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Abbildung 8 Glasfaserkabel
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Glasfaserkabel für unterirdische Untertage- und Rohrleitungen
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Häufig gestellte FragenEine umfassende Analyse von sechs wichtigen optischen Kommunikationswellenlängenbändern
04.06.2026
Optische Fasern ermöglichen die Signalübertragung durch Totalreflexion von Infrarotlicht im Quarzglaskern. Aufgrund der intrinsischen Absorptionsverluste des Quarzglases, der Rayleigh-Streuung, der Infrarotabsorption und der Dämpfung durch Hydroxylgruppen sind in der globalen optischen Kommunikationsindustrie sechs gängige Wellenlängenbereiche standardisiert: 850 nm, 1310 nm, 1383 nm, 1490 nm, 1550 nm und 1625 nm. Diese Wellenlängen decken Anwendungsszenarien für Nahbereichs-LANs, Metropolnetze, Langstrecken-Backbones, PON-Glasfaserzugänge, optische Verstärkung und Glasfasertests ab. Deutliche Unterschiede bestehen hinsichtlich Dämpfungskoeffizient, chromatischer Dispersion, maximaler Übertragungsdistanz, passender optoelektronischer Komponenten und Faserauswahl zwischen den verschiedenen Wellenlängenbereichen. Diese Unterschiede dienen als grundlegende Kriterien für die Auswahl der Faserspezifikationen, die technische Auslegung und die Forschung und Entwicklung optischer Komponenten. Diese Arbeit gliedert sich in drei Hauptabschnitte: detaillierte optische Eigenschaften der sechs Wellenlängenbereiche, ein Vergleich der technischen Spezifikationen der Kernfasern sowie die Klassifizierung passender Fasern und praktischer Anwendungen für jede Wellenlänge.
Kapitel 1 Detaillierte optische Eigenschaften von sechs klassischen Glasfaserkommunikations-Wellenlängenbändern
1.1 850 nm (Kurzwellenfenster, Erstes optisches Kommunikationsfenster)
850 nm ist die erste kommerziell genutzte Kommunikationswellenlänge, die ausschließlich für Multimode-Glasfasern eingesetzt wird. Ihre Hauptverlustquelle ist die Rayleigh-Streuung, deren Dämpfung umgekehrt proportional zur vierten Potenz der Wellenlänge ist. Aufgrund der kurzen optischen Wellenlänge liegt die typische Faserdämpfung zwischen 2,5 und 3,0 dB/km und ist damit die höchste unter den sechs Wellenlängenbereichen. Bei 850 nm existiert kein Nulldispersionspunkt; die kombinierte Materialdispersion und Intermodaldispersion verbreitern die optischen Pulse stark und begrenzen die Übertragungsreichweite. Für OM1- und OM2-Multimode-Fasern beträgt die maximale Reichweite von Gigabit-Ethernet bei 850 nm 550 m bzw. 220 m, während 10G-Ethernet nur 33 m (OM1) bzw. 82 m (OM2) unterstützt.
Vertikal-Oberflächenemitterlaser (VCSELs) sind Standardlichtquellen für dieses Wellenlängenband. Sie zeichnen sich durch kompakte Bauweise, geringe Kosten und den Verzicht auf zusätzliche Kühlung aus. Die einfache Kopplung reduziert die Systembaukosten erheblich. Aufgrund hoher Dämpfung und Dispersionsdefekte ist die Nutzung von 850 nm auf Kurzstreckenverkabelung in Innenräumen beschränkt und findet breite Anwendung in Rechenzentrumsverbindungen und strukturierten Verkabelungssystemen.
1.2 1310 nm (Nulldispersionsfenster, zweites Kommunikationsfenster)
Gemäß ITU-T-Standard ist 1310 nm die Referenzwellenlänge für die Nulldispersion von G.652-Einmodenfasern. Die Materialdispersion kompensiert in diesem Bereich die Wellenleiterdispersion, wodurch eine chromatische Dispersion von nahezu null (ca. 0 ps/(nm·km)) erreicht und durch Dispersion verursachte Pulsverzerrungen ohne zusätzliche Dispersionskompensationsmodule eliminiert werden. Die intrinsische Faserdämpfung sinkt auf 0,33–0,38 dB/km, ohne dass eine signifikante Absorptionsspitze durch Hydroxylwasser auftritt. Dies macht sie zur bevorzugten Option für die passive optische Punkt-zu-Punkt-Übertragung.
Der Fabry-Perot-Laser (FP-Laser) ist der gängigste Emitter für 1310 nm und zeichnet sich durch moderate Bauteilkosten aus. Da diese Wellenlänge jedoch außerhalb des Verstärkungsspektrums von EDFA (Erbium-dotierten Faserverstärkern) liegt, basiert die Übertragung über große Entfernungen auf einer elektrisch-optischen Regeneration anstelle einer rein optischen Verstärkung. Neben der Übertragung von Diensten ist 1310 nm die Standard-Testwellenlänge für OTDR (Optisches Zeitbereichsreflektometer), das weltweit zur Abnahme von Glasfaserkabeln und zur Fehlerortung eingesetzt wird.
1.3 1383 nm (Wasserpeak-Fenster, optimiertes Band mit niedrigem Wasserpeak)
Konventionelle G.652A/B-Einmodenfasern enthalten aufgrund der Vorformherstellung Rest-OH⁻-Ionen, die eine starke Absorptionsspitze bei 1383 nm mit einer Dämpfung von über 20 dB/km verursachen. Dies machte diese Wellenlänge vor Jahrzehnten für die kommerzielle Nutzung unbrauchbar. Dank fortschrittlicher Dehydratisierungs- und synthetischer Vorformtechnologie für wasserarme G.652C/G.652D-Fasern wird die Restkonzentration an Hydroxidionen auf ppb-Niveau reduziert. Dadurch sinkt die wasserbedingte Spitzendämpfung unter 0,4 dB/km, was einen großflächigen kommerziellen Einsatz ermöglicht.
Das verfügbare Spektrum deckt den Bereich von 1360 bis 1410 nm ab und schließt damit die Frequenzlücke zwischen 1310 nm und 1490 nm für die CWDM-Kanalerweiterung. Ähnlich wie 1310 nm lässt sich auch 1383 nm nicht durch EDFA verstärken, wodurch sich die Anwendung auf die CWDM-Kanalerweiterung in Ballungsräumen mit kurzer Reichweite und private Sicherheitsüberwachungsnetze beschränkt. Die typische Dämpfung liegt bei 0,38 bis 0,42 dB/km.
1.4 1490 nm (S-Band-Startpunkt, Downstream-Kernwellenlänge für FTTH PON)
Als Teil des S-Bandes (1460~1530 nm) ist 1490 nm als Standard-Downstream-Wellenlänge von EPON/GPON gemäß dem ITU-T G.984-Protokoll definiert: OLT überträgt Downstream-Daten bei 1490 nm, während ONU ein Upstream-Rücksignal bei 1310 nm sendet, wodurch eine bidirektionale Übertragung über eine einzelne Faser mittels Wellenlängenmultiplex realisiert wird.
Die typische Dämpfung bei 1490 nm liegt zwischen 0,26 und 0,30 dB/km und ist damit der Dämpfung bei 1310 nm überlegen. Die chromatische Dispersion beträgt etwa 10 ps/(nm·km) und ermöglicht so einen 20 km langen Standard-PON-ODN-Trunk ohne Dispersionskompensation. Ein DFB-Laser mit schmaler spektraler Linienbreite und Konstanttemperaturregelung dient nach passiver optischer Aufteilung der Übertragung schwacher Signale. Ein angepasster WDM-Filter trennt Upstream- und Downstream-Signale, wodurch 1490 nm zur am weitesten verbreiteten Wellenlänge für den globalen Glasfaser-Breitbandzugang bis ins Haus wird.
1,5 1550 nm (C-Band-Kern, verlustärmstes drittes Kommunikationsfenster)
Die Wellenlänge von 1550 nm, bekannt als das goldene Fenster der optischen Kommunikation, liegt im C-Band (1530–1565 nm), wo Quarzglasfasern ihre minimale Eigendämpfung von 0,19–0,22 dB/km über alle sechs Wellenlängenbereiche erreichen. Diese Wellenlänge ist optimal auf das Verstärkungsspektrum von EDFA abgestimmt; Dutzende von DWDM-Trägern können gleichzeitig ohne optoelektronische Regeneration verstärkt werden, was eine repeaterfreie Langstreckenübertragung über Tausende von Kilometern ermöglicht.
Standard-G.652-Fasern weisen bei 1550 nm eine positive chromatische Dispersion von ca. 17 ps/(nm·km) auf und erfordern daher für extrem lange DWDM-Backbone-Netzwerke Dispersionskompensationsfasern (DCF). G.655-Fasern mit nicht-verschwindender Dispersion behalten eine geringe Restdispersion (2–6 ps/(nm·km)) bei, um den nichtlinearen Effekt der Vierwellenmischung zu unterdrücken. Sie sind für den Einsatz in DWDM-Systemen mit hoher Kapazität optimiert. Neben Langstrecken-Backbones ist 1550 nm die einzige Arbeitswellenlänge für die analoge optische HF-Übertragung im Kabelfernsehen (CATV). DWDM-Systeme unterteilen das C-Band in über 80 standardisierte Kanäle mit einem Abstand von 0,8 nm für Backbone-Netzwerke mit extrem hoher Kapazität und den Bau von optischen Unterseekabeln.
1.6 1625 nm (L-Band, Wellenlänge für die Überwachung von Glasfasern im Betrieb)
Die Wellenlänge von 1625 nm liegt im L-Band (1565–1625 nm), das hauptsächlich für die Echtzeit-Online-Überwachung von Glasfasernetzen und die teilweise Erweiterung der DWDM-Kapazität im L-Band vorgesehen ist. Die typische Dämpfung beträgt 0,23–0,25 dB/km ohne Störungen durch Wasserpeaks, und die chromatische Dispersion erreicht etwa 22 ps/(nm·km).
Der Hauptvorteil liegt in der Spektrumstrennung von den Dienstwellenlängen (1310/1490/1550 nm). Mittels eines passiven WDM-Kopplers wird das Messlicht in die Arbeitsfaser eingekoppelt, ohne den laufenden Datenverkehr zu unterbrechen. Online-OTDR auf Basis von 1625 nm ermöglicht die Echtzeit-Erkennung von Kabelalterung, Kabelbrüchen und abnormalen Dämpfungswerten und bildet damit die Kerntechnologie für den intelligenten Betrieb und die Wartung von Carrier-Grade-Backbone-Kabeln. Der passende L-Band-EDFA unterstützt die DWDM-Erweiterung, wenn die Spektrumressourcen im C-Band erschöpft sind.
Kapitel 2: Technische Parameter und Spezifikationen der Kern-Glasfaser – Horizontaler Vergleich
Optische Fasern werden in Multimodefasern (OM1/OM2/OM3/OM4/OM5) und Singlemodefasern (G.652A/B/C/D, G.653, G.655, G.657) unterteilt. Zu den wichtigsten technischen Kennzahlen gehören Dämpfungskoeffizient, chromatische Dispersion, Grenzfrequenz, Modenfelddurchmesser, Makrobiegeverlust und Bandbreite.
2.1 Definition der technischen Kernindikatoren
- Dämpfung (dB/km): Optischer Leistungsverbrauch pro Kilometer; ein niedrigerer Wert bedeutet eine größere Übertragungsdistanz; beeinflusst von Wellenlänge, Rohmaterial und Biegezustand.
- Chromatische Dispersion (ps/(nm·km)): Unterschied in der Übertragungsgeschwindigkeit zwischen verschiedenen Spektralkomponenten; ein kleinerer Wert verringert die Impulsverzerrung bei Hochgeschwindigkeitssignalen.
- Grenzwellenlänge: Kritische Schwellenwellenlänge für die Einmodenausbreitung; nur einfallendes Licht oberhalb der Grenzwellenlänge kann sich im Kern als Einmodenausbreitung ausbreiten.
- Biegeverlust: Zusätzlicher Leistungsverlust durch starke Faserbiegung; die biegeunempfindliche Faser G.657 weist in dieser Hinsicht eine hervorragende Leistung auf.
- Modenfelddurchmesser: Effektive Spotgröße des sich ausbreitenden Lichts im Einmodenkern, die die Kopplungseffizienz zwischen Faser und optoelektronischen Bauelementen direkt beeinflusst.
- Bandbreite (MHz·km): Kernparameter für Multimodefasern, der die Hochgeschwindigkeits-Kurzstreckenübertragungsfähigkeit bestimmt.
2.2 Parametervergleich gängiger Fasertypen über sechs Wellenlängenbereiche hinweg
2.2.1 Multimode-Faser (ausschließlich 850 nm, teilweise Kurzstreckenkompatibilität mit 1310 nm)
Multimodefasern weisen bei 1383/1490/1550/1625 nm eine starke intermodale Dispersion auf und sind daher für die praktische Übertragung über große Entfernungen ungeeignet:
- OM1 (62,5/125 μm): 3,0 dB/km bei 850 nm, 200 MHz·km Bandbreite; 33 m max für 10G Ethernet.
- OM2 (50/125 μm): 2,5 dB/km bei 850 nm, 500 MHz·km Bandbreite; 82 m max für 10G Ethernet.
- OM3/OM4 (Laseroptimiert 50/125 μm): OM3:2000 MHz·km, 300 m@10G; OM4:4700 MHz·km,550 m@10G.
- OM5: Dual-Window-optimiert (850 nm + 953 nm), speziell angepasst für die Kurzstrecken-400G-Rechenzentrumsverbindung.
2.2.2 G.652 Universal-Singlemode-Faser (Vollständig sechs Wellenlängenbereiche kompatibel mit G.652C/D)
- G.652A/B (Hohes Wassermaximum): Nicht anwendbar für 1383 nm aufgrund eines Absorptionsverlusts von über 5 dB/km; 0,35 dB/km & Nulldispersion bei 1310 nm; 0,28 dB/km bei 1490 nm; 0,20 dB/km & 17 ps/(nm·km) bei 1550 nm; 0,24 dB/km & 22 ps/(nm·km) bei 1625 nm.
- G.652C/D (Low-water-peak): Optimierte OH⁻-Eliminierung, unter 0,4 dB/km bei 1383 nm, volles Sechs-Wellenlängenband verfügbar, dominante Faser für Metro- und Zugangsnetze. Grenzwellenlänge ≤1260 nm, Modenfelddurchmesser 9,2 μm, Standard-Biegeverhalten.
2.2.3 G.653 Dispersionsverschobene Faser
Der Nulldispersionspunkt verschob sich auf 1550 nm; im C-Band herrscht nahezu Nulldispersion, während bei 1310 nm eine übermäßige Dispersion auftritt, was für kurze Wellenlängen ungeeignet ist. Starke Vierwellenmischung schränkt die Anwendung in Mehrkanal-DWDM ein; sie ist lediglich für ultralange, einwellige Standleitungen geeignet.
2.2.4 G.655 Nicht-Null-dispersionsverschobene Faser
Eine geringfügige positive Restdispersion bei 1550 nm dient dem Ausgleich von Dispersionskompensation und nichtlinearer Unterdrückung und ist ausschließlich für C/L-Band-Backbone-DWDM und transozeanische Unterseekabel geeignet; die Leistung ist bei Wellenlängen von 1310 nm und darunter schlecht.
2.2.5 G.657 Biegeunempfindliche Faser (FTTH-Innenanschlusskabel)
Klassifiziert in A1 (optimierte Biegeeigenschaften) und B2 (extrem kleiner Biegeradius); extrem geringe Verluste bei enger Wicklung, vollständig kompatibel mit sechs Wellenbändern, Standardmaterial für FTTH-Innenanschlusskabel und FTTR-Hausverkabelung.
| Wellenlänge | 850 nm | 1310 nm | 1383 nm (Niedrigwasser-Peak) | 1490 nm | 1550 nm | 1625 nm |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Typische Dämpfung (dB/km) | 2,5–3,0 | 0,33–0,38 | 0,38–0,42 | 0,26–0,30 | 0,19–0,22 | 0,23–0,25 |
Kapitel 3: Anwendungsszenario, Faserauswahl und Systemanpassungsvergleich für sechs Wellenlängenbereiche
3.1 850 nm: LAN-Verbindungen in Rechenzentren und Campusnetzen
passende Faser: Nur Multimode-Fasern der gesamten Serie OM1 bis OM5 ÜbertragungssystemGigabit/10G/25G Ethernet, Fibre Channel Speichernetzwerk Typische AnwendungPatchkabel für Schaltschränke, Kurzstreckenverbindungen zwischen TOR und Servern innerhalb von Rechenzentren, Campus-LAN- und Industrieautomatisierungsverkabelung, Übertragungsdistanz: 30 m bis 550 m Vorzug & MangelKostengünstige VCSEL-Quelle und einfacher Aufbau; begrenzte Übertragungsdistanz, Singlemode-Faser ist obligatorisch, wenn die Distanz 550 m überschreitet.
3.2 1310 nm: Metro-Punkt-zu-Punkt-Standleitung & Standard-Glasfasertest
passende FaserG.652 (voller Bereich) & G.657; selten G.653/G.655 ÜbertragungssystemTraditionelle SDH/MSTP-Standleitung, Punkt-zu-Punkt-Dark-Fiber-Zugang, OTDR-Faserabnahmeprüfung Typische AnwendungBankinterne Standleitung, dedizierter optischer Zugang für Unternehmen, lokales Zugangsnetz eines Netzbetreibers, maximale Reichweite in einem Abschnitt ≤ 80 km; zusätzliches elektrooptisches Relais für größere Entfernungen Vorzug & Mangel: Nulldispersion vermeidet Signalverzerrungen bei ausgereiften Geräten; nicht verfügbar für die rein optische EDFA-Verstärkung, wird für Weitverkehrsnetze schrittweise durch 1550 nm DWDM ersetzt.
3.3 1383 nm: Kostengünstige Spektrumerweiterung für Metro-CWDM
passende FaserG.652C/D und G.657 gelten nur für Hochwasserspitzenwerte; G.652A/B ist ungültig. Übertragungssystem: 8/16-Kanal CWDM Grobwellenlängenmultiplexverfahren Typische AnwendungStadtweites privates Kabelfernsehnetz, Glasfaserausbau für Industriepark, Bergwerk und Sicherheitsüberwachungssystem, maximale Reichweite ≤ 40 km Vorzug & MangelEffiziente Spektrumnutzung ohne Neuverlegung von Glasfasern; keine Einschränkungen der EDFA-Verstärkung bei der Bereitstellung über extrem lange Distanzen.
3.4 1490 nm: Globaler FTTH-PON-Glasfaserzugang
passende Faser: G.652D für Zuleitungsstrang + G.657 für Innenanschlusskabel ÜbertragungssystemEPON/GPON/10G PON, bidirektional über Einzelfaser (1490 Mbit/s Download, 1310 Mbit/s Upload, 1550 Mbit/s für optionales CATV-Overlay) Typische AnwendungBreitbandanschluss für Privathaushalte, FTTO-Glasfasernetz für Unternehmen, 20 km ODN-Trunk + innerhalb von 5 km Hausanschlussleitung Vorzug & Mangel: Zentralisierte OLT-Bereitstellung auf Basis passiver Splitter, eine einzelne Faser unterstützt 64 bis 128 Endbenutzer; wird zur grundlegenden Infrastruktur des globalen Glasfaser-Breitbandausbaus.
3.5 1550 nm: Optische Langstrecken-DWDM-Backbone- und CATV-Übertragung
passende FaserG.652 für Metro-DWDM, G.655 für nationale Backbone- und Seekabel, G.653 für ultralange, private Einzelwellenlängenleitungen ÜbertragungssystemDWDM (dichtes Wellenlängenmultiplexverfahren), analoge CATV-RF-Übertragung, 100G/400G-Hochgeschwindigkeits-Backbone-System Typische AnwendungInterprovinzielle Hauptleitung, transozeanisches Seekabel, faserverstärktes CATV-HFC-Netz; EDFA-gestützte optische Verstärkung ermöglicht tausende Kilometer Repeater-freie Übertragung Vorzug & Mangel: Minimale Faserdämpfung und ausgereifte EDFA-Technologie ermöglichen Terabit-Kapazitäten über eine einzelne Faser; hohe Kosten für optische High-End-DWDM-Komponenten.
3.6 1625 nm: Kabelüberwachung im laufenden Betrieb & L-Band-DWDM-Erweiterung
passende FaserAlle Singlemode-Fasertypen einschließlich G.652/G.655/G.657 ÜbertragungssystemOnline-OTDR-Überwachungsplattform, L-Band-DWDM-Erweiterungsausrüstung Typische AnwendungIntelligente Echtzeit-Überwachung des Backbone-Kabels, unterbrechungsfreie Frühwarnung vor versteckten Kabelfehlern, Kapazitätserweiterung nach Sättigung des C-Band-Spektrums Vorzug & Mangel: Keine Belegung des Servicespektrums zur Realisierung einer unterbrechungsfreien Leitungsüberwachung, wodurch die Ausfallzeiten bei der Kabelwartung effektiv verkürzt werden; wird hauptsächlich für professionelle O&M-Netzwerke von Netzbetreibern eingesetzt.
Abschluss
Sechs Standard-Kommunikationswellenlängenbänder bilden ein geschichtetes optisches Netzwerk-Anwendungssystem, das auf den inhärenten optischen Eigenschaften von Siliziumdioxid basiert: 850 nm dominiert die Kurzstrecken-Multimode-Verkabelung in Innenräumen; 1310 nm dient als grundlegende Singlemode-Test- und Standleitungswellenlänge; 1383 nm ergänzt das freie Spektrum von CWDM; 1490 nm ist die Hauptnutzungsfrequenz für passiven optischen FTTH-Zugang; 1550 nm bildet den Kern des Langstrecken-Backbones und der CATV-Übertragung; 1625 nm ist spezialisiert auf die unterbrechungsfreie Online-Betriebsüberwachung von Glasfasern. Die Faserauswahl erfolgt nach Wellenlängenprinzip: Multimode-Faser für 850-nm-Kurzstreckenverbindungen, G.652D/G.657 für das 1310/1383/1490-nm-Zugangsnetz, G.655-Faser mit nicht-Null-Dispersion für 1550-nm-Langstrecken-DWDM und G.657-Faser mit Biegeunempfindlichkeit für die FTTH-Innenverkabelung.
Angetrieben durch den Aufbau von 5G-Trägernetzen, die Hochgeschwindigkeitsvernetzung großflächiger Rechenzentren und den Glasfaserausbau in Privathaushalten (FTTR) etablieren sich die Glasfaserstandards G.652D (mit geringem Wasserdampfpeak) und G.657 (biegefest) zunehmend als Standard auf dem globalen optischen Markt. Die Nachfrage nach CWDM-Erweiterungen im 1383-nm- und L-Band-Bereich (1625 nm) wächst jährlich. Multimode-Fasern bei 850 nm bleiben die wichtigste Technologie für Hochgeschwindigkeitsverbindungen über kurze Distanzen, während 1550 nm dank ausgereifter EDFA-Verstärkungstechnologie weiterhin das unverzichtbare Fenster für die optische Langstreckenkommunikation darstellt. Das Verständnis von Dämpfung, Dispersion, Faseranpassungsbedingungen und Anwendungsgrenzen der sechs Wellenlängenbereiche bildet die theoretische Grundlage für die Auswahl der Faserspezifikation, die Planung optischer Netzwerke und die Optimierung der bestehenden Netzwerkkapazität.
