Glasfasertechnologie Wie funktionieren Glasfasernetze?

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Glasfasertechnologie wird in Neubaugebieten eingesetzt, in denen keine Kupferzugangskabel gelegt sind. Dabei wird zwischen der Glasfaser bis in die Wohnung und den Netzanschlusskasten in Straßen unterschieden. Wie Glasfasern funktionieren und wo der Unterschied zu Kupfer liegt, erklärt Nokia im Presse-Newsletter der Firma.

Die Informationsübertragung wird bereits vollständig mit der Übertragungstechnik von Single-Mode-Glasfasern abgewickelt. In der Zugangstechnologie gibt es noch drei Konkurrenten: Kupfer ist dabei das am weitesten verbreitete kabelgebundene Medium im Zugangsbereich. Die Vernetzungstechnologie mittels Funkwellen über die Luft ist die schnellste Möglichkeit und der dritte Verbreitungsweg sind die Glasfasern.

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Bei der Entscheidung zwischen Kupfer oder Glasfaser in der Zugangstechnologie geht es laut der Nokia Pressemitteilung zunächst darum, Kosten, erwartete Informationsmenge und mögliche Energieeinsparungen gegeneinander abzuwägen. Der Glasfaserkern ist sehr dünn (circa wie ein menschliches Haar) und kann dadurch Informationen sehr kosteneffizient übertragen. Immer häufiger nutzen auch Haushalte und Firmen die schnelle Internetanbindung durch Glasfaser und sie hilft auch bei der Vernetzung von Rechenzentren.

Wie werden Daten auf Glasfasern übertragen?

Laser senden Lichtimpulse durch lange Stränge aus Glasfäden. Jeder dieser Impulse entspricht binären Datenbits, ist also entweder eine Null oder eine Eins. 1975 gelang es dem Unternehmen Corning Glass, technische Hürden wie die Signalabschwächung zu lösen, die durch Rauschen oder Unvollkommenheit im Glas entsteht. Dadurch konnte man Ende der 70er Jahre die erste Netze für Datenübertragung nutzen. In den folgenden Jahren kamen weitere technische Innovationen dazu, sodass eine Glasfaser beispielsweise bald mehrere Kanäle übertragen konnte.

Höhere Geschwindigkeit durch kohärente Übertragungstechnologien

Die Technologien der Sender und Empfänger sind wichtig, wenn es darum geht, die Datenkapazität zu steigern. Über die Jahre konnten Forscher durch sogenannte kohärente Übertragungstechnologien die Geschwindigkeit steigern. Laut Pressemeldung spielte Nokia Bell Labs dabei eine wichtige Rolle, da sie durch eine Kombination von digitalen Signalprozessoren und Phasenmodulationstechniken bei optischen Signalen eine 100-fache Steigerung der Datenrate im letzten Jahrzehnt ermöglichte.

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Auch die Größe der benötigten Komponenten konnten Forscher über die Jahre anpassen. Die Laser und Detektoren, die das Licht übertragen wurden so weit verkleinert, dass sie in stromsparende und steckbare Gehäuse passen. Dadurch kann man alle benötigten optoelektronischen Geräte als ein Modul in einen Router oder Switch stecken. Gibt es dann beispielsweise einen Ausfall, kann der Nutzer das optische Modul einfach austauschen und muss nicht die gesamte Übertragungseinheit erneuern. Die Geschwindigkeit dieser Transceiver wird laut Nokia weiter optimiert.

Zukünftige Innovationen

Claude Shannon von den Bell Labs beschrieb eine Grenze, die die maximale Rate an fehlerfreien Daten, die ein Kanal übertragen kann, beschloss. Die neueste Glasfasertechnologie arbeitet heute bis zu einem Dezibel unter dieser Grenze. Der Presse-Newsletter von Nokia erklärt, dass es einiges an Innovation benötigt, um die wachsenden Anforderungen an die Glasfasertechnik zu erfüllen und diese Grenze zu überwinden. Die Forschung dabei umfasst Hohlkern-Fasern und den Einsatz von maschinellem Lernen zur Verbesserung der Signalverarbeitung.

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