Glasfasertechnologie
Die Grundlage moderner Kommunikationstechik
Der Siegeszug optischer Kommunikationssysteme zur Übertragung von Daten
beginnt in den sechziger Jahren mit der Erfindung der Lasertechnologie:
Informationen lassen sich erstmals als gebündelter Lichtstrahl
übertragen. In der Folge sorgen die großen Telekommunikationsunternehmen
dafür, dass die Glasfasertechnologie kontinuierlich weiterentwickelt
wird. Heutzutage weisen Glasfaserleitungen Qualitätseigenschaften auf,
die sich mit einem Kupferkabel nicht mehr erreichen lassen.
Marktforscher prognostizieren, dass sich die Übertragungskapazität pro
Glasfaser auch weiterhin jedes Jahr verdoppeln und die Menge an
installierten Glasfasersystemen um 15–20 % jährlich zunehmen wird.
Datenübertragungen über Glasfasern basieren auf dem physikalischen
Gesetz der Brechung und Reflexion von Licht. Dazu wird ein innerer
Glasfaserkern mit einem Brechungsindex n1 von einem äußeren
Glasfasermantel mit einem Brechungsindex n2 umgeben, wobei n1 > n2 ist.
Das in den Glasfaserkern eingeschlossene Licht wird daher an der
Trennschicht der beiden Glasfasermedien nahezu komplett reflektiert und
so durch den Kern weitergeleitet.
In der Praxis kommen zwei Typen von Glasfasern vor: Multimode und
Singlemode. Multimode-Kabel weisen einen Kerndurchmesser von 50 µm auf
und werden für kurze Distanzen eingesetzt (< 500 m) – die teureren
Singlemode-Kabel sind hingegen im Kern nur 9 µm dick und kommen auf
großen Distanzen zum Einsatz.
Seit den Anfängen der Datenübertragung per Glasfaser haben
Wissenschaftler und Techniker die Bandbreite immer weiter erhöht, um
damit den steigenden Anforderungen an Flexibilität, Kapazität und
Zuverlässigkeit gerecht zu werden. Ein Verfahren für hohe
Übertragungskapazitäten ist das Wavelength Division Multiplexing (WDM):
ein optisches Multiplexverfahren, bei dem verschiedene Daten-Kanäle über
Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge – quasi also verschiedenfarbig
– durch dieselbe Glasfaser geschickt werden. Das ist technisch möglich,
weil sich Lichtwellen mit unterschiedlichen Schwingungen nicht
gegenseitig stören.
Lichtemittierende Dioden (LED) oder Laser wandeln dazu beim WDM die
elektrischen Signale zunächst in Lichtsignale verschiedener bestimmter
Wellenlängen um. Ein passives optisches Koppelelement (Sternkoppler)
führt die Signale der einzelnen Kanäle dann zu einem optischen
Multiplexersignal zusammen, das anschließend per Glasfaserleitung
übermittelt wird. Auf der Empfängerseite trennen wellenlängenabhängige,
passive Filter oder optoelektrische Empfangselemente die Signale wieder
in die einzelnen Kanäle auf, sodass sich unterschiedliche Datenformate
und Bandbreiten gleichzeitig übertragen lassen. Mit Wavelength Division
Multiplexing als Transporttechnik können Netzbetreiber daher eine
Infrastruktur aufbauen, die sie später je nach Bedarf in beliebigen
Teilbereichen des Netzes erweitern können, denn statt in zusätzlichen
Glasfasern laufen dann "neue" Leitungen auf einer zusätzlichen
Wellenlänge durch die bestehenden Glasfasern.