Anwendung von optischen Splittern in modernen optischen Netzen

Optische Netze haben die Telekommunikation revolutioniert und ermöglichen eine schnelle und zuverlässige Datenübertragung über große Entfernungen mit minimalen Verlusten. In diesen Netzen spielen Splitter eine entscheidende Rolle bei der Lenkung und Verwaltung von Lichtsignalen. Splitter sind passive optische Geräte, die optische Signale teilen oder kombinieren. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen, darunter Leistungssplitter, ungleiche Splitter und WDM-Splitter (Wavelength-Division Multiplexing). Jeder Typ dient spezifischen Anwendungen und ermöglicht eine effiziente Nutzung der optischen Infrastruktur. Im Folgenden werden die Funktionen, Anwendungen und Vorteile von Leistungsverteilern, ungleichmäßigen Verteilern und WDM-Verteilern in optischen Netzwerken erläutert.

 

Leistungsverteiler (gemeinhin auch als "optische Splitter" bezeichnet) sind Geräte, die ein optisches Signal in mehrere Ausgangssignale gleicher Intensität aufteilen. Die Teilungsverhältnisse sind in der Regel gleichmäßig, wie 1:2, 1:4, 1:8 und bis zu 1:32. Es sind auch andere Teilungsverhältnisse erhältlich, die jedoch in der Regel teurer sind und nur eine begrenzte Anwendung finden. Die Leistung des Eingangssignals wird gleichmäßig auf die einzelnen Ausgänge verteilt, weshalb Leistungssplitter häufig in passiven optischen Netzen (PONs) und Fiber-to-the-Home-Anwendungen (FTTH) eingesetzt werden, bei denen eine einzelne Glasfaser von einer Zentrale aus in mehrere Zweige aufgeteilt wird, die jeweils zu verschiedenen Teilnehmern führen. Leistungssplitter ermöglichen diese Verzweigung und gewährleisten gleichzeitig, dass jeder Teilnehmer die gleiche Signalqualität erhält. In FTTH-Anwendungen können Leistungssplitter bis zu 32 oder sogar 64 Ausgänge von einem einzigen Eingang aus bedienen und so den Umfang der Infrastruktur, die für die Bereitstellung von Breitband für mehrere Haushalte oder Unternehmen erforderlich ist, erheblich reduzieren. Sie sind bidirektional, d. h. sie können Signale aufteilen, die in beide Richtungen laufen. Der Nachteil ist jedoch die Signalstärke; jede Teilung führt zu einem gewissen Signalverlust, der bei der Netzgestaltung berücksichtigt werden muss.

Ungleiche Splitter, manchmal auch als Abzweigverteiler oder unsymmetrische Verteiler bezeichnet, verteilen ein optisches Signal auf mehrere Ausgänge mit unterschiedlichen Leistungspegeln. Die Splitter sind mit ihrem Leistungsverhältnis gekennzeichnet, z. B. 90/10 oder 70/30. Diese Art von Splitter ist häufig in Netzen nützlich, in denen bestimmte Ausgangsziele ein stärkeres Signal benötigen als andere, wie z. B. in hybriden Glasfaser-Koaxial-Netzen (HFC) oder an Standorten mit begrenzten Glasfasern.

Das optische Ausgangssignal mit geringerer Leistung wird an einem Ort abgegriffen, der näher an der Quelle liegt, während sich das Signal mit höherer Leistung an einem weiter entfernten Ort ausbreitet. Mehrere ungleiche Verteiler werden in der Regel in Reihe geschaltet, um ein effizientes Leistungsmanagement über große oder unterschiedlich verteilte Netzsegmente zu ermöglichen.

Eine weitere häufige Anwendung ist die Netzwerküberwachung. Ungleichmäßige Splitter ermöglichen es, einen kleinen Teil des Signals abzuzweigen und an Überwachungsgeräte zu senden, ohne die Integrität des Hauptsignals wesentlich zu beeinträchtigen. Diese Anwendung ist in Netzwerkbetriebszentren (NOCs) wertvoll, wo eine kontinuierliche Überwachung zur Beurteilung der Netzwerkleistung erforderlich ist.

Wellenlängen-Multiplexing (WDM) Splitter sind spezielle Splitter, die optische Signale auf der Grundlage ihrer Wellenlänge trennen oder kombinieren. Anders als Leistungs- und ungleiche Splitter funktionieren WDM-Splitter durch Multiplexen oder Demultiplexen von Signalen mit unterschiedlichen Wellenlängen, so dass mehrere Datenkanäle ein einziges Glasfaserkabel ohne Interferenzen nutzen können.

WDM-Splitter sind unverzichtbar in der Langstrecken-Glasfaserkommunikation, in Metronetzen und Rechenzentren, wo eine hohe Bandbreite erforderlich ist. In diesen Anwendungen trennen oder kombinieren WDM-Splitter Signale auf verschiedenen Wellenlängen, so dass eine einzige Glasfaser mehrere Signale gleichzeitig übertragen kann. Dadurch wird die Kapazität von Glasfasern drastisch erhöht, was WDM zu einer Eckpfeilertechnologie für Netzwerkumgebungen mit hohem Bedarf macht.

Es gibt zwei Arten von WDM, die üblicherweise in Netzen verwendet werden:

• CWDM (Grob-WDM): CWDM unterstützt weniger Kanäle (in der Regel 4 bis 18), ist aber kosteneffizienter und ideal für Anwendungen über kürzere Entfernungen wie Metronetze.
• DWDM (Dichtes WDM): DWDM unterstützt eine höhere Anzahl von Kanälen (bis zu 80 oder mehr) und eignet sich daher für Langstreckennetze mit hoher Kapazität. DWDM erfordert eine engere Kontrolle der Kanalabstände, was die Kosten erhöht, aber einen höheren Datendurchsatz ermöglicht.

WDM-Splitter unterstützen die bidirektionale Übertragung auf derselben Faser und erhöhen so die Effizienz der Fasernutzung. Sie sind ideal für ein skalierbares Netzwerkwachstum, da zusätzliche Wellenlängen je nach Bedarf hinzugefügt werden können, ohne dass neue Fasern verlegt werden müssen. WDM-Splitter gelten als potenzielle Lösung für die Nutzung von PON-Netzwerken zur Unterstützung von 5G-Fronthaul-Systemen, wobei der Splitter auf der Seite der aktiven Antenneneinheit (Active Antenna Unit, AAU) eingesetzt wird. Sie erfordern jedoch ein sorgfältiges Wellenlängenmanagement und eine präzise Ausrüstung, um Interferenzen zwischen den Kanälen zu vermeiden.

Schlussfolgerung

Die Verwendung von Leistungssplittern, ungleichmäßigen Splittern und WDM-Splittern ermöglicht eine größere Flexibilität und Effizienz bei der Verwaltung optischer Netzwerke. Jeder Splittertyp erfüllt spezifische Aufgaben, die den Anforderungen der modernen Telekommunikation gerecht werden, vom einfachen Breitbandzugang für Privathaushalte bis hin zu anspruchsvollen Rechenzentrumsinfrastrukturen.

Da sich optische Netzwerke ständig weiterentwickeln und wachsen, ermöglicht das Verständnis der Anwendungen dieser Splitter den Netzwerkingenieuren, die Leistung zu maximieren, die Kosten zu minimieren und die Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung in unterschiedlichen Netzwerkumgebungen zu unterstützen. Bei sorgfältiger Planung und Anwendung werden Splitter auch in den kommenden Jahren eine grundlegende Komponente für die Optimierung der Kapazität und Zuverlässigkeit der optischen Kommunikation bleiben.