Aktive optische USB-Kabel (AOC) sind eine Technologie, die die Vorteile von Glasfasern und herkömmlichen elektrischen Steckverbindern vereint. Sie nutzen in beide Kabelenden integrierte fotoelektrische Wandlerchips, um Glasfasern und Kabel organisch zu verbinden. Dadurch bieten AOC gegenüber herkömmlichen Kupferkabeln eine Reihe von Vorteilen, insbesondere bei der Datenübertragung über große Entfernungen und mit hoher Geschwindigkeit. Dieser Artikel analysiert hauptsächlich das Funktionsprinzip aktiver optischer USB-Kabel.
Vorteile von aktiven USB-Glasfaserkabeln
Die Vorteile von USB aktivGlasfaserkabelDie Vorteile liegen auf der Hand, insbesondere die deutlich größeren Übertragungsdistanzen. Im Vergleich zu herkömmlichen USB-Kupferkabeln ermöglicht USB AOC eine maximale Übertragungsdistanz von über 100 Metern und eignet sich daher ideal für Anwendungen, die große räumliche Distanzen überbrücken müssen, wie beispielsweise Sicherheitskameras, industrielle Automatisierung und die Datenübertragung in medizinischen Geräten. Auch die Übertragungsgeschwindigkeiten sind deutlich höher: USB 3.0 AOC-Kabel erreichen bis zu 5 Gbit/s, während neuere Standards wie USB4 Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 40 Gbit/s oder sogar mehr unterstützen. So profitieren Anwender von schnelleren Datenübertragungen bei gleichzeitiger Kompatibilität mit bestehenden USB-Schnittstellen.
Darüber hinaus bietet es eine verbesserte Störfestigkeit. Dank der Verwendung von Glasfasertechnologie verfügt USB AOC über eine ausgezeichnete elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und ist somit effektiv gegen elektromagnetische Störungen (EMI) geschützt. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen in Umgebungen mit starken elektromagnetischen Feldern, wie beispielsweise die Verbindung von Präzisionsinstrumenten in Krankenhäusern oder Werkstätten. Im Vergleich zu herkömmlichen Kupferkabeln gleicher Länge ist USB AOC leichter und flexibler und reduziert Gewicht und Volumen um über 70 %. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft für mobile Geräte oder Installationsszenarien mit beengten Platzverhältnissen. In den meisten Fällen ist USB AOC sofort einsatzbereit (Plug & Play), ohne dass spezielle Treibersoftware installiert werden muss.
Funktionsprinzip
Das Funktionsprinzip von USB AOC basiert auf vier Hauptkomponenten.
1. Elektrischer Signaleingang: Wenn ein Gerät Daten über eine USB-Schnittstelle sendet, erreicht das erzeugte elektrische Signal zunächst ein Ende des AOC. Die hier verwendeten elektrischen Signale entsprechen denen der herkömmlichen Kupferkabelübertragung und gewährleisten so die Kompatibilität mit bestehenden USB-Standards.
2. Elektrisch-optische Wandlung: Ein oder mehrere oberflächenemittierende Laser mit vertikalem Resonator sind an einem Ende des AOC-Kabels eingebettet und wandeln die empfangenen elektrischen Signale in optische Signale um.
3. Glasfaserübertragung: Sobald elektrische Signale in optische Signale umgewandelt sind, werden diese optischen Impulse über große Entfernungen entlang des Glasfaserkabels übertragen. Aufgrund der sehr geringen Dämpfungseigenschaften von Glasfasern können hohe Datenübertragungsraten auch über große Entfernungen aufrechterhalten werden, und sie sind nahezu unempfindlich gegenüber externen elektromagnetischen Störungen.
4. Umwandlung von Licht in Elektrizität: Sobald der informationstragende Lichtimpuls das andere Ende des AOC-Kabels erreicht, trifft er auf einen Fotodetektor. Dieser erfasst optische Signale und wandelt sie wieder in elektrische Signale um. Nach Verstärkung und weiteren Verarbeitungsschritten wird das wiederhergestellte elektrische Signal an das Zielgerät übertragen, womit der Kommunikationsprozess abgeschlossen ist.
Veröffentlichungsdatum: 13. Februar 2025