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22.03.2002 - 

Problem: Viele bereits verlegte Glasfaserkabel unterstützen nur 100 Mbit/s

Alte Lichtwellenleiter auf 1 Gbit/s aufrüsten

MÜNCHEN (sra) - Wer seine Bandbreite im Backbone oder zwischen verschiedenen Gebäuden auf 1 Gbit/s aufstocken möchte, kann beim Anschalten der neuen Router und Switches eine böse Überraschung erleben: Die gewünschte Leistungsverbesserung bleibt unter Umständen aus. Schuld daran sind ältere Glasfaserkabel, die lediglich für 100 Mbit/s ausgelegt sind. Durch das Anbringen von Patch-Kabeln an den Faserenden lässt sich das Problem jedoch beheben.

Nach der europäischen Norm gefertigte, ältere Lichtwellenleiter sehen nur die Übertragung von Daten mit maximal 100 Mbit/s vor. Eine Verzehnfachung der Geschwindigkeit auf 1 Gbit/s würde deren Reichweite auf 550 Meter verkürzen - bei amerikanischen Fasern sogar auf die Hälfte davon. Von etwa 1995/96 an bis vor zwei oder drei Jahren wurden solche älteren Lichtwellenleiter (LWL) verlegt, die jetzt Probleme verursachen können. "Noch ist der Leidensdruck gering", konstatiert Thomas Gehrke, Spezialist für LWL beim Kabelhersteller Dätwyler in Neufahrn. Erst seit einem Jahr existierten aktive Komponenten für Gigabit Ethernet auf dem Markt. "Aber die älteren Netze müssen noch bestimmt zehn Jahre laufen." Zunächst wird Bedarf für Gigabit Ethernet im Backbone-Bereich und bei der Verbindung von verschiedenen Gebäuden auftreten. Gehrke schätzt, dass mehr als die Hälfte aller Anwender von der Schwierigkeit betroffen sein werden.

Das Problem lässt sich auf eine Unregelmäßigkeit in der Fasermitte zurückführen, die bei der Herstellung der Kabel entsteht. Ausgangsprodukt für einen Lichtwellenleiter ist ein Rohr aus Quarzglas, auf dessen Innenseite weiteres Glas abgeschieden wird. Anschließend kommt das Rohr in einen Ofen. In der Hitze bricht das zuvor noch hohle Rohr in sich zusammen, so dass ein fester Stab daraus entsteht. Dieser Vorgang - er heißt "Kollabieren" - ist die Ursache für die Abweichung des Brechungsindex vom idealen Verlauf in der Mitte des Kabels.

Bei Geschwindigkeiten bis 100 Mbit/s macht sich diese Unstetigkeit nicht störend bemerkbar, da die verwendeten (Luminiszenz-) Dioden einen relativ großen Raumwinkel ausleuchten. Für Gigabit Ethernet benötigt man jedoch Laser-Dioden, die sehr schnell schalten können. Diese schießen genau in die zentrale Unstetigkeit herein. Die Folge: Es wird lediglich eine geringe Reichweite erzielt.

Versetzter LaserstrahlEinen Ausweg bietet der Anschluss eines maximal fünf Meter langen "modenkonditionierten" Patchkabels, bei dem der Laserstrahl etwas versetzt in das Innere der Glasfaser, den sogenannten Faserkern, eingeschossen wird. Eine von der International Electrotechnical Commission (IEC) vorgeschlagene Lösung sieht vor, dass der Laser zunächst zentral in eine Monomodefaser strahlt. Die Monomodefaser wird etwas versetzt mit einer Multimodefaser verbunden. Der IEC-Vorschlag sieht das Verschweißen ("Spleißen") der beiden Kabelstücke an dieser Stelle vor. Diese Nahtstelle muss speziell geschützt werden. Dadurch entsteht in der Mitte des Patch-Kabels eine Verdickung, so dass es sich in einem Bereich von schätzungsweise 50 bis 70 Millimeter nicht knicken lässt.

Um diesen Nachteil auszugleichen, verwendet Dätwyler einen besonderen Kunstgriff: Der Hersteller benutzt ein Hybridkabel, das als empfangende Faser einen Multimode-LWL und als sendende Faser einen Monomode-LWL besitzt. Die sendende Faser ist die, wo die Laserdiode eingekoppelt ist. An ihrem Ende befindet sich ein spezieller Stecker, in dem Mono- und Multimodefaser zusammengeführt werden. "Wir haben den Spleiß weggelassen und den axialsymmetrischen Versatz im Stecker realisiert", beschreibt Gehrke (siehe Grafik "Modenkonditionierte Lichtwellenleiter"). Das Produkt, ein fünf Meter langes Patch-Kabel inklusive Steckern, kostet rund 250 Euro. Für neuere LWL sind keine modenkonditionierten Kabel mehr nötig, da der Herstellungsprozess inzwischen so verbessert wurde, dass die Unstetigkeitsstelle nahezu verschwunden ist.

Abb: Modenkonditionierte LWL-Lösung

Dätwyler verlegt die nicht-zentrische Einkoppelung des Lasers von der Mitte der sendenden Faser ins Patchpanel beziehungsweise den LWL-Stecker. Quelle: Dätwyler