Wie ist das Glasfasernetz aufgebaut?

Wie ist das Glasfasernetz aufgebaut?

Das ursprüngliche Kommunikationsnetz basierte auf analogen Daten und wurde über Kupferkabel realisiert. Der Fortschritt der Technologie wird jedoch immer schneller und die notwendigen Übertragungsraten müssen dementsprechend größer werden. Im digitalen Zeitalter müssen die Kupferkabel nach und nach weichen und werden durch moderne Glasfaserkabel ersetzt.

Doch welche Ausbaustufen gibt es überhaupt? Wie wird das Glasfasernetz an das bestehende Kupfernetz angebunden? Welche Technologien können durch das neue Glasfasernetz realisiert werden?

Welche Ausbaustufen des Glasfaseranschlusses gibt es und was bedeutet FTTx?

Formen von FTTx: FTTC, FTTB und FTTH
Abb. 1: Formen von FTTx: FTTC, FTTB und FTTH
Auf Basis einer Grafik von Riick~commonswiki, bearbeitet von Getsnoopy,
unter der Creative Commons-Lizenz „Namensnennung – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 3.0 nicht portiert“

In den meisten Fällen sind Glaserfasernetze derzeit so aufgebaut, dass diese vom entsprechenden Netzbetreiber von einer Vermittlungsstelle aus in Richtung des Kunden geführt werden. Hier gibt es dann verschiedene Möglichkeiten, wie der Glasfaseranschluss verteilt wird. Der Überbegriff dafür lautet FTTx.

Unter dem Überbegriff FTTx gibt es folgende Ausbaustufen:

  • FTTC (Fibre To The Curb)
  • FTTB (Fibre To The Building)
  • FTTH (Fibre To The Home)

Was bedeutet FTTC?

Unter FTTC versteht man den Ausbau mit Glasfasern bis zum Bordstein, wo die Glasfaser dann schließlich in einem Multifunktionsgehäuse endet. Außerdem werden an dieser Stelle die Signale der Glasfasertechnik auf Kupferkabel bis zum entsprechenden Teilnehmer umgesetzt. Dies wird auch als hybrides Netz bezeichnet. Der Vorteil hierbei ist, dass aufgrund der deutlich kürzeren Kupferleitungen sehr viel größere Bandbreiten übertragen werden können.

Was bedeutet FTTB?

Hier werden die Glasfasern bis ins Gebäude zu einem Hausübergabepunkt geführt. Ab diesem Punkt werden dann wieder die vorhandenen Kupferkabel verwendet sowie das Signal von der Glasfaser auf die vorhandene Infrastruktur umgesetzt.

Was bedeutet FTTH?

Bei FTTH wird die Glasfaserleitung bis zum Teilnehmeranschluss in der Wohnung des Teilnehmers verlegt. Natürlich wird hierbei nicht jeder Kunde ein eigenes Glasfaserkabel von der Vermittlungsstelle erhalten – Ausgetauscht oder ersetzt wird die Kupferleitung vom Kabelverzweiger oder vom Multifunktionsgehäuse.

Wie kann das Glasfasernetz mit dem bestehenden Kupfernetz verbunden werden?

Ein Multifunktionsgehäuse
Abb. 2: Ein Multifunktionsgehäuse
Bild von LSDL unter der Creative Commons-Lizenz „Namensnennung 2.0 Deutschland“

Im ersten Abschnitt wurden die verschiedenen Ausbaustufen des Glasfasernetzes genauer betrachtet. Je nach Ausbaustufe wird das ankommende Glasfaserkabel an Teile des bestehenden Kupferkabels angeschlossen oder mittels Modem direkt an die Wohnung übergeben.

Was ist ein Multifunktionsgehäuse?

Multifunktionsgehäuse sind aktive Kabelverzweiger einer neuen Generation. Mit diesen neuen Multifunktionsgehäusen wird die aktive Technik näher zum Kunden gebracht und der Weg zum Kunden für die Datenübertragung über das schlechtere Kupfernetz verkürzt. Dadurch können deutlich höhere Bandbreiten übertragen werden.

Die Verbindung zwischen dem ankommenden Glasfaserkabel und dem weiterführendem Kupferkabel funktioniert über eine sogenannte optische Netzwerkeinheit (ONU), die in einem Multifunktionsgehäuse des Netzbetreibers sitzt. Hier werden die Signale für eine Übertragung zum Teilnehmer auf der vorhandenen Kupferleitung umgesetzt.

Optische Netzwerkeinheit (ONU)
Abb. 3: Optische Netzwerkeinheit (ONU)
Bild von L_archi unter der Creative Commons-Lizenz „Namensnennung 1.0 generisch“

Wie funktioniert ein Medienkonverter?

Medienkonverter sind Geräte, die im Netzwerk zur Umsetzung von Signalen verschiedener Übertragungsmedien verwendet werden. Mit diesen werden die zu übertragenden Daten physikalisch auf die verschiedenen Anschlusskabel, wie Twisted-Pair Kabel, Koaxleitungen und LWL, von einem auf das andere Medium umgesetzt. Dadurch kann zum Beispiel über eine Twisted-Pair Leitung eine größere Übertragungsreichweite erreicht werden.

Wann wird ein Glasfasermodem/-router benötigt?

Bei Anschlüssen wie FTTC oder FTTB werden keine speziellen Glasfasermodems benötigt. Bei diesen wird die Umsetzung entweder im Multifunktionsgehäuse (FTTC) oder direkt am Hausanschluss (1) erledigt.

Glasfasermodems werden dann benötigt, wenn, wie bei FTTH, der Ausbau der Glasfaser bis in die Wohnung des Kunden erfolgt. In diesem Fall wird das Glasfaserkabel vom Hausanschluss bis in die Glasfaserdose (2) in der Wohnung geführt. An dieser Dose wird dann das entsprechende Glasfasermodem (3) über ein Glasfaserkabel angeschlossen, mit welchem der Router (4) über ein LAN-Kabel verbunden wird (siehe Abb. 5).

Glasfaser-Modem
Abb. 5: Glasfaser-Modem

Welche Internettechnologien sind in den verschiedenen Glasfaserausbaustufen realisierbar?

Durch den stetigen Ausbau des Glasfasernetzes und die verschiedenen Möglichkeiten der Anbindung FTTx sind auch moderne Internettechnologien nutzbar. Hier sind insbesondere zwei Dinge nennenswert: Zum einen G.fast, zum anderen GPON. Diese beiden Techniken sind neu und basieren in der Regel auf Glasfasernetzen.

Was ist G.fast?

G.fast ist der neueste DSL-Standart und so gesehen der Nachfolger von VDSL2. Mit G.fast lassen sich über sehr kurze Entfernungen Datenraten im Gigabit-Bereich realisieren. Für die Übertragung werden bei G.fast sehr viel höhere Frequenzbereiche genutzt, als bei VDSL2. Die Bandbreite bei VDSL2 und Supervectoring beträgt 35 MHz. Bei G.fast werden 106 MHz bzw. bis zu 212 Mhz verwendet. Zum Erreichen dieser Bandbreiten muss das Glasfasernetz so nah wie möglich zum Kunden. Am besten eignen sich hierfür FTTB (Glasfaser bis ins Haus) oder FTTH (Glasfaser bis in die Wohnung).

TechnologieFrequenzbereichDownloadUploadLeitungslänge
G.fast106 MHz500 Mbit/s500 Mbit/s250 m
G.fast212 MHz1000 Mbit/s1000 Mbit/s250 m

Tabelle 1: G.fast 106 MHz und 212 MHz im Vergleich

 

Was ist GPON und wie funktioniert es?

GPON ist ein optisches Übertragungsnetz, um große Entfernungen zu überbrücken.

GPON (Gigabit Passive Optical Network) verwenden Glasfaserkabel anstatt der bisher verwendeten Kupferkabel. Bei GPON sind Übertragungsraten je nach angewendeter Technik bis zu 2,5 Gbit/s im Downstream möglich. GPON ist eine sogenannte Shared-Medium-Technologie. Das heißt, dass die mögliche Übertragungsrate auf die jeweiligen Nutzer verteilt wird. Hierfür wird ein Splitter verwendet. Dieser verteilt das ankommende Signal auf 32 bzw. 64 Fasern, die dann zum Kunden weiterlaufen. Interessant an dieser Methode ist, dass das Eingangssignal des Splitters gleichermaßen an alle Fasern verteilt wird. Der Splitter ist bei GPON passiv und benötigt keine eigene Energieversorgung. Jeder Nutzer dieser Fasern bekommt die gleichen Daten geliefert. Die Zuordnung der Daten geschieht durch eine AES-Verschlüsselung. Durch diese Verschlüsselung kann der Empfänger nicht den kompletten Datenstream, der am Eingang liegt, entschlüsseln, sondern nur die Daten, die er auch angefragt hat.

GPON Splitter und Netzstruktur
Abb. 6: GPON Splitter und Netzstruktur

GPON und die Datenübertragung können über eine oder zwei Fasern realisiert werden. Wenn zwei Fasern verwendet werden, ist jeweils eine Faser für den Downstream und eine für den Upstream reserviert. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den Down- und den Upstream über eine Faser zu realisieren. In diesem Falle kommen zwei unterschiedliche Wellenlängen der optischen Übertragung zum Einsatz. Für den Downstream wird dann die Wellenlänge 1490 nm verwendet, für den Upstream die Wellenlänge 1310 nm.

Zusammenfassung

Die Netzstruktur ist im Wandel. Glasfaserleitungen können in verschiedenen Ausbaustufen FTTx bis zum Nutzer verlegt werden. Die immer kürzer werdende Kupferstrecke des Teilnehmers bietet die Nutzung moderner Internettechnologien, wie G.Fast oder GPON, an und kombiniert diese mit hohen Download- und Uploadgeschwindigkeiten.

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