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Dienstag, 27.06.2017

Technik News

Mittwoch 12.03.2014

MXC-Kabel überträgt 800 Gbit/s - Erste Kabel noch 2014 auf dem Markt

Bereits seit einigen Jahren entwickelt Intel in Kooperation mit dem Spezialglashersteller Corning "Silicon Photonics", ein Glasfaserkabel, bei dem Photonen die Datenübertragung übernehmen. Aktuell erreichen die Entwickler damit...[mehr]

Mittwoch 19.02.2014

Flächendeckender Breitbandausbau erfordert deutlich geringere Investitionen als bisher angenommen

Zu diesem Ergebnis kommt eine heute veröffentlichte Studie des Wissenschaftlichen Instituts für Infrastruktur und Kommunikationsdienste (WIK). Statt der bisher prognostizierten 93 Milliarden Euro wäre nach den Modellrechnungen...[mehr]

Mittwoch 19.02.2014

G.fast Standard verspricht Datenübertragungsraten bis zu 1 Gbit/s

Während der Glasfaserausbau vielerorts aufgrund der hohen Kosten nur langsam voranschreitet, arbeiten Alcatel-Lucent und Huawei intensiv an der Standardisierung von G.fast. Der neue Standard nutzt vorhandene Kupferkabelnetze,...[mehr]

Lichtwellenleiter: Kabeltypen und Eigenschaften

Lichtwellenleiter werden in der DIN VDE 0888-1 als dielektrische Leiter mit einem Kern und einem umgebenen Mantel aus optisch transparentem Material (reines synthetisches Quarz) beschrieben. Der Mantel unterscheidet sich vom Kern durch einen niedrigeren Brechungsindex. Lichtwellenleiter dienen zur Signalübertragung von elektromagnetischen Wellen im optischen Frequenzspektrum und besitzen daher ggü. elektronischer Signalübertragung niedrige Dämpfungswerte bei höheren Bandbreiten und sind unempfindlich gegenüber äußeren elektrischen Einflüssen (Induktionsströmen). Aufgrund ihrer materialbedingten Beschaffenheit sind LWL gegenüber mechanischen und thermischen Einflüssen überaus empfindlich.


Abbildung 1: Vollader

Faserkern und Fasermantel sind von einer primären Beschichtung umgeben, dem sogenannten Coating. Diese Beschichtung der Faser dient zur mechanischen Stabilisierung des Kabels und der Vermeidung von Mantelmoden und besteht üblicherweise aus Kunststoff. Kern, Mantel, Coating und eine zweite Beschichtung zur Isolierung bilden die eigentliche Faser mit einem Durchmesser von ca. Ø 250 µm.

Man unterscheidet diese Fasern in Einmode- (E = ØKern 9 µm) - und Gradientenfasern (G= ØKern 50 µm); welche sich in ihrem Kerndurchmesser unterscheiden. LWL Übertragungstechnologie setzt eine entsprechend fähige Technik auf der Sende- und Empfangsseite voraus, da die in der Regel elektronischen Daten in optische Signale mittels eines Elektrooptischen Wandlers transferiert werden müssen.

Einmodefaser: E9-10 > 7 km - > 100km bis 10 GBit/s

Die Einmode- Faser ist in ihrem Aufbau eine Stufenindexfaser mit einem Kerndurchmesser von maximal 10 µm und einen Manteldurchmesser von ca. 100 µm. Da sich aufgrund des geringen Durchmessers lediglich ein Mode parallel zur optischen Achse ausbreitet, kann hier das Phänomen der Modendispersion vernachlässigt werden.

Aufgrund des Spektrums der LED/ Laserpulse tritt dennoch Wellendispersion auf, was sich in zeitlicher Verbreiterung der Impulse verdeutlicht. Dieser Effekt lässt sich nicht vollständig ausschließen. Dennoch ist das Bandbreitenlängenprodukt (aus maximaler Bandbreite und der Länge der Übertragungsleitung) als wichtige Kenngröße von Lichtwellenleitern bei Einmodefasern so hoch (10GHz × 1km), dass man in der Regel auf die Angabe verzichten kann.

Multimodegradienten- und Multimodestufenfasern

Multimodegradienten- und Multimodestufenfasern bieten bezüglich Dispersion und Bandbreitenlängenprodukt, schlechtere Eigenschaften, können somit Daten über große Distanzen nicht verlustfrei übertragen. Dafür sind diese aber in der Anschaffung um vieles günstiger als Einmodefasern, was sie für den Einsatz in Primär- und Sekundärverkabelungsebenen prädestiniert. Multimodefasern übertragen (wie der Name schon sagt) mehrere Moden, füllen somit den kompletten Faserkern als Übertragungsmedium aus (Vollanregung).


Gradientenfaser: G50 – 62,5 µm 100m


Stufenindexfasern: S100 - 400 µm/200 - 500 µm

NZDSE (Non Zero Dispersion Shifted Fiber) > 10 GBit/s und x*100 km

(dispersionsoptimierte Singlemodefasern)

Sekundärschutz

Wie schon beschrieben, sind optische Leiter gegenüber thermischen und mechanischen Einwirkungen empfindlicher als elektrische Leiter. Um die Funktionalität zu gewährleisten, müssen diese dementsprechend geschützt werden, was sich auf verschiedenste Weisen realisieren lässt.

Eine physikalische Eigenschaft eines jeden Körpers ist die durch thermische Einwirkung verbundene Änderung des Volumens; bestimmt durch den Ausdehnungskoeffizienten. Nicht anders als bei Festkörpern, Fluiden oder Gasen insgesamt, verhält es sich natürlich auch bei der Glasfaser. Ebenso kritisch auf die Funktionalität eines LWL wirken sich Torsions-, Streck- und Stauchkräfte aus. Allein das Verlegen von LWL-Leitern verursacht Kräfte, welche sich unmittelbar destruktiv auswirken können. So ist bspw. die Vollader (Abb.1) als einfachste Form des LWL-Leiters Querkräften direkt ausgeliefert, da die Sekundärbeschichtung; also die eigentliche Faserisolation fest mit der Faser verbunden ist und sich somit auftretende Kräfte auch direkt auf die empfindliche und nur wenige Mikrometer starke Faser auswirken.

Einen relativ simplen Trick wendet man deshalb bei der sogenannten Hohlader an. Hier besteht die Sekundärbeschichtung aus einem Röhrchen, in welchem die Faser(n) quasi ‚liegen‘ und sich somit äußere Einflüsse nicht mittelbar auf den Leiter übertragen. Die Faser im Inneren ist länger dimensioniert als das Röhrchen selbst. Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten kann sich die Faser bei niedrigen Temperaturen weiter ausdehnen (sie wickelt sich spiralförmig entlang der Innenseite des Röhrchens) oder zusammenziehen. Bei hohen Temperaturen wird die Überlänge dann ‚aufgebraucht‘. Jedoch können bei entsprechend hohen Temperaturen können ebenso Zugkräfte auftreten. Längswasserdichte Hohladern  sind mit einer gelartigen Masse gefüllt, welche die Fasern vor Wasser und gegen zu starke Verbiegung schützen soll. Die Beweglichkeit der Faser innerhalb des Röhrchens darf davon jedoch nicht beeinflussen werden.


Abbildung 2: LWL mit Hohlraum


Abbildung 3: LWL mit Gelfüllung


Abbildung 4: Kompaktader

 

Beinhaltet eine Ader mehr als 1 Faser spricht man von einer Bündelader, welche ebenso eine Hohlader ist und mit einer gelartigen Masse gefüllt sein kann.


Abbildung 5: Bündelader mit Füllmasse

 

Singlemodefaser (bei 1310/1550 nm)

Singlemodefasern

Kabel Dämpfung: max. 1,0 dB/km bei 1310/1550 nm

Anforderung Gesamtstrecke Dämpfung: max. 11 dB

Anforderung Primärverkabelung Dämpfung (1500 Meter): 3,6 dB

Anforderung Sekundärverkabelung Dämpfung (1500 Meter): 2,7 dB

Anforderung Tertiärverkabelung Dämpfung (90 Meter): 2,2 dB

 

Gradientenfasern:

Kabel Dämpfung:
max. 3,5 dB/km bei 850 nm
max. 1,0 dB/km bei 1300 nm

Kabel Bandbreite:
min. 200 MHz × km bei 850 nm
min. 500 MHz × km bei 1300 nm

Anforderung Gesamtstrecke:

Dämpfung: max. 11 dB/km bei 850/1300 nm

Bandbreite: min. 100 MHz bei 850 nm
min. 250 MHz bei 1300 nm

Anforderung Primärverkabelung Dämpfung (1500 Meter):
7,4 dB bei 850 nm
3,6 dB bei 1300 nm

Anforderung Sekundärverkabelung Dämpfung (1500 Meter):
3,9 dB bei 850 nm
2,6 dB bei 1300 nm

Anforderung Tertiärverkabelung Dämpfung (90 Meter):
2,5 dB bei 850 nm

2,2 dB bei 1300 nm