Glasfaser Bänder & Frequenzen
Differenzierung, Bedeutung und Unterscheidung
Für die Informationsübertragung über Glasfaserkabel, eignen sich bestimmte Wellenlängen bzw. Frequenzen besser als andere. Ähnlich wie im Mobilfunkbereich, haben verschiedene Bandbereiche im Frequenzspektrum spezifische Eigenschaften. Hier erfahren Sie, worin die Unterschiede liegen und welche Bänder in Deutschland vorrangig zum Einsatz kommen.
Glasfaser braucht spezielles Licht
Für die Übertragung von Daten bzw. Informationen über Glasfaser braucht es in jedem Fall eine Lichtquelle. Eigentlich klar, denn ein anderer Name für die fiberoptischen Kabel ist ja „Lichtwellenleiter“. Hier wird selbstverständlich nicht irgendein Licht verwendet, sondern nur spezielle Wellenlängenbereiche. Im Alltag erzeugen verschiedene Wellenlängen Farben. Rot zum Beispiel ist im elektromagnetischen Spektrum weiter unten angesiedelt, blau ganz oben.
Die ITU-T (International Telecommunication Union) hat zwischen 1988 und 2016 diverse Standards für die internationale Nutzung definiert. Vor allem die Einteilung in mehrere optische Bänder und deren Wellenlängenbereiche. Die heute gebräuchlichen Bänder wurden im Jahr 2001 spezifiziert (ITU‑T G.671). Frequenzbereiche liegen deutlich über dem von sichtbarem Licht, z.B. im Nah-Infrarotbereich. Zu den Wellenlängen gleich mehr!
Optische Bänder
Insgesamt definierte die ITU bisher sechs verschiedene Bandbereiche, klassifiziert mit den Buchstaben O, E, S, C, L, und U. Längst nicht alle werden intensiv genutzt. In Deutschland kommt für Glasfaser-Internet vor allem das C-, S-, L-Band und O-Band zum Einsatz. Das E-Band wird hierzulande dagegen kaum genutzt. U-Band ist für Überwachung, Monitoring und Forschung gedacht.
Große Bedeutung für den Netzausbau kommt dem C-Band zu. Das „C“ steht im Übrigen für „coventional“. Die Wellenlänge des Bandbereiches liegt bei 1530 bis 1565 Nanometer (nm) bzw. 196 – 191 Terrahertz (THz). Es eignet sich, dank seiner geringen Dämpfungseigenschaften, ideal für lange Distanzen, Backbone- und Hochleistungsnetze.
Das O-Band („origional“) bei 1260 – 1360 nm bzw. 238 – 221 THz, wird primär in Rechenzentren und für passive, optische Netze (PON) verwendet. Letztere stellen hierzulande die dominierende Technik zur Anbindung von Privatkundenhaushalten dar.
Insbesondere für den Downstream der meisten Internetzugänge auf GPON-Basis, ist dass S-Band (Short Wavelength) relevant.
Beim L-Band („Long Wavelength“), welches deutlich höher im Spektrum bei 1565 bis 1625 (191 – 185 THz) rangiert, handelt es sich eher um eine Ergänzung zum C-Band. Genauer gesagt zur Erweiterung der Übertragungskapazität bzw. Geschwindigkeitssteigerung.
Für das neuere XG-PON bzw. XGS-PON wurden von der ITU mit G.987.x und G987.1 spezielle Wellenlängenbereiche im O- und L-Band definiert. In der folgenden Tabelle haben wir die wichtigsten Eckdaten aller 6 Bänder zusammengefasst.
| Band | Wellenlängen (nm) | Frequenz (THz) | typische Anwendungen | Besonderheiten ⚠️ | Dämpfung dB/km 📉 |
|---|---|---|---|---|---|
| O-Band | 1260–1360 | 238–221 | XG-/XGS-PON Upstream, Rechenzentren, STM | geringe Dispersion, keine EDFA-Verstärkung | ~ 0,35 – 0,4 |
| E-Band | 1360–1460 | 221–205 | selten genutzt | hohe Dämpfung durch Wasser („Water Peak“) | ~ 0,45 – 0,6 (hoch) |
| S-Band | 1460–1530 | 205–196 | GPON Downstream, Spezial-/Forschungsnetze | kaum Verstärkung möglich, Koexistenzfreundlich | ~ 0,3 – 0,35 |
| C-Band | 1530–1565 | 196–191 | DWDM, Backbone, Langstreckenversorgung |
beste Verstärkbarkeit (EDFA), DWDM-Standardband | ~ 0,2 – 0,25 (niedrig) |
| L-Band | 1565–1625 | 191–185 | XG-/XGS-PON Downstream, DWDM-Erweiterung | etwas höhere Dämpfung, gute Verstärkbarkeit | ~ 0,23 – 0,28 |
| U-Band | 1625–1675 | 185–179 | Monitoring, Überwachung, Forschung | höhere Dämpfung, kaum genutzt für Übertragung | ~ 0,3 – 0,4 |
Reichweite und Dämpfungseigenschaften
Wir hatten ja zuvor schon angedeutet, dass sich je nach Wellenlänge auch die physikalischen Eigenschaften ändern. Es ist ein Irrglaube, dass es nur in metallischen Leitern, wie dem Kupferfestnetz für (V)DSL, zu Dämpfungen kommt. Auch Lichtleiter sind davon nicht ausgenommen, wenn auch längst nicht so stark.
Mit einer geringen (Faser-)Dämpfung können größere Distanzen überbrückt werden, ohne dass das Signal wieder verstärkt werden muss. Die Dämpfung wird dabei in Dezibel je Kilometer (dB/km) gemessen. Hier exemplarisch die beiden typischen Dämpfungsparameter für O- und C-Band.
| Parameter | O‑Band (≈ 1310 nm) | C‑Band (≈ 1550 nm) |
|---|---|---|
| Faserdämpfung | ~ 0,33 dB/km | ~ 0,2 dB/km |
| max. Spanne bei 30 dB Budget* | ~ 90 km | ~ 150 km |
Die Dämpfungswerte, dargestellt nach Wellenlänge und Dämpfung pro Kilometer, verlaufen interessanter Weise nicht linear, wie man meinen könnte. Vielmehr bilden Sie eine Kurve, wie im folgenden Bild dargestellt. Zunächst nimmt diese ab 1200 nm deutlich ab und erreicht ungefähr bei 1530-1565 nm (C-Band) ihr globales Minimum. Zuvor gibt es bei 1383 nm aber einen charakteristischen Knick (Peak), dem sogenannten „Wasser-Peak“.
Hintergrund zum Wasser-Peak: Bei der Produktion gelangen kleinste Spuren von Wasser mit in das Silicaglas der Fasern und bleiben als Silanol-Gruppe Si-OH an der Oberfläche zurück. Selbst winzigste Mengen genügen, damit es bei der Wellenlänge von rund 1380 zu Schwingungen und somit zu starken Dämpfungen kommt. Es gibt zwar mittlerweile moderne „Zero-Water-Peak“ Glasfaserkabel, bei denen der Effekt praktisch nicht auftritt und das gesamte Spektrum nutzbar ist, doch sind diese etwas teuer. Zirka 5-20 Prozent sollte man bei kleinen Bestellmengen rechnen. Bei Großbauprojekten und mehreren tausend Kilometern, sind die Aufschläge aber eher moderat bis Null.
Die Grafik zeigt auch deutlich, dass das C-Band die niedrigsten Dämpfungswerte aufweist, weswegen es auch so beliebt ist und sich ideal für die Langstreckenversorgung, sprich den weitläufigen Glasfaserausbau, eignet.
Neben der Dämpfung, spielt bei Glasfasern auch die sogenannte chromatische Dispersion noch eine wichtige Rolle. Bei Standard‑Einmodenfaser ist diese im O-Band am geringsten. Was sich dahinter genau verbirgt, erfahren Sie hier.
Welche Bänder nutzt das schnellere XG-PON?
Während beim herkömmlichen PON-Standard (GPON) die maximale Downloadrate bei 2.5 GBit/s liegt, lassen sich mit XG-PON bis zu 10 GBit/s erreichen. Über XGS-PON kann sogar die Uploadrate ebenfalls bis zu 10 GBit betragen. Doch welche Bänder für Upstream (ONU → OLT) und Download (OLT → ONU) nutzen GPON bzw. XG(S)-PON eigentlich? Die folgende Tabelle zeigt die Aufteilung im PON-Netz.
| Richtung | Wellenlänge (nm) | Band | Typische Technik |
|---|---|---|---|
| Downstream | 1480–1500 nm | S-Band | GPON |
| Downstream | 1575–1580 nm | L-Band | XG-PON, XGS-PON |
| Upstream | 1290–1330 nm (GPON) | O-Band | GPON |
| Upstream | 1260–1280 nm (XG/XGS) | O-Band | XG-/XGS-PON |
Von zentraler Bedeutung für die meisten FTTH-Zugänge bei Endkunden ist und bleibt vorerst der Bereich bei 1480 bis 1500 nm. Erst mit schnelleren XG-PON Netzen kommen weitere Bänder hinzu. Die scharfe Trennung der Wellenlängenbereiche ermöglicht übrigens die Koexistenz mit XG- und XGS-PON auf einer einzigen Faser.
optische Fenster
In dem Zusammenhang gibt es noch eine weitere gebräuchliche Differenzierung in sogenannte optische „Fenster“ bzw. im englischen „windows“. Was es damit auf sich hat wie diese einzuordnen sind, zeigen wir hier in unserem Spezial.
Hilfreiches zum Beitrag:
» Wie schnell ist Internet über Glasfaser?» Glasfaser Anbieter im Überblick
» Was ist Wavelength Division Multiplexing?
» Open Access Arten und Vorteile für den Glasfaserausbau
