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4-2022

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Zeitschrift für Elektro-, Gebäude- und Sicherheitstechnik, Smart Home

Netzwerke und

Netzwerke und Kommunikation Der optische Splitter Ein Splitter ist eine passive Komponente, die ein ankommendes Signal gleichmäßig auf mehrere Lichtwellenleiter aufteilt oder in Gegenrichtung mehrere Signale auf einen Lichtwellenleiter zusammenführt (Combiner- Funktion). In der optischen Übertragungstechnik dient der Splitter als optischer Verteiler, der die Signale von einem passiven optischen Netz (PON) auf bis zu 32 oder 64 Lichtwellenleiter verteilt. Praktischen Einsatz findet der Splitter in optischen Netzwerkeinheiten (ONT/ONU) im Anschlussbereich von Zugangsnetzen. Kein Fußballclub gemeint: HFC HFC steht hier für Hybrid Fiber Coax. Ein HFC-Netz ist eine Mischform von Glasfaser- und Koaxialnetz. Bis zu den Endpunkten der örtlichen Glasfasernetze (FTTx-Netze) werden optische Signale transportiert, dann im O/E- Wandler (optisch/elektrisch) in elektrische Signale umgewandelt und von da über Koaxialkabel in die einzelnen Gebäude-/Wohnungsinstallationen geführt. Das Glasfasernetz stellt in HFC-Netzen das Backbone, also sinnbildlich das Rückgrat dar, während mit Koaxialkabel die Endverbraucher versorgt werden. Das sieht dann in der Praxis folgendermaßen aus: Siedlungen oder Wohngegenden werden in Segmente aufgeteilt. In jedem Segment sind Koaxialkabel verlegt, die von den einzelnen Häusern zu verschiedenen Netzwerkknoten (Nodes) führen. Jeder Node ist an das Glasfaser- Backbone angeschlossen und überträgt die Daten von einem auf das andere Netzwerk. Ein Vorteil an HFC-Netzen besteht darin, dass sie relativ kostengünstig auch hohe Datenmengen übertragen können. Dies deswegen, weil die koaxialen Strecken kurz sind (geringe Dämpfung). Das Preis/Leistungs-Verhältnis ist darum sehr attraktiv. Man verzichtet zwar auf die mögliche sehr hohe Geschwindigkeit eines Glasfasernetzes, indem man diese mit dem Koaxbereich gewissermaßen ein wenig ausbremst, spart aber die Kosten für das Verlegen von Glasfaseranschlüssen zu jedem Haus. Daher haben viele Kabelnetzbetreiber ein Hybrid-Fiber-Coax-Netz und bewerben dieses auch. Nicht zu Unrecht. Denn da jedes Segment über einen separaten Netzwerkknoten mit dem Glasfaser- Glasfaser im Einfamilienhaus: BEP und ONT liegen unmittelbar nebeneinander (Quelle: https://highspeed.lew.de) Backbone verbunden ist, sind Engpässe im HFC-Netz leicht zu beheben. Diese kommen üblicherweise nur innerhalb der einzelnen Koaxial- Segmente vor. Wenn die Kapazität eines Segments nicht mehr ausreicht, kann dieses einfach in mehrere kleine Teile geteilt werden. Jeder Teil bekommt dann seinen eigenen Node und wird ein eigenständiges Segment. Somit werden die einzelnen Segmente kleiner, und es müssen sich weniger Haushalte die Bandbreite teilen. Wie funktioniert ein HFC-Netz? HFC-Netzwerke werden stets bidirektional genutzt, was bedeutet, dass Steuerimpulse sowie Multimedia-Inhalte, Sprachbotschaften oder Internetdaten Glossar APL, Abschlusspunkt Linientechnik auch Hausübergabepunkt genannt, Abschluss des Ortsnetzes, andere Bezeichnung für BEP BEP, Building Entry Point Gebäudeeinführungspunkt, bei der Glasfaserversorgung kleiner Hausanschlusskasten des Glasfaserkabels, den man im Keller oder ersten beheizbaren Raum findet BGT, Baugruppenträger Dieser dient zur Aufnahme von Glasfaser-Abschlussmodulen DOCSIS 3.1 DOCSIS steht für Data Over Cable Service Interface Specification. Der DOCSIS-3.1-Standard spezifiziert die Datenübertragung im bestehenden Kabel-TV-Netzwerk. Der Standard überträgt bis zu 10 Gbit/s im Downstream und bis zu 1 Gbit/s im Upstream. Datenverkehr und Fernsehsignale zu kombinieren, ist bis heute praktisch: So können Nutzer einfach den vorhandenen Koaxialanschluss der TV-Dose verwenden, um Highspeed-Internet zu erhalten. Damit steht DOCSIS in direkter Konkurrenz zu DSL, schafft aber Übertragungen über erheblich größere Leitungslängen und höhere Datenraten. DOCSIS 4.0 DOCSIS 4.0 ist eine Vollduplex-Version, was bedeutet, dass die Daten gleichzeitig in beide Richtungen übertragen werden. Aktuell wird upstream und downstream noch in unterschiedlichen Frequenzbereichen gesendet, wobei für den Upstream weniger Bandbreite vorgesehen ist als für den Downstream. Laut DOCSIS-Entwickler CableLabs wird DOCSIS 4.0 bis zu 10 Gbit/s im Downstream und 6 Gbit/s im Upstream ermöglichen. Für sein erweitertes Frequenzspektrum benötigt DOCSIS 4.0 allerdings technische Änderungen in der Netzebene N3. Feeder Bezeichnung für das Versorgungskabel aus dem externen Netz (Netzebene N3) FO Field Das Glasfaser-Klemm-Tool FO Field von R&M erlaubt den Anwendern mehr Unabhängigkeit. Mit dem Stecker können sie beliebig lange Rangierkabel an beliebiger Stelle abschließen. Der Steckverbinder kann an jedes Installationskabel montieren, wodurch Spleißen überflüssig wird. Der FO-Field-Stecker ist kompatibel mit allen Kabeltypen mit Durchmessern von 1,4 bis 3 mm. FTTH, Fiber To The Home FTTH meint den Anschluss eines Hauses an Informations-, Unterhaltungs- und Kommunikationsangebote mittels Glasfaser. Diese Entwicklung ist auch in Deutschland schon voll im Gange. Hausintern aber scheiden sich die Geister: Das klassische elektrische Koaxkabelnetz existiert neben neuen Glasfasernetzen. Denen gehört die Zukunft. Denn Glasfasertechnik verspricht Vorteile, wie extreme Schnelligkeit der Datenübertragung (kein Flaschenhals), Störunempfindlichkeit und Störfreiheit sowie effizientes (energiearmes) Wirken. Gf-Ad, Glasfaser- Anschlussdose An diese wird das Glasfasermodem (ONT) angeschlossen. Gf-Am, Glasfaser- Abschlussmodul Spleißmodul zum Auflegen bzw. Abschließen von Glasfasern 42 Haus und Elektronik 4/2022

Netzwerke und Kommunikation Glasfaser im Mehrfamilienhaus: Der ONT wird näher am Router platziert (Quelle: https://highspeed.lew.de) als elektrische Impulse über die koaxialen Verbraucherzuleitungen vom Netzwerkknoten zum angeschlossenen Haushalt und zurück übertragen werden. HFC-fähige Empfangsgeräte können sich überdies in bestehende Funknetze einwählen, um mit dem Hub zu kommunizieren bzw. Daten auszutauschen. Hochwertige Koaxialkabel erlauben hohe Datenübertragungsraten, wenn sie nicht zu lang sind. Bei HFC macht man sich einerseits die Geschwindigkeit von Glasfasernetzen zunutze und spart andererseits Kosten, indem die Hightech-Glasfaserkabel bei den Hauszuleitungen einfach durch kostengünstigere Koaxialkabel ersetzt werden. Das primäre Einsatzgebiet für HFC ist das Kabelfernsehen. Meist verfügen Kabelanschlüsse über digitale Rückkanäle, welche eine interaktive Steuerung des Fernsehgeschehens (Video on Demand) ermöglichen. Aber nicht nur TV-Signale, auch Internet- und Telefonverbindungen werden von der beauftragten Kabelgesellschaft über HFC-Netze abgewickelt. Der Internet- Betrieb profitiert dabei von der hohen Bandbreite der HFC-Netze. Warum auch HFC-Netze zukunftssicher sind HFC-Netze verfügen mit DOCSIS 3.1 (1,2 GHz) über die gleiche technische Leistungsfähigkeit wie die aktuell eingesetzte Glasfasertechnologie GPON (Gigabit-PON) und bieten mit dem Ausbau von DOCSIS 4.0 perspektivisch die gleichen Downloadraten wie der GPON-Nachfolger XGS-PON (10 GBit/s). Zudem fallen im Vergleich zum FTTH-Ausbau (Glasfaser bis ins Haus/ in die Wohnung) die Investitionen in ein Upgrade der HFC-Netze auf DOCSIS 4.0 deutlich geringer aus. Hintergrund ist, dass sich der Glasfaserausbau auf den Umbau von Straßen-Verstärkerstellen in Fiber-Nodes sowie den Austausch von Komponenten (z.B. Kabelmuffen, Verzweiger, Hausverstärker) konzentriert. Bereits mit DOCSIS 3.1 bietet ein HFC- Netz noch großes Potenzial. So besteht die Möglichkeit, dem Upload in einem Cluster mehr Frequenzen zuzuordnen. Durch die Anpassung der Frequenzzuweisung zwischen Up- und Download im bestehenden Spektrum können die Anbieter die Upload-Raten (Rückkanal) variabel gestalten. Mit der Evolution zu DOCSIS 4.0 erhöht sich das maximale Download-Tempo auf 10 Gbit/s und das Upload-Tempo auf 6 Gbit/s. Dazu muss allerdings das für die Datenübertragung vorgesehenen Frequenzspektrums auf bis zu 1,8 GHz erweitert werden. Ratschläge für „Fiber in the Home“ Wer einen Glasfaseranschluss besitzt und diesen noch nicht nutzt, erhält z.B. in den folgenden beiden leicht im Internet zu findenden Ratgebern praktische Tipps und Hinweise: Gf-Güp, Glasfaser-Gebäudeübergabepunkt Netzabschlusspunkt des Netzbetreibers Gf-Gv, Glasfaser-Gebäudeverteiler Abschlusspunkt des Netzes innerhalb des Gebäudes (s. NE4) Gf-Sp, Glasfaser-Sammelpunkt Dieser bezeichnet Glasfaser-Spleißboxen im Gebäude, wo z.B. Glasfasern von Steigleitungskabeln in einzelnen Etagen mit den Fasern aus den Wohnungskabeln verbunden werden GPON, Gigabit-PON passives optisches Gigabit-Netzwerk (Datenraten über 1 Gbit/s können übertragen werden) GPON ist eine Technologie, die uns seit Jahren begleitet und verwendet wird, um sowohl im Upstream als auch im Downstream hohe Geschwindigkeiten zu ermöglichen. Dabei sind unterschiedliche Grenzen zu berücksichtigen: 60 km maximale logische Reichweite, 20 km maximale Distanz zwischen Sende-/Empfangspunkten und 20 km maximale differentielle Glasfaserdistanz. GPON bietet rund 1,2 Gbit/s Upload-Rate und rund 2,5 Gbit/s Download-Rate. HFC, Hybrid Fiber Coax vorteilhafte Mischform von Glasfaserund Koaxialnetz Da jeder ins HFC-Netz eingebundene Haushalt über einen eigenen Node mit dem Glasfiber-Backbone gekoppelt ist, sind kapazitive Engpässe leicht zu überwinden. Reicht die Leistungsfähigkeit eines Anschlusses nicht mehr aus, wird dieser auf mehrere kleinere Elemente aufgeteilt, welche jeweils über eigene Netzwerkknoten verfügen. Dies verringert die Zahl der Haushalte je Netzanschluss entscheidend. LWL, Lichtwellenleiter andere Bezeichnung für Glasfaser NE4, Netzebene 4 So wird der Netzabschnitt innerhalb des Gebäudes zwischen dem Glasfaser-Gebäudeverteiler (Gf-Gv) und dem Glasfasermodem (ONT) bezeichnet. NE5, Netzebene 5 Bereich der Verkabelung innerhalb einer Wohnung bzw. Gewerbeeinheit. Das Netz beginnt am ONT. OLT, Optical Line Terminal Die Hauptfunktion des OLT besteht darin, Signale für das PON-Netz umzuwandeln, zu rahmen und zu übertragen und die Multiplexing-Terminals des optischen Netzes für die gemeinsame Upstream-Übertragung zu koordinieren. ONT Optical Network Termination & ONU Optical Network Unit Jeweils gemeint ist ein Glasfasermodem. Es dient zur Umsetzung der optischen in elektrische Signale PON, Passive Optical Network Das sind optische Zugangsnetze, die im Bereich zwischen der Vermittlungsstelle und dem Kundenstandort aus passiven Bauelementen bestehen, also ohne eigene Stromversorgung und ohne Switching-Funktionalität. Diese Netzwerke kommen für den Anschluss von Teilnehmern an Vermittlungsstellen von Netzbetreibern wie bei Fiber To The Home (FTTH) zum Einsatz. POP, Point of Presence Vermittlungseinrichtung des Netzbetreibers RFoG, Radio Frequency over Glas allgemeine Bezeichnung für Glasfaserstrukturen der Informationstechnologie XGS-PON/XG-PON XGS-PON ist ein Standard, der eine symmetrische Datenübertragung bei 10 Gbit/s für Passive Optische Netze (PON) unterstützt. Die Abkürzung und steht für 10 Gigabit Symmetrisches PON. Die frühere Version XG-PON war eine nichtsymmetrische Übertragung und im Upstream auf 2,5 Gbit/s beschränkt. Einige Betreiber beginnen bereits damit, XGS-PON zu verwenden. Es ist sicherlich ein wichtiger Schritt in Richtung über die Grenzen von GPON hinaus. Haus und Elektronik 4/2022 43

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