Die herkömmliche LAN-Infrastruktur hat sich bei der Integration einer wachsenden Zahl von Ethernet-Geräten in eine einheitliche Infrastruktur als effektiv erwiesen. Die Systeme eignen sich am besten, wenn Nutzer eine hohe Bandbreite und große Flexibilität in ihren Systemen benötigen, wenn die Nutzerdichte hoch und die Interoperabilität für künftige Änderungen von großer Bedeutung ist. Hat der Anwender jedoch das Ziel, den Platzbedarf für die IT-Systeme zu minimieren, sind lange Kabelwege vorhanden oder ist eine künftige Nachrüstung bzw. Umgestaltung eher nicht zu erwarten, dann kann man auch alternative Netzwerk-Architekturen und Technologien in Betracht ziehen.
Nutzen optischer LAN-Netzwerke
Die Verkabelungsinfrastruktur in einem Unternehmen oder Gebäude soll neben den aktuellen auch künftige Ethernet-Geschwindigkeiten und -Bandbreiten unterstützen. Nur so lassen sich die ständig wachsenden Datenmengen übertragen, die für eine immer schnellere Kommunikation, Datenverarbeitung und für Analysen benötigt werden. Technologien wie das Internet der Dinge, Künstliche Intelligenz, Industrie 4.0 und Streaming verstärken diesen Bedarf zusätzlich. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, setzt man zunehmend auf Glasfaser-basierte, optische Netzwerk-Technologien. Optische Netzwerke (Optical LANs) bieten einen enormen Mehrwert, ohne dass Unternehmen ihre Geschäftsabläufe ändern müssen. Es gibt zwei Haupttypen von optischen Netzwerken:
- Klassische Active Optical Networks (AONs)
- und Passive Optical Networks (PONs).
In einem aktiven optischen LAN werden durchgängig aktive Netzwerkkomponenten wie Switches und Router verwendet, um die Daten innerhalb der verschiedenen Ebenen des Netzwerks zu verteilen. Diese Hardware verstärkt und routet Signale und benötigt dafür überall eine entsprechende Stromversorgung. Der Vorteil liegt in der Flexibilität, einer guten und nur durch die Anzahl der Verstärker beschränkten Reichweite sowie der vollen Kontrolle über das Netzwerk. Bei einem passiven optischen Netzwerk verwendet man – wie der Name schon sagt – hauptsächlich passives Equipment wie passive optische Splitter, die über WDM (Wavelength Division Multiplexing) die parallele Übertragung mehrerer Kanäle ermöglichen. Wie in der Grafik zum Topologievergleich dargestellt sind bei PONs die aktiven Komponenten nur im zentralen Verteilpunkt und am Verbraucher, nicht jedoch in der Netzwerkverteilung angeordnet. Die Daten werden über passive optische Verteiler gesendet, die das Lichtsignal passiv in verschieden Streams splitten und übermitteln. Naturgemäß sind die Netzwerke energieeffizienter und reduzieren Betriebskosten. PONs spielen ihre Vorteile besonders in Umgebungen mit hohen Dichten an Endgeräten aus, wie man sie in großen Bürogebäuden oder Einrichtungen mit weiten Entfernungen (bis zu 20km) findet.
Vorteile je nach Anforderungen
Insgesamt bieten sowohl aktive als auch passive optische Netze Vorteile – je nach Anforderungen und Einsatzszenarien der Betreiber. Während aktive Systeme mehr Kontrolle und Flexibilität bieten, können passive optische Netze kostengünstiger und energieeffizienter sein. Ein enormer Vorteil von optischen lokalen Netzen ist, dass die Dienste während der Übertragung zwischen Core und Endgerät unverändert bleiben. Lichtwellenleiter (LWL) sind an sich ohnehin technologieunabhängig. Darüber hinaus erreicht man mit einer Glasfaserverkabelung eine größere Reichweite als mit Kupfer. Allerdings findet man traditionell weder in der EN50173-1 noch in der ISO/IEC11801-1 Hinweise auf das echte Leistungsvermögen von Übertragungs- und Installationsstrecken auf der Basis von Glasfasern. Vielmehr wird hier nur auf die maximale Link-Länge entsprechend der gewünschten Anwendung in Verbindung mit der gewählte Faserart eingegangen, um konform mit der Norm zu sein. Um Hochgeschwindigkeitsübertragungsraten bei VR/AR, Dateidownloads und Cloud-Diensten zu gewährleisten, bedarf es verbesserter Heimnetzwerke – die neue Fiber-to-the-Room-(FTTR)-Lösung von Huawei kann hierbei helfen. ‣ weiterlesen
10Gb/s dank Glasfaser in jedem Raum
Anwendungsneutrale Verkabelung
Die DIN VDE0800-173-100:2019-06 schließt die Lücke von diesen eher anwendungsspezifischen zu einer anwendungsneutralen Verkabelungsnorm. Hier wird das Leistungsvermögen von LWL-Übertragungsstrecken in Klassen eingeteilt, die auf einer maximal zulässigen Einfügedämpfung (insertion loss), gemessen in Dezibel (dB), für maximale Übertragungsstrecken-Längen basieren. Die Einfügedämpfung eines optischen Links ergibt sich aus der Dämpfung der Faser sowie des optischen Steckverbinders. Dabei wird die Einfügedämpfung der Steckverbindungen vereinfacht mit jeweils 0,75dB bei 100% der maximalen Anzahl an Steckzyklen angenommen. (Anmerkung: Dieser Dämpfungswert für Steckverbindungen ist in der Norm veraltet und kann bei aktuellen Steckverbindern deutlich geringer angesetzt werden.) Die Einfügedämpfung ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge des Übertragungsfensters angegeben.
Aufbau der Steckverbinder
Während die DIN EN50173-1 die minimal geforderten Reflexionsdämpfungen der Steckverbinder bei Single- und Multimode-Fasern mit Verweis auf die EN 61300-3-6 definiert, formulieren die IEC61754-1 und die EN 186000 allgemeinere Aussagen zum Aufbau der Steckverbinder. Die verschiedenen Klassen von Lichtwellenleitern (LWL) und LWL-Steckverbindern werden nach unterschiedlichen Kriterien eingeteilt:
- Nach der Anzahl der Fasern
- Simplex-Stecker: Einzelne Faser
- Duplex-Stecker: Zwei Fasern für Hin- und Rückweg
- Multifaser-Stecker: Mehrere parallele Fasern in einem Stecker
- Nach dem LWL-Typ
- Glas-LWL: Verwendet Glasfasern
- PCF-LWL (Plastic Clad Fiber): Kunststoffummantelte Fasern
- Kunststoff-LWL: Komplett aus Kunststoff bestehende Fasern
Die Wahl der Klasse hängt von den Anforderungen und der Art der Verbindung ab. Da jede Klasse ihre Eigenschaften und Einsatzgebiete hat, ist es wichtig, die richtige Klasse entsprechend des jeweiligen Anwendungsfalls zu projektieren. Passende Lösungen für verschiedene Anwendungen hat Panduit im Portfolio.
Die Zukunft ist raucharm und halogenfrei
Das raucharme, halogenfreie (LSZH = Low Smoke Zero Halogen) Opti-Core-Glasfaserkabel ist auf Wunsch gelfrei, wasserabweisend und bietet eine hohe Faserdichte. Es lässt sich einfach in Gebäudekanälen installieren. OptiCore-Glasfaserkabel von Panduit für den Innen- und Außenbereich sind u.a. mit hochwertigen OM3 und OM4 laseroptimierten Fasern ausgestattet und eignen sich je nach Faser für Anwendungen mit Bandbreiten bis 10Gb/s (Multimode) oder mehr (OM4 SignatureCore, OM5 oder Singlemode). Die Panduit-LWL sind mit bestehenden 50m-Multimode- bzw. 9m-Singlemode Systemen kompatibel. Standard-Multimode- und Singlemode-Kabel für den Innen- oder Außenbereich mit einer Faserzahl von bis zu 24 Fasern sind im Central Tube Design und Kabel mit bis zu 72 Fasern als verseiltes Stranded Tube Design aufgebaut. Bei letzterem sind die einzelnen Fasern auf mehrere miteinander verseilte (stranded) Röhrchen (Tubes) aufgeteilt. Dadurch lässt sich das LWL-Kabel einfach installieren und handhaben. Die Tubes dienen dazu, die Fasern vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Druck und mechanischen Beschädigungen zu schützen. Insgesamt bleiben Netzwerktechniker mit den LWL-Kabeln flexibel und sparen zudem noch Platz. Die LWL-Kabel von Panduit erfüllen die einschlägigen Kriterien der EN60794-2-20, IEC60794-2-20 sowie der EN50173. Die Opti-Core-Reihe ist LSZH- und Euro-klassifiziert. Die Anforderungen der Bauprodukte-Verordnung Nr. 305/2011 (EU-BauPVO, englisch CPR, Construction Products Regulation) werden erfüllt.
Optimierte Steckverbinder
Passend zu den LWL-Kabeln bietet Panduit optimierte Steckverbinder. Der OptiCam LC-Faserverbinder in Singlemode-9/125m-OS1/OS2-Simplex-Ausführung ist für eng gepufferte direkte Steckermontage auf 900m ummantelte Mini-Breakout-Glasfaserinstallationen vorgesehen. Er ist als einfache Alternative zum Fusions-Spleißen an schlecht zugänglichen Endpunkten konzipiert. Die LC OptiCam-Steckverbinder mit Klemmverriegelung sind ANSI/TIA-604-FOCIS-10 kompatibel und enthalten eine werkseitig vorkonfektionierte Faser. Dadurch werden Polieren und Kleben vor Ort überflüssig. LC-vorkonfektionierte Steckverbinder besitzen einen typischen Einfügungsdämpfungswert von weniger als 0,3dB pro gestecktem Paar für Multimode- und Singlemode-Fasern. Man kann den Stecker direkt vor Ort in ca. zwei Minuten mit dem OptiCam2-Werkzeug professionell und effizient terminieren. Die Steckverbinder von Panduit kommen ohne Crimpen aus und klemmen die Faser samt Coating in einem Arbeitsgang ein. Das ermöglicht zwei bis drei Re-Terminierungen ohne Leistungseinbußen, sofern die direkt am Tool durchgeführte objektive Dämpfungsmessung des einzelnen Steckers einen zu hohen Wert ergibt.
Fazit
Optische Netzwerke bieten Unternehmen eine moderne, zukunftsweisende Möglichkeit, Netzwerke aufzubauen und zu betreiben. Sie eliminieren zahlreiche bekannte IT-Schwachstellen, verringern die Angriffspunkte eines Netzwerks und sind ideal für eine Zero-Trust-Architektur. Zudem sind sie naturgemäß vollkommen EMV-konform. Optische Netze bieten flexible Designoptionen zur Anpassung der Kapazität und Bandbreite von wenigen 100MBit/s bis hin zu mehreren 100GBit/s sowie zur genutzten Dichte von einigen wenigen bis hin zu tausenden von angeschlossenen Benutzern und Geräten.
Info: Singlemode- und Multimode-Fasern
Bei Singlemode ermöglicht die Faser die Ausbreitung des Lichts auf nur einer Wegstrecke (Mode) durch den Faserkern. Bei Multimode kann sich das Licht über mehrere Wege (Moden) im Kern ausbreiten. Da diese sich in der Laufzeit unterscheiden ergibt sich am Ende der Übertragungsstrecke bei Multimodefaser eine deutliche stärkere Impulsverbreiterung als bei Singlemodefasern. Die Unterschiede zwischen Singlemode- und Multimode-Fasern liegen neben der dadurch unterschiedlichen Reichweite im Faserkerndurchmesser, den üblicherweise genutzten Wellenlänge, den verwendeten Lichtquellen und der maximalen Übertragungs- Bandbreite.
