Datenturbo in Lichtgeschwindigkeit: Wie funktioniert Glasfaser?

Glasfaser liefert das schnellste Internet. Doch wie werden Daten mit Licht übertragen? Wir erklären den Aufbau von Glasfaserkabeln und ihren Vorteil für die digitale Kommunikation der Zukunft.

Glasfaserkabel übertragen Daten stabil und zuverlässig – nicht nur fürs Internet, sondern auch für Telefonie und Fernsehen. Die Übertragung erfolgt per Lichtimpuls. Klingt wie ein Wunderwerk? Ist aber einfache Physik.

Dünn wie ein Haar: Was ist Glasfaser?

Eine Glasfaser ist aus hochreinem Quarzglas gefertigt. Es entsteht, wenn Quarzsand geschmolzen wird. Quarzsand kommt in verschiedenen Regionen Deutschlands und der Welt vor. Die Reserven gelten als riesig, der Nachschub für den Glasfaser-Ausbau ist gesichert.

Eine einzelne Glasfaser ist etwa 0,2 Millimeter dünn, vergleichbar mit einem menschlichen Haar. Sie besteht aus drei Komponenten:

• dem Kern (Core): Dieser misst nur wenige Mikrometer. Das im Kern verwendete hochreine Quarzglas leitet Licht über weite Strecken.

• dem Mantel (Cladding): Er ist dicker als der Kern und besteht aus einem Quarzglas, das Licht stärker reflektiert. Der Mantel sorgt dafür, dass die Lichtwellen im Kern bleiben.

• dem Außenmantel (Coating): Er besteht aus flexiblem Kunststoff. Der Außenmantel ist ein wichtiger Schutz – ohne ihn würden die empfindlichen Fasern schnell brechen.

Glasfasern bestehen also tatsächlich aus Glas. Dennoch brechen die Kabel nicht so einfach durch. Die einzelne Faser ist zwar filigran, das gesamte Kabel im Verbund jedoch sehr widerstandsfähig.

Ein Kabel enthält typischerweise bis zu 200 Fasern. Sie werden in Bündeln zusammengefasst und von weiteren Kunststoffhüllen umschlossen. Darüber liegt eine Schicht aus sehr festem Aramidgarn, das Belastung vom Kabel und den feinen Fasern fernhält. Die Außenhaut schützt das Kabel je nach Einsatzgebiet außerdem vor Nagetieren, Feuer und Feuchtigkeit. So hält das Kabel für die nächsten 20 bis 25 Jahre.

Glasfaser einfach erklärt: Datenübertragung per Lichtwellen

Glasfasern werden auch Lichtwellenleiter, kurz LWL, genannt. So ungewöhnlich es klingen mag: Jede Art von elektrischen Daten kann in Lichtimpulse umgewandelt und übertragen werden. Ob es diese Internetseite ist, ein Film oder Stimmen bei einem Telefonat – Licht kann all diese Daten transportieren. Sogar zeitgleich im selben Kabel.

Am Ende ihres Weges werden die Lichtwellen wieder in elektrische Signale umgewandelt und als Internetseite, Film oder Telefonstimme ausgespielt. Wer Glasfaser bis in die Wohnung nutzt, erhält vom Anbieter einen speziellen Glasfaser-Router. Er ist ein optoelektrischer Wandler, der optische in elektrische Signale umwandelt.

Dazwischen ist das Licht auf der „Datenautobahn“ unterwegs. Der Kern der Glasfaser bildet ihre Fahrspur. So verläuft die Reise:

• Eine Laserdiode sendet das gebündelte Licht, sogenannte Photonen, in den Kern. Die Photonen sind die Fahrzeuge auf der Datenautobahn.

• Der Mantel reflektiert die Lichtwellen wie ein Spiegel. Er bildet die sicheren Leitplanken für die Datenautobahn. Dank dieser Totalreflexion bleiben die Fahrzeuge immer auf der Fahrspur, also das Licht immer im Kern der Faser.

• Die Lichtimpulse breiten sich in Glasfasern annähernd in Lichtgeschwindigkeit aus.

Glasfaserkabel transportieren Daten sehr effizient über große Distanzen. Nur bei weiten Strecken müssen die Lichtwellen verstärkt werden. Diese effiziente Übertragung wiederum sorgt dafür, dass Glasfaser-Internet energiesparend und somit klimafreundlich ist.

Stabil und zuverlässig: Was unterscheidet Glasfaser vom Kupferkabel?

Internet über Kupfer (DSL) oder Koaxialkabel (TV-Kabel) funktioniert grundlegend anders. Bei diesen Technologien fließen die Daten nicht in Form von Licht, sondern als elektrische Signale durch die Leitung. Lichtwellen bieten jedoch zahlreiche Vorteile:

1. Glasfaser bleibt stark. Die Glasfaser-Technologie hat eine vergleichsweise geringe Dämpfung. Von Dämpfung spricht man, wenn ein Signal über eine längere Strecke an Stärke verliert. Lichtwellen werden im Glasfaserkern nur minimal gedämpft. Das Licht bleibt über viele Kilometer hinweg stark genug.

2. Glasfaser ist störungsfrei. Äußere Einflüsse wie elektromagnetische Felder von Handys, Blitzeinschläge oder Kurzschlüsse können ihr nichts anhaben. Die Datenübertragung basiert auf Licht und ist nicht elektrisch wie in Kupfer- und Koaxialkabeln.

3. Glasfaser ist sicher. Ein heimlicher Zugriff auf Daten ist schwieriger als bei Kupferkabeln. Wer Kommunikation auslesen möchte, müsste unmittelbar an das Lichtsignal heran. Der Glasfaserkern ist nicht brennbar und das Kabel steht nicht unter elektrischer Spannung.

Wie funktioniert TV über Glasfaser?

Mit einem Glasfaseranschluss laufen Internet, Fernsehen und Telefon über eine Leitung. Live-TV und Telefonate werden über das Internet übertragen – das nennt sich Internet Protocol TV (IPTV). Viele Glasfaser-Anbieter vermarkten das Internet-Fernsehen direkt mit.

IPTV liefert Fernsehbilder und -ton als digitale Datenpakete über das Glasfaserkabel. Ein Media-Receiver, TV-Stick oder Smart-TV wandelt sie vor Ort in gestochen scharfe Bewegtbilder um. Dank Glasfaser können mehrere Personen gleichzeitig in 4K-Qualität streamen, während andere online surfen oder Dateien hochladen. Für IPTV ist Bandbreite reserviert – Fernsehen läuft störungsfrei neben anderen Aktivitäten. Das Fernsehen hat sozusagen eigens reservierte Fahrspuren auf der Datenautobahn. Weil Glasfaser eine geringe Latenz (Verzögerung) bei der Übertragung aufweist, sehen Glasfaser-Kunden das Tor beim Live-Fußball mit hoher Wahrscheinlichkeit früher.

Wie funktioniert Telefon über Glasfaser?

Festnetztelefonate über Glasfaser nutzen eine Technologie namens Voice over Internet Protocol (VoIP). Sie wandelt Sprachsignale in Datenpakete um, die dann als Lichtwellen durch die Glasfaser laufen. Dank der stabilen Glasfaser-Verbindung ist Telefonieren nicht nur verlässlich, sondern auch in besserer Sprachqualität als über alte Telefonleitungen möglich. Der Ton ist klarer und es gibt kaum Echos.

Deutsche Glasfaser-Anbieter bieten Telefonie oft direkt mit im Vertrag an. Wer auf Glasfaser umsteigt, kann seine alte Rufnummer mitnehmen (portieren) lassen. Fragen Sie Ihren Anbieter beim Vertragsabschluss nach dem richtigen Vorgehen.