Optische Datenübertragung über Glasfaserbündel mit einem Gigabit pro Sekunde Schnell, biegsam, hitzefest

Seit 1998 werden optische Polymerfasern (POF) in Bordnetzen wie D2B, Byteflight und MOST serienmäßig eingesetzt. Als hinderlich gelten der relativ große Biegeradius, die begrenzte Bitrate und der eingeschränkte Temperaturbereich. Aber schon mit Faserdurchmessern von 1 mm ist die Übertragung von 1 Gbit/s und mehr problemlos möglich, wenn der Empfänger entsprechend konzipiert ist.

Optische Datenübertragung über Glasfaserbündel mit einem Gigabit pro Sekunde

Seit 1998 werden optische Polymerfasern (POF) in Bordnetzen wie D2B, Byteflight und MOST serienmäßig eingesetzt. Als hinderlich gelten der relativ große Biegeradius, die begrenzte Bitrate und der eingeschränkte Temperaturbereich. Aber schon mit Faserdurchmessern von 1 mm ist die Übertragung von 1 Gbit/s und mehr problemlos möglich, wenn der Empfänger entsprechend konzipiert ist.

Schon seit einem Jahrzehnt werden optische Polymerfasern (POF: Polymer Optical Fiber) in Fahrzeugnetzen zur Datenübertragung eingesetzt. Die Gründe für diese Wahl waren neben der hohen Bandbreite, dem geringen Platzbedarf und der einfachen Handhabung vor allem die Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern. Neben diesen Vorteilen hat die heute genutzte PMMASI-POF aber auch einige wesentliche Grenzen. Zum einen müssen Biegungen mit weniger als 20 mm Radius vermieden werden, zum anderen ist die Einsatztemperatur auf höchstens +85 °C beschränkt. Das schließt z.B. die Verwendung im Motorraum aus.

Mit den von Schott Mainz entwickelten Glasfaserbündeln (MCGOF: Multi Core Glass Optical Fiber) können diese beiden Nachteile beseitigt werden, ohne dass die übrigen optischen Eigenschaften verändert werden. Am POF Application Center Nürnberg wurden die Eigenschaften verschiedener MC-GOF hinsichtlich der Übertragungskapazität und des Temperaturverhaltens untersucht.

Optische Netze in Auto, Wohnung und Industrie

Einmoden-Glasfasern haben längst die alleinige Herrschaft über die weltweiten Telekommunikationsnetze angetreten. Inzwischen lassen sich über eine einzige Faser bis zu 25 000 000 Mbit/s (25 Tbit/s) übertragen. Aber schon im Bereich der Lokalen Netze innerhalb von Bürogebäuden verwendet man in vielen Fällen lieber Multimode-Glasfasern. Diese haben mit 50 μm einen fünfmal dickeren Kerndurchmesser und erlauben damit deutlich preiswertere Stecker und Komponenten. Mit den moderneren Multimode-GOF lassen sich immerhin 10 Gbit/s über eine Strecke von 500 m übertragen.

Für Fahrzeuge, Wohnungen oder auch industriellen Steuerungen sind diese Glasfasersysteme aber in den meisten Fällen immer noch zu teuer und zu empfindlich. Deswegen werden in den letzten Jahren immer mehr Systeme auf Basis der POF eingesetzt. Preiswerte Stecker und LED-Sender reduzieren die Gesamtkosten und ermöglichen robuste und zuverlässige Verbindungen.

Netze in Fahrzeugen

Am häufigsten wird die POF heute in MOST-Netzen verwendet (Media Oriented System Transport). In insgesamt 55 verschiedenen Fahrzeugtypen verbindet dieser Ringbus Komponenten der Fahrzeugelektronik. Die Sender verwenden rote LEDs (650 nm), die Bitraten liegen zwischen 25 Mbit/s und 150 Mbit/s (in Vorbereitung). Als Übertragungsmedium verwendet MOST herkömmliche PMMA-POF mit 1 mm Kerndurchmesser und einem zweischichtigen 2,3-mm-PA-Schutzmantel.

Ob sich der erhöhte Aufwand bei der Kontaktierung gegenüber der POFInstallation lohnt, muss der Anwender anhand der Vorteile bei Biegeradius und vor allem der Einsatztemperatur entscheiden. Liegt nur die Faser im Bereich höherer Temperaturen, nicht aber Sender und Empfänger, können die identischen Komponenten für POF und MC-GOF verwendet werden.

Zukunftssicher auch in kritischem Umfeld

Vielkern-Glasfasern mit großem Kerndurchmesser haben ihr Potential für die Übertragung von hohen Datenraten bis 1000 Mbit/s, wie sie z.B. in den nächsten Generationen der Fahrzeugnetze erwartet werden, auch unter kritischen Umgebungsbedingungen bewiesen. Kleine Biegeradien, hohe Einsatztemperaturen und die Kombinierbarkeit mit zuverlässigen VCSEL im nahen Infrarot können den Nachteil der andersartigen Endflächenbearbeitung in vielen Anwendungsbereichen kompensieren.

In Kfz-Netzen könnte die MC-GOF alternativ zur POF im Motorraum verwendet werden. In Gebäudenetzen eignet sie sich als extrem flexibles Gerätekabel. Im Bereich der Automatisierung versprechen MC-GOF mit verringerter NA zukünftig auch hohe Bitraten auf Längen bis zu 100 m. jk