Fachartikel aus PROTECTOR 5/2011, S. 24 bis 25

Videosignale via Lichtwellenleiter

Große Entfernungen sicher überbrücken

Für die Übertragung von Videosignalen werden heute zunehmend digitale Kameras verwendet. Denn so können gestochen scharfe Bilder auch in internetfähige Netzwerke übertragen und an nahezu jedem beliebigen Ort der Welt auf dem Monitor eines PCs oder Laptops wiedergegeben werden. Sobald zwischen Kamera und Übergabeknoten jedoch mehr als 100 Meter überbrückt werden müssen, sind Lichtwellenleiter erste Wahl.

Lichtwellenleiter ermöglichen die Übertragung von Videosignalen mit hohen Datenraten über große Entfernungen. (Bild: EKS)

Für die Umwandlung der elektrischen in optische Signale bietet EKS Engel sowohl Ethernet-Switche als auch Ethernet-Medienkonverter an, die über Patchkabel problemlos an das Netzwerk angebunden werden können.

Lichtwellenleiter bestehen aus einem Kern und einem Mantel, die fest miteinander verbunden sind und sich – je nach Ausführung – nur durch den Brechungsindex unterscheiden. Der Durchmesser eines Lichtwellenleiterkerns liegt zwischen neun und 100 Mikrometern und kann damit bis zu zehnmal kleiner sein als der eines menschlichen Haares.

Dennoch ist dieses Medium den wesentlich dickeren und auch teureren Kupferkabeln in vieler Hinsicht überlegen. Denn Datenraten von bis zu 40 Gigabit pro Sekunde sind mit Lichtwellenleitern kein Problem, und Entfernungen von 100 Kilometern und mehr lassen sich ohne weiteres überbrücken. Zudem wird Licht nicht durch elektrische oder magnetische Störungen beeinflusst. Deshalb können Lichtwellenleiter auch in unmittelbarer Nähe von Energieleitungen oder anderen elektromagnetischen Quellen verlegt werden, was die Kabelführung vereinfacht.

Sicher und robust

Da alle Arten von Lichtwellenleitern aus elektrisch nicht leitfähigem Material bestehen, werden die Signale stets über einen elektrischen Isolator übertragen. Somit besteht selbst bei Blitzeinschlägen kein Zerstörungsrisiko für die angeschlossenen Geräte. Dies ist gerade mit Blick auf Kameras, die häufig an exponierten Stellen, wie Mastspitzen, angebracht sind, ein wichtiger Umstand. Außerdem ist bei Lichtwellenleitern – anders als bei Kupferkabeln – keine Erdung oder zusätzliche Abschirmung erforderlich.

Auch in punkto Torsion sind Lichtwellenleiter deutlich widerstandsfähiger und damit langlebiger. Hinsichtlich des Einsatzes in rauer und nasser Umgebung sowie bei großen Temperaturschwankungen unterscheiden sie sich dagegen nicht von Kupferkabeln. Denn die mechanischen Eigenschaften werden durch den Aufbau des Kabels bestimmt und nicht durch die im Innern verlaufenden Glasfasern oder Kupferadern.

In Lichtwellenleitern breitet sich das Licht durch Totalreflexion der Strahlen im Kern aus. Übertragungsverluste sind durch moderne Herstellungsverfahren inzwischen bis zu den physikalisch vorgegebenen Grenzen reduziert worden. Das heißt, nur noch die – unvermeidbare – Mikrostruktur des hochreinen Glases stört die Lichtwelle und bestimmt so die mögliche Untergrenze der Dämpfung.

Schneller Datenhighway

Für Entfernungen von über fünf Kilometern sind Wellenlängen von 1.300 beziehungsweise 1.550 Nanometer am besten geeignet. Deshalb werden für solche Verbindungen entsprechende Laserdioden in den Switchen und Medienkonvertern eingesetzt. Singlemode-Lichtwellenleiter, die einen Kerndurchmesser von neun Mikrometern haben, ermöglichen zudem die bereits angesprochenen extrem hohen Datenraten von bis zu 40 Gigabit pro Sekunde. Denn in diesen Lichtwellenleitern kann sich nur ein einziger Lichtstrahl ausbreiten. Außerdem lassen sich mehrere Video-, Audio- und Steuersignale bidirektional multiplexen, also bündeln und simultan übertragen.

Für Distanzen von maximal fünf Kilometern bieten Multimode-Lichtwellenleiter, deren Kerndurchmesser 50 oder 62,5 Mikrometer beträgt, eine kostengünstige Alternative. Und die mit diesen Lichtwellenleitern möglichen Datenraten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde reichen für die meisten Videoapplikationen bei weitem aus – Aufzeichnungen in hochauflösender HD-Qualität erfordern in der Regel bis zu 20 Megabit pro Sekunde je Kamera.

Fit für künftige Applikationen

Für die Netzwerkinfrastruktur stehen aktive und passive Komponenten zur Verfügung, die sowohl im Innen- als auch im Außenbereich eingesetzt werden können. Dazu zählen beispielsweise die Switche und Medienkonverter der E-light- und Dragonline-Serien von EKS, die teilweise sogar die Anforderungen der Schutzart IP67 erfüllen und für einen Temperaturbereich von -40 bis +75 Grad Celsius ausgelegt sind, sowie kompakte Spleißboxen der FIMP-Familie oder standardisierte Patchkabel und Steckverbinder.

Zugleich bieten optische Netzwerke ein hohes Maß an Zukunftssicherheit. Denn aufgrund der hohen Bandbreite können mit ihnen nicht nur Videosignale, sondern auch weitere – heute noch nicht absehbare – Dienste über große Entfernungen sicher übertragen werden.

Informationen zu Preisen und Verfügbarkeit erhalten Sie bei Ihrem EKS Vertriebspartner: ViSiTec Video-Sicherheit-Technik GmbH