Um der steigenden Nachfrage nach Bandbreite gerecht zu werden, wurde Glasfaser gewählt – ein Übertragungsmedium, das zudem höhere Sicherheit und bessere Qualität bietet. Glasfaser gilt weithin als das am besten geeignete Übertragungsmedium für Dienste mit hoher Bandbreite. Fiber to the Home (FTTH) ist die neueste technologische Weiterentwicklung, die Hochgeschwindigkeitsdienste ermöglicht, indem ausschließlich Glasfaserkabel und optische Elemente die Vermittlungsstellen der Betreiber mit den Endkunden verbinden. FTTH hat weltweit über 20 Millionen Abonnenten und wächst stetig.
Geschichte:
1975 wurde das erste kommerzielle Glasfaser-Kommunikationssystem in Bournemouth, Großbritannien, installiert. Sechs Monate später folgte ein weiteres System in Japan, und im Jahr darauf installierten GTE und AT&T jeweils zwei Systeme in Kalifornien bzw. Chicago, USA.
In den 1980er-Jahren begannen Kabelfernsehbetreiber, Metallkabel durch Glasfaserkabel zu ersetzen, um Hybrid-Glasfaser/Koaxial-Netze (HFC) und Fiber-to-the-Curb-Systeme (FTTC) zu schaffen, da die vorherige Technologie keine kostengünstigen Glasfaseranschlüsse für die Abonnenten ermöglichte.
NTT Japan investierte erheblich in Forschung, um die technologischen Herausforderungen für den Ausbau von FTTH zu bewältigen. 1990 kündigte NTT daher einen Plan zur flächendeckenden Einführung dieser Technologie bis 2025 an, um ganz Japan damit zu versorgen, da sie als zukunftsweisend galt. Zu diesem Zweck beauftragte NTT weltweit führende Hersteller wie AT&T, Fujitsu, Hitachi und Fujikura mit der Entwicklung der notwendigen Systeme für FTTH-Netze. 1994 gab NTT bekannt, dass die Installationskosten für FTTH-Systeme bis zum Jahr 2000 denen für herkömmliche Kabel entsprechen würden.
2001 begann NTT mit dem Angebot von FTTH und senkte die Installationskosten drastisch. Infolgedessen stieg die Zahl der Nutzer rasant an, was andere Betreiber zum Nachziehen veranlasste. Mittlerweile verfügen über 40 Länder weltweit über FTTH-Netze.
FTTx
ist die allgemeine Bezeichnung für Breitbandnetzarchitekturen in der Telekommunikation, die Glasfaserkabel nutzen, um die metallischen Kabel der Endverbindung zum Teilnehmer ganz oder teilweise zu ersetzen. Das Akronym FTT steht für Fiber To The (Glasfaser bis zum Anschlusspunkt), wobei der Buchstabe anstelle des „x“ den Punkt angibt, bis zu dem die Glasfaserleitung reicht. Ab diesem Punkt bis zum Gebäude des Nutzers werden metallische Kabel verwendet.
Die verschiedenen FTTx-Architekturen sind:
FTTN (Fiber To The Node),
FTTC (Fiber To The Curb),
FTTB (Fiber To The Building), FTTH
(Fiber To The Home) – hier werden keine metallischen Kabel verwendet – und
FTTP/FTTU (Fiber To The Premise (USA) / Fiber To The User). Diese Bezeichnungen bedeuten, dass die Glasfaser direkt von den Einrichtungen des Netzbetreibers zu den Gebäuden von Unternehmen oder Nutzern verläuft, die hohe Geschwindigkeiten und eine dedizierte Glasfaserleitung benötigen.
Optische Verteilnetze (ODN):
Ein FTTH-Netzwerk lässt sich in drei Hauptkomponenten unterteilen: den Serverraum bzw. die Vermittlungsstelle, das optische Verteilnetz (ODN) und die Anschlüsse/Geräte beim Nutzer.
Der Serverraum, auch Kopfstelle oder Vermittlungsstelle genannt, verfügt über die notwendige Ausrüstung zum Senden und Empfangen von Informationen an und von Abonnenten und Inhaltsanbietern. Er benötigt daher Empfangsgeräte für Sprache, Video und Daten, die anschließend über ein optisches Netzwerkterminal (OLT) an die Nutzer verteilt werden.
Das ODN stellt das optische Übertragungsmedium zwischen OLT und Nutzer bereit. Das
ODN ist ein kritischer Bestandteil von FTTH-Netzwerken, da die Kopfstellen und Geräte der Nutzer über einen Zeitraum von 20, 30 oder mehr Jahren problemlos aktualisiert werden können und weiterhin dasselbe ODN nutzen. Daher muss die Installation zuverlässig sein, um auch langfristig zuverlässig zu funktionieren.
Es gibt zwei Haupttypen von optischen Netzwerken:
Aktive optische Netzwerke (AON) nutzen aktive, strombetriebene Elemente und ermöglichen große Entfernungen zwischen Serverraum und Teilnehmern.
Passive optische Netzwerke (PON) hingegen verwenden ausschließlich passive Netzwerkelemente, sodass an keinem Zwischenpunkt im Netzwerk Strom benötigt wird. Diese Netzwerktypen sind besonders in großen Netzwerken weit verbreitet, und obwohl die maximale Entfernung 10 bis 60 km beträgt, gilt dies als ausreichend. Passive Netzwerke benötigen im Falle eines Technologiewechsels in der Regel keine Aufrüstung.
PON-Netzwerktechnologie:
PON-Netzwerke unterscheiden sich primär durch die an ihren Enden angeschlossene aktive Technologie, die ihnen unterschiedliche Eigenschaften und Fähigkeiten verleiht. Die aktuellen PON-Netzwerke sind:
BPON: Dieses Netzwerk basiert auf dem älteren APON-Standard ITU-T G.983 und nutzt den Asynchronous Transfer Mode (ATM). Es ermöglicht Downloadgeschwindigkeiten von 155, 622 und 1244 Mbit/s sowie Uploadgeschwindigkeiten von 155 oder 622 Mbit/s im asymmetrischen oder symmetrischen Modus. Die maximale Entfernung von der Vermittlungsstelle zu den Teilnehmern beträgt 20 km, und die maximale Anzahl der Teilnehmer pro Glasfaser beträgt 32.
– EPON/GEPON: Diese Technologien basieren auf Ethernet- bzw. Gigabit-Ethernet-Datenverkehr gemäß IEEE 802.3ah-Standard. Ihre Download- und Upload-Geschwindigkeiten sind symmetrisch und betragen 1244 Mbit/s. Die maximale Entfernung zu den Teilnehmern beträgt 10 km, wobei eine Erweiterung auf 20 km geprüft wird. Bis zu 32 Teilnehmer können sich eine Glasfaser teilen, die von der Vermittlungsstelle ausgeht. Diese Technologie ist weltweit weit verbreitet, insbesondere in Asien und im Pazifikraum, mit über 13 Millionen Nutzern.
– GPON: Dies ist eine Weiterentwicklung des BPON-Standards gemäß ITU-T G.984 und bietet hohe Download- und Upload-Geschwindigkeiten von bis zu 2488 Mbit/s im symmetrischen und asymmetrischen Modus. Es kann ATM-, Ethernet- und TDM-Datenverkehr nutzen. Die maximale Anzahl der Nutzer pro Glasfaser beträgt 64, wobei eine Erhöhung auf 128 geprüft wird. Die maximale Entfernung zu den Teilnehmern beträgt bis zu 60 km. All diese Eigenschaften stellen Verbesserungen gegenüber anderen Technologien dar. Daher wurde diese Technologie von den meisten Betreibern, die nach ihrer Entwicklung mit dem Ausbau begannen, gewählt, so auch von Telefónica in Spanien.
Netzwerktopologien:
Die für die Anbindung der Teilnehmer konzipierten Netzwerke wurden unter Berücksichtigung der Erwartungen und potenziellen Bedürfnisse der Nutzer entwickelt. Daraus ergeben sich die folgenden Topologien:
- Punkt-zu-Punkt (P2P): Hierbei handelt es sich um eine direkte Verbindung von der Vermittlungsstelle zum Teilnehmer. Eine Gruppe von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen von derselben Quelle ergibt eine Sterntopologie. Diese Topologie wird für Büros oder Nutzer verwendet, die dedizierten Datenverkehr benötigen.
- Punkt-zu-Mehrpunkt (P2MP): Jede vom Kopfende ausgehende Glasfaser bedient mehrere Nutzer über passive oder aktive Elemente. Diese Topologie wird auch als Baumtopologie bezeichnet.
- Ring: Die Glasfasern verlassen die Vermittlungsstelle und kehren am Ende ihres Weges zurück. Dadurch kann der Dienst über Zweige mit Splittern oder aktiven Elementen zu den Nutzern bereitgestellt werden. Diese Topologie bietet die Möglichkeit der Verbindungsredundanz.
Es ist möglich, Netzwerke mit unterschiedlichen Topologien zu kombinieren, um das Angebot zu diversifizieren, die Zuverlässigkeit zu verbessern oder mehr Flexibilität für zukünftige Erweiterungen oder Modifikationen zu ermöglichen.
Die gängigsten Topologien in FTTH-Systemen sind P2P und P2MP.
Instrumentierung für FTTH-Netzwerke:
Die für die Installation und Wartung von FTTH-Netzwerken benötigte Instrumentierung variiert je nach den spezifischen Netzwerkaufgaben. Diese Aufgaben lassen sich wie folgt unterteilen:
- Installation von Geräten in der Vermittlungsstelle.
- Installation des optischen Verteilnetzes (ODN).
- Installation und Aktivierung
von Teilnehmeranschlüssen. - Wartung
der Vermittlungsstellenausrüstung. - Wartung des optischen Verteilnetzes.
- Teilnehmerwartung.
Installation und Wartung der Vermittlungsstellenausrüstung
: Folgende Instrumentierung ist erforderlich:
- Selektiver optischer Leistungsmesser für GPON mit mindestens den folgenden Messeigenschaften: Wellenlängen 1310, 1490 und 1550 nm, maximale Leistung ≥ +6 dBm. Dieses Gerät ermöglicht die Überprüfung der optischen Ausgangsleistung des OLT (Abbildung 2).
- Videoanalysatoren: CATV, VHD, IPTV, MPEG und MPEG2.
- Audioanalysatoren: VoIP, PSTN.
- Kabelanalysatoren.
- Daten- und Protokollanalysatoren: Ethernet, ATM, xDSL (ADSL2+, VDSL…). (Abbildungen 3 und 4).
Die Analysatoren ermöglichen die Überprüfung der Einhaltung der geltenden Normen.
Für die Installation des optischen Verteilnetzes werden Baugeräte und Messgeräte zur Überprüfung und Prüfung benötigt.
Baugeräte:
- Glasfaser-Spleißgerät. (Abbildung 5).
- Werkzeuge zur Reinigung und Inspektion von Steckverbindern.
Messgeräte:
- OTDR mit Wellenlängen von 1310 und 1550 nm, einem Dynamikbereich
von ≤ 32 dB und einer Startfaser (Dummy-Faser) von ≤ 300 Metern zur Lokalisierung potenzieller Fehler in der Installation. (Abbildung 6).
- Lichtquelle mit Wellenlängen von 1310, 1490 und 1550 nm, einem Ausgangspegel von ≤ -10 dBm und ein optisches Leistungsmessgerät mit einer Mindestempfindlichkeit von -40 dBm zur Messung von Netzwerkverlusten oder Verlusten an optischen Elementen. (Abbildung 7).
Instrumentierung für neue Teilnehmeranschlüsse
– Fusionsspleißgerät, mechanisches Spleißgerät oder Feldstecker-Montagesatz. (Abbildungen 8, 9 und 10).
– Selektives optisches GPON-Leistungsmessgerät für Wellenlängen von 1310, 1490 und 1550 nm mit einer minimalen Empfindlichkeit von -40 dBm zur Überprüfung, ob das optische Signal beim Teilnehmer und das vom ONT ausgesendete Signal den korrekten Pegel aufweisen.
– OTDR mit einer Wellenlänge von 1625 oder 1650 nm, ausgestattet mit einem Bandpassfilter und einer 300 Meter langen Dummy-Faser zur Lokalisierung potenzieller Installationsfehler bei Beleuchtung der Faser. (Abbildung 11).
– ONT oder Simulator zur Überprüfung der Kommunikation mit dem OLT.
– Werkzeuge zur Reinigung und Inspektion von Steckverbindern.
– Sichtbare Lichtquelle (650 nm) zur Lokalisierung von Fasern und Fehlern auf kurze Distanz; nicht zwingend erforderlich, aber aufgrund ihrer Nützlichkeit und der geringen Kosten empfehlenswert.
Instrumentierung für die Wartung optischer Verteilnetze
– OTDR mit einer Wellenlänge von 1625 oder 1650 nm, ausgestattet mit einem Bandpassfilter und einer 300 Meter langen Dummy-Faser zur Lokalisierung potenzieller Installationsfehler bei Beleuchtung der Faser.
Instrumentierung für die Teilnehmerwartung
– Selektives optisches Leistungsmessgerät für GPON-Netze mit Wellenlängen von 1310, 1490 und 1550 nm und einer minimalen Empfindlichkeit von -40 dBm zur Überprüfung, ob das optische Signal beim Teilnehmer und das vom ONT ausgesendete Signal den korrekten Pegel aufweisen.
– OTDR mit einer Wellenlänge von 1625 oder 1650 nm, ausgestattet mit einem Bandpassfilter und einer 300 Meter langen Dummy-Faser zur Lokalisierung potenzieller Installationsfehler bei Beleuchtung der Faser.
– Aktivitätsdetektoren zur Überprüfung der optischen Kommunikation zwischen OLT und ONT.
– Werkzeuge zur Reinigung und Inspektion von Steckverbindern.
Die Instrumentierung erfordert spezialisiertes Fachpersonal mit fundierten Kenntnissen in der Durchführung von mechanischen Verbindungen und im Umgang mit den Messgeräten. Wartungspersonal benötigt jedoch mehr Expertise als Installationspersonal, da es Messergebnisse interpretieren und Fehler lokalisieren muss. Um die Fehlersuche zu beschleunigen, ist es wichtig, Testprotokolle für die häufigsten Fehler zu definieren. Telecom Unitronics ist spezialisiert auf die Schulung von Experten in neuen Technologien durch spezifische, auf die technischen Bedürfnisse jedes einzelnen Fachmanns zugeschnittene Kurse.
Telecom Unitronics ist ein Vorreiter bei der Einführung modernster Instrumentierungslösungen für neue Schlüssel-, Funk- und Glasfasernetze. Unsere Qualitätsphilosophie hat uns dazu geführt, die fortschrittlichsten Lösungen durch die Auswahl der besten Hersteller von Mess- und Prüfgeräten zu finden.
Autor: Pedro Notario, Technischer Direktor von TELECOM UNITRONICS.
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