Die Digitalisierung aller Lebensbereiche schreitet voran. Künstliche Intelligenz und Machine Learning auf Basis großer Datenmengen sind nur ein Aspekt dieses Trends. Anwendungen aus der Cloud sind inzwischen alltäglich, Home Schooling, Home Office und Videokonferenzen statt Schule, Büro und Dienstreisen sind ein weiterer Aspekt, der gerade im vergangenen Jahr an Bedeutung gewonnen hat. Eine der Konsequenzen der Digitalisierung ist aber immer gleich: Die Datenmengen wachsen, und damit auch die Anforderungen an Bandbreite in den Datennetzen.
So stößt das Kupferkabel langsam an seine Grenzen. Das gilt nicht nur beim heimischen DSL-Anschluss – inzwischen rückt auch die Deutsche Telekom hier vom Kupfer ab und will demnächst nur noch Glasfaser verbauen. In Rechenzentren findet der Lichtwellenleiter (LWL) bereits verbreitet Anwendung. Gebäudeverkabelung, Vernetzungen in Krankenhäusern und Arztpraxen, die Infrastruktur von Forschungseinrichtungen wird ebenfalls zunehmend mittels Glasfaser realisiert. Mit 5G hält der LWL sogar am Antennenmast und im Backbone der industriellen Produktion Einzug.
Bandbreite versus Durchmesser
An vielen Arbeitsplätzen steht noch die Aufrüstung auf schnelles Gigabit Ethernet mit bis zu 10GB/s an. Diese können zwar noch mit hochwertigen Kupferkabeln realisiert werden. Doch spätestens auf der nächsten Netzwerk-Ebene, wenn die Daten von zahlreichen Usern zusammenkommen, wird es eng. Einfach die Zahl der Kupferkabel zu erhöhen, ist nur bedingt möglich. Zum einen sind Kabelführungen nur begrenzt aufnahmefähig, zum anderen können elektromagnetische Wechselwirkungen zwischen den Kupferkabeln die Datenübertragung stören, wenn zu viele Kabel zu eng beieinanderliegen. Diese Effekte können sogar genutzt werden, um die Datenübertragung auf dem Kupferkabel unbemerkt abzuhören.
Die dünnen Glasfasern bieten ein Vielfaches der Bandbreite von Kupferkabeln bei wesentlich geringeren Kabelquerschnitten. So sind übliche Übertragungsraten von 40 bis 100GB/s kein Problem. Gleichzeitig können wesentlich längere Strecken ohne Zwischenverstärker überbrückt werden. Und die Datensicherheit ist ebenfalls besser, da es keine Abstrahleffekte gibt. Bei manchen Anwendungen spielen auch das geringere Gewicht oder die Möglichkeit zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen eine Rolle, da Glasfaserkabel keine elektrische Energie transportieren, und damit weder Funkenflug noch Erdungsprobleme ins Gewicht fallen.
Komplexe Steckvorgänge
Angesichts dieser unbestreitbaren Vorteile der Glasfaser wäre ein Einsatz auf breiter Front zu erwarten. Doch das Handling der LWL bremste bislang die Verbreitung dieser leistungsfähigen Netzwerktechnik aus. Nicht nur bei der Installation sind Knowhow und Präzision gefordert. Auch jeder einzelne Steckvorgang ist bislang begleitet von einer zeitaufwändigen Inspektion und Reinigung. Werden die entsprechenden Vorgaben nicht beachtet, können Übertragungsprobleme, Instabilitäten oder gar eine Beschädigung des Verbindungssystems auftreten. Somit drohen eine kostspielige Fehlersuche und Instandsetzung.
Die Ursache liegt in der empfindlichen Technik begründet. Schon kleinste Partikel, wie Staubkörnchen oder Pollen, die in den Steckverbinder eindringen, können den Lichtstrahl soweit hemmen, dass die Datenübertragung leidet oder unmöglich wird. Eine fehlerfreie, zuverlässige Installation ist deshalb nur mit ausgebildetem Fachpersonal möglich. Angesichts der steigenden Anforderungen an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Netzzugangs stellte dies einen ernstzunehmenden Nachteil dar.
Einfacheres Handling
Von 3M kommt nun das EBO-Steckkonzept (Expanded Beam Optical Interconnect ), das einen entscheidenden Fortschritt bietet. Die Expanded Beam Connection (EBC) weitet beim Übergang von einer Faser auf die andere den Lichtstrahl zunächst auf und fokussiert ihn dann wieder. Die Störung durch Partikel wird reduziert, da Pollen oder ein eingedrungenes Schmutzkorn nur einen kleinen Teil der vergrößerten Lichtfläche blockieren. Der Lichtstrahl wird so nicht mehr vollständig blockiert, sondern lediglich geringfügig schwächer. Damit bleibt die Fähigkeit zur Datenübertragung vollständig erhalten.
