Hohlkernfaser: Leistung und Präzision für kritische Netzwerke

Da sich die Glasfasernetze kontinuierlich an das exponentielle Datenwachstum anpassen und gleichzeitig eine geringe Latenz sicherstellen müssen, wurde mit der Hohlkernfaser (Hollow-Core Fibre, HCF) eine neue Technologie entwickelt, die schnell an Zugkraft gewinnt. HCF-Fasern sollen insbesondere in kritischen Umgebungen, wie Rechenzentren und Finanznetzwerken, neue Maßstäbe für die Netzwerkleistung setzen. 

Geschwindigkeit und Stabilität für anspruchsvolle Umgebungen 

Die HCF-Technologie erfüllt die dringende Nachfrage nach mehr Geschwindigkeit, ohne Kompromisse bei der Stabilität einzugehen. In einer Welt, in der Rechenzentren, Cloud-Systeme und Echtzeitdienste eine stetig wachsende Leistung verlangen, ist die Latenz zu einem kritischen Problem geworden. Hier erweist sich die Hohlkernfaser als wichtiger Fortschritt, da sie zahlreiche Vorteile bietet: 

• Höhere Geschwindigkeit: Durch den Glaskern breitet sich das Licht mit einer Geschwindigkeit von etwa 200.000 km/s aus. In der Hohlkernfaser, bei der die Lichtsignale durch ein Vakuum übertragen werden, sind Geschwindigkeiten bis nahe an 300.000 km/s möglich. Das entspricht einer Steigerung um 40 % und ist damit in Umgebungen, in denen jede Mikrosekunde zählt, ein wichtiger Vorteil. 
• Geringere Signaldämpfung: Jüngere Fortschritte erlauben, die Signaldämpfung auf 0,05 dB/km zu senken, was mit traditionellen Singlemode-Fasern unmöglich ist und größere Übertragungsentfernungen erlaubt. 
• Toleranz gegenüber nichtlinearen Effekten: Mit ihrem breiteren, nichtmassiven Kern reagiert die Hohlkernfaser weniger empfindlich auf optische Verzerrungen, was die Signalgüte erhöht. 

Leistung wird zum strategischen Vorteil 

Die oben genannten Vorteile sind ein strategisches Argument, das den Weg zu wichtigen Anwendungen in Netzen der nächsten Generation ebnet. Dazu zählen der Hochfrequenzhandel (HFT), Cloud-Computing und 5G-Netze. Weitere Anwendungen sind: 

1. Zusammenschaltung von Rechenzentren (DCI) 

Große Cloud-Anbieter gehören zu den ersten, die die HCF-Technologie einführen, um die Verbindungen zwischen ihren Rechenzentren zu optimieren. Dieser Schritt erlaubt Ihnen:  

• die Latenz zwischen Standorten, die mehr als 80 km voneinander entfernt sind, zu verringern, was für die Echtzeit-Datensynchronisation und das Training von KI/ML-Modellen wichtig ist. Damit wird es möglich, abgelegene Niederlassungen wie einen einzigen zentralen Standort zu betreiben und die Energiebeschränkungen beim Aufbau von Rechenzentren zu überwinden. 
• die strategische Flexibilität durch die Auswahl von Infrastrukturstandorten anhand ökonomischer Kriterien, wie Energie- oder Grundstückskosten, zu vergrößern und gleichzeitig eine optimale Leistung zwischen den Standorten aufrechtzuerhalten. 

2. Finanzen und Hochfrequenzhandel 

Auf den Finanzmärkten ist Geschwindigkeit häufig mit Gewinn gleichzusetzen. In der Lage zu sein, vor dem Mitbewerber innerhalb von Mikrosekunden zu kaufen oder zu verkaufen, kann Millionen ausmachen. Die Hohlkernfaser ist eine strategische Ressource, da sie die Latenz zwischen den Handelsplätzen verringert und den Hochfrequenzhändlern einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil gibt. 

3. Künstliche Intelligenz (KI) 

Die auf ML-Algorithmen und neuralen Netzen basierenden KI-Workloads erfordern die schnelle Verarbeitung massiver Datensätze sowie Echtzeit-Entscheidungen. Diese Anwendungen, die vom autonomen Fahren bis zu Smart Devices reichen, dürfen nicht durch Verzögerungen oder Unterbrechungen im Netzwerk beeinträchtigt werden. Die Hohlkernfaser wurde entwickelt, um genau diese anspruchsvollen Anforderungen zu erfüllen, und gewährleistet daher eine herausragende Netzgüte, eine kürzere Latenz und eine sichere Datenübertragung. Da sie mehr Daten mit einer geringeren Latenz transportiert, ermöglicht sie schnelle Reaktionen und sekundenschnelle Entscheidungen, sodass KI-Modelle die Informationen schneller verarbeiten und in einsatzkritischen Umgebungen eine zuverlässigere Leistung zur Verfügung stellen können. 

Fortschritte und Herausforderungen beim Einsatz der Hohlkernfaser 

Obwohl die HCF-Technologie vielversprechend ist, gibt es einige Herausforderungen zu bewältigen: 

• Mechanische Empfindlichkeit: Die Verlegung bleibt anspruchsvoller als bei der konventionellen Glasfaser.  
• Kompatibilität mit vorhandenen Netzwerken: Hybride Netze aus traditionellen Glasfasern und Hohlkernfasern erfordern präzise Messungen und zuverlässige Diagnosen. 
• Standardisierung und Zertifizierung: Da zurzeit noch allgemein anerkannte Standards fehlen, bleibt die großflächige Integration von Hohlkernfasern ein kompliziertes Unterfangen. Wie bei der Zertifizierung von Rechenzentren ist auch hier eine strenge Vorgehensweise unverzichtbar, um eine konsistente Leistung sicherzustellen. 

Der Fortschritt ist jedoch nicht aufzuhalten. Jeder weitere Entwicklungszyklus führt wichtige Neuerungen ein, die die Bereitstellung der Hohlkernfaser vereinfachen und aus dem Experimentierstadium herausführen. 

Hohlkernfaser-Testlösungen von EXFO 

Traditionelle Testkonzepte versagen häufig, wenn es um diese neue disruptive HCF-Technologie geht, die neue Methoden zur Messung von Dämpfung, Rückflussdämpfung (ORL) und der Übertragungsqualität insgesamt erfordert. Als führender Anbieter innovativer Glasfaser-Testlösungen nimmt EXFO bei diesem Übergang eine Spitzenposition ein und stattet Rechenzentren, Serviceprovider und innovative Unternehmen mit einem umfassenden Portfolio von HCF-optimierten Lösungen aus. 

Hier sind insbesondere die optischen Reflektometer (OTDR) zu nennen, da diese zur Kernkompetenz von EXFO gehören und zudem eine marktführende Produktfamilie angeboten wird. Im Unterschied zu anderer Prüf- und Messtechnik, die bereits vom Design her zu HCF-Fasern kompatibel sind, erforderten die OTDRs spezielle Anpassungen, um zuverlässige Ergebnisse gewährleisten zu können. 

Für den Feldeinsatz bietet die Hollow-Core Fiber OTDR Analysesoftware von EXFO als Bestandteil des Hollow-Core Fiber OTDR Testkits eine präzise Fehlerlokalisierung und Dämpfungsmessung, die traditionelle OTDRs nicht gewährleisten können. Mit ihrem hohen Dynamikbereich sind diese OTDRs hervorragend für die Charakterisierung von Hohlkernfasern geeignet. Außerdem ermöglicht die spezielle Analysesoftware für unidirektionale und bidirektionale Messungen, die wichtigsten Faserparameter, wie Dämpfung, ORL und Faserlänge, zu extrahieren. Diese angepasste Analyse erlaubt zudem, die Spleißdämpfung und die Reflektivität zu messen. Dieses Leistungsmerkmal erforderte die innovative Anpassung an die Anforderungen der Hohlkernfaser, sodass sich die OTDRs von EXFO als beispiellose und unverzichtbare Tools für diese neue Glasfaser-Technologie erweisen. 

Die folgenden Produkte von EXFO bieten sich ebenfalls zum Testen von Hohlkernfasern im Feldeinsatz an: Der Single-Ended CD/PMD-Analysator FTBx-570 gewährleistet die zuverlässige Charakterisierung der Dispersionsparameter, die sich direkt auf die Highspeed-Leistung auswirkten. Der optische Dämpfungsmessplatz (OLTS) MaxTester 945 rationalisiert mit einer als Option angebotenen Funktion die Validierung der Faserlänge, der Einfügedämpfung und der Rückflussdämpfung (ORL), während das Faserprüfmikroskop FIP-500 die Integrität des optischen Netzes durch eine schnelle und automatische Analyse der Faserendflächen schützt. Die mit der EtherBERT-Testanwendung ausgestattete Testlösung FTBx-88810 Series für 1G bis 800G ermöglicht präzise Latenzmessungen, die für die Validierung der äußerst latenzarmen Übertragungen der Hohlkernfaser unverzichtbar sind, und unterstützt die zeitkritischen Highspeed-Netze der nächsten Generation. 

Für den Einsatz im FuE-Labor und in der Produktion stellt das Testsystem CTP10 extrem hoch aufgelöste (0,02 pm im Wellenlängenbereich von 1240 nm bis 1680 nm) spektrale Dämpfungsmessungen zur Verfügung, was die präzise Analyse von Effekten, wie der CO₂-Absorption, über große Entfernungen von mehr als 100 km ermöglicht.    

Vorbereitung auf die Netzwerke der Zukunft 

Die Hohlkernfaser (HCF) ist nicht einfach nur eine weitere technische Innovation, sondern eine strategische Weiterentwicklung, die neue Maßstäbe dafür setzen könnte, wie die Netzwerke den steigenden Anforderungen der digitalen Welt gerecht werden. Es ist klar, dass die mit der Bereitstellung, Testausführung und Überwachung betrauten Teams sich mit dieser neuen Technologie vertraut machen und auf deren Einbindung in ihre zukünftigen Arbeitsabläufe vorbereitet sein müssen. 

Durch die Kombination von Laborpräzision mit einer für den Feldeinsatz entwickelten Bedienerfreundlichkeit, mit jahrzehntelangen Erfahrungen auf dem Gebiet der Glasfasertests und mit einem kompromisslosen Engagement für Innovation weist EXFO der Branche den Weg zur Überführung der Hohlkernfaser aus der Forschung in die praktische Anwendung und öffnet das Tor für eine schnellere, effizientere und zuverlässigere Konnektivität.