Aufbau von Glasfaserleitungen

Moderne Glasfaserleitungen enthalten Multimode-Gradientenfasern (Kennbuchstabe „G“) oder Singlemodefasern (Kennbuchstabe „E“). Stark vereinfacht sind bei Multimodefasern mehrere verschiedene Lichtstrahlen (Moden) gleichzeitig auf unterschiedlichen Wegen durch die Faser unterwegs, bei Singlemodefasern nur einer (diese  „Lichtstrahlen“ stehen symbolisch für die bevorzugte Ausbreitungsrichtung der Haupt-Energieverteilung der elektromagnetischen Welle „Licht“).

Singlemode und Multimode

Im inneren Bereich der Faser wird das Licht geführt. Der äußere Bereich sorgt dafür, dass Licht, das einen bestimmten Einfallswinkel nicht überschreitet (Akzeptanzwinkel), im inneren Bereich bleibt, und Licht, das den inneren Bereich verlassen hat, nicht wieder dort hineingelangen kann, was zu Signalverfälschungen führen würde. Der innere Bereich heißt bei Multimodefasern Kern, bei Singlemodefasern Modenfeld. Der äußere Bereich wird bei beiden Faserarten als Mantel bezeichnet.

Da Kern / Modenfeld und Mantel unterschiedliche Brechungsindices besitzen, wird das Licht an der Grenze  zwischen den beiden Bereichen reflektiert (Totalreflexion). Dadurch wird möglichst viel Licht im Kern /  Modenfeld geführt. In Europa werden bei Multimodefasern hauptsächlich Fasern mit einem Kerndurchmesser  von 50 μm eingesetzt, in Amerika vorzugsweise mit 62,5 μm.

Die beiden Faserarten dürfen nicht auf derselben Strecke gemischt werden, da sonst hohe Licht-Verluste auftreten, besonders beim Übergang von 62,5 μm auf 50 μm. Der Durchmesser des Modenfeldes bei Singlemodefasern ist je nach Faserhersteller verschieden und beträgt 9 – 10 μm. Der Durchmesser des Mantels beträgt bei allen drei Faserarten 125 μm.

Faseraufbau (vereinfacht)

Multimode Faser 50/62,5/125 μm

Singlemode Faser 9/125 μm

Glasfaser-Typen

Glasfasern für LAN-Verkabelungen werden nach ISO/IEC 11801 und damit auch nach DIN EN 50173 in verschiedene Leistungsklassen (Faserkategorien) eingeteilt. Für Multimodefasern gibt es die Kategorien OM1 bis OM5, wobei OM1 und OM2 nur noch informativ in der DIN EN 50173-1:2018 enthalten sind. Für Singlemodefasern gibt es OS1 und OS2, wobei OS2-Fasern die Fasern nach OS1 verdrängt haben. Die Faserkategorie OS1 der DIN EN 50173 wurde in OS1a umbenannt und hat damit dieselbe Bezeichnung wie nach ISO/IEC 11801-1:2017. Technisch wurden keine Änderungen an der OS1-Faser nach DIN EN 50173 vorgenommen.

Als Lichtquellen werden für Übertragungsraten bis 100 Mbit/s hauptsächlich Leuchtdioden (LEDs) verwendet. Für Gigabit und 10 Gigabit Ethernet reicht das Schaltverhalten von LEDs jedoch nicht mehr aus – hier werden Laser benötigt. Bei einer Wellenlänge von 850 nm können preisgünstige Halbleiterchip-Laser, sogenannte VCSELs (vertical cavity surface emitting laser) eingesetzt werden, bei anderen Wellenlängen (z. B. 1310 nm oder 1550 nm) werden klassische Laser benötigt.

 

Maximale Dämpfung in dB/km
 Multimode OM1, OM2 und OM3 Multimode OM4 Singelmode OS2 
Wellenlänge 850 nm1300 nm850 nm1300 nm 1310 nm1383 nm1550 nm
Dämpfung 3,5 dB1,5 dB3,50 dB1,5 dB0,4 dB0,4 dB0,4 dB

Lichtwellenleiter aus Kunststoff

Lichtwellenleiter müssen nicht unbedingt aus Glas sein. Sie können auch ganz oder teilweise aus Kunststoff bestehen. Polymere optische Fasern, auch als Polymerfasern oder kurz POF bezeichnet, bestehen vollständig aus Kunststoff. Englische Bezeichnungen sind „polymeric optical fiber“ oder „plastic optical fiber“.

Im Gegensatz zu Glasfasern können Polymerfasern nicht mit thermischen Spleißen verbunden werden, da der Kunststoff durch die hohe Temperatur schmelzen würde. Polymerfasern werden mit Steckern oder Klemmen  verbunden. Mit scharfen Messern sind exakte, gerade Schnitte möglich; Schleifen und Polieren der Fasern  entfällt.

LWL-Steckverbinder für Polymerfasern

Glasfasern für engste Biegeradien

Biegeunempfindliche Glasfasern (engl. bend insensitive optical fibers) bieten bei Installationen mit beengten Platzverhältnissen deutliche Vorteile. Bei voller Übertragungs- Bandbreite lassen sich biegeunempfindliche Fasertypen auch in engen Kurven verlegen. Doch nicht alle sind rückwärtskompatibel zu herkömmlichen Fasern. Die Norm ITU-T G.657 definiert biegeunempfindliche Singlemodefasern. Die G.657.A-Serie ist kompatibel zu den Standard-Singlemodefasern nach ITU-T G.652. Fasern der G.657B-Serie sind es meist nicht zu 100 Prozent, sie bieten jedoch noch engere Biegeradien als die Fasern der A-Serie.

Biegeunempfindliche Multimodefasern (engl. bend insensitive multimode fibres, kurz BIMMF) sind je nach Hersteller rückwärtskompatibel zu herkömmlichen OM3- bzw. OM4-Fasern. Aufschluss zur Kompatibilität gibt das Faser-Datenblatt; im Zweifelsfalle empfiehlt es sich, eine Bestätigung zur Kompatibilität mit anderen Fasern anzufordern.

Wichtiger als der Biegeradius der Faser ist jedoch der des Kabels. Teure biegeunempfindliche Fasern sind nutzlos, wenn das Kabel, das sie enthält, einen großen Mindestbiegeradius erfordert.

WDM-Systeme

Zero-Waterpeak-Fasern, die einen großen nutzbaren Wellenlängenbereich bieten, sind für WDM-Systeme sehr wichtig. WDM steht für Wavelength Division Multiplexing. War bei der herkömmlichen Übertragung Licht nur einer Wellenlänge in einer Singlemodefaser unterwegs, so werden bei WDM-Systemen mehrere Lichtstrahlen verschiedener Wellenlänge in derselben Faser übertragen.

Jedem Kanal wird dabei eine eigene Wellenlänge zugeordnet. Um eine gleichmäßige Übertragung zu gewährleisten,
müssen die optischen Eigenschaften der Glasfaser im gesamten genutzten Bereich möglichst gleich sein. Auch wenn in den LANs noch sehr wenig WDM-Systeme anzutreffen sind, ist doch bei der Faserauswahl darauf zu achten, dass eine künftige Migration zu WDM durch den Einsatz von Zero-Waterpeak-Fasern möglich ist.

LWL Steckverbinder

Glasfaser-Steckverbinder

DIN EN 50173 1-2:2018 sieht für den Arbeitsbereich (Anschlussdosen) den LC-Duplex-Stecker vor. Bestehende Netze, in denen der SC-Duplex-Stecker verwendet wurde, können normgerecht auch weiterhin mit SC-Duplex-Steckern erweitert werden. In anderen Netz-Bereichen schreibt die Norm keinen bestimmten Stecker vor.

Viele Hersteller von aktiven Netzwerkkomponenten (Switches) sind dazu übergegangen, besonders platzsparende Stecker (engl. small form factor, kurz SFF) wie den LC-Duplex zu verwenden. Er benötigt nicht mehr Platz als ein RJ45-Stecker. 

Neben LC- und SC-Duplex ist in bestehenden Netzen auch der ältere ST-Stecker anzutreffen.

Für beste optische Werte sind Stecker für Singlemode-Fasern auch mit schräg geschliffenen Steckerstirnflächen erhältlich. Durch den schrägen Schliffwinkel können an der Oberfläche reflektierte Lichtstrahlen nicht mehr in den lichtführenden Kernbereich der Glasfaser zurück, sie werden von der schrägen Fläche abgelenkt.

Telegärtner Tipp

Nie in Glasfaser-Anschlüsse oder Stecker blicken, VCSELs und konventionelle Laser senden nicht sichtbares Infrarot-Licht, man würde ein Signal nur an den (bleibenden!) Augenschäden erkennen.

Nie Gerad (PC)- und Schrägschliff (APC)-Stecker zusammenstecken. Bei Schrägschliffsteckern darauf achten, dass beide Stecker in einer Kupplung dieselbe Ausrichtung des Schliffwinkels besitzen.

Steckerfarben nach DIN EN 50173

DIN EN 50173-1:2018 legt nur bei Steckern und Kupplungen für Singlemode-Fasern Farben fest:

Singlemode PC, Steckerende gerade geschliffen
(PC = physical contact): blau
Singlemode APC, Steckerende schräg geschliffen
(APC = angled physical contact): grün

In der Praxis haben sich auch bei Steckern und Kupplungen für Multimodefasern bestimmte Farben eingebürgert; nicht alle Hersteller halten sich jedoch daran.

 

 Stecker               Patchkabel               Vorkonfektionierte      
Verlegekabel
OM1    beige            orange          orange
OM2beige           orange          orange
OM3türkis           türkis          orange
OM4erikaviolett        erikaviolett        orange
OM5lindgrün          lindgrün        orange
OS2 PC  blau            gelb        gelb
OS2 APC        grün            gelb       gelb

typisches Farbschema: Stecker, Patchkabel, Vorkonfektionierte Verlegekabel

MPO-Steckverbindern

Immer öfter werden in Glasfasernetzen vorkonfektionierte Verkabelungskomponenten mit MPO-Steckverbindern eingesetzt – in Rechenzentren, Serverräumen, Technikräumen der Telekommunikationsanbieter und zunehmend auch in der Gebäudeverkabelung. Die einzelnen Komponenten sind anschlussfertig konfektioniert und müssen nur noch zusammengesteckt werden, was den Installationsaufwand deutlich verringert. Darüber hinaus bieten Verkabelungen mit MPO-Steckverbindern einen einfachen Migrationspfad zu 40 und 100 Gigabit Ethernet über Multimodefasern, bei dem acht bzw. zwanzig Fasern gleichzeitig verwendet werden.

MPO-Stecker sind durch eine Führungsnase (engl. key) auf der Steckeroberseite verdrehsicher. Je nachdem, ob zwei Stecker mit den Führungsnasen auf verschiedenen Seiten (engl. key up to key down, sog. Typ A) oder auf derselben Seite (engl. key up to key up, sog. Typ B) zusammengesteckt werden, werden unterschiedliche Faserpositionen miteinander verbunden. Typ C entspricht Typ A, doch werden Fasern in einem Kabel paarweise vertauscht, um Senden und Empfangen beim Übergang auf zweifaserige Netze miteinander zu verbinden.

Ankommende
Faser

Abgehende Faser
Typ ATyp BTyp C
 1

1

122
 22111
 33104
 4493
 5586
 6675
 7768
 8857
 99410
101039
1111212
1212111