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Die Sauberkeit der Glasfaser bestimmt die 5G-Konnektivität

Autor / Redakteur: Jay Tourigny * / Kristin Rinortner

Das 5G-Netz wird viele neue Anwendungen ermöglichen. Klassische Verkabelungen auf Kupfer-Basis werden dabei durch Glasfaser ersetzt. Was bedeuten Glasfaser-Infrastrukturen für den Betreiber?

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5G-Netz: 5G ist geplant, um das Bedürfnis nach mehr Konnektivität zu befriedigen. Die Qualität des 5G-Netzes wird maßgelblich von der Sauberkeit der verlegten Glasfasern bestimmt.
5G-Netz: 5G ist geplant, um das Bedürfnis nach mehr Konnektivität zu befriedigen. Die Qualität des 5G-Netzes wird maßgelblich von der Sauberkeit der verlegten Glasfasern bestimmt.
(Bild: ©xiaoliangge - stock.adobe.com)

Seit der Einführung des 4G-Breitbandnetzes sind fast zehn Jahre vergangen. Und nun warten viele Anwender sehnsüchtig auf die umfassende Einführung der nächsten Generation der 5G-Konnektivität.

Das 5G-Netz ist derzeit nur an relativ wenigen Orten nutzbar. Analysten schätzen, dass 5G-Konnektivität in den nächsten fünf Jahren jedoch weltweit in großem Umfang verfügbar sein wird. In Kombination mit brandneuen 5G-fähigen Geräten und Tausenden von neuen und aktualisierten Anwendungen soll 5G das unersättliche Bedürfnis der Öffentlichkeit nach mehr Automatisierung und größerer Konnektivität in ihrem Leben befriedigen.

5G wird die Entwicklung neuer Anwendungen wie intelligente Fabriken, fahrerlose Fahrzeuge und vollautomatische Heimsysteme ermöglichen. Darüber hinaus werden bestehende Funktionen wie Online-Verkauf, soziale Medien, telemedizinische Überwachung und Tele-Erziehung wahrscheinlich durch die Fähigkeit von 5G gestärkt werden, die riesigen Datenmengen für unsere vernetzte Welt schnell zu verwalten.

Mit der Ausweitung der 5G-Konnektivität werden traditionelle Koaxial- (Koax-) oder Kupferkernkabel durch schnellere und zuverlässigere Glasfasernetzwerke ersetzt. Die reine Glasfaserübertragung wird von entscheidender Bedeutung sein, um die Milliarden von Geräten und das enorme Datenvolumen zu verwalten und gleichzeitig die von den Nutzern geforderte Verbindungsgeschwindigkeit und Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

Das bedeutet, dass die Netzwerkanbieter bereit sein müssen, neue Glasfasernetze zu installieren und bereits bestehende Glasfaserinfrastrukturen aufzurüsten und zu warten.

Verfahren zur Reinigung der Glasfaser

Unabhängig davon, ob ein neues Glasfasernetz installiert oder ein bestehendes instandgehalten wird, ist es für Dienstanbieter unerlässlich, ordnungsgemäße Glasfaserreinigungsverfahren zu implementieren, um die Leistung und Zuverlässigkeit des Glasfasernetzes zu gewährleisten.

Dazu gehört, dass alle Verbindungen und Spleiße perfekt sauber gehalten werden, um potenzielle Probleme wie Einfügedämpfung (geschwächtes Signal), Rückflussdämpfung (Signal wird zurück zur Quelle umgeleitet) oder eine vollständige Abschaltung des Systems zu vermeiden. Dies ist bei einem 5G-Netz besonders wichtig, da jedes mW Leistung für eine optimale Konnektivität und Spitzenleistung erforderlich ist.

Eine verunreinigte Spleiß- oder Kabelendfläche kann den Lichtverlauf durch die Faser blockieren und den Brechungsindex oder den Weg des Signals durch die Faser verändern. Wenn die Kontamination sehr stark ist, kann sich der Brechungswinkel so stark verändern, dass das Signal vollständig verloren gehen kann. Moderne, schnellere 5G-Netze mit ihren höheren Lichtfrequenzen reagieren empfindlicher auf Änderungen des Brechungswinkels, was sie anfälliger für Kontaminationen macht.

Bild 1: Es ist unerlässlich, dass alle Verbindungen an den Stirnseiten absolut sauber sind, damit die Zuverlässigkeit gewährleistet ist.
Bild 1: Es ist unerlässlich, dass alle Verbindungen an den Stirnseiten absolut sauber sind, damit die Zuverlässigkeit gewährleistet ist.
(Bild: CUI Devices)

Verbinder und Spleiße können durch eine Vielzahl von Quellen kontaminiert sein, darunter Fingerabdrucköle, Fusseln, Abgase, Feuchtigkeit oder einfach Staub. Die Hauptursache für staubbedingte Kontamination ist der Abrieb von Steckverbindern. Abriebstaub wird durch Kontaktreibung beim Zusammenstecken von Steckverbindern verursacht. Staubpartikel können in die Oberfläche der Ferrule eingeschliffen werden, was zu Lochfraß, Kratzern oder Narben an den Endflächen führt. Daher ist es wichtig, dass alle Faserendflächen während der Installation oder Wartung gründlich gereinigt werden, um Störungen oder Ausfälle des 5G-Netzes zu vermeiden.

Auch neue Fasern müssen gereinigt werden

Selbst fabrikneue Glasfaserkabel müssen gereinigt und getestet werden, um sicherzustellen, dass jegliche Verunreinigung entfernt wird. Jumper und Rangierkabel, auch solche direkt aus der Fabrik, garantieren keine Sauberkeit. Endkappen werden vor dem Verpacken im Werk nicht gereinigt, so dass Staub und andere Fertigungsrückstände im Inneren der Hülse eingeschlossen werden und auf die Stirnseite wandern könnten.

Bild 2: Das Bild zeigt eine kontaminierte Endfläche, die bei einer Inspektion der Stirnseite entdeckt wurde.
Bild 2: Das Bild zeigt eine kontaminierte Endfläche, die bei einer Inspektion der Stirnseite entdeckt wurde.
(Bild: CUI Device)

Einige Kabelhersteller verwenden Formtrennmittel, um die Stirnflächenkappe oder das Gehäuse während der Herstellung aus ihren Formen zu sprengen. Reste des Trennmittels in den Endkappen können auf die Anschlüsse übertragen werden. Ausgasende Weichmacher aus den Schutzstopfen an den Endkappen können einen Schleier aus kleinen Öltröpfchen auf den Stirnseiten hinterlassen. Sogar das Aufsetzen der Schutzstecker im Werk und das Entfernen durch den Netzwerkinstallateur verursacht Verschleißschäden.

Neue 5G-Netze werden enorme Mengen an neuen Glasfaserkabeln erfordern, aber sie sind nicht tadellos sauber und direkt aus der Verpackung einsatzbereit. Installateure sollten immer beide Enden des Steckerpaares vor dem Zusammenstecken gründlich reinigen, um saubere Glasfaserverbindungen und zuverlässige Leistung zu gewährleisten.

Standards für die Reinigung von 5G-Netzen

Der Standard für die Inspektion und Reinigung von Glasfasersteckern ist die internationale IEC-Norm 61300-3-35. Eine der besten Möglichkeiten, diesen Sauberkeitsstandard zu erfüllen, ist die Verwendung der richtigen Glasfaserreinigungswerkzeuge und -flüssigkeiten, die für Glasfaseranwendungen entwickelt wurden.

Bessere Reinigungswerkzeuge und -verfahren ermöglichen es den Technikern, schnell und gründlich zu reinigen, was sowohl bei neuen 5G-Glasfasernetzinstallationen als auch bei späteren Wartungs- oder Reparaturarbeiten Zeit und Geld spart.

Auswahl der richtigen Reinigungsflüssigkeit

Organisationen der Faserindustrie empfehlen die „nasse/trockene“ Reinigung als die effektivste Methode zur Reinigung der Faserendflächen. Wasser und IPA (Isopropylalkohol) sind gängige Alternativen, sind jedoch in hochreinen Verpackungen schwer zu kaufen und im täglichen Gebrauch nur schwer sauber und unkontaminiert zu halten.

Eine bessere Option für 5G-Netze ist eine speziell entwickelte Reinigungsflüssigkeit optischer Qualität für Glasfasersteckverbinder. Diese Flüssigkeiten sind schnell trocknend, statisch ableitend und werden in hermetisch versiegelter Verpackung verkauft, um eine hohe Reinheit des Flüssigkeitsinhalts zu gewährleisten.

Die schnelle Trocknungszeit ist besonders wichtig für die Reinigung von 5G-Fasern, da sie die Reinigungszeit beschleunigt und verhindert, dass Feuchtigkeit an die Flüssigkeit angezogen wird, wodurch die Kontamination minimiert wird. Einige Installateure können Aerosol-Duster-Produkte verwenden, um die Reinigung und Trocknung der Faser zu beschleunigen.

Dies erhöht jedoch die statische Aufladung an der Stirnseite (wodurch mehr Staub angezogen wird) und schiebt den Schmutz um den zu reinigenden Bereich herum. Eine statisch-dissipative Reinigungsflüssigkeit hilft auch, Verunreinigungen, insbesondere Staub, von der zu reinigenden Oberfläche abzulenken.

Bild 3: Hermetisch verschlossene Dosen halten die Reinigungsflüssigkeit rein und sauber.
Bild 3: Hermetisch verschlossene Dosen halten die Reinigungsflüssigkeit rein und sauber.
(Bild: CUI Device)

Reinigungsflüssigkeiten in hermetisch verschlossenen Verpackungen werden bevorzugt, da die Verpackung die Flüssigkeit rein und sauber hält. Sie verhindern, dass die Flüssigkeit luftgetragene Schadstoffe wie Feuchtigkeit, mikroskopisch kleine Staubpartikel, Abgaspartikel aus dem Verkehr und Pollen von Pflanzen absorbiert. All diese Verunreinigungen werden den Reinigungsprozess beeinträchtigen.

Darüber hinaus sind Reinigungsflüssigkeiten optischer Qualität nicht entflammbar und ungefährlich, wodurch sie sicherer zu lagern sind und leichter per Flugzeug oder innerhalb von Servicefahrzeugen transportiert werden können. Eine wichtige Überlegung, wenn ein Installateur in entlegene Gebiete fliegen oder fahren muss und seine Reinigungswerkzeuge und -flüssigkeiten an den 5G-Installationsort bringen muss.

Inspizieren, reinigen und wieder kontrollieren

Die Kontaminationen von Glasfasern sind winzig und nur wenige µm groß – sie sind nur mit einem Inspektionsmikroskop zu erkennen. Verunreinigungen sind mit bloßem Auge nicht zu sehen. Daher ist es wichtig, bei der Installation oder Wartung eine Inspektion durchzuführen, um sicherzustellen, dass beide Enden des Steckerpaares sauber und störungsfrei sind.

Mit dem dreistufigen Prozess „Inspizieren, reinigen, inspizieren“ können die Bediener visuell jegliche Kontamination, die die Oberfläche der Faserendflächen stören oder beschädigen könnte, erkennen, die Kontaminationen entfernen und die Endflächen erneut inspizieren, um zu bestätigen, dass die Kontaminationen verschwunden sind.

Durch die Inspektion können auch permanente Defekte wie Kratzer und Lochfraß, die alle das Signal beeinträchtigen können, vor der Installation identifiziert werden. Dadurch werden Performance-Probleme im 5G-Netzwerk verhindert und Reparaturanrufe zur Fehlersuche, Identifizierung, Reparatur und Reinigung der fehlerhaften Anschlüsse vermieden.

Dieser Beitrag ist im Sonderheft Elektromechanik III der ELEKTRONIKPRAXIS (Download PDF) erschienen.

Fazit: Der weit verbreitete 5G-Einsatz rückt schnell näher. Es ist wichtig, dass die Anbieter darauf vorbereitet sind, indem sie die zuverlässigen, störungsfreien Glasfasernetze bereitstellen, die der Schlüssel zu unserer 5G-Zukunft sind. Durch die Einführung moderner Reinigungs- und Inspektionsverfahren können Installateure von Glasfasernetzen eine ausgezeichnete optische Netzwerkleistung gewährleisten und gleichzeitig den steigenden Geschwindigkeits- und Datenanforderungen der Nutzer weltweit gerecht werden.

Bei der Auswahl von Glasfaser-Reinigungsflüssigkeiten, -Werkzeugen und -Methoden sollten sich Installateure von einem erfahrenen, auf Glasfaserreinigung spezialisierten Anbieter beraten lassen, welcher für ihr 5G-Glasfasernetz am besten geeignet ist.

* Jay Tourigny ist Senior Vice President bei MicroCare in New Britain / USA.

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