kabeln auftretende "Welle", die sich im Mantel bricht, entsteht bei Singlemode-Fasern nicht. Dies bietet den Vorteil, dass höhere Übertragungsraten und weitere Strecken möglich sind. Aber Singlemode hat auch Nachteile: Um das Licht einzuspeisen, sind statt der günstigeren LEDs (Light Emitting Diode) Laser notwendig. Für dieses Übertragungsmedium sind die Wellenlängen 1310 und 1550 Nanometer definiert. Der Manteldurchmesser liegt bei acht bis zehn Mikrometern, die Dämpfung ist mit 1 db/km bei Singlemode-Fasern am geringsten. Als Bandbreitenlängenprodukt sind theoretisch mehr als 10 GHz/km möglich.