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informatik artikel (Interpretation und charakterisierung)

Das funktionsprinzip


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Das eigentliche Prinzip auf dem Glasfaserkabel beruhen ist ziemlich einfach. Ein Lichtstrahl

wird durch eine Glasfaser geschickt aus der er, aufgrund den Gesetzten der Totalreflexion,

nicht entweichen kann. Nach einer gewissen Distanz, die das Licht zurückgelegt hat muss das

Signal jedoch verstärkt werden, da es sonst nach einiger Zeit vom Glas "geschluckt" wird.

Jede Glasfaser benötigt einen Sender am Anfang und einen Empfänger am Ende des Kabels.

Als Sender verwendet man häufig einen Licht- oder Laserdiode, die einen Lichtimpuls

erzeugen. Vorteile der Leuchtdiode ist die längere Lebensdauer und die billigern kosten, die

bei der Anschaffung anfallen. Jedoch hat die Leuchtdiode nur eine Übertragungsrate von



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34Mbits/s. Die Laserdiode hat zwar eine sehr hohe Übertragungsrate (2 Gbits/s), jedoch ist sie

extrem teuer und hat nur eine kurze Lebensdauer. Als Empfänger dient eine Art Photozelle,

die das Signal empfängt.

Das Licht bewegt sich im Vakuum mit ungefähr 300.000 km/h. Doch diese Geschwindigkeit

erreicht es eben nur im luftleeren Raum. Jeder andere Stoff "schluckt" das Licht. So ist dies

bei Glas genauso. Der Anteil der geschluckt wird, auch Dämpfung genannt, wird in Dezibel

gemessen. Daher hat eine Glasfaser sehr sauber und rein zu sein um ein Minimum dieser

Dämpfung zu erreichen. In den Anfängen der Glasfasertechnik hatten diese Fasern noch eine

Dämpfung von 20 dB, was bedeutet, dass nach einem km nur noch 1/100 der eingegebenen

Lichtwelle nachweisbar war. Aus diesem Grund muss das Signal auch immer wieder

Verstärkt werden. Bei der heutigen Technik beträgt die Dämpfung dieser Kabel rund 2 dB das

bedeutet, dass man das Signal erst nach 30 km wieder verstärken muss. Die folgende Tabelle

zeigt die Dämpfung verschiedener Materialien:

Medium Dämpfung in dB/Km

Eindringtiefe bei 30

dB

in Meter

Fensterglas 50.000 0,6

optisches Glas 3.000 10

dichter Nebel 500 60

Atmosphäre über Stadtgebiet 10 3.300

Lichtleiter < 3 > 10.000

Einmodenfasern 0,1 300.000



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Grundsätzlich besteht ein Glasfaserkabel aus einer haarfeinen Glasfaser, die von einem

Glasmantel umgeben ist. Doch gibt es drei verschiedene Arten von Glasfaserkabeln, die sich

in der Art der Fortpflanzung des Lichtes unterscheiden. Der erste Typ sind die mehrwelligen

"Multimode-Glasfasern". Sie reflektieren das Licht zickzackförmig. Weiters gibt es noch die

ebenfalls mehrwelligen "Gradientfasern". Nach abnehmender Dichte sind um den Kern

verschiedene Glasschichten angeordnet, wodurch eine weiche Reflexion erzielt wird. Der

dritte Typ sind die einwelligen Monomode-Glasfasern. Bei diesen wird ein Lichtstrahl ohne

Reflexion geradeaus geführt. Bei dieser Art von Glasfaserkabeln ist die Dämpfung besonders

gering.

Die Daten werden durch optische Impulse übertragen, das heißt sie müssen in digitaler Form

vorliegen, oder erst in eine solche gebracht werden. Bei Telefongesprächen zum Beispiel

muss das analoge Signal von einem so genannten A/D-Wandler zuerst umgewandelt werden.

Am Ende des Kabels muss das Signal von einem D/A-Wandler wieder zurückgewandelt

werden.

Mit zwei Glasfasern ist es möglich rund 2000 Telefonate gleichzeitig zu übertragen!

 
 




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