Neue Trends in der Entwicklung der Glasfasertechnologie

„Ohne Glasfaser gäbe es kein Informationszeitalter“, sagte Zhao Houlin, Generalsekretär der International Telecommunication Union, auf dem 2023 Global Fiber Optic Communication Development Summit am 14. November.

Die Bedeutung der Glasfaserkommunikation als Infrastruktur der Informationsgesellschaft liegt auf der Hand. Derzeit sind mehr als 7 Milliarden Menschen an das weltweite Glasfasernetz angeschlossen, was 91% der gesamten Weltbevölkerung entspricht. In den letzten 20 Jahren ist der weltweite mobile Datenverkehr um mehr als das 160-fache gestiegen, wobei der größte Teil davon über Glasfaserkabel übertragen wird.

Aber im Vergleich zu 4G hat 5G eine 10-mal höhere Leistung und einen 100-mal höheren Stromverbrauch. Das bedeutet, dass 5G für jede übertragene Datenmenge von 1 GB möglicherweise 1000 Mal mehr Daten verbraucht als 4G.

Aufgrund der bei der Signalübertragung entstehenden Wärme verkürzt sich die effektive Übertragungsdistanz des Lichtwellenleiters pro 1 GB übertragener Daten um etwa 13 Kilometer. Mit anderen Worten: Wenn auf der Glasfaser keine Verarbeitung stattfindet, sinkt die Übertragungsdistanz mit der Zunahme des Datenvolumens erheblich.

Die Frage, wie die Übertragungskapazität von Glasfasern verbessert werden kann, ist der Schlüssel zur großflächigen Einführung von 5G. Auf technischer Ebene können fortschrittliche Modulationstechnologien wie Lasermodulatoren (LPM) und Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) eingesetzt werden, um die Übertragungseffizienz von Glasfasern weiter zu verbessern.

• Unter anderem kann die LPM-Technologie die Leistung von Glasfasern während der Datenübertragung stabil halten und so die Übertragungsreichweite von Glasfasern verbessern. Die Daten zeigen, dass Singlemode-Glasfasern mit LPM-Technologie eine Übertragungsdistanz von über 100 Kilometern erreichen können. .
• Aufgrund der Vorteile und Einschränkungen der einzelnen Modulationsverfahren gibt es jedoch derzeit keine Technologie, die die oben genannten Probleme vollständig lösen kann. Daher müssen verschiedene Technologien miteinander kooperieren und je nach den tatsächlichen Bedürfnissen die am besten geeignete Lösung wählen.
• Neben den technologischen Verbesserungen entwickeln Wissenschaftler auch ständig neue Glasfasermaterialien, um die Verluste bei der optischen Signalübertragung zu verringern. So hat beispielsweise ein Forscherteam der Cornell University in den Vereinigten Staaten ein neues Glasfasermaterial entdeckt, das mehr als 10-mal stärker als herkömmliche Glasfasern und widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen ist.
• Chinesische Wissenschaftler haben auch ein neuartiges Material für optische Fasern entwickelt – Siliziumdioxidkristall. Dieses Material hat eine sehr hohe optische Reinheit, einen sehr geringen Verlust und eine gute Temperaturstabilität und gilt als einer der wichtigsten Kandidaten für zukünftige Glasfasermaterialien.

Auch wenn die Anforderungen an die Glasfaser in 5G-Netzwerken kurzfristig nicht erfüllt werden können, werden diese Probleme mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie letztendlich gelöst werden. Sobald die Glasfaser realisiert ist, wird sie zu einer Informationsautobahn, die alle Dinge miteinander verbindet und die menschliche Gesellschaft in eine neue Ära der Intelligenz führt.