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Fünf Arten von Glasfasern für 5G-Netze

Charlene

Übersetzer*in Felix
17. April 2020

Glasfaserkabel sind zu einem der wichtigsten Elemente des 5G-Wettbewerbs geworden. Bekanntlich werden 5G-Netze den Verbrauchern Hochgeschwindigkeits- und Niedriglatenzdienste mit zuverlässigeren und stärkeren Verbindungen bieten. Aber um dies zu ermöglichen, müssen aufgrund des höheren 5G-Frequenzbandes und der begrenzten Netzabdeckung mehr 5G-Basisstationen gebaut werden. Und es wird geschätzt, dass bis 2025 die Gesamtzahl der globalen 5G-Basisstationen 6,5 Millionen erreichen wird, was höhere Anforderungen an die Leistung und Produktion von Glasfaserkabeln stellt.

Derzeit gibt es noch einige Unsicherheiten bei den 5G-Netzwerkarchitekturen und der Auswahl der technischen Lösungen. Aber in der grundlegenden physikalischen Schicht sollten die 5G-Glasfaserkabel sowohl den aktuellen Anwendungs- als auch den zukünftigen Entwicklungsanforderungen entsprechen. Im Folgenden sind fünf Arten von Glasfaserkabeln aufgeführt, die teilweise Probleme in 5G-Netzen lösen können.

1. Biegeunempfindliche optische Faser für einfache 5G-Indoor-Mikro-Basisstationen

Die dichten Glasfaserverbindungen zwischen massiven neuen 5G-Makro-Basisstationen und Mikro-Basisstationen in Innenräumen sind die größte Herausforderung bei den Konstruktionen der 5G-Zugangsnetze. Die komplexen Verkabelungsumgebungen, insbesondere die Glasfaserverkabelung im Innenbereich, sowie der begrenzte Platz und die Biegung stellen hohe Anforderungen an die Glasfaser-Biegeleistung. Lichtwellenleiter, die der ITU G.657.A2/B2/B3 entsprechen, weisen eine hohe Biegeleistung auf, die ohne Leistungseinbußen gestapelt und um Ecken gebogen werden können.

Viele Faserhersteller haben biegeunempfindliche Faserkabel (BIF) mit geringem Verlust angekündigt, um solche Probleme bei 5G-Innenanwendungen zu lösen.

Unternehmen Produkt-Name ITU-Standards Biegeradius
(1 um einen Dorn drehen)
Induktive Dämpfung
(dB)
Corning ClearCurve LBL Faser G.652.D, G.657.A2/B2 7.5 mm ≤ 0.4
YOFC EasyBand® Ultra BIF G.652.D, G.657.B3 5 mm ≤ 0.15
Prysmian Group BendBright XS Faser G.652.D, G.657.A2/B2 7.5 mm ≤ 0.5

Hinweis: Die induzierte Dämpfung wird durch Fasern verursacht, die um einen Kern mit einem bestimmten Radius gewickelt sind.

2. OM5-Multimode-Faser für 5G-Kernnetze

5G-Dienstanbieter müssen sich auf den Aufbau des Glasfasernetzes der Datenzentren konzentrieren, in denen Content gespeichert wird. Gegenwärtig entwickelt sich die Übertragungsgeschwindigkeit der Datenzentren von 10G/25G, 40G/I00G zu 25G/I00G, 200G/400G, was neue Anforderungen an die Multimode-Glasfasern stellt, die für die Verbindung innerhalb der Datenzentren verwendet werden. Multimode-Glasfasern müssen mit dem bestehenden Ethernet-Standard kompatibel sein, zukünftige Upgrades auf höhere Geschwindigkeiten wie 400G und 800G abdecken, Multi-Wellenlängen-Multiplexing-Technologien wie SWDM und BiDi unterstützen und außerdem eine ausgezeichnete Biegefestigkeit bieten, um sich an dichte Verkabelungsszenarien in Rechenzentren anzupassen.

5g optical fiber cables.jpg

Abbildung 1: OM5-Faser in 100G BiDi- und 100G SWDM-Anwendungen

Unter diesen Bedingungen wird die neue breitbandige OM5 Multimode Faser zur heißen Option für den Bau von Rechenzentren. Mit der OM5-Faser können mehrere Wellenlängen im Bereich von 850 nm bis 950 nm gleichzeitig übertragen werden. Durch den Einsatz der PAM4-Modulations- und WDM-Technologie ist die OM5-Glasfaser in der Lage, 150 Meter in Übertragungssystemen mit 100 Gb/s, 200 Gb/s und 400 Gb/s zu unterstützen. Sie gewährleisten auch die Fähigkeit zukünftiger Kurzstrecken- und Hochgeschwindigkeits-Übertragungsnetze und sind somit die optimale Wahl für Verbindungen innerhalb von Datenzentren in einer 5G-Umgebung.

Faser-Typ Effektive Bandbreite (MHz.km) Volle Injektionsbandbreite (MHz.km)
Faser-Typ 850nm 953nm 850nm 953nm 1310nm
OM3 >2000 / >1500 / >500
OM4 >4700 / >3500 / >500
OM5 >4700 / >3500 1850 >500

Hier ist ein Vergleich der Linklänge von OM5 und anderen Multimode-Fasern über 850 nm Wellenlänge.


Link-Länge (m) bei 850 nm Wellenlänge
Faser-Typ 10GBASE-SR 25GBASE-SR 40GBASE-SR4 100GBASE-SR4 400GBASE-SR16 400GBASE-SR8 400GBASE-SR4.2
OM3 300 70 100 70 100 70 70
OM4 550 100 150 100 150 100 100
OM5 550 100 150 100 150 100 150

3. Optische Fasern mit Mikrometerdurchmesser ermöglichen höhere Faserdichte

Aufgrund der komplexen Einsatzumgebungen der Access- oder Aggregationsebene von 5G-Trägernetzen kann es leicht zu Problemen wie den begrenzten vorhandenen Kabel-Pipelineressourcen kommen. Um sicherzustellen, dass der begrenzte Raum mehr Glasfasern aufnehmen kann, arbeiten die Kabelhersteller hart daran, die Größe und den Durchmesser der Kabelbündel zu reduzieren. Zum Beispiel hat die Prysmian Group kürzlich die BendBright XS 180µm Singlemode-Faser eingeführt, um die Anforderungen der 5G-Technologie zu erfüllen. Diese innovative optische Faser ermöglicht es Kabeldesignern, stark reduzierte Kabelabmessungen anzubieten und gleichzeitig den 125µm-Glasdurchmesser beizubehalten.

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Abbildung 2: Prysmian's BendBright XS 180µm Faser

In ähnlicher Weise, mit denselben Prinzipien, hat Corning die SMF-28 Ultra 200 Faser eingeführt, die es Faserkabelherstellern ermöglicht, die Dicke der bisherigen Kabelummantelung um 45 Mikrometer von 245 Mikrometer auf 200 Mikrometer zu reduzieren, um einen kleineren Gesamtaußendurchmesser zu erreichen. Und YOFC, ein weiterer Hersteller von Lichtwellenleitern, bietet ebenfalls EasyBand plus-Mini 200μm eine biegeunempfindliche Faser mit reduziertem Durchmesser für 5G-Netzwerke an, die den Kabeldurchmesser um 50 % verringern und die Faserdichte in Pipelines im Vergleich zu herkömmlichen Lichtwellenleitern deutlich erhöhen kann.

4. ULL-Faser mit grosser Fläche kann 5G-Link-Länge verlängern

Die Hersteller von 5G-Fasern erforschen aktiv verlustarme (ULL) Glasfasertechnologien, um die Reichweite der Fasern so lange wie möglich zu verlängern. Die optische Faser G.654.E ist eine solche innovative 5G-Faser. Anders als die übliche G.652.D-Faser, die häufig bei 10G, 25G und 100G verwendet wird, verfügt die G.652.E Faser über eine größere effektive Fläche und extrem verlustarme Eigenschaften, die den nichtlinearen Effekt von Lichtwellenleitern erheblich reduzieren und die OSNR verbessern können, die bei 200G- und 400G-Verbindungen leicht durch ein höheres Signalmodulationsformat beeinträchtigt werden können.

Geschwindigkeit (bps) 40G 100G 400G 400G
Faser-Typ common G.652 low-loss G.652 low-loss G.652 innovative G.654.E
Maximale Kapazität (Tbs) 3.2 8 20 20
Grenzwertrelais-Distanz (km) 6000 3200 <800 <2000
Durchschnittliche Verbindungsdämpfung (dB/km) 0.21 0.20 0.20 0.18
Faserwirkungsfläche (µm²) 80 80 80 130

Mit der kontinuierlichen Erhöhung der Übertragungsgeschwindigkeit und -kapazität des 5G-Kernnetzes und in Cloud-Rechenzentren werden Glasfaserkabel wie dieses immer notwendiger. Es wird gesagt, dass die TXF-Faser von Corning, eine Art G.654.E-Faser, mit hoher Datenrate und außergewöhnlicher Reichweite ausgestattet ist, die in der Lage ist, Netzbetreiber bei der Bewältigung des wachsenden Bandbreitenbedarfs zu unterstützen und gleichzeitig ihre Gesamtnetzkosten zu senken. Kürzlich haben Infinera und Corning mit dieser TXF-Faser 800 G über 800 km erreicht, was zeigt, dass diese Faser hervorragende Langstrecken-Übertragungslösungen für den Aufbau von 5G-Netzen bieten dürfte.

5. Glasfaserkabel für schnellere 5G-Netzwerkinstallation

Die 5G-Netzbereitstellung deckt sowohl Innen- als auch Außenszenarien ab, wobei die Installationsgeschwindigkeit ein zu berücksichtigender Faktor ist. Vollständig trockene optische Kabel mit der Trocken-Wasser-Sperrtechnik können die Faserspleißgeschwindigkeit während der Kabelinstallation verbessern. Luftgeblasene Mikrokabel sind kompakt und leicht und enthalten eine hohe Faserdichte, um die Faserzahl zu maximieren. Dieser Kabeltyp lässt sich leicht in längeren Kanälen mit mehreren Biegungen und Wellen installieren, und er kann Arbeitskräfte und Installationszeit sparen und die Installationseffizienz durch die Blasverlegemethoden verbessern. Für die Verlegung von Glasfaserkabeln im Außenbereich sollten zudem optische Kabel mit Nagetier- und Vogelschutz verwendet werden.

Machen Sie sich bereit für 5G

Gegenwärtig ist die Glasfaser das optimale Medium, das in der Lage ist, auf 5G-Anforderungen zu skalieren. Die erhöhte Bandbreitenkapazität von 5G-Netzwerken, geringere Latenzanforderungen und komplizierte Außeninstallationen bringen Herausforderungen und unbegrenzte Möglichkeiten für Glasfaserhersteller mit sich, aber unsere optischen Netzwerke müssen sich schnell an diese neuen Anforderungen anpassen. Abgesehen von der oben erwähnten Glasfaser bleibt abzuwarten, wann die Hersteller von 5G-Fasern weitere innovative Fasern auf den Markt bringen werden.

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