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Es hat sich gezeigt, dass Glasfaserkabel Kupferleitungen als geeignetes Mittel zur Übertragung von Kommunikationssignalen zunehmend ersetzen. Sie überbrücken die großen Entfernungen zwischen lokalen Telefonsystemen und bilden das Rückgrat vieler Netzwerksysteme. Zu den weiteren Nutzern zählen Kabelfernsehanbieter, Universitätsgelände, Bürogebäude, Industrieanlagen und Energieversorgungsunternehmen.
Es gibt drei gängige Arten von Glasfaserkabeln: Singlemode-, Multimode- und Kunststoff-Glasfaser (POF). Obwohl Fasern aus transparentem Kunststoff, Glas oder einer Kombination aus beidem bestehen können, werden in Telekommunikationsanwendungen über große Entfernungen ausschließlich Glasfasern eingesetzt, da diese eine geringere optische Dämpfung aufweisen. Sowohl Multimode- als auch Singlemode-Fasern werden in der Kommunikation verwendet. Für die Übertragung geringerer Datenmengen über größere Distanzen eignen sich Singlemode-Glasfaserkabel. Für höhere Datenkapazitäten über kürzere Distanzen werden Multimode-Glasfaserkabel verwendet. Multimode-Fasern kommen hauptsächlich bei kurzen Distanzen (bis zu 500 m) zum Einsatz und werden häufig in LANs und anderen kleinen Netzwerken verwendet. Singlemode-Fasern hingegen werden für Verbindungen über größere Entfernungen eingesetzt.
Singlemode-Faser: Ein einziger Pfad durch die Faser
Ein Singlemode-Kabel besteht aus einer einzelnen Glasfaser (meist werden zwei Fasern verwendet) mit einem Durchmesser von 8,3 bis 10 Mikrometern und einem einzigen Übertragungsmodus. Singlemode-Fasern haben einen relativ geringen Durchmesser, durch den sich typischerweise nur ein Modus (1310 oder 1550 nm) ausbreitet. Sie bieten eine höhere Bandbreite als Multimode-Fasern, benötigen aber eine Lichtquelle mit schmaler spektraler Breite. Singlemode-Fasern werden auch als Monomode-Glasfaser, Singlemode-Wellenleiter oder Unimode-Glasfaser bezeichnet. Sie ermöglichen eine höhere Übertragungsrate und können Signale bis zu 50-mal weiter übertragen als Multimode-Fasern, sind aber etwas teurer. Der Kern von Singlemode-Fasern ist deutlich kleiner als der von Multimode-Fasern.
Singlemode-Glasfaser wird zur Verbindung von Fernvermittlungsstellen, Zentralstellen und Teilnehmeranschlussleitungen (SLCs, kleine Vermittlungsstellen in Verteilerkästen in Wohngebieten, Gewerbegebieten oder im Untergeschoss größerer Gebäude) verwendet. Praktisch alle Telekommunikationsnetze sind heute mit Glasfaser ausgestattet, mit Ausnahme der Hausanschlüsse.
Multimode-Faser: Mehrere Wege durch die Faser
Multimode-Kabel haben einen etwas größeren Durchmesser, wobei die Durchmesser der lichtleitenden Komponente üblicherweise im Bereich von 50 bis 100 Mikrometern liegen (in den USA ist 62,5 µm die gängigste Größe). Typische Kerndurchmesser von Multimode-Fasern sind 50, 62,5 und 100 Mikrometer. Multimode-Fasern werden für kürzere Distanzen verwendet. In den meisten Anwendungen, in denen Multimode-Fasern zum Einsatz kommen, werden zwei Fasern verwendet. Multimode-Fasern ermöglichen hohe Bandbreiten bei hohen Geschwindigkeiten (10 bis 100 Mbit/s – Gigabit bis 275 m bis 2 km) über mittlere Distanzen. Lichtwellen werden beim Durchlaufen des Kabelkerns (typischerweise 850 oder 1300 nm) in zahlreiche Pfade, sogenannte Moden, aufgespalten. Bei langen Kabelstrecken (über 914,4 Meter) kann es aufgrund der vielen Lichtpfade zu Signalverzerrungen am Empfängerende kommen, was Paketverluste und unvollständige Datenübertragung zur Folge haben kann. IPS empfiehlt die Verwendung von Singlemode-Fasern in allen Anwendungen, die Gigabit- und höhere Bandbreiten nutzen.
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