Lichtwellenleiter und SFP-Module: Glasfaser im Netzwerk

Lichtwellenleiter und SFP-Module: Glasfaser im Netzwerk

https://bildung.social/@oerinformatik/

https://oer-informatik.de/lichtwellenleiter

Lichtwellenleiter, Glasfaser, Multimode, Singlemode, Modendispersion, SFP-Modul, LC-Stecker, OM4, OS2, galvanische Trennung, Spleißen, Dämpfung

tl/dr; (ca. 19 min Lesezeit): Wann lohnt sich Glasfaser statt Kupfer, und worin unterscheiden sich Multimode- und Singlemode-Fasern? Der Artikel erklärt Aufbau und Funktion von Lichtwellenleitern, Modendispersion, Faserklassen, Stecker und SFP-Module am Switch und zeigt, worauf es beim Verlegen, Reinigen, Spleißen und Messen ankommt [AI-Assisted]. (Zuletzt geändert am 28.10.2026)

Schon fit in diesem Thema? Nutze die Kann-Liste und die Leitfragen unter dem Artikel als Checkliste, ob Du die relevanten Kompetenzen bereits hast. Hier klicken, um Kann-Liste ein- oder auszublenden

Zwischen zwei Gebäuden, im Rechenzentrum, beim Hausanschluss des Providers: Überall dort, wo große Datenmengen über weite Strecken laufen oder elektrische Störungen drohen, verlegt man heute Lichtwellenleiter (LWL), umgangssprachlich Glasfaser. Wer Netze plant oder installiert, muss entscheiden, welche Faser passt, welcher Stecker an welches Modul gehört und wie man mit dem empfindlichen Medium umgeht. Den Rahmen – Primär-, Sekundär- und Tertiärbereich – beschreibt der Artikel Strukturierte Verkabelung und Kupferleitungen; hier geht es um die Glasfaser selbst.

Wie Licht durch die Faser kommt

Ein Lichtwellenleiter besteht aus drei Schichten:

• dem Kern aus hochreinem Glas, in dem das Licht läuft,
• dem Mantel (Cladding) aus Glas mit etwas kleinerer Brechzahl, der das Licht im Kern hält,
• einer Schutzbeschichtung (Coating, Primärbeschichtung) aus Kunststoff; darüber folgen je nach Kabel Ader, Zugentlastung (z. B. Aramidfasern) und Außenmantel.

Trifft das Licht flach genug auf die Grenze zwischen Kern und Mantel, wird es vollständig in den Kern zurückgeworfen (Totalreflexion). So bleibt es auch in Kurven in der Faser – solange die Faser nicht zu stark gebogen wird.

Am Anfang der Strecke wandelt ein Sender die elektrischen Signale in Lichtimpulse um (LED, VCSEL-Laserdiode oder Laser), am Ende macht eine Fotodiode daraus wieder elektrische Signale. Genutzt werden Wellenlängen im nahen Infrarot, für das Auge unsichtbar: vor allem 850 nm und 1300 nm bei Multimode, 1310 nm und 1550 nm bei Singlemode. Weil jede Faser nur in eine Richtung überträgt, braucht eine Verbindung meist zwei Fasern (Duplex): eine zum Senden, eine zum Empfangen.

Glasfaser oder Kupfer?

Galvanische Trennung heißt: Zwischen zwei Geräten oder Gebäuden besteht keine elektrisch leitende Verbindung. Getrennt geerdete Gebäude können auf unterschiedlichem Potenzial liegen. Über eine Kupferleitung würden dann Ausgleichsströme fließen, die Signale stören und Geräte beschädigen können; bei einem Blitzeinschlag würde die Kupferleitung die Überspannung ins andere Gebäude tragen. Eine Glasfaser leitet keinen Strom – dieses Problem entfällt. Deshalb werden Gebäude untereinander (Primärbereich) praktisch immer mit Lichtwellenleitern verbunden, auch wenn die Strecke kürzer als 100 m ist.

Weitere Gründe für Glasfaser auch auf kurzen Strecken: Umgebungen mit starken Störfeldern (Schweißanlagen, Motoren, Hochspannungsleitungen), Reserve für künftige Datenraten und viele Verbindungen auf engem Raum im Rechenzentrum.

Andere Übertragungsmedien

Nicht immer lässt sich eine Faser verlegen. Dann kommen Alternativen infrage:

Für dauerhafte Verbindungen mit hoher Datenrate und Verfügbarkeit bleibt die Glasfaser erste Wahl; Funk ist eine Lösung für Übergänge oder Orte ohne Leitungsweg.

Multimode und Singlemode

Je nach Kerndurchmesser breitet sich das Licht unterschiedlich aus:

• In einer Multimodefaser (Kern 50 µm, ältere Fasern 62,5 µm) laufen viele Lichtwege (Moden) gleichzeitig: einige fast gerade, andere im Zickzack.
• In einer Singlemodefaser (auch Monomodefaser, Kern etwa 9 µm) ist der Kern so dünn, dass sich nur ein einziger Lichtweg ausbreitet.

Der Mantel hat bei beiden 125 µm Durchmesser; daher die Angaben „50/125 µm“ und „9/125 µm“.

Modendispersion: warum Multimode nicht beliebig weit reicht

Die Moden einer Multimodefaser sind unterschiedlich lang unterwegs: Ein Lichtweg im Zickzack braucht länger als einer entlang der Achse. Ein kurzer Lichtimpuls kommt deshalb zeitlich verbreitert an. Diesen Laufzeitunterschied nennt man Modendispersion. Je länger die Strecke und je höher die Datenrate, desto eher verschwimmen aufeinanderfolgende Impulse, bis der Empfänger sie nicht mehr unterscheiden kann. Die Modendispersion begrenzt daher das Produkt aus Bandbreite und Länge einer Multimodefaser.

Moderne Multimodefasern sind Gradientenindexfasern: Die Brechzahl nimmt von der Kernmitte nach außen allmählich ab, sodass Licht auf den längeren, äußeren Wegen schneller läuft. Das verringert die Modendispersion stark, beseitigt sie aber nicht. In einer Singlemodefaser gibt es nur einen Mode und damit keine Modendispersion – deshalb erreicht sie viel größere Entfernungen und Datenraten.

Faserklassen nach ISO/IEC 11801

OM1 und OM2 gelten als veraltet. Für neue Multimodestrecken wählt man OM3 oder OM4, für längere Strecken und Reserve für sehr hohe Datenraten Singlemode OS2. Faustregel: bis etwa 300–400 m innerhalb eines Geländes reicht Multimode (OM4), darüber oder bei Anbindung an Providernetze Singlemode.

Stecker und Patchkabel

Die Stirnfläche der Ferrule ist unterschiedlich geschliffen: PC/UPC (gerade, leicht gewölbt; Stecker beige bzw. aqua bei Multimode, blau bei Singlemode) oder APC (um 8° schräg, Stecker grün). Der Schrägschliff verringert Rückreflexionen, wie sie etwa bei Glasfaser-Hausanschlüssen stören. APC- und UPC-Stecker dürfen nie miteinander gesteckt werden: Die Stirnflächen berühren sich nicht richtig, die Dämpfung steigt stark, und die Ferrulen können beschädigt werden.

Ein Duplex-Patchkabel enthält zwei Fasern, die Sende- und Empfangsrichtung kreuzen (A auf B). Die Faserart muss zur Strecke passen: Ein Singlemode-Patchkabel (gelb) an einer Multimodestrecke oder umgekehrt verursacht hohe Verluste.

SFP-Module: der Anschluss am Switch

Switches, Router, Server und Netzwerkkarten haben für Glasfaser meist keine fest eingebauten optischen Anschlüsse, sondern Steckplätze für Transceiver-Module. Das verbreitetste Format heißt SFP (Small Form-factor Pluggable). Ein SFP-Modul wandelt elektrische Signale in optische um und umgekehrt und stellt den passenden optischen Anschluss bereit, meist LC-Duplex. Die Module sind im laufenden Betrieb steckbar (hot pluggable). So lässt sich derselbe Port je nach Strecke mit einem Multimode-, einem Singlemode- oder einem Kupfermodul bestücken. Auch PCIe-Netzwerkkarten für Server und Arbeitsplatzrechner gibt es mit SFP-Steckplätzen.

Die Bezeichnung des Ethernet-Standards verrät, wofür ein Modul gedacht ist: 10GBASE-SR steht für 10 Gbit/s über Multimode mit kurzer Wellenlänge (short wavelength, 850 nm, bis 300/400 m), 10GBASE-LR für 10 Gbit/s über Singlemode mit langer Wellenlänge (long wavelength, 1310 nm, 10 km). Das R bezeichnet die Leitungscodierung 64B/66B für LAN; umgangssprachlich werden SR und LR oft als „short reach“ und „long reach“ gelesen. Für sehr kurze Verbindungen im Rack gibt es DAC-Kabel (Direct Attach Copper): Kupferkabel mit fest angebauten SFP-Steckern, günstig, aber nur wenige Meter lang.

Ein Datenblatt lesen

Beide Enden einer Strecke brauchen Module desselben Typs (Standard, Wellenlänge, Faserart). Manche Hersteller lassen in ihren Switches nur eigene oder codierte Module zu – vor dem Kauf die Kompatibilität prüfen.

Vertiefung: Lichtwellenleiter verlegen, verbinden und prüfen

Verlegen

• Biegeradius einhalten: Wird eine Faser zu eng gebogen, tritt Licht aus dem Kern aus (Biegeverluste), im schlimmsten Fall bricht sie. Maßgeblich ist der Mindestbiegeradius aus dem Datenblatt; als grobe Orientierung gilt oft das 10- bis 20-Fache des Kabeldurchmessers. Biegeunempfindliche Fasern (z. B. nach ITU-T G.657) vertragen engere Radien.
• Nicht knicken, quetschen oder ruckartig ziehen: Kabelbinder nur locker, keine Lasten auf dem Kabel, maximale Zugkraft beachten und nur an der Zugentlastung ziehen.
• Passende Kabel wählen: Für Außenstrecken und zwischen Gebäuden längswasserdichte, nagetiergeschützte Außenkabel, im Gebäude halogenfreie Kabel nach der geforderten Brandschutzklasse.
• Durchführungen durch Wände und Decken: Vor dem Bohren mit einem Leitungssuchgerät prüfen, ob in der Wand Strom-, Gas- oder Wasserleitungen liegen; persönliche Schutzausrüstung tragen (Schutzbrille, Gehörschutz, Sicherheitsschuhe); bei Durchbrüchen durch Brandschutzwände oder -decken die Öffnung anschließend mit einem zugelassenen Brandschott wieder verschließen und dokumentieren.
• Reserve und Beschriftung: Kabelreserve in Spleißboxen bzw. Schränken einplanen, beide Enden eindeutig beschriften.

Verbinden: Spleißen und konfektionieren

Fasern werden meist gespleißt: Beim Fusionsspleißen werden die sauber gebrochenen Faserenden in einem Spleißgerät mit einem Lichtbogen verschweißt (Dämpfung typischerweise unter 0,1 dB). Üblich ist, an das Verlegekabel werkseitig konfektionierte Pigtails (kurze Faser mit Stecker) anzuspleißen und die Spleiße in einer Spleißkassette im Patchfeld abzulegen. Alternativen sind vorkonfektionierte Kabel mit Steckern an beiden Enden und mechanische Spleiße für Reparaturen.

So ist eine installierte Strecke zwischen zwei Patchfeldern typischerweise aufgebaut:

Gefahren bei Arbeiten an Lichtwellenleitern

• Laserstrahlung: Die Infrarotstrahlung ist unsichtbar, kann aber die Netzhaut schädigen. Nie in Fasern, Stecker oder Modulöffnungen schauen, aktive Strecken vor Arbeiten abschalten, Laserschutzklassen nach DIN EN 60825-1 beachten; Stirnflächen nur mit einem Faser-Mikroskop prüfen.
• Glassplitter: Abgeschnittene Faserreste sind sehr dünn und scharf, dringen leicht in die Haut ein und sind kaum zu finden; sie können auch verschluckt oder eingeatmet werden. Reste sofort in einem Splitterbehälter sammeln, am Arbeitsplatz nicht essen und trinken, Schutzbrille tragen.
• Reinigungsmittel: Isopropanol zum Reinigen der Fasern vor dem Spleißen ist leicht entzündlich und reizt Augen und Atemwege – für Lüftung sorgen, kein offenes Feuer; beim Spleißen entsteht ein Lichtbogen.

Reinigen vor dem Stecken

Der Kern einer Singlemodefaser ist mit 9 µm dünner als ein Haar; schon ein Staubkorn oder ein Fingerabdruck auf der Stirnfläche deckt einen Teil des Kerns ab. Die Folgen: höhere Dämpfung und Rückreflexionen, im Extremfall fällt die Verbindung aus. Beim Zusammenstecken können Partikel außerdem die Stirnflächen dauerhaft verkratzen oder die Faser beschädigen. Deshalb gilt: Erst prüfen, dann reinigen, dann stecken – mit einem Faser-Mikroskop prüfen, mit Reinigungsstift oder Reinigungskassette trocken reinigen, Schutzkappen immer wieder aufsetzen.

Messen: Dämpfung und OTDR

Nach der Installation wird jede Strecke gemessen und protokolliert:

• Dämpfungsmessung: Eine Lichtquelle speist an einem Ende ein, ein Leistungsmessgerät misst am anderen Ende die ankommende Leistung. Die Differenz ist die Streckendämpfung in dB.
• OTDR (Optical Time Domain Reflectometer): Das Gerät sendet Lichtimpulse und wertet das zurückgestreute Licht aus. So zeigt es Länge, Stecker, Spleiße, Biegungen und Bruchstellen entlang der Strecke.

Ob ein Messwert in Ordnung ist, zeigt eine Dämpfungsbilanz: die zulässige Dämpfung der Strecke aus Faserlänge und Verbindungsstellen.

Grenzwert = Länge × Faserdämpfung + Anzahl Steckverbindungen × Steckerdämpfung + Anzahl Spleiße × Spleißdämpfung

Übliche Planungsgrenzwerte (z. B. nach ISO/IEC 11801 bzw. ANSI/TIA-568): Multimode 3,0 dB/km bei 850 nm (OM3/OM4), Singlemode 1,0 dB/km (Innenkabel) bzw. 0,5 dB/km (Außenkabel), Steckverbindung 0,75 dB, Spleiß 0,3 dB; gute Installationen liegen deutlich darunter. Beispiel: Eine 120 m lange OM4-Strecke mit zwei Steckverbindungen und zwei Spleißen darf höchstens 0,12 km × 3,0 dB/km + 2 × 0,75 dB + 2 × 0,3 dB = 0,36 dB + 1,5 dB + 0,6 dB = 2,46 dB Dämpfung haben. Liegt die Messung darüber, sind verschmutzte Stecker, zu enge Biegungen oder schlechte Spleiße typische Ursachen. Außerdem muss die Streckendämpfung zum Leistungsbudget der Transceiver passen (Sendeleistung minus Empfängerempfindlichkeit, im Datenblatt angegeben).

Typische Fehler

• „Unter 100 m nimmt man Kupfer“ – zwischen Gebäuden zählt nicht nur die Länge, sondern auch die galvanische Trennung.
• Multimode und Singlemode verwechseln: Kern und Lichtquelle sind bei Singlemode kleiner bzw. ein Laser, die Reichweite ist größer.
• Modendispersion mit Dämpfung gleichsetzen: Dämpfung schwächt das Signal ab, Modendispersion verbreitert die Impulse durch unterschiedliche Laufzeiten.
• Ein SFP-Modul (1 Gbit/s) für eine 10-Gbit/s-Strecke einplanen oder ein SFP+-Modul in einen reinen SFP-Port stecken.
• Module mit unterschiedlicher Wellenlänge oder für eine andere Faserart an den beiden Enden einsetzen.
• APC- und UPC-Stecker zusammenstecken oder Stecker ungeprüft und ungereinigt stecken.
• In eine Faser schauen, um zu prüfen, „ob Licht kommt“.

Leitfragen

1. Wie ist ein Lichtwellenleiter aufgebaut, und warum bleibt das Licht im Kern? Antwort

Ein Lichtwellenleiter besteht aus dem Glaskern, in dem das Licht läuft, dem Mantel aus Glas mit kleinerer Brechzahl und einer Kunststoff-Schutzbeschichtung. Trifft das Licht flach genug auf die Grenze zwischen Kern und Mantel, wird es vollständig in den Kern zurückgeworfen (Totalreflexion), siehe Abschnitt „Wie Licht durch die Faser kommt“.

2. Welche Vorteile und Nachteile haben Lichtwellenleiter gegenüber Kupferleitungen? Antwort

Vorteile: größere Reichweite und höhere Datenraten, Unempfindlichkeit gegen elektromagnetische Störungen, galvanische Trennung, schwerer abzuhören, dünn und leicht. Nachteile: aufwendige und teure Montage (Spleißen, Messen), empfindlich gegen Biegen, Knicken und Schmutz, keine Stromversorgung wie bei PoE, teurere aktive Komponenten, siehe Abschnitt „Glasfaser oder Kupfer?“.

3. Was bedeutet galvanische Trennung, und warum ist sie zwischen Gebäuden wichtig? Antwort

Galvanische Trennung heißt, dass keine elektrisch leitende Verbindung besteht. Getrennt geerdete Gebäude können auf unterschiedlichem Potenzial liegen; über Kupfer flössen Ausgleichsströme, und Überspannungen (Blitz) würden weitergeleitet. Eine Glasfaser leitet keinen Strom, siehe Abschnitt „Glasfaser oder Kupfer?“.

4. Worin unterscheiden sich Multimode- und Singlemodefasern, und was ist Modendispersion? Antwort

Multimode hat einen Kern von 50 (bzw. 62,5) µm, viele Lichtwege, meist 850-nm-VCSEL und Reichweiten von einigen Hundert Metern; Singlemode hat einen Kern von etwa 9 µm, nur einen Lichtweg, Laser mit 1310/1550 nm und Reichweiten von vielen Kilometern. Modendispersion sind die Laufzeitunterschiede der verschiedenen Lichtwege in der Multimodefaser; sie verbreitern die Impulse und begrenzen Reichweite und Datenrate, siehe Abschnitt „Multimode und Singlemode“.

5. Was ist ein SFP-Modul, und worin unterscheiden sich SFP und SFP+? Antwort

SFP steht für Small Form-factor Pluggable: ein steckbares Transceiver-Modul, das elektrische in optische Signale umwandelt und umgekehrt und den optischen Anschluss (meist LC-Duplex) bereitstellt. SFP überträgt bis 1 Gbit/s, SFP+ bei gleicher Bauform 10 Gbit/s, siehe Abschnitt „SFP-Module: der Anschluss am Switch“.

6. Welche Angaben im Datenblatt eines Transceivers musst Du für die Auswahl von Faser und Patchkabel prüfen? Antwort

Bauform (SFP, SFP+ …), Standard und Datenrate (z. B. 10GBASE-SR), Wellenlänge, Faserart und Reichweite (z. B. OM4 400 m), Steckeranschluss (z. B. LC Duplex) und Temperaturbereich; beide Enden brauchen denselben Modultyp, siehe Abschnitt „Ein Datenblatt lesen“.

7. Worauf achtest Du beim Verlegen von Lichtwellenleitern, und welche Gefahren bestehen beim Spleißen und bei der Inbetriebnahme? Antwort

Biegeradius einhalten, nicht knicken, quetschen oder ruckartig ziehen, passende Innen- bzw. Außenkabel wählen, bei Wanddurchbrüchen Leitungen suchen, PSA tragen und Brandschotts wiederherstellen. Gefahren: unsichtbare Laserstrahlung (Augen), Glassplitter (Haut, Verschlucken), entzündliche Reinigungsmittel und Lichtbogen beim Spleißen, siehe Abschnitt „Vertiefung: Lichtwellenleiter verlegen, verbinden und prüfen“.

8. Warum werden LWL-Stecker vor dem Stecken gereinigt, und wie beurteilst Du eine gemessene Streckendämpfung? Antwort

Schmutz auf der Stirnfläche deckt einen Teil des sehr dünnen Kerns ab und erhöht Dämpfung und Rückreflexion; beim Stecken können Partikel die Stirnflächen zerkratzen. Die Messung vergleichst Du mit einer Dämpfungsbilanz aus Länge × Faserdämpfung plus Stecker- und Spleißdämpfungen, siehe Abschnitt „Reinigen vor dem Stecken“ und Abschnitt „Messen: Dämpfung und OTDR“.

Links und weitere Informationen

• Übungsaufgaben zu Lichtwellenleitern und SFP-Modulen

• Strukturierte Verkabelung und Kupferleitungen

• Netzwerke: Grundlagen (Ethernet-Bezeichnungen, Topologien)

• als Nachschlagewerk: ISO/IEC 11801-1 bzw. DIN EN 50173-1 (anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen), ISO/IEC 14763-3 (Prüfen von LWL-Verkabelungen), DIN EN 60825-1 (Sicherheit von Lasereinrichtungen)

Hinweis zur Nachnutzung als Open Educational Resource (OER)

Dieser Artikel und seine Texte, Bilder, Grafiken, Code und sonstiger Inhalt sind - sofern nicht anders angegeben - lizenziert unter CC BY 4.0. Nennung gemäß TULLU-Regel bitte wie folgt: “Lichtwellenleiter und SFP-Module: Glasfaser im Netzwerk” von oer-informatik.de (H. Stein), Lizenz: CC BY 4.0. Der Artikel wurde unter https://oer-informatik.de/lichtwellenleiter veröffentlicht, die Quelltexte sind in weiterverarbeitbarer Form verfügbar im Repository unter https://gitlab.com/oer-informatik/netzwerk/infrastruktur. Erstellt mit KI-Assistenz; von mir umfassend redaktionell überarbeitet, geprüft und freigegeben. Stand: 28.10.2026.

[Kommentare zum Artikel lesen, schreiben] / [Artikel teilen] / [gitlab-Issue zum Artikel schreiben]