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In der Kommunikationstechnik ersetzen Photonen mehr und mehr die guten alten Elektronen:

Glasfaser-Netze werden immer perfekter

25.11.1988

Auf einer Messe mit dem Themenschwerpunkt "Bauelemente der Elektronik" stehen zwar keine kompletten, schlüsselfertigen Lösungen im Vordergrund; Wer diese sucht, geht besser auf die Orgatechnik, die Systems oder die Systec statt auf die Münchner Electronica. Doch gerade auf so einer auf elementare Komponenten der künftigen Technik spezialisierten Veranstaltung kann man dafür um so klarer sehen, wohin der Trend der nächsten Jahre führen wird.

Betrachtet man speziell den Themenbereich der Kommunikationssysteme und Datennetze, so findet man vor allem den Komplex "Lichtwellenleiter", in hunderterlei Variationen ausgebreitet, mehr und mehr nach vorn rücken. Dies läßt sich auch mit harten Zahlen untermauern, denn beispielsweise die Philips Kommunikations-Industrie (PKI) hat allein im Produktbereich der lokalen Netze "eine Verdoppelung des Anteils der Glasfasern auf nunmehr 20 Prozent" vermerken können. Und zwar eine Verdoppelung binnen nur eines einzigen Jahres.

Die allgemeine Beliebtheit der immer noch recht neuen Technik der gläsernen Makkaroni ist leicht erklärbar, bieten diese Fasern doch hohe Übertragungskapazitäten, geringe Übermittlungsverluste selbst auf große Distanzen, geringes Gewicht und ein hohes Maß an Dickfelligkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen. Was ja vor allem in "industriellen" Umgebungen mit vielen Maschinen etc. von Bedeutung ist, aber nicht nur dort...

Beispiele für moderne Glasfaser-Installationen sind etwa jenes System eines Kölner Versicherungsunternehmens, das ein Rechenzentrum mit immerhin sechs mittelgroßen Computern einerseits und ein Bürohaus mit vier Dutzend PCs andererseits verbindet, und zwar über rund 300 Meter Distanz. Dabei gehört zum Gesamtsystem einerseits ein Kupferkabel-Ethernet-LAN, während im Rechenzentrum wiederum ein "optischer Stern" installiert ist, der die elektrische Signalfolge in optische Lichtwellen umsetzt. Dabei sorgen dann Multiport-Repeater sowie optische Transceiver für die korrekte Aufschlüsselung der Signale sowie für deren korrekte Umwandlung vor jeweils jenen Verzweigungen des Netzes, die dann in die einzelnen PCs führen.

Bei dieser Kölner Installation, so der Anbieter PKI, kam es vor allem auf die hohe Kapazität des Kabels mit dem glasklaren Innenleben sowie ferner auf dessen Robustheit gegenüber elektromagnetischem Wellensalat an.

Auf der Electronica stellte das Nürnberger Unternehmen ein ebenso unscheinbares wie wichtiges Bindeglied moderner Glasfaser-Netze in fortschrittlicher Technik vor, nämlich neue Stecker aus "hochpräzisem Keramik-Material", die in der Praxis dem Einhalten denkbar engster Toleranzen dienen. Das wiederum verbessert die Übertragungseigenschaften dieser Stecker und minimiert die leidigen Übertragungsverluste, wie PKI betont.

Extrem geringe Dämpfung mit neuen Steckverbindungen

Fachleute wird in diesem Zusammenhang interessieren, daß hochpräzise, moderne Herstellungstechniken nunmehr die Produktion von Steckverbindungen für Einmodem-Lichtwellenleiter erlauben, bei denen die Dämpfung "weit unter 1 Dezibel" liegen soll. PKI hat dazu eine besondere "optische Drehbank" entwickelt, die der präzisen Justage der Kerne der Fasern dient.

Auf dem zukunftsträchtigen Verbindungs-Halbleiter Galliumarsenid basiert ein Satz von insgesamt sieben integrierten Schaltungen der Firma AT&T, der zum Einrichten optischer Datenübertragungsstrecken sehr hoher Bandbreite dient. Mit ihm kann man Datenraten von maximal 3 GBit pro Sekunde erzielen. Diese Chips, so der Hersteller, weisen Leistungsmerkmale auf, die man mit herkömmlichen Chips auf Basis von Silizium nicht erreichen könne; denn beispielsweise ein sogenannter "Transimpedanz-Verstärker" erreiche die bemerkenswerte Empfindlichkeit von immerhin - Fachleuten sei's hier verraten - "typisch 32 dBm bei 2 GBit/s".

Als Beispiel für moderne Glasfaser-Modems sei aus dem großen Kreis der Electronica-Neuheiten hier das Modell HFM 5132 von Honeywell vorgestellt; eine Version für RS232-/V.24-Verbindungen, die im Synchronbetrieb mit Clock und zwei Handshakes sowie für den asynchronen Betrieb mit drei Handshakes ausgestattet ist.

Dieses Modem, so Honeywell, überbrückt maximal vier Kilometer Entfernung und erreicht Datenraten bis zu 19,2 KBit pro Sekunde. Es soll das erste in dieser Preisklasse teuren sein, das diese Leistungen bietet.

Vom gleichen Hersteller konnte man auf der Münchner Messe auch verschiedene RS232-Multiplexer für faseroptische Systeme bewundern, die 8, 16 oder 32 Kanäle bieten und verschiedene Betriebsarten erlauben. Sie weisen im Empfängerbereich der optischen Schnittstelle eine automatische Verstärkungsregelung auf, wodurch sie bei langen Übertragungswegen zwar mit der vollen Empfindlichkeit der Photodiode arbeiten können, ohne daß man aber bei kurzen Leitungen deshalb den bekannten Effekt des "Übersteuerns" fürchten müßte.

Die Multiplexer tasten die Signale im Zeitmultiplexverfahren mit 6,445 MHz ab und überbrücken maximal fünf Kilometer Strecke.

Speziell für den Einsatz in FDDI-Netzen, also in "Fibre Distributed Data Interface Networks", sowie ferner für andere Systeme mit mittleren Übertragungsstrecken sind faseroptische Sender und Empfänger bestimmt, die BT&D in München vorstellte. Wobei kurz anzumerken wäre, daß BT&D das Kürzel für ein Gemeinschaftsunternehmen der Firmen British Telecom einerseits und DuPont andererseits ist.

Die Neuheiten dieses Unternehmens basieren auf einem Produktionsverfahren, das als metallorganische Dampfphasen-Epitaxie (MOVPE) bekannt ist und das Bauelemente höherer Zuverlässigkeit und Leistung als frühere Verfahren ermöglichen soll. Der Sender und der Empfänger dieser neuen Linie arbeiten im Bereich von 1300 Nanometer Wellenlänge, also im Infrarot, und während der Empfänger mit mehr als 150 MBit/Sekunde zurechtkommen soll, werden für den Sender sogar mehr als 200 MBit/s genannt.

Gleichfalls für faseroptische Systeme sind neue optoelektronische Schalter dieses Unternehmens bestimmt, die nach Spezifikation des jeweiligen Käufers gefertigt werden und die "stark verfeinerte Prismen" besitzen sollen, die das Lichtwellen-Signal jeweils präzise auf die Linse der zugehörigen Ausgangsfaser ablenken. Mit diesen Schaltern kann man sowohl in Systemen mit Licht von 1200 bis 1800 Nanometern Wellenlänge arbeiten, als auch, sofern benötigt, bei 800 Nanometern.

Nicht nur diese ausgewählten Beispiele moderner Bauelemente der Glasfaser-Technik, auch die Statistik zeigt inzwischen deutlich, daß die Zukunft dieser modernen Technik längst schon Gegenwart geworden ist. Denn beispielsweise allein in der Bundesrepublik mit ihren mehr als 28 Millionen Telefonanschlüssen und ihren über 160 000 Telefax-Geräten sind heute schon über 500 000 Kilometer Glasfaser installiert. Wobei hier, neben dem kleinen Häufchen von nicht einmal 140 000 tragbaren Bildschirmtext-Teilnehmern, auch noch über 220 000 Datenübertragungsleitungen zu erwähnen wären, die die aktuelle Statistik der Post ausweist und die nun ja auch immer häufiger über gläserne Zwischenstrecken führen.

Moderne Glasfasern können inzwischen schon mehr als 20 000 Telefongespräche gleichzeitig übertragen - und ein zeitgemäßes Telefonkabel kann demnach deutlich über eine Million dieser Plaudereien transportieren. Denn jedes dieser Kabel besitzt heute intern schon bis zu 60 einzelne Glasfasern.

Daß man Glasfasern aber nicht allein nutzt, will Tante Emma aus Flensburg mit Onkel Sepp in Garmisch plaudern, das zeigen Beispiele aus der aktuellen Praxis im Umgang mit dieser neuen "Technik für helle Köpfe". Denn beispielsweise die Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt muß in einem lokalen Netz große Mengen an Daten mit absoluter Betriebssicherheit erfassen, hat sie es doch mit dem Datentransport zwischen Rechnern und Kameras zu tun, die der Überwachung von aufwendigen Raumlabor-Simulatoren dienen.

Hier arbeitet seit kurzem nun ein Glasfaser-System, das die Raumforscher vor allem von der Sorge befreit, einer der häufigen Blitze auf dem Kölner Forschungsgelände könnte eines Tages ein kritisches Kabel treffen und die immens teuren Rechner und Forschungseinrichtungen der Institute zerstören. Denn die neuen Glaskabel sind in Sachen Blitz ja ausgesprochen unempfindlich.

Gleichfalls ihrer elektromagnetischen Dickfelligkeit wegen finden sich Glaskabel bei Autofabriken wie Audi oder Daimler, wo beispielsweise die Werkshallen direkt an ein CAD/CAM-System zur Steuerung der Produktion angeschlossen wurden; und wo vor allem die hohe Datenrate genutzt wurde, die man mit den störungsarmen Lichtwellenleitern erreicht.

Im Braunkohlenbergbau dient ein Glaskabel der Steuerung von riesigen Baggern und mobilen Förderbändern, wobei hier ein spezielles optisches Überwachungssystem eingesetzt wird. Mit seiner Hilfe werden die gerade aktiven und die übrigen Glasfaser-Strecken fortlaufend überwacht und so stets sichergestellt, wie man von PKI erfahren kann, daß alle Daten komplett und störsicher übertragen werden.

Der sternförmigen Verbindung mehrerer lokaler Ethernets dient bei der Firma Ford ein Glaskabel-System mit sogenannten Rangierfeldern. Es erlaubt den Austausch von Daten zwischen verschiedenen CAD-Installationen über teilweise auch größere Strecken und bietet, wie man hören kann, vor allem den Vorteil, daß man trotz Leitungslängen von mehreren Kilometern hier keine besonderen Zwischenverstärker mehr braucht.

Daß dieses Ford-Glas-Netz ohne Zwischenverstärker auskommt, ist aber insbesondere auch deshalb höchst interessant, weil es sich dadurch leicht noch um ein gutes Stück erweitern lassen soll, denn sogar mehrmaliges "Umstecken" beim Anschluß zusätzlicher, weiter entfernt angeordneter Baulichkeiten soll auf Basis des photonengebundenen Datentransports nun keine Probleme mehr machen.

Ob auf Basis moderner Glasfasern oder auch in Gestalt herkömmlicher "Kupferbergwerke": Lokale Netze sind sichtlich eine Technik im Boom, denn Leute, die von Berufs wegen laufend ihr Hörrohr direkt am Markt haben, stellten passend zur Electronica fest: Der bundesdeutsche Markt der LANs wird in den nächsten Jahren um jeweils rund 20 Prozent wachsen. Und somit von heuer rund 200 Millionen Mark auf ein 1992er-Volumen von immerhin einer guten halben Milliarde anschwellen.

Denn Rechnernetze sind zweifellos "in", wie erst kürzlich ein Experte aus dem Hause GEI zu berichten wußte. Während kopflastige Rechenzentren mit ihrer typischen Monokultur mehr und mehr zu Museumsstücken werden...