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Glasfaser-technologie

Die Grundlage moderner Kommunikationstechik


Gläserne Leitung Glasfaser-Netzwerke sind verletzlicher als oft gedacht

1,84 Petabit/s: Neuer Chip transferiert mehr Bandbreite, als das Internet benötigt

 





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.