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Glasfaser zum Dritten: Anwendung in der Praxis

In den ersten beiden Blogposts zum Thema Glasfaser führten wir mit historischen Aspekten in das Thema ein und gaben Einblicke in die Funktion der Lichtleitertechnik. In diesem Artikel sehen wir, wie eine Glasfaser in der Praxis angewendet wird und was sie so alles drauf hat.

Wo werden Glasfasern eingesetzt

Die Technologie der Glasfaser wird in einem weiten Bereich von Anwendungen eingesetzt, jedoch interessiert uns hier vor allem die Telekommunikation. 

Backbones

Im Bereich der Weitverkehrsnetze, also dem Rückgrat (englisch «Backbone») der Telekommunikationsnetze, werden heute fast ausschliesslich Glasfasern eingesetzt. Das gute alte Kupferkabel ist dort bereits seit geraumer Zeit vollständig verschwunden. Richt- und Satellitenfunk wiederum spielen nur noch eine untergeordnete Rolle. In den Backbones geht es um Reichweite und Übertragungskapazität, und da ist eben die Lichtwellenleitertechnik unschlagbar.

Rechenzentren

Auch in Rechenzentren, also wenn es darum geht Server, Router und andere Infrastrukturen mit hohen Geschwindigkeiten miteinander zu verbinden, zeigen Glasfasern, auch Lichtwellenleiter genannt, was in ihnen steckt. 

FTTH – Fibre to the Home

Interessant wird es für den Leser, wenn es um die «letzte Meile» geht, also den Weg von den Anschlusszentralen zu den Haushalten. Auf diesem Teil der Infrastruktur ist die Glasfaser regional noch sehr unterschiedlich verbreitetet. In vielen Schweizer Städten gibt es FTTH (Fiber to the Home, englisch für «Faser bis ins Heim»). In der Stadt Zürich ist bereits die gesamte Bevölkerung der Stadt flächendeckend mit Glasfaser bis in die Häuser versorgt.   

5G vs. Glasfasertechnik

Oftmals hört man die Behauptung, Glasfasern seien in Zukunft nicht mehr nötig, weil die Funktechnik mit 5G (der fünften Generation für mobiles Internet und Mobiltelefonie) so grosse Fortschritte mache und bald auch hohe Datenraten drahtlos ins Haus liefere. Es spricht allerdings einiges dafür, dass sich in Zukunft optische (Glasfaser) und drahtlose (5G, 6G) Übertragungstechnik eher ergänzen, als konkurrenzieren werden. 

Extrem hohe Geschwindigkeiten 

Betrachten wir mal den Entwicklungstand der beiden Technologien. Während die Funktechnik sehr weit fortgeschritten ist und bereits an den Grenzen des theoretisch Erreichbaren angelangt ist, befindet sich die optische Übertragungstechnik noch ganz am Anfang ihrer Entwicklung. In der Tat ist es so, dass die Lichtwellentechnologie in Glasfasern ist noch weit von der theoretisch möglichen Leistung entfernt ist. Als Analogie könnte man sagen, die Glasfasertechnologie befindet sich dort, wo vor über hundert Jahren die Funktechnik mit morsen war. Nur wenige Leser dürften die Morse-Codes (di-dah für A, dah-di-di-dit für B, dah-di-dah-dit für C, etc.) heute noch kennen. Weshalb der Vergleich? Die über Glasfaser theoretisch erreichbaren Bandbreiten liegen etwa bei 50 THz (THz = Terrahertz, eine Zahl mit 12 Nullen), was eine Bitrate von ca. 1 Pbit/s (Pbit/s = Pentabit pro Sekunde, Eine Zahl mit 15 Nullen) möglich macht. Im Laborversuch sind sogar schon ganze 250 Tbit/s über die Strecke von einem Kilometer erreicht worden.

Mauern und Wände helfen nicht

Das gesamte nutzbare Radiospektrum von Kurz- bis Millimeterwellen hingegen reicht etwa bis 80 GHz. Für 5G wiederum ist zwar ein recht grosses Spektrum davon, etwa 10 GHz, verfügbar. Dabei befindet sich der Teil der 5G-Frequenzen, wo die wirklich hohen Bitraten möglich sind, um den Bereich von 28 GHz. Bei diesen Frequenzen kommt ein Signal kaum durch Wände und Mauern und es ist eine Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger nötig.

Wir ersparen uns hier die theoretischen Zusammenhänge. Nur soviel: mit Optik, also der Glasfasertechnologie, ist mindestens 1000-mal mehr Leistung möglich als wie mit Radiotechnik. Selbstverständlich kann man sich fragen, ob so hohe Bitraten überhaupt jemals benötigt werden. Die Geschichte zeigt jedoch, dass sich von dah di di di dah bis zu den heutigen 4K-Videos in VR-Brillen (Virtual Reality) immer Anwendungen gefunden haben, sobald die Übertragungsgeschwindigkeiten zur Verfügung standen. 

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