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Glasfaser-Steckverbinder der 4000 Series Fiber. (Bild: Bulgin)

| von Graham Woolmer

Eckdaten

Praktisch jede Anwendung, die Daten austauscht oder nutzt, ist wahrscheinlich über Glasfaser verbunden. Beim Einsatz im Außenbereich müssen sie einiges aushalten und dementsprechend robust sein. Um sie vor Umgebungseinflüssen zu schützen, reicht ein einfacher Standard-LC-Steckverbinder nicht aus.

Seit ihrer kommerziellen Einführung in den 1970er Jahren ist die Glasfaser zur Grundlage der weltweiten Kommunikationssysteme geworden. Die geringeren Kosten nachfolgender Glasfaser-Generationen haben dafür gesorgt, dass sie den Kupferdraht stetig überholt haben. Das Prinzip der Glasfaseroptik ist einfach: Informationen werden durch Licht übertragen, das durch GaAs-Laserdioden (Galliumarsenid) erzeugt und in Form von Pulsen durch Glas- oder Kunststofffasern gesendet wird, die nicht dicker als ein menschliches Haar sind. Im zentralen Faserkern wird das Licht übertragen. Innerhalb des Kerns ist es von einer Umhüllung umgeben, wobei das Prinzip der Totalreflexion zum Einsatz kommt. Eine Acrylschicht schützt die Faser vor Beschädigung und Feuchtigkeit.

Da optische Fasern sehr empfindlich sind, stellen Installation und Wartung eine Herausforderung dar. Selbst mikroskopisch kleine Verunreinigungen wie Fett, Schmutz oder Feuchtigkeit können die Lichtübertragung durch das Kabel verfälschen oder komplett blockieren. In rauen Umgebungen, wie beispielsweise in industriellen Bereichen, U-Bahnen, Antennenanlagen und im Transportwesen ist es deshalb zwingend erforderlich, dass Glasfaserverbindungen diesen rauen Umgebungen, Witterungseinflüssen und extremen Temperaturen standhalten.

Grundlagen der Glasfasertechnik

Auch im Weltraumzeitalter übertragen moderne Glasfaserkabel den Sprach- und Datenverkehr mit einer wesentlich höheren Zuverlässigkeit und zu einem günstigeren Preis als Satelliten. Mit Hunderten von aktiven Seekabeln, die auf unseren Meeresböden verlegt sind, ermöglicht die Glasfaser weltweit eine zuverlässige und kosteneffiziente Kommunikation. Zusätzlich zu den Seekabeln, die Kontinente verbinden, werden Glasfaserkabel auch weiträumig in der terrestrischen Fest- und Breitbandverkabelung sowie zur Verbindung von Funktürmen und anderen Kommunikationsaußenanlagen verwendet. Eine einzelne Glasfaser kann Daten viel weiter und schneller übertragen als Kupferkabel oder eine Funkübertragung. Zudem lassen sich wesentlich mehr Informationen übertragen.

Die Single-Mode-Glasfaser unterstützt dabei sehr hohe Bandbreiten und Entfernungen. Bei Funksystemen ist die Bandbreite durch Funkfrequenzen begrenzt, und Kupferleitungen sind durch die Physik beim Senden elektrischer Signale über verdrillte Leitungen eingeschränkt. Zusätzlich kann jede Glasfaser mehrere Signale mittels verschiedener Lichtwellenlängen (WDM; Wavelength Division Multiplexing) übertragen. Bis zu 128 verschiedene Wellenlängen sind möglich. Abgesehen von ihrer Geschwindigkeit ist die Glasfaser auch schwieriger zu hacken als Kupfer- oder elektrische Leitungen, was sie abhörsicher macht. Auch wird in Glasfasern keine Wärme erzeugt.

Zwei Probleme können die Übertragung durch Glasfasern beeinträchtigen:

  • Signalverlust – Der Verlust des optischen Signals, wenn es sich entlang der optischen Faser bewegt. Spleiße oder Stecker in der Verbindung können die Gesamtsignalübertragung dämpfen.
  • Dispersion – Signaldispersion in Datenverbindungen. Das optische Signal kann sich durch die Eigenschaften der übertragenden optischen Faser ausbreiten. Damit das Signal richtig übertragen wird, muss sichergestellt sein, dass der Detektor am Empfänger jeder Datenverbindung jeden einzelnen Puls unterscheiden kann. Dispersion kann ein Problem in kurzen Multi-Mode-Verbindungen und in sehr langen Single-Mode-Verbindungen darstellen.

Auf der nächsten Seite werden die häufigsten Arten von Glasfaser-Steckverbindern beschrieben.

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Glasfaserkabel werden auch zur Verbindung von Funktürmen und anderen Kommunikationsaußenanlagen verwendet. Bulgin

Während Glasfaserkabel für Innenräume den Richtlinien für Gebäude und Elektroinstallationen entsprechen, müssen sie im Außenbereich wesentlich robuster sein, um Beschädigungen zu verhindern. Glasfaserkabel lassen sich dauerhaft miteinander verbinden – entweder durch Verschmelzen oder durch mechanisches Crimpen. Es sind jedoch auch weniger dauerhafte Verbindungen beim Anschluss von Glasfasern erforderlich, zum Beispiel, um Kabel miteinander oder mit verschiedenen Geräten zu verbinden. Zu diesem Zweck werden Glasfaser-Steckverbinder beziehungsweise Lichtwellenleiter (LWL) -Anschlüsse verwendet.

Die gebräuchlichsten Anschlüsse sind heute die Steckverbinder SC, ST (Bajonett-Twist) und LC (Push-Pull-Verriegelung). Bevorzugt wird der LC-Verbinder, weil er viel kleiner ist. Zudem bietet er eine sichere Clip-Verbindung. Im Vergleich dazu liefern SC-Steckverbinder bei korrekter Verbindung keine positive Rückmeldung (Klicken), und obwohl ST-Steckverbinder über einen Bajonett-Drehverschluss verfügen, kann die Signalübertragung durch Zug am Kabel unterbrochen werden.

Bei allen drei Anschlüssen liegt der wesentliche Nachteil in ihrer hohen Anfälligkeit. Schon bei geringsten Zugkräften am Kabel können sich die Fasern aus der Ausrichtung lösen und trennen, auch wenn es so aussieht, als wären sie noch normal eingesteckt.

Raue Umgebungen erfordern robuste Gehäuse

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Glasfaserkabel müssen in rauen Umgebungen Witterungseinflüssen und extremen Temperaturen standhalten. Bulgin

Praktisch jede Anwendung, die Daten irgendwo auf der Welt austauscht und nutzt, ist heute wahrscheinlich über Glasfaser verbunden. Mit der steigenden Nachfrage nach FTTH (Fiber to the Home) müssen optische Steckverbinder auch unterirdisch verlegt oder in Gehäusen in Außenbereichen installiert werden. Sie befinden sich auf Antennenmasten, Brücken und anderen Erhebungen und übertragen Daten von Überwachungs- und Verkehrskameras, Sensoren und Radar-Einrichtungen. Sie müssen bei Live-Fernsehübertragungen über Stock und Stein eine Übertragung gewährleisten, auf hoher See dem Salznebel oder in modernen Flugzeug-Navigationssystemen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt widerstehen.

Auch auf Baustellen, im Bahnbereich und in Fahrzeugen werden Glasfaserkabel zunehmend für Mess- und Überwachungsaufgaben eingesetzt. Im Bahnbereich kommen heute neue Systeme für die Überwachung des Streckennetzes, zum Beispiel gegen Gleisblockierung, Diebstahl, Einbruch und Überhitzung zum Einsatz.

Der Trend hin zum Internet der Dinge (IoT) und zur Industrie 4.0 bedeutet, dass eine große Zahl von Sensoren und Aktoren in Fertigungslinien Daten in die Cloud übertragen und von dort empfangen – einem Netzwerk aus Feldbussen, Bridges, Gateways und Repeatern. Um diese riesigen Datenmengen zu kanalisieren, sind Glasfaserkabel erforderlich.

Dabei reicht ein einfacher Standard-LC-Steckverbinder nicht aus. Es müssen Maßnahmen ergriffen werden, um die Glasfaser vor Umgebungseinflüssen zu schützen. Entwickler versuchen dabei, den Steckverbinder in speziellen Gehäusen unterzubringen. Allerdings sind diese Gehäuse teuer und sperrig. Ein robustes Steckverbindergehäuse, konzipiert zur Aufnahme eines Standard-LC-Steckverbinders, kann die ideale Lösung sein, um diese Anschlüsse in jeder Umgebung mobil und sicher vor dem Eindringen von Staub und Feuchtigkeit und weiteren Umgebungseinflüssen zu schützen. Robuste Steckverbinder eignen sich auch ideal für Serverräume oder Telekommunikationseinrichtungen, um Kabel sicher zwischen Standorten zu verbinden. Dies gilt auch für WLAN-Zugangspunkte.

Nächste Seite beschreibt was es bei der Wahl des richtigen robusten Steckers zu berücksichtigen gilt.

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Schnitt durch einen Glasfaser-Steckverbinder der 4000 Series Fiber. Bulgin

Es gibt verschiedene Arten robuster Steckverbinder für Glasfaseranschlüsse. Bei der Wahl kommt es auf einen angemessenen Schutz in der jeweiligen Anwendung an. Entscheidend ist, dass der Stecker idealerweise eine standardisierte Verbindung bietet, sodass keine speziellen Techniker oder Geräte erforderlich sind, um die Verbindungen herzustellen.

Bulgins Glasfaser-Steckverbinder 4000 Series Fiber bieten LC-Standardschnittstellen nach IEC 61754-20 und sind die branchenweit kleinsten abgedichteten Standard-Schnittstellenstecker. Nach dem Zusammenstecken ist die Glasfaser-Verbindung UV- und salznebelbeständig sowie nach IP68 und IP69K abgedichtet. Die Stecker schützen nicht nur vor Schmutz, Staub und extremen Temperaturen (-25 bis 70 °C), sondern ermöglichen auch das vollständige Eintauchen des Steckergehäuses bis zu 10 m Wassertiefe für bis zu zwei Wochen.

4000 Series Fiber ist Teil der Buccaneer-Reihe von Bulgin. Sie ist farbcodiert und entweder vorkonfektioniert mit Patchkabeln in festen Längen (1 bis 450 m) oder als Kit für die Feldmontage erhältlich, das einfach in das Gehäuse eingeklipst wird.

Im Gegensatz zu einem Schraubverriegelungsmechanismus, der geschlossen erscheinen kann, wenn das Gewinde verschmutzt ist, bietet der Drehbajonettmechanismus nur dann eine positive Rückkopplung (Klicken), wenn er vollständig geschlossen ist und keine Verunreinigungen aufweist.

Die Wahl zuverlässiger Glasfaser-Steckverbinder, die wasser- und staubdicht, temperaturbeständig und stoßfest sind, sorgt letztendlich für mehr Rentabilität, sofern man die sichere Verbindung und den Ausschluss von Verschmutzungen mit in Betracht zieht. Die Möglichkeit, diese robusten Steckverbinder überall zu installieren, ohne dass sperrige Gehäuse um sie herum angebracht werden müssen, macht den Einsatz von LC-Steckverbindern nun auch jenseits von Serverräumen und Telekommunikationseinrichtungen und damit in fast jeder Umgebung möglich.

Graham Woolmer

Applications Engineer, Bulgin

(ah)

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