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Glasfasertechnik im Jahr 2017 --Wahnsinn oder Sinnvoll?

• 26.05.17 Zur Zeit tritt im gesamten Bundesgebiet der Glasfaserausbau immer mehr in den Fokus. Allerdings fragen sich auch viele auch, warum die Glasfasertechnik in der Telekommunikation mittlerweile eine so grosse Bedeutung hat. Auch wirbt man derzeit bei vielen Telekommunikationsanbietern, mit einem Glasfaseranschluss bis ins Haus. Daher wollen wir ein wenig Licht in die Technik bringen.

Glasfasertechnik wurde 1970 entwickelt

Die Glasfasertechnik ist eine noch junge Technik und wurde im Jahr 1970 entwickelt. Dabei ist die Grundlage der Glasfasertechnik durch drei Tüftler entstanden. Über vier Jahre lang haben die Corning-Wissenschaftler Robert Maurer, Peter Schultz und Donald Keck verschiedene Glasmischungen getestet, bis sie mit dem Ergebnis zufrieden waren. 1970 haben sie dann die erste verlustarme, optische Glasfaser vorgestellt.

Der Grund für die Entwicklung war, nach Alternativen zu suchen. Die geringe Geschwindigkeit bei der Kupfertechnik was damals der Grund. Aber zur Erinnerung, damals waren es nur ein paar Baud an Datenrate. Dabei ist Baud die

Geschwindigkeit, wenn 1 Symbol pro Sekunde übertragen wird. Jedes Symbol entspricht einer definierten, messbaren Signaländerung im physischen Übertragungsmedium.

Moderne Glasfaser im Einsatz -Bild: Telekom

Mittlerweile mißt man in Kilobit und mit Megabit und mit "G.fast" auf dem Kupferkabel sind dabei Datenraten von 1.000 Mbit/s möglich. Im Vergleich, mit VDSL2 werden 100 Mbit/s erreicht, mit Supervectoring sind es 300 Mbit/s und dann kommt schon G.fast. Es gibt noch höhere Datenraten auf dem Kupferkabel, mit mehreren 10 Gigabit. Dabei sind aber Leitungswege von derzeit nur unter 100 Meter möglich. Also ist dieses dann eher was für alte Bürogebäude ohne Glasfaser im Inneren.

Neuer 5G Mobilfunkstandard bald verfügbar

Mittlerweile gibt es auch schon den neuen 5G Mobilfunkstandard, welcher dann mehrere Gigabit pro Sekunde an den Kunden liefert. Dabei wurden in Schweden im Feldversuch schon 70 GB/s auf einer 80 MHz Frequenz erreicht. Somit wird die 5G Technik sein volles Potential bald entfalten können, allerdings fehlen noch freie Frequenzen. Die 5G-Technologie wird somit Bandbreiten im Gigabitbereich und deutlich geringere Reaktionszeiten, als der jetzige LTE-Standard ermöglichen.

So wollen die Betreiber und Politiker schon im Jahr 2020 ein flächendeckendes 5G-Netz realisieren. Dazu muss aber auch noch eine europaweit, harmonisierte Frequenzpolitik und eine ausreichende Frequenzausstattung vorhanden sein.

Mit der derzeitigen 4G Technik, kann man mit bis zu 500 Mbit/s surfen. Den Rekord stellt Vodafone in den Städten Düsseldorf und Berlin auf. Ursprünglich war das 4G LTE Netz in der Stadt nur auf 100 Mbit ausgelegt. Wie man sieht, kann man alles immer noch schneller machen. Auf dem Lande gibt es bislang in der Spitze 50 Mbit/s.

Nach einer Schätzung einer Telekom Studie werden wir im Jahr 2025 einen Bedarf von 285 Mbit/s haben. Allerdings darf die Studie schon bezweifelt werden. Mittlerweile hat die Wirtschaftswoche eine Studie von der Telekom gefunden, welche einen geringeren Bedarf mit rund 200 Mbit/s prognostiziert. Auch dieser Bedarf darf für das Jahr 2025 bezweifelt werden. Immerhin sollen hier 3D-Fernsehen der Grund für den hohen Datenverbrauch sein, aber es werden immer weniger 3D-Fernseher verkauft. Daher ist der Trend schon längst wieder vorbei. Immerhin wollen die Telekommunikationsfirmen den Verbrauchern Leistung verkaufen. Dabei sinken die Preise in der Regel nicht mehr, sondern die Tarife bekommen nur noch mehr Speed und zusätzliche Features.

Wir gehen daher von bescheidenen Datenraten aus. Aktuell kommt ein zwei Personen-Haushalt gut mit 20 bis 25 Mbit/s derzeit aus. So kann man dann schon bis zu 5 HD Streams gleichzeitig mit 25 Mbit/s nutzen. Netflix und Co setzen für HD-Filme eine Datenraten von 5-7 Mbit/s an. Pro weitere Person im Haushalt -die Internet nutzen kann und darf- kann man dann bequem weitere 10 Mbit/s anrechnen. So kann man gleichzeitig pro weitere Person HD Filme und einen Video Messenger wie Skype nutzen.

Die Glasfasertechnik spielt beim Netzausbau eine entscheidende Rolle

Die technischen Probleme bei der Glasfaser ist die hohe Dämpfung, so dass am Ende einer Faser weniger Licht ankommt, als eingespeist wird. Die Dämpfung ist der Lichtverlust, der in jeder Glasfaser auftritt. Bei einer Dämpfung von 20 Dezibel kommt nur noch ein Hundertstel der eingespeisten Energie beim Empfänger an, teilt uns die Telekom mit. Immerhin verlegt die Telekom als grösster Anbieter in Deutschland auch die meisten Glasfasermeter.

Die von Corning entwickelte Glasfaser hatte eine Dämpfung von 17 Dezibel pro Kilometer (dB/km). Diese anfangs noch vergleichsweise hohe Dämpfung konnte durch verbesserte Produktionsverfahren kontinuierlich gesenkt werden. Heute beträgt sie in der Regel 0,17 dB/km, also nur noch ein Hundertstel des Wertes von damals. Auf Langstrecken werden heutzutage außerdem in regelmäßigen Abständen Zwischenverstärker eingesetzt, die die eingespeisten Signale wieder verstärken.

Immerhin können so nun maximale Datenraten auch über längere Strecken hinweg immer weiter gesteigert werden. In der Spitze ist es etwa AT&T, NEC und Corning vor ein paar Jahren gelungen, über ein 580 Kilometer langes Glasfaserkabel eine Datenübertragungsrate von insgesamt 32 Terabit pro Sekunde zu erreichen.

Die dabei verwendeten Kabel enthalten aber nicht nur eine einzige Glasfaser. Bei dem Rekordversuch bestand das Kabel aus 320 einzelnen Fasern, die jeweils 114 Gigabit pro Sekunde übertragen konnten.

Woraus besteht Glasfaser?

Moderne Glasfasern bestehen aus drei Komponenten, dem Kern, dem Mantel und dem Außenmantel. Der Kern wird aus hochreinem Glas hergestellt, das die zu übertragenden Informationen mittels der eingespeisten Lichtwellen transportiert.

Um den Kern wird ein Mantel angebracht, der durch seinen niedrigeren Brechungsindex verhindert, dass das Licht austritt. Der Außenmantel besteht aus Kunststoff, der das Glas etwa vor Bruch schützt.

Die Glasfaser selbst ist dabei ähnlich dünn wie ein menschliches Haar. Die Dicke des Glasfaserkerns bei Single-Mode-Glasfasern von Corning beträgt nur 8 Mikrometer, bei Multi-Mode-Glasfasern sind es 50 Mikrometer. Unabhängig von der Dicke der Glasfaser hat der sie umgebende Mantel einen Durchmesser von 125 Mikrometern. Die Schutzhülle hat einen Durchmesser von 245 Mikrometern.

Ein typisches Glasfaserkabel, wie es die Deutsche Telekom häufig verwendet, besteht aus 192 Fasern und hat insgesamt einen Durchmesser von 20,1 Millimetern. Minikabel enthalten 96 Fasern und haben einen Durchmesser von 6,5 Millimetern. Sie werden zunehmend genutzt.

Glasfasern haben unser Leben verändert

Durch das hohe Datenvolumen der Glasfaser, ist die Glasfaser mittlerweile in der Kommunikationstechnkik nicht mehr ersetzbar. Dabei geht es dann um grosse Netzwerke und um die Anbindung von Bürokomplexen. Mittlerweile kommt die Glasfaser auch bis ins Haus. Dieses nennt man "Fiber to the Home" (FTTH). Rein technisch lassen sich damit Datenraten von über 100 Gigabit/s realisieren.

Aber das Kupferkabel liefert derzeit immer noch viel Datenleistung. Daher ist es sicherlich spannend, ob die privaten Verbraucher es jemals schaffen werden, die Datenraten -bei Kupfer mit 1 Gbit/s oder bei Glasfaser mit 100 Gbit/s- auszuschöpfen. Jetzt schreiben wir das Jahr 2017, wir werden dann sicherlich einen Rückblick im Jahr 2025 machen.

Immerhin durften wir auch über die ersten Internet Tarife seit dem Jahr 1998 berichten. Damals war ISDN-Speed mit 64 kbit bzw. 128 Kbit durch Kanalbündelung noch aktuell. Es gab damals noch kein Google, Facebook und Streaming war unbekannt.

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