LWL-Technik
Optisches LAN als Effizienzhebel
Unternehmen, die ihre Netzwerkinfrastrukturen modernisieren oder erneuern, legen heute besonderen Wert auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. Es braucht Ansätze, die nicht nur eine hohe Bandbreite bieten, sondern auch die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Netzwerke verbessern.
Die herkömmliche LAN-Infrastruktur, die in Unternehmen eingesetzt wird, hat sich bei der Integration der wachsenden Zahl von Ethernet-Geräten in eine einheitliche Infrastruktur als sehr effektiv erwiesen. Diese Systeme eignen sich am besten, wenn die Endnutzer eine höhere Bandbreite und mehr Flexibilität in ihren Systemen benötigen, wenn die Nutzerdichte hoch ist und wenn die Interoperabilität für künftige Änderungen von größter Bedeutung ist. Wenn der Endanwender jedoch das Ziel hat, den Platzbedarf für die Telekommunikationssysteme zu minimieren, wenn eine künftige Nachrüstung oder Umgestaltung des Bodens nicht zu erwarten ist und wenn lange Kabelwege vorhanden sind, können alternative Netzwerk-Architekturen und Technologien eine Option sein.
Nutzen optischer LAN-Netzwerke
So soll die Verkabelungsinfrastruktur in einem Unternehmen oder Gebäude aktuelle und künftige Ethernet-Geschwindigkeiten und -Bandbreiten ermöglichen. Nur so lassen sich immer größere Datenmengen übertragen, die die Welt für eine immer schnellere Kommunikation, Datenverarbeitung und für Einblicke benötigt, um komplexe Entscheidungen treffen zu können. Technologien wie das Internet der Dinge, künstliche Intelligenz, Industrie 4.0 und Streaming verstärken diesen Anspruch zusätzlich. Um den Anforderungen gerecht zu werden, setzen Unternehmen auf Faser-basierte, optische Netztechnologien. Optische lokale Netze (Optical LANs) bieten Unternehmen einen enormen Mehrwert, ohne dass Geschäftsabläufe geändert werden müssen.
Ein Vorteil von optischen lokalen Netzen ist, dass die bestehenden Dienste unverändert bleiben, ohne dass sich die angeschlossenen Kern- und Endgeräte ändern. Eine Faserverkabelung erreicht zudem eine größere Reichweite. In der EN 50173-1 und ISO/IEC 11801-1 ist zwar kein Hinweis auf das Leistungsvermögen von Übertragungs- und Installationsstrecken bei Fasertechnik zu finden. Vielmehr wird auf die gewählte Länge der entsprechenden Anwendung sowie der ausgesuchte LWL eingegangen, um konform mit der Norm zu sein. Die DIN VDE 0800-173-100:2019-06 schließt die Lücke von dieser anwendungsspezifischen zu einer anwendungsneutralen Verkabelungsnorm. So wird das Leistungsvermögen von LWL-Übertragungsstrecken in Klassen eingeteilt, die auf einer maximal zulässigen Einfügedämpfung (englisch: insertion loss) in Dezibel für maximale Übertragungsstreckenlängen basiert. Die Einfügedämpfung ergibt sich aus der Dämpfung des LWL sowie des optischen Steckverbinders. Dabei wird die Einfügedämpfung der Steckverbindungen vereinfacht mit jeweils 0,75 dB bei 100 Prozent Steckungen angenommen. Die Einfügedämpfung ist für die Wellenlängen des Übertragungsfensters üblicherweise angegeben.
Während die DIN EN 50173-1 die minimale Reflexionsdämpfungen des Steckverbinders bei Single- und Multimode-LWL definiert mit Verweis auf die EN 61300-3-6 formuliert die IEC 61754-1 und EN 186000 allgemeiner Aussagen zum Aufbau der Steckverbinder.
Es gibt zwei Haupttypen von optischen LAN-Systemen: Aktive optische LANs (AONs) und Passive optische LANs (PONs). In einem AON werden aktive Netzwerkkomponenten wie Switches und Router verwendet, um Daten innerhalb des Netzwerks zu verteilen. Diese Netzhardware verstärkt und routet Signale und verbraucht Strom. Der Vorteil liegt in der größeren Flexibilität, der Reichweite und der Kontrolle über das Netzwerk, es erfordert jedoch zusätzliche Hardware und Stromversorgung. Bei einem PON wird hauptsächlich passives Equipment verwendet wie passive optische Splitter und WDM (Wavelength Division Multiplexing). PONs haben keine aktiven Komponenten wie Switches oder Router in der Netzwerkmitte. Stattdessen werden Daten über passive optische Verteiler gesendet, die das Lichtsignal passiv teilen und übermitteln. Insgesamt sind solche Netzwerke energieeffizienter und reduzieren die Betriebskosten. Die PONs spielen ihre Vorteile besonders in Umgebungen aus mit hohen Dichten an Endgeräten wie in Bürogebäuden oder großen Einrichtungen mit weiten Entfernungen bis zu 20 km.
Insgesamt bieten sowohl aktive als auch passive optische LANs Vorteile je nach den Anforderungen und dem Einsatzszenario des Netzwerks. Während aktive Systeme mehr Kontrolle und Flexibilität bieten, können passive Systeme kostengünstiger und energieeffizienter sein.
| Single-Mode und Multi-Mode |
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| Bei Singlemode ermöglicht die Faser die Ausbreitung jeweils eines Lichttyps. Bei Multimode kann die Faser mehrere Modi ausbreiten. Der Unterschied zwischen Singlemode- und Multimode-Faser liegt hauptsächlich im Faserkerndurchmesser, der Wellenlänge, der Lichtquelle und der Bandbreite. |
Die verschiedenen Klassen von Lichtwellenleitern und LWL-Steckverbindern, die auf unterschiedlichen Kriterien basieren:
1. Nach der Anzahl der Fasern:
- Simplex-Stecker: Einzelne Faser
- Duplex-Stecker: Zwei Fasern für Hin- und Rückweg
- Multifaser-Stecker: Mehrere Fasern in einem Stecker
2. Nach dem LWL-Typ und Faserdurchmesser:
- Glas-LWL: Verwendet Glasfasern
- PCF-LWL (Plastic Clad Fiber): Kunststoffummantelte Fasern
- Kunststoff-LWL: Ganz aus Kunststoff bestehende Fasern
Die Wahl der Klasse hängt von den jeweiligen Anforderungen und der Art der Verbindung ab. Jede Klasse hat ihre eigenen Eigenschaften und Einsatzgebiete. Deswegen ist wichtig, die richtige Klasse entsprechend des jeweiligen Anwendungsfall zu projektieren.
Raucharm und halogenfrei
Raucharme, halogenfreie (LSZH = Low Smoke Zero Halogen) Kabel können wasserabweisend sein und eine hohe Dichte bieten. Sie lassen sich einfach in Gebäude-Kanälen installieren. Beispielsweise sind die Opti-Core-10-GbE-Faserkabel von Panduit für den Innen- und Außenbereich mit OM3 und OM4 laseroptimierte Fasern ausgestattet und eignen sich für Anwendungen mit Bandbreiten bis 10 Gb/s. Diese LWL sind mit bestehenden 50-μm-Multimode-Systemen kompatibel. Standard-Multimode- und Singlemode-Kabel für den Innen-/Außenbereich müssen verfügbar sein mit einer Faserzahl von bis zu 24 Fasern als zentrale Rohrkonstruktion (Central Tube Design) und bis zu 72 Fasern als verseilte Rohrkonstruktion (Stranded Tube Design). Bei letzterem sind mehrere einzelne Lichtwellenleiter in einer gemeinsamen Schutzhülle (Tube) zusammengefasst (Stranded). Dadurch lässt sich das LWL-Kabel einfacher installieren und handhaben. Die Schutzhülle dient dazu, die Fasern vor äußeren Einflüssen wie Feuchtigkeit, Druck und mechanischen Beschädigungen zu panzern. Insgesamt bleiben Netzwerktechniker mit dem LWL flexibel und sparen Platz. Der LWL von Panduit erfüllt die Kriterien der EN 60794-2-20, IEC 60794-2-20 sowie EN 50173. Da die OptiCore-Linie LSZH-klassifiziert sind, werden die Anforderungen der Bauprodukte-Verordnung Nr. 305/2011 (EU-BauPVO, englisch CPR, Construction Products Regulation) erfüllt. So können Anwender nahtlos auf halogenfreie Infrastrukturen übergehen.
Passend zu den LWL-Kabeln bietet der Markt optimierte Steckverbinder. Der OptiCam-LC-Faserverbinder beispielsweise ist eine Singlemode 9/125-μm-OS1/OS2-Simplex-Ausführung und für eng gepufferte 900-μm-Glasfaserinstallationen konzipiert. Der LC-Anschluss mit einem Gehäuse in Natur und blauem Backbone sowie 900-μm-Knickschutz. Diese Steckverbinder mit rückseitiger Schwenkverriegelung sind ANSI/TIA-604-FOCIS-10 kompatibel und enthalten eine werkseitig konfektionierte Faser, wodurch Polieren und Kleben vor Ort überflüssig werden. LC-vorpolierte Steckverbinder besitzen einen durchschnittlichen Einfügungsdämpfungswert von 0,3 dB pro gestecktem Paar für Multimode- und Singlemode-Fasern. Man kann die Steckverbindung vor Ort in zwei Minuten terminieren. Die Steckverbinder fangen die Faser und den Puffer in einem Arbeitsgang ein, was bis zu zwei Wiederanschlüsse ohne Leistungseinbußen ermöglicht.
Fazit
Optisches LAN für Unternehmen ist eine moderne, zukunftsweisende Möglichkeit, Netzwerke aufzubauen und zu betreiben. Es steigert die IT-Produktivität durch Vereinfachung bei MAC, also Umzügen (Move), Hinzufügungen (Add) und Änderungen (Changes). Gleichzeitig eliminiert das optische LAN zahlreiche bekannte IT-Schwachstellen, verkleinert die Angriffsfläche des Netzwerks und ist ideal für eine Zero-Trust-Architektur. Zudem ist es vollkommen EMV-konform. Es ermöglicht flexible Designoptionen zur Anpassung der Kapazität und Dichte. Nicht zuletzt bieten Lichtwellenleiter eine reibungslose Migration von 1 auf 100 Gbit/s.
Martin Kandziora ist Senior Manager Marketing EMEA bei Panduit.
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