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<\/p>\nSchmutz, Feuchtigkeit, und Vibrationen galten bisher als der nat\u00fcrliche Feind der Glasfaser. Trotz ihrer Mehrwerte blieben so eine Reihe von Anwendungen in der Produktion der Kupferverkabelung vorbehalten. Rosenberger zeigt, dass sich mit den passenden Steckverbindern Glasfaser nun auch f\u00fcr extreme Umgebungen erschlie\u00dfen l\u00e4sst.<\/p>\n
Das Wachstum der Daten\u00fcbertragung nimmt weiter rasant Fahrt auf. Gr\u00fcnde hierf\u00fcr sind unter anderem die verst\u00e4rkte Nutzung von Bild- und Videodaten, der zunehmende Einsatz von KI-Anwendungen und Cloud-Diensten sowie die fortschreitende Digitalisierung allgemein.\u00a0Eine ma\u00dfgebliche Kennzahl f\u00fcr die Entwicklung des internationalen Datenaustausches liefert die j\u00e4hrliche Statistik des deutschen Internetknotens DE-CIX mit seinen weltweit verteilten Datenaustauschpunkten. Dieser verzeichnete im Jahr 2024 einen globalen Datenverkehr von 68 Exabyte, das ist ein Zuwachs von 15 Prozent gegen\u00fcber 2023 (59 Exabyte). Beim Tagesrekord gab es einen Anstieg von 22,36 auf 24,92 Terabit pro Sekunde, ein Plus von 11,4 Prozent.<\/p>\n
Glasfaser auch in der Industrie?<\/p>\n
Dieses enorme Wachstum ist nur m\u00f6glich durch den zunehmenden Einsatz von Glasfaser-Verbindungen, die hohe Bandbreiten bei niedriger Latenz zur Verf\u00fcgung stellen. Fortschritte bei \u00dcbertragungsstandards und Steckverbindern erm\u00f6glichen zudem eine effizientere Nutzung der einzelnen Fasern sowie einer einfacheren B\u00fcndelung bei begrenztem Platzbedarf.<\/p>\n
In Rechenzentren ist Glasfaser bereits Standard, und auch die Erschlie\u00dfung von Haushalten und Unternehmensstandorten wird zunehmend von Kupfer auf Lichtwellenleiter (LWL) umgestellt. Es gibt jedoch nach wie vor Bereiche, in denen sich die leichte und schnelle Verbindungstechnik noch nicht etablieren konnte \u2013 denn sie gilt in manchen Situationen als schwer zu handhaben.<\/p>\n
Der \u00dcbergang von einer Faser zur n\u00e4chsten ist empfindlich gegen\u00fcber Verschmutzungen und Feuchtigkeit. Ebenso k\u00f6nnen mechanische Belastungen und Vibrationen die Daten\u00fcbertragung beeintr\u00e4chtigen oder sogar unterbrechen. Auch hohe Temperaturen und h\u00e4ufige Steckzyklen galten bislang als Argumente gegen den Einsatz von Lichtwellenleitern.\u00a0In rauen Umgebungen setzen Anwender daher h\u00e4ufig auf die etablierte Kupferverkabelung. Dies ist beispielsweise in stark verschmutzten Umgebungen der Fall, wie sie unter anderem in manchen Bereichen der produzierenden Industrie auftreten.<\/p>\n
Die L\u00f6sung: Das Prinzip der Strahlaufweitung<\/p>\n
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 (siehe Kasten \u201eDas Prinzip der Strahlaufweitung\u201c).<\/p>\n
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Ein erster Schritt hin zu unempfindlicheren LWL-Steckverbindungen gelang mit dem Prinzip der Strahlaufweitung.<\/p>\n
Als N\u00e4chstes folgen robuste Steckverbindersysteme der EBM-Serie (Expaned Beam Multifiber). Die nach g\u00e4ngigen Industrienormen entwickelten Steckverbinder S-RMC sowie MIL13 sind eine \u201eRuggedized\u201c-Steckverbinder-Eigenentwicklung von Rosenberger Hochfrequenztechnik. Sie vereinen die robuste Signal\u00fcbertragung EBO mit unempfindlichen und stabilen Geh\u00e4usen. Im Inneren befinden sich Ferrulen, die je nach Bedarf zwischen 2 und 16 Singlemode- oder Multimode-Fasern aufnehmen k\u00f6nnen. Aufgrund ihrer Eigenschaften werden viele der bestehenden Bedenken gegen\u00fcber dem Glasfaser-Einsatz in rauen Umgebungen hinf\u00e4llig:<\/p>\n
Hohe Widerstandsf\u00e4higkeit: Die robusten EBM-Steckverbinder sind f\u00fcr raue Bedingungen ausgelegt und halten bis zu 5.000 Steckzyklen stand
\nStabile Verbindung: Sie gew\u00e4hrleisten eine zuverl\u00e4ssige, verlustarme Konnektivit\u00e4t mit standardisierten Formaten (SC Footprint)
\nPlug-and-Play: Sie erm\u00f6glichen eine schnelle, intuitive Installation ohne hohen Schulungsaufwand
\nLeicht und kompakt: Das Steckerdesign ist auf hohe Leistung bei geringem Platzbedarf und Gewicht optimiert
\nGeringer Wartungsaufwand: Die EBM-Steckverbinder sind einfach zu reinigen und ben\u00f6tigen dazu kein Spezialwerkzeug<\/p>\n
Herausforderungen in der produzierenden Industrie<\/p>\n
In der Produktion sind Netzwerkkomponenten unterschiedlichen Herausforderungen ausgesetzt: extreme oder stark schwankende Temperaturen, Staub und Schmutz, Fl\u00fcssigkeiten und Chemikalien, dazu Vibrationen und mechanische Belastungen. Zugleich gibt es hohe Anforderungen an die Zuverl\u00e4ssigkeit. Denn ungeplante Ausf\u00e4lle bzw. Stillst\u00e4nde der Anlagen ziehen hohe Kosten nach sich. Das Plug-and-Play-Design der EBM-Steckverbinder in kompakten Formfaktoren (S-RMC, MIL13) vereinfacht die Installation und minimiert die Wartung, was die Ausfallzeiten des Systems reduziert. Den beengten Verh\u00e4ltnissen im Schaltschrank und auf Schalttafeln tr\u00e4gt die platzsparende Konzeption mit 2 bis 16 Single- oder Multimode-Fasern in einem einzigen Stecker Rechnung.<\/p>\n
Eine weitere Herausforderung stellt der steigende Bandbreitenhunger in den Fabriken dar. Die zunehmende Digitalisierung bedeutet auf der einen Seite, dass mehr Sensoren und Aktoren angebunden werden m\u00fcssen, auch der Einsatz von Bild- und Video-Aufnahmen im Produktionsprozess steigt steil an. So m\u00fcssen zunehmend gr\u00f6\u00dfere Datenmengen, teils in Echtzeit, \u00fcbertragen und verarbeitet werden. Damit einher geht eine wachsende Automatisierung, bis hin zu (teil-)autonomen Systemen, die wiederum zus\u00e4tzliche Anstrengungen zur Wahrung von Safety und Security nach sich ziehen. Die daraus resultierenden Datenmengen lassen sich am besten mit LWL \u00fcbertragen, die zudem einen Vorteil bei der Minimierung der Latenzzeiten bieten.<\/p>\n
Glasfaser und robuste Steckverbinder f\u00fcr die Anforderungen der produzierenden Industrie<\/p>\n
F\u00fcr Glasfaser sprechen unter anderem die hohen Bandbreiten, das geringe Gewicht und die Unempfindlichkeit gegen\u00fcber elektromagnetischen Interferenzen (EMI). Ein Schwachpunkt war lange Zeit das Handling, insbesondere in rauen Umgebungen. Doch diese Einschr\u00e4nkungen geh\u00f6ren nun der Vergangenheit an.<\/p>\n
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Die robusten EBM-Steckverbinder sind f\u00fcr raue Bedingungen ausgelegt und halten bis zu 5.000 Steckzyklen stand.<\/p>\n
Mit widerstandsf\u00e4higen Steckern, die eine unempfindliche Signal\u00fcbertragung mittels Expanded Beam Optical Technologie nutzen, bis zu 12 Fasern platzsparend vereinen und dazu noch in standardisierten Formfaktoren zur Verf\u00fcgung stehen, sind LWL-Verbindungen nun auch in rauen Umgebungen uneingeschr\u00e4nkt einsatzf\u00e4hig und k\u00f6nnen auch hier ihre Vorteile ausspielen.\u00a0Die Verbindung von Glasfaser und robusten Steckverbindern von Rosenberger erf\u00fcllt die spezifischen Anforderungen der produzierenden Industrie und bietet so eine zukunftsf\u00e4hige Alternative, um die Leistungsf\u00e4higkeit der Datennetze auszubauen, gepaart mit einer \u201eMission-Critical\u201c-Zuverl\u00e4ssigkeit.\u00a0Die Widerstandsf\u00e4higkeit und Langlebigkeit der Steckverbinder sowie deren unkompliziertes Handling er\u00f6ffnen dar\u00fcber hinaus Effizienzvorteile. Diese ergeben sich aus weniger ungeplanten Stillst\u00e4nden mit entsprechenden Folgekosten sowie einem geringeren Wartungsaufwand durch weniger Wartungsf\u00e4lle und eine schnellere Behebung von Servicef\u00e4llen.<\/p>\n
Hintergrundwissen: Das Prinzip der Strahlaufweitung<\/p>\n
In rauen Umgebungen und im Outdoor-Einsatz stellt die Zuverl\u00e4ssigkeit der Glasfaser-Verbindungen eine besondere Herausforderung dar. Traditionell erfolgt die Signal\u00fcbertragung von einer Glasfaser zur n\u00e4chsten mittels physischem Kontakt (Physical Contact, PC). Die beiden Fasern m\u00fcssen dabei genau ausgerichtet sein, d. h. mittig und in einer gemeinsamen Achse. Zudem muss die Kontaktfl\u00e4che extrem sauber sein, Staub und Schmutz w\u00fcrden die Signal\u00fcbertragung stark beeintr\u00e4chtigen. Zudem besteht die Gefahr, dass die Glasfaser-Enden verkratzen, was die optischen Eigenschaften beeintr\u00e4chtigen w\u00fcrde. Solche Verbindungen sind au\u00dferdem empfindlich gegen\u00fcber mechanischen Belastungen und Vibrationen.<\/p>\n
Mittels Strahlaufweitung (Expanded Beam) konnten Verbindungen geschaffen werden, die weniger empfindlich auf Verschmutzung reagieren. Taillierte Kugellinsen am Ende der Glasfasern weiten den geb\u00fcndelten Lichtstrahl auf eine gr\u00f6\u00dfere Fl\u00e4che auf und fokussieren ihn auf der anderen Seite wieder. Statt eines direkten Kontaktes der Glasfasern wird das Licht \u00fcber eine Freifeldzone zwischen den Linsen \u00fcbertragen \u2013 allerdings immer noch parallel zur Ausrichtung der Glasfaser, so dass nach wie vor die Gefahr besteht, dass das Signal geschw\u00e4cht wird, wenn die Zentrierung oder der Ausrichtwinkel nicht exakt eingehalten wird.<\/p>\n
Das EBO-Steckkonzept (Expanded Beam Optical) bietet einen entscheidenden Fortschritt. Die Expanded Beam Verbindung weitet beim \u00dcbergang von einer Faser auf die andere den Lichtstrahl ebenfalls auf und fokussiert ihn dann wieder. Jedoch nicht in der Achse der Glasfaser, sondern \u00fcber Linsen mit einem elliptischen Schliff, die wie ein Kollimations-Umlenkspiegel wirken und dadurch den Toleranzbereich vergr\u00f6\u00dfern. 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 St\u00f6rung durch Partikel minimiert, da Pollen oder eingedrungener Schmutz nur einen kleinen Teil der vergr\u00f6\u00dferten Lichtfl\u00e4che blockieren. Der Lichtstrahl wird so nicht mehr vollst\u00e4ndig oder weitgehend blockiert, sondern lediglich geringf\u00fcgig abgeschw\u00e4cht. Damit bleibt die F\u00e4higkeit zur Daten\u00fcbertragung vollst\u00e4ndig erhalten.<\/p>\n
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