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Glasfaser und LWL-Kabel: Grundlagen

Dieser Ratgeber erklärt die Grundlagen. Er zeigt, wie das Licht in der Faser geführt wird. Er vergleicht Singlemode und Multimode, nennt die gängigen Stecker und erklärt, warum Sauberkeit über die Funktion entscheidet. Am Ende wissen Sie, wann Glasfaser die richtige Wahl ist.

Was ist ein Lichtwellenleiter?

Ein Lichtwellenleiter ist eine dünne Faser aus Quarzglas. Sie besteht aus zwei Zonen. Innen liegt der Kern, außen der Mantel. Der Kern hat einen leicht höheren Brechungsindex als der Mantel. Diese kleine Differenz ist der ganze Trick.

Trifft das Licht flach genug auf die Grenze zwischen Kern und Mantel, wird es vollständig zurückgeworfen. Das nennt man Totalreflexion. Das Signal bleibt so im Kern gefangen und läuft in vielen Reflexionen durch die Faser, sodass es sich über Kilometer fortbewegt, ohne den Kern zu verlassen.

Um den Mantel liegt eine Schutzhülle, das Coating. Sie schützt das Glas vor Feuchtigkeit und Bruch. Der eigentliche Glasteil aus Kern und Mantel hat meist einen Durchmesser von 125 Mikrometern. Das ist dünner als ein menschliches Haar.

Was ist der Unterschied zwischen Singlemode und Multimode?

Der Unterschied liegt im Kerndurchmesser. Er entscheidet, wie das Licht durch die Faser läuft.

Multimode hat einen dicken Kern. Das Licht nimmt darin viele Wege gleichzeitig, sogenannte Moden. Diese Wege sind unterschiedlich lang. Über weite Strecken zerläuft das Signal dadurch. Multimode ist deshalb für kurze Distanzen gedacht, etwa im Gebäude oder im Rechenzentrum. Als Lichtquelle dienen günstige LED oder VCSEL.

Singlemode hat einen sehr dünnen Kern. Das Licht läuft darin nur auf einem Weg. Das Signal bleibt scharf und trägt über sehr weite Strecken. Singlemode braucht einen Laser als Quelle. Es ist die Wahl für lange Verbindungen und für Weitverkehrsnetze.

Was bedeuten OS2 und OM1 bis OM5?

Die Norm ISO/IEC 11801 teilt Fasern in Klassen. OS steht für Singlemode, OM für Multimode. Die Zahl gibt die Leistungsklasse an. Höhere Zahlen bedeuten mehr Bandbreite und mehr Reichweite.

OS2 ist die heute gebräuchliche Singlemode-Faser. Sie hat einen sehr niedrigen Wasserpeak und eignet sich für lange Strecken. Bei den Multimode-Fasern nutzt OM1 einen Kern von 62,5 µm. OM2 bis OM5 nutzen 50 µm. OM5 ist für mehrere Wellenlängen im Kurzwellenbereich ausgelegt und erweitert damit die Kapazität.

Die folgende Tabelle nennt typische Reichweiten für 10-Gigabit-Ethernet bei 850 Nanometern. Die Werte sind Richtwerte nach den einschlägigen Normen.

Die tatsächliche Reichweite hängt von Datenrate, Wellenlänge und Anlage ab. Für höhere Datenraten sinken die Distanzen deutlich. Planen Sie im Zweifel mit Reserve.

Welche LWL-Stecker gibt es?

Der Stecker verbindet die Faser mit dem Gerät oder mit einer weiteren Faser. Im Zentrum sitzt die Ferrule, eine Präzisionshülse, die die Faser exakt zentriert. Die gängigen Typen unterscheiden sich in Bauform und Größe.

• LC: kleiner Stecker mit 1,25-mm-Ferrule. Er ist heute am weitesten verbreitet und erlaubt eine hohe Packungsdichte.
• SC: robuster Stecker mit 2,5-mm-Ferrule und Push-Pull-Verriegelung. Er ist verbreitet in Telekom- und Datennetzen.
• ST: Stecker mit 2,5-mm-Ferrule und Bajonettverschluss. Man findet ihn oft in älteren Multimode-Installationen auf dem Campus.
• MPO und MTP: Mehrfaserstecker mit 12 oder 24 Fasern in einer Ferrule. Sie sind die Basis für parallele 40G- und 100G-Verbindungen im Rechenzentrum.

Wichtig ist auch der Schliff der Ferrule. PC und UPC stehen für einen leicht gewölbten Schliff. APC hat einen um 8 Grad geneigten Schliff und wird an einem grünen Gehäuse erkennbar. APC reduziert die Rückreflexion und ist bei empfindlichen Anwendungen gefragt. PC und APC dürfen nicht gemischt werden.

Was ist Dämpfung und warum zählt Sauberkeit?

Dämpfung ist der Verlust an Signalstärke auf dem Weg durch die Faser. Sie wird in Dezibel angegeben. Jeder Stecker, jeder Spleiß und jede Verunreinigung erhöht die Dämpfung. Ist der Verlust zu hoch, kommt am Empfänger zu wenig Licht an, und die Verbindung wird instabil oder fällt aus.

Der häufigste Grund für Störungen ist Schmutz. Schon ein winziges Staubkorn auf der Stirnfläche der Ferrule stört das Licht. Der Kern einer Singlemode-Faser ist nur rund 9 µm groß. Ein Partikel in dieser Größenordnung deckt einen Teil des Kerns ab und streut das Signal.

Deshalb gilt in der Glasfasertechnik eine einfache Regel. Erst reinigen, dann prüfen, dann stecken. Kontaktflächen werden mit geeigneten Reinigern behandelt und offene Stecker mit Schutzkappen versehen. Sauberkeit ist kein Detail. Sie ist die Voraussetzung für eine funktionierende Strecke.

Wann Glasfaser statt Kupfer?

Kupfer bleibt für kurze Strecken günstig und einfach. Ab einem gewissen Punkt spielt Glasfaser aber ihre Stärken aus. Drei Gründe geben den Ausschlag.

• Distanz: Kupfer für Ethernet ist auf rund 100 Meter je Strecke begrenzt. Glasfaser überbrückt hunderte Meter bis viele Kilometer.
• Störfestigkeit: Licht ist gegen elektromagnetische Felder unempfindlich. In der Nähe von Motoren, Frequenzumrichtern oder Starkstrom ist das ein klarer Vorteil. LWL erzeugt zudem selbst keine Störungen.
• Bandbreite: Glasfaser trägt sehr hohe Datenraten und bietet Reserve für künftige Ausbaustufen.

Wollen Sie stattdessen Kupfer für ein Netzwerk auslegen, hilft unser Ratgeber zu den Ethernet-Kabel-Kategorien. Er erklärt Cat 5e bis Cat 8 und ihre Grenzen.

Häufige Fragen

Warum LWL-Konfektion in Fachhände gehört

Glasfaser verzeiht keine Nachlässigkeit. Die Faser wird abgesetzt, gereinigt, in die Ferrule geführt und geschliffen oder gespleißt. Jeder Schritt braucht spezielles Werkzeug und eine saubere Umgebung. Mehrfaserstecker wie MPO werden in der Regel im Werk konfektioniert, weil die Genauigkeit vor Ort kaum zu erreichen ist.

Nach der Montage folgt die Messung. Die Dämpfung jeder Strecke wird geprüft und dokumentiert. Erst dieser Nachweis zeigt, dass die Verbindung die geforderten Werte hält. Ohne Messung bleibt jede Konfektion ein Versprechen ohne Beleg.

In unserer Fertigung in Lambach setzen wir die Faser ab, reinigen sie in kontrollierter Umgebung und dokumentieren jede Strecke, bevor sie das Haus verlässt. Wir konfektionieren Leitungen nach Ihrer Vorgabe und prüfen jede Strecke. Einen Überblick über unsere Arbeit finden Sie in der Kabelkonfektion. Bündeln wir mehrere Leitungen zu einer Einheit, entsteht daraus ein Kabelbaum. Geht es um den Einbau in Ihr Gerät, passt die Gerätemontage, und für komplette Einheiten mit Gehäuse und Verdrahtung die Baugruppenfertigung.

Thomas Wakolbinger

Geschäftsführer · WATEK Cable GmbH

Thomas Wakolbinger führt die WATEK Cable GmbH in Lambach (Oberösterreich). Mit Hintergrund in der Automatisierungstechnik verantwortet er die Fertigung von Kabelkonfektionen, Gerätemontagen und elektrischen Baugruppen: vom Einzelstück bis zur Serie.

Mehr über uns

Fachliche Verantwortung: Thomas Wakolbinger, Geschäftsführer WATEK Cable GmbH. Dieser Beitrag dient der Orientierung. Für die konkrete Auslegung einer Verkabelung ziehen Sie eine Fachplanung hinzu.