Der kritische Kern - j-fiber

infrastrukturlwl-arten und -ParameterDer kritische KernDIE GLASFASER ALS MITTELPUNKT DER DATEN-ÜBERTRAGUNGIm Jahr 1870 entdeckte der britische Physiker John Tyndall,daß sich Licht in einem gekrümmten Strahlenwegausbreitet. 1955 gelang es dem Forscher Kapany, Lichtdurch eine gebogene Glasfaser zu schicken. Aber erst elfJahre später wurde es möglich, eine Glasfaser für dieÜbertragung binärcodierter Signale zu nutzen. Damit warder Grundstein für die optische Informationsübermittlunggelegt. Getrieben durch einen ständig steigenden Bedarfan Bandbreite ist die Glasfaser inzwischen zum dominierendenÜbertragungsmedium in großen Teilen der Datennetzegeworden.Heute werden zwischen Rechenzentrenund einzelnenArbeitsbereichen digitale Informationennur noch überLichtwellenleiter (LWL) -Kabelübertragen. Dabei dient dergrößte Teil eines LWL-Kabelsmit seinen verschiedenenKunststoffen, Füllungen undArmierungen zum Schutz derFasern vor äußeren Einflüssen.Die eigentliche Qualitätder Signalübertragung wirddurch die Glasfaser selbst bestimmt.Was im Sinne einerGlasfaser unter Übertragungsqualitätzu verstehen ist, sollim folgenden näher betrachtetwerden. In modernen Datennetzen(LAN) findet mandrei Arten von Fasern:• Mehrmoden-Gradientenindexfasernmit einem Kerndurchmesservon 50 µm,• Mehrmoden-Gradientenindexfasernmit einem Kerndurchmesservon 62,5 µmund• Einmoden-Stufenindexfasern.Die Mehrmoden-Stufenindexfasern,die in der Anfangszeitder LWL-Verkabelung verwendetworden sind, habenheute nur noch geringe Bedeutung.Ihre übertragungstechnischenEigenschaftensind so schlecht, daß ein Ersatzdieser LWL-Kabel unumgänglichist.❚ Mehrmoden-FasernDie Übertragung von Lichtwellenin Mehrmodenfasern,die auch als Multimode(MM)-Fasern bezeichnet werden,wird durch das Prinzipder Totalreflexion ermöglicht.Als Voraussetzung dazu bestehendie Lichtwellenleiteraus einem Kern mit einerhöheren Brechzahl und einemMantel mit geringererBrechzahl. Ein Lichtstrahl, derso in eine Faser eingekoppeltwird, daß er nicht zu weitvon der Glasfaserachse abweicht(Akzeptanzwinkel),wird an der Kernwand ständigtotalreflektiert und durchläuftauf diese Weise denLichtwellenleiter.Bei Mehrmodenfasern werdensehr viele diskrete Lichtwellen(Moden) zur Signalübertragungbenutzt. Die Modenwerden in unterschiedlichenEinstrahlungswinkelnin die Glasfaser eingekoppeltund daher unterschiedlich häufigan der Grenzschicht (Kern/Mantel) reflektiert. Strahlen,die durch häufige Reflexioneneinen längeren Wegzurücklegen, werden als Strahlenhoher Moden bezeichnet,und Strahlen, die sehr nah ander Faserachse geführt werden,werden Strahlen niedererModen genannt.Die Bezeichnung Gradientenindexfaserdeutet darauf hin,daß die Brechzahl vom KernRichtung Mantel in kleinenStufen geringer wird. Die Faserbesteht also eigentlichaus mehreren Schichten mitverschiedenen Brechzahlen,die sich parabolisch um denKern anordnen. Aber warumwird solch ein Aufwand betrieben?Wie schon beschrieben,besteht ein Signal ausmehreren Lichtstrahlen (Moden).Moden, die in derNähe der Faserachse laufen,legen einen deutlichen kürzerenWeg zurück als Moden,die sehr häufig zwischenKern und Mantel reflektiertwerden. Dies führt dazu, daßdie einzelnen Strahlen zu unterschiedlichenZeitpunktenbeim Empfänger ankommen.Ergebnis dieser Zeitverschiebungist ein in die Breitegezogenes Empfangssignal.Man spricht in diesem Zusammenhangauch von „IntermodalerDispersion“. Aufgrunddieses Effektes mußder Abstand zweier aufeinanderfolgenderSignale (Bitfolge)deutlich vergrößertwerden, um dem Empfängerdas Auseinanderhalten derImpulse zu ermöglichen. Jegrößer die Intermodale Dispersionist, desto größermuß der Abstand sein unddesto geringer ist die Anzahlder Bits, die man pro Sekundeübertragen kann.Mit der Gradientenindexfaserhat man einen Weg gefunden,die Intermodale Dispersionzu begrenzen und sodie Übertragungsbandbreitezu erhöhen. Man nutzt dabeiden Effekt, daß Moden in einemMedium mit niedrigerBrechzahl schneller laufen alsModen in einem Medium mithöherer Brechzahl. Die Modenin der Nähe der Faserachsewerden also langsamertransportiert als die Modenin der Nähe des Mantels.Damit wird der längereWeg eines Lichtstrahls durchdie höhere GeschwindigkeitINFRASTRUKTUR DATACOM 2/01