Schmutz, Feuchtigkeit, und Vibrationen galten bisher als der natürliche Feind der Glasfaser. Trotz ihrer unbestreitbaren Mehrwerte blieben so eine Reihe von Anwendungen in den Bereichen Öl und Gas sowie im Bergbau der Kupferverkabelung vorbehalten. Ausgestattet mit widerstandsfähigen Steckverbindern kann die schnelle und leichte Verbindungstechnologie nun auch in extremen Umgebungen ihre Vorteile ausspielen – ohne Abstriche bei Sicherheit und Zuverlässigkeit der Verbindungen.
Das Wachstum der Datenübertragung nimmt weiter rasant Fahrt auf. Gründe hierfür sind unter anderem die verstärkte Nutzung von Bild- und Videodaten, der zunehmende Einsatz von KI-Anwendungen und Cloud-Diensten sowie die fortschreitende Digitalisierung allgemein.
Eine maßgebliche Kennzahl für die Entwicklung des internationalen Datenaustausches liefert die jährliche Statistik des deutschen Internetknotens DE-CIX mit seinen weltweit verteilten Datenaustausch-punkten. Dieser verzeichnete im Jahr 2024 einen globalen Datenverkehr von 68 Exabyte, das ist ein Zuwachs von 15 Prozent gegenüber 2023 (59 Exabyte). Beim Tagesrekord gab es einen Anstieg von 22,36 auf 24,92 Terabit pro Sekunde, ein Plus von 11,4 Prozent.
Glasfaser: Ja, aber…?
Dieses enorme Wachstum ist nur möglich durch den zunehmenden Einsatz von Glasfaser-Verbindungen, die hohe Bandbreiten bei niedriger Latenz zur Verfügung stellen. Fortschritte bei Übertragungsstandards und Steckverbindern ermöglichen zudem eine effizientere Nutzung der einzelnen Fasern sowie einer einfacheren Bündelung bei begrenztem Platzbedarf.
In Rechenzentren ist Glasfaser bereits Standard, und auch die Erschließung von Haushalten und Unternehmensstandorten wird zunehmend von Kupfer auf Lichtwellenleiter (LWL) umgestellt. Es gibt je-doch nach wie vor Bereiche, in denen sich die leichte und schnelle Verbindungstechnik noch nicht etablieren konnte – denn sie gilt in manchen Situationen als schwer zu handhaben.
Der Übergang von einer Faser zur nächsten ist empfindlich gegenüber Verschmutzungen und Feuchtigkeit. Ebenso können mechanische Belastungen und Vibrationen die Datenübertragung beeinträchtigen oder sogar unterbrechen. Auch hohe Temperaturen und häufige Steckzyklen galten bislang als Argumente gegen den Einsatz von Lichtwellenleitern.
In rauen Umgebungen setzen Anwender daher häufig auf die etablierte Kupferverkabelung. Dies ist beispielsweise in stark verschmutzten Umgebungen der Fall, wie sie in der Öl- und Gasindustrie oder im Bergbau auftreten.
Glasfaser: …aber ja!
Ein erster Schritt hin zu unempfindlicheren LWL-Steckverbindungen gelang mit dem Prinzip der Strahlaufweitung. Dieses wurde mit dem EBO-Ferrulenkonzept (Expanded Beam Optical) weiter optimiert.
Als Nächstes folgen robuste Steckverbindersysteme der EBM-Serie (Expaned Beam Multifiber). Die nach gängigen Industrienormen entwickelten Steckverbinder S-RMC sowie MIL13 sind eine „Ruggedized“-Steckverbinder-Eigenentwicklung von Rosenberger Hochfrequenztechnik. Sie vereinen die robuste Signalübertragung EBO mit unempfindlichen und stabilen Gehäusen. Im Inneren befinden sich Ferrulen, die je nach Bedarf zwischen 2 und 16 Singlemode- oder Multimode-Fasern aufnehmen können. Aufgrund ihrer Eigenschaften werden viele der bestehenden Bedenken gegenüber dem Glasfaser-Einsatz in rauen Umgebungen hinfällig:
Hohe Widerstandsfähigkeit: Die robusten EBM-Steckverbinder sind für raue Bedingungen ausgelegt und halten bis zu 5.000 Steckzyklen stand
Stabile Verbindung: Sie gewährleisten eine zuverlässige, verlustarme Konnektivität mit standardisierten Formaten (SC Footprint)
Plug-and-Play: Sie ermöglichen eine schnelle, intuitive Installation ohne hohen Schulungsaufwand
Leicht und kompakt: Das Steckerdesign ist auf hohe Leistung bei geringem Platzbedarf und Gewicht optimiert
Geringer Wartungsaufwand: Die EBM-Steckverbinder sind einfach zu reinigen und benötigen dazu kein Spezialwerkzeug
Herausforderung Öl und Gas, Bergbau
Sowohl beim Abbau als auch bei der Exploration von Bodenschätzen arbeiten Geräte oft unter extremen Temperaturen – mit besonders heißen Umgebungen, zum Beispiel in der Nähe von Bohr- und Förderanlagen, oder in besonders kalten Zonen, wie arktischen Regionen oder der Tiefsee. EBM-Verbindungslösungen halten sowohl den extremen Temperaturbereichen als auch starken Temperaturschwankungen stand und gewährleisten unter erschwerten Bedingungen die Signalintegrität.
Anlagen im oder am Meer (zum Beispiel Windanlagen), womöglich sogar unter Wasser, haben zudem mit erhöhter Korrosion und gegebenenfalls mit hohem Druck zu kämpfen, ebenso mit diversen Verschmutzungen – von Staub oder Schlamm bis hin zu Öl oder Chemikalien. Eine weitere Herausforderung in diesem Industriesegment stellen fortlaufende Vibrationen und gelegentliche Erschütterungen dar, wie sie auf Bohrinseln, Pipelines und Produktionsplattformen gang und gäbe sind.
Hier bewähren sich „ruggedized“ Steckverbinder mit gängigen Formfaktoren nach Industrienorm. Sie trotzen aggressiven Stoffen und Flüssigkeiten, sind unempfindlich gegenüber Verschmutzungen und sind widerstandsfähig gegenüber Druck, Vibrationen und mechanischen Belastungen.
Zu bedenken sind auch die Lage und die Anforderungen solcher Anlagen: Sie befinden sich oft an abgelegenen Orten oder sind über weite Gebiete verteilt, so dass große Strecken überbrückt werden müssen – kein Problem für LWL: Glasfasern ermöglichen durch ihre sehr geringe Signaldämpfung die Übertragung über viele Kilometer ohne Zwischenverstärkung.
Über diese gilt es, Hochgeschwindigkeitsdaten mit hoher Auflösung zu übertragen – sowohl für Steuerungs- als auch für Safety-Aufgaben, wie beispielsweise seismische Überwachung, Durchflusskontrolle oder Remote-Echtzeit-Steuerung. Die hohe Bandbreite und geringe Latenz der Glasfaser sprechen hier für den Einsatz von Lichtwellenleitern, wenn mittels EBM-Verbindungslösungen die Qualität und Stabilität der Verbindung gewährleistet ist.
Ergebnis: Robustere Steckverbinder, weniger Stillstand
Für Glasfaser sprechen unter anderem die hohen Bandbreiten, das geringe Gewicht und die Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Interferenzen (EMI). Ein Schwachpunkt war lange Zeit das Handling, insbesondere in rauen Umgebungen. Doch diese Einschränkungen gehören nun der Vergangenheit an.
Mit widerstandsfähigen Steckern, die eine unempfindliche Signalübertragung mittels Expanded Beam Optical Technologie nutzen, bis zu 12 Fasern platzsparend vereinen und dazu noch in standardisierten Formfaktoren zur Verfügung stehen, sind LWL-Verbindungen nun auch in rauen Umgebungen uneingeschränkt einsatzfähig und können auch hier ihre Vorteile ausspielen.
Die Verbindung von Glasfaser und robusten Steckverbindern von Rosenberger erfüllt die spezifischen Anforderungen in den Bereichen Öl und Gas sowie im Bergbau und bietet so eine zukunftsfähige Alternative, um die Leistungsfähigkeit der Datennetze auszubauen, gepaart mit einer „Mission-Critical“-Zuverlässigkeit.
Die Widerstandsfähigkeit und Langlebigkeit der Steckverbinder sowie deren unkompliziertes Handling eröffnen darüber hinaus Effizienzvorteile. Diese ergeben sich aus weniger ungeplanten Stillständen mit entsprechenden Folgekosten sowie einem geringeren Wartungsaufwand durch weniger Wartungsfälle und eine schnellere Behebung von Servicefällen.
Das Prinzip der Strahlaufweitung
In rauen Umgebungen und im Outdoor-Einsatz stellt die Zuverlässigkeit der Glasfaser-Verbindungen eine besondere Herausforderung dar. Traditionell erfolgt die Signalübertragung von einer Glasfaser zur nächsten mittels physischem Kontakt (Physical Contact, PC). Die beiden Fasern müssen dabei genau ausgerichtet sein, d. h. mittig und in einer gemeinsamen Achse. Zudem muss die Kontaktfläche extrem sauber sein, Staub und Schmutz würden die Signalübertragung stark beeinträchtigen. Zudem besteht die Gefahr, dass die Glasfaser-Enden verkratzen, was die optischen Eigenschaften beeinträchtigen würde. Solche Verbindungen sind außerdem empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen und Vibrationen.
Mittels Strahlaufweitung (Expanded Beam) konnten Verbindungen geschaffen werden, die weniger empfindlich auf Verschmutzung reagieren. Taillierte Kugellinsen am Ende der Glasfasern weiten den gebündelten Lichtstrahl auf eine größere Fläche auf und fokussieren ihn auf der anderen Seite wie-der. Statt eines direkten Kontaktes der Glasfasern wird das Licht über eine Freifeldzone zwischen den Linsen übertragen – allerdings immer noch parallel zur Ausrichtung der Glasfaser, so dass nach wie vor die Gefahr besteht, dass das Signal geschwächt wird, wenn die Zentrierung oder der Ausrichtwinkel nicht exakt eingehalten wird.
Das EBO-Steckkonzept (Expanded Beam Optical) bietet einen entscheidenden Fortschritt. Die Expanded Beam Verbindung weitet beim Übergang von einer Faser auf die andere den Lichtstrahl ebenfalls auf und fokussiert ihn dann wieder. Jedoch nicht in der Achse der Glasfaser, sondern über Linsen mit einem elliptischen Schliff, die wie ein Kollimations-Umlenkspiegel wirken und dadurch den Toleranzbereich vergrößern. So werden die Lichtstrahlen immer korrekt ausgerichtet, auch wenn die Glasfaser aufgrund von Vibrationen oder mechanischen Belastungen nicht immer exakt ausgerichtet sind. Zugleich wird die Störung durch Partikel minimiert, da Pollen oder eingedrungener Schmutz nur einen kleinen Teil der vergrößerten Lichtfläche blockieren. Der Lichtstrahl wird so nicht mehr voll-ständig oder weitgehend blockiert, sondern lediglich geringfügig abgeschwächt. Damit bleibt die Fähigkeit zur Datenübertragung vollständig erhalten.
:%20Hochdichte%20Glasfaserverkabelung%20f%C3%BCr%20Rechenzentren.jpg "Kompakter Mehrfaserstecker für künftige Migrationen")
