Lichtwellenleiter – Signifikante Vorteile gegenüber Kupferkabeln

Lichtwellenleiter
Grundlagen
Beschreibung eines Lichtwellenleiters
[…] „Das Glas oder der Kunststoff , aus dem die
Glasfaserkabel bestehen, ist so klar und rein, dass man
durch eine hundert Kilometer dicke Mauer aus diesem
Material eine Kerze brennen sehen könnte.“ […]
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Vorteile von Lichtwellenleitern
Leistungsfähigkeit
Große Übertragungskapazität
Hohe Reichweiten
Geringe Abmessungen
Geringe Signalverluste
Sicherheit
Schutz vor Zerstörung und Datenverlust bei Blitzeinschlag
Galvanische Trennung
Keine Funkenbildung bei mechanischem Defekt
Reduzierung der Brandlast
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Vorteile von Lichtwellenleitern
Zuverlässigkeit
Keine Störbeeinflussung durch elektromagnetische Felder
Hohe Ausfallsicherheit
Hoher Investitionsschutz
Ökobilanz
Glas (Silikat) ist ein nahezu unendlich vorkommender
Rohstoff
Das Äquivalent von Glas zu Kupfer ist 1:1000
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Leistungsfähigkeit
Warum werden Datenraten bzw. Übertragungskapazitäten im GigabitBereich benötigt?
Ein Buch von 400 Seiten entspricht zirka
1MB Daten (106)
Eine Million Bücher entsprechen somit
1TB Daten (1012)
Das erwartete wöchentliche Internetvolumen in den USA für 2015 generiert 15 Exabyte (1018)
Daten, das entspricht einer Menge von 15 Trillionen Büchern.
 2 Stapel dicke Bücher von der Erde zur Sonne (2 x 149.600.000 km)
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Wie dick ist eine Glasfaser?
Zollstock
Eine Teilungseinheit 1mm oder 1000µm
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Papier
Dicke eines Blattes 100µm
Haare
Durchmesser 100µm
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Wie dick ist eine Glasfaser?
125µm
9µm
Kern- und Manteldurchmesser einer Singlemodefaser
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Klassischer ST-Steckverbinder
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Was ist das?
200-fache Vergrößerung des optischen Kerns
9µm
Blick in eine verschmutzte Singlemode-Glasfaser (9/125µm)
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Videoinspektionsmikroskop
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Fasertypen
Fasertyp
Kern/Mantel/Wellenlänge/Dämpfung
Querschnitt
Brechzahlverlauf
Ausbreitung
Impuls
Eingang
Impuls
Ausgang
Multimode-LWL
mit Stufenprofil *
HCS 200/280µm / 850nm / 4dB/km
POF 1000/2000µm / 650nm / 150dB/km
Multimode-LWL
mit Gradientenprofil
50/125µm / 850nm / <2,5dB/km
50/125µm / 1300nm / <0,7dB/km
62,5/125µm / 850nm / <3dB/km
62,5/125µm / 1300nm / <1dB/km
Singlemode-LWL
mit Stufenprofil
9(10)/125µm / 1310nm / 0,36dB/km
9(10)/125µm / 1550nm / 0,25dB/km
* Harter Übergang vom optischen Kern zum optischen Mantel
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Strahlungsspektrum
Dämpfung
in dB/KM
650 nm
Fenster
20
10
850 nm
Fenster
7
5
4
3
2
1300 nm
Fenster
1.0
1550 nm
Fenster
0.7
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1 400
Wellenlänge
in nm
Menschliches
Human Eye
Auge
Response
500
600
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700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
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1500
1600
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Auswahl der LWL Kabel und Leitungen
Reichweite
Übertragungsrate (Bandbreite)
Systemkosten
Zukunftsinvestition
Mechanische Anforderungen (Kabelqualität)
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Aufbau von Kunststoff-Lichtwellenleitern
Simplex LWL-Kabel
Kunststofffaser
1mm
Mantel PE schwarz
2,2mm
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Aufbau von Kunststoff-Lichtwellenleitern
Duplex LWL-Kabel
Kunststofffaser 1mm
Mantel PE schwarz
2 x 2,2mm
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Konfektion von Kunststoff-LWL
Abisolieren des Schutzmantels
Crimpen des Steckverbinders oder
Verriegeln des Klemmsteckverbinders
Abschneiden des überstehenden Faserendes
8-förmiges Schleifen des Faserendes
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Glasfaser-Lichtwellenleiter
Singlemode und Multimode
Kerndurchmesser 9µm, 50µm, 62,5µm, mit Manteldurchmesser von 125µm
Aufwändige Konfektion (relativ hohe Konfektionskosten)
Große Reichweiten (> 3km, abhängig vom Fasertyp)
Hohe Bandbreite und Übertragungsrate
Große Typenvielfalt an Außen- und Innenkabeln
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Simplex Vollader LWL-Kabel
Glasfaserkern
Aramid-Zugentlastung
Mantel (PVC)
Orange 3 x 6mm
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Duplex Vollader LWL-Kabel
Glasfaserkern
Aramid-Zugentlastung
Mantel (PVC)
Orange 3 x 6mm
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Bündelader Außenkabel
Glasfasern
Feuchtigkeitsschutz
Nagetierschutz
Aramid-Zugentlastung
Außenmantel (PE)
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Breakout LWL-Außenkabel
Außenmantel (PE)
Polyesterfolie
Stützelement
Simplex LWL-Vollader
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Konfektion von Glasfaser-LWL
Abmanteln und Säubern der Faser
Verbinden von Pigtails bei Hohl- und Bündeladerkabeln mittels:
Lichtbogen-Spleißtechnik bzw. thermischer Spleiß
(geringe Dämpfung, hoher Aufwand),
Mechanischem Spleiß
(höhere Dämpfung geringerer Aufwand) oder
Crimp- und Klebetechnik bei Innen- oder Breakoutkabeln mittels
Heißklebeverfahren oder mechanischem Crimp
8-förmiges Schleifen des Faserendes
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Spleißvorgang bei Glasfaser-LWL
Thermisches Spleißen…
…derzeit die dauerhafteste und präziseste
Lösung für die nichtlösbare Verbindung
zweier Glasfasern!
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Spleißvorgang bei Glasfaser-LWL
Elektroden
Lichtbogen
Faser 1
Faser 2
z-Richtung
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Optische Messung
Die Messungen erfolgen typisch mit optischen Leistungsmessern oder
OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)
Grundlegende
Messung
(Basismessung)
Optische Verluste (Leistungsbudgetmessungen)
Durchgangsmessungen
Parametrische
Messungen
Optische Empfängerempfindlichkeit
Optische Sendeleistung
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Optische Messung
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Dämpfungsmessung
Dämpfungsmessung nach Messmethode 7
PMessobjet = P2 - P1
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Diskussion
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