Glasfasernetzstrukturen · As demand for broadband increases, the network can subsequently be upgraded . GpOn Ostalbkreis p2p . _ 41. Ostalbkreis _ OstalbkreIs. Stuttgarter Straße

Glasfasernetzstrukturen – Ein VErglEich zwischEn POn und P2P

GLASFASERNETZSTRUKTURENEin Vergleich zwischen PON und P2P

Impressum

Herausgeber: Landratsamt OstalbkreisStuttgarter Straße 4173430 Aalenwww.ostalbkreis.de

Tele-Kabel- Ingenieurgesellschaft mbHCuriestraße 1909117 Chemnitzwww.tki-chemnitz.de

Redaktion: Thomas JungnickelAndré Steinert Thomas HolyThomas KlopferWalter Berner

Herstellung und Gestaltung: Landratsamt Ostalbkreis

Aalen, August 2015

Glasfasernetzstrukturen – Ein Vergleich zwischen PON und P2P

III

Glasfasernetzstrukturen –

eIn VerGleIch zwIschen pOn und p2p

Kurzfassung ..................................................................................... IV

Abstract ..........................................................................................VII

Vorwort ........................................................................................... X

Inhaltsverzeichnis ..............................................................................XII

Abbildungsverzeichnis .......................................................................XIV

Tabellenverzeichnis ........................................................................... XV

Abkürzungsverzeichnis ......................................................................XVI

Literaturverzeichnis .......................................................................... XVII

1_Einleitung ....................................................................................18

2_Technologievergleich ......................................................................19

3_Kostenvergleich anhand zweier Simulationsgebiete .............................31

4_Kostenschätzung für den gesamten Ostalbkreis ..................................49

Anhang ......................................................................................... LVI


IV

kurzfassunG

In der vorliegenden Studie wurde ein Vergleich zwischen den beiden Netzstrukturen in der Glasfasertechnik hinsichtlich der Investitionskosten erstellt. Im ersten Vergleich anhand zweier Testgebiete im Ostalbkreis konnte festgestellt werden, dass Kosteneinsparungen bei Nutzung eines PON-Systems realistisch sind. Dafür sind besonders die Kosten für die aktive Technik, für das Material in der Hauptkabelebene und für die CO-Standorte ausschlaggebend. Ein weiterer Vorteil ist die Nutzungsmöglichkeit von vorhandener Infrastruktur. Kann bei einem möglichen Netzausbau auf derartige Strukturen zurückgegriffen werden, können die Kosten im PON-System weiter gesenkt werden. Durch die geringere Anzahl an CO-Standorten ergibt sich eine geringfü-gig höhere Tiefbaulänge, die das Ergebnis schmälert. Dafür benötigt man im Backbone-Bereich weniger Trassen und somit weniger Tiefbau, was zu einer Kostenreduzierung führt.

Werden die beiden Simulationsgebiete untereinander verglichen, dann zeigt sich, dass sich ein PON-System in dichtbesiedelten Gebieten besser eignet als in den ländlich geprägten Gebieten. Durch die höhere Anschlussdichte im städtischen Betrachtungsgebiet ergeben sich geringere Kosten aufgrund des geringeren Materialbedarfs in der Hauptkabelebene.

In der Berechnung für den gesamten Ostalbkreis ergibt sich ein ähnliches Ergebnis. Aufgrund der im P2P-System hohen Anzahl an benötigten Fasern, können im PON-System vor allem Kosten bei den Kabeln / Fasern (Einsparung ca. 73 % gegenüber P2P) sowie der passiven Faserab-schlüsse (Einsparung ca. 96 % gegenüber P2P) und der aktiven Technik im CO (Einsparung ca. 72 % gegenüber P2P) eingespart werden. Werden zusätzlich die Energieverbrauchskosten betrachtet, wird festgestellt, dass sich die Betriebskosten bei Nutzung eines Ports durch mehrere Kunden deutlich unterscheiden.

Das Einsparungspotential bei PON pro Gebäude von ca. 50 % (siehe Tabelle 8) erscheint auf den ersten Blick recht hoch. Die Vermutung liegt nahe, dass sich dieser Kostenvorteil von PON bei der Berücksichtigung der Tiefbaukosten reduzieren wird.

Die Ergebnisse der Studie beruhen auf einer Vielzahl von Annahmen, um die Berechnungen zu vereinfachen. Die vorgenommenen Berechnungen haben Modellcharakter. Die folgenden Punkte könnten in einer weiteren Betrachtung die Erkenntnisse bestätigen und vertiefen:

• In allen Szenarien wurde die Netzebene des Backbones nicht berücksichtigt. Durch die teils großen Abweichungen in der Anzahl der CO-Standorte wird sich der Vergleich zwischen den beiden Netzstrukturen durch die Einbeziehung der Backboneinfrastruktur verändern.

• Vor allem im Szenario für den gesamten Landkreis wurde die Vereinfachung getroffen, dass alle installierten CO die gleiche maximale Faseranzahl aufweisen. Allerdings wird diese Restriktion von einem realen Ausbau abweichen. Durch die teilweise stark dezentrale Ausrichtung der Siedlungsstruktur können auch mehr als die angenommenen


VKurzfASSuNg

50 CO-Standorte für ein P2P-System errichtet werden. So genannte Mini-CO-Standorte können zum Beispiel ca. 500 Teilnehmer versorgen. Deren Errichtungskosten sind dann nicht mehr mit den in der P2P-Betrachtung angesetzten Kosten für einen CO-Standort zu vergleichen.

• In Zusammenhang mit der Planung von Mini-CO-Standorten können durch eine Einbezie-hung bestehender FTTC-Infrastrukturen die Kosten bei der Errichtung der Hauptkabelebene reduziert werden. In beiden Szenarien sind solche parallelen Strukturen verwendbar.

• Durch die höhere Anzahl an Mikrorohren im P2P-System kann es im Bereich der CO-Standorte zu höheren Grabungskosten kommen, da hier die Grabenbreite von den Standardwerten abweicht. Durch diesen Effekt, kann der Kostenvorteil der PON-Struktur noch verstärkt werden.

Aufgrund der Ergebnisse aus den einzelnen Szenarien kann eine Entscheidung nur zu Gunsten eines Ausbaus mit einem PON-System insbesondere im städtischen Bereich erfolgen. Im Hin-blick auf die sehr hohen Ausbaukosten für den gesamten Landkreis sollten sämtliche Einspa-rungspotentiale ausgeschöpft werden. Bezüglich der Einhaltung der Förderrichtlinie des Landes Baden-Württemberg muss ein Open-Access realisiert werden. Dazu wurde in Absprache mit den Netzbetreibern des Ostalbkreises der Bitstream-Access als mögliche Lösung für die PON-Struktur ermittelt.

Grundsätzlich ist es allerdings möglich, dass in jedem CO eine andere Technik zum Einsatz kommen kann. In den dichtbesiedelten Bereichen des Ostalbkreises ist die PON-Struktur zu bevorzugen. In Ortsteilen mit geringen Anschlusszahlen, in denen ein Einsatz von Mini-CO-Standorten denkbar ist, kann auch ein P2P-System implementiert werden. Vor allem die Kosten-vorteile des PON-Netzes bei den passiven Faserabschlüssen und der aktiven Technik, die aus der hohen Anzahl von Teilnehmern pro Port resultieren, kommen in diesem Fall nicht zum Tragen.

ANREGUNGEN FüR dEN NETZAUSbAU

Es wird vorgeschlagen, dass der Netzbetrieb zunächst auf Basis einer PON-Netzstruktur erfolgt. Später kann mit wachsender Nachfrage nach Breitband das Netz bei Bedarf zu P2P aufgerüstet werden. Dafür sind die Voraussetzungen von Anfang an zu schaffen, weswegen bei der Planung und beim Bau des Netzes drei Punkte zu beachten sind:

1. Die Splitter sind so zu verbauen, dass sie langfristig zugänglich sind und ggf. durch solche mit einem kleineren Splittingverhältnis ausgetauscht werden können.

2. An den Standorten der Netzverteiler muss eine Möglichkeit zur Erweiterung bestehen, damit die PON-Struktur durch aktive P2P-Technik ergänzt oder ersetzt werden kann. Dies


VI KurzfASSuNg

kann beispielsweise durch einen zweiten Schaltschrank mit aktiver Technik geschehen, von dem die P2P-Verbindungen zum vorhandenen PON-Netzverteiler geschaltet werden.

3. Ebenfalls muss bei der Planung darauf geachtet werden, dass bei einer späteren Auf-rüstung des Netzes zu einem P2P-Netzwerk eine Anbindung der Netzverteiler an das Stromnetz möglich ist.

Da nach dem vorgeschlagenen Konzept für jeden Anschluss bereits von Anfang an zwei Fasern vorgesehen werden, sind bei einem späteren Übergang von PON zu P2P in der Verteilebene keine Tiefbauarbeiten mehr nötig. Da der Netzbetreiber mit PON beginnt, sind zu Beginn nur eine geringe Zahl von aktiven Bauelementen notwendig. Beides führt zu vergleichsweise geringen Investitionen. Auch die Betriebskosten (Strom, Kühlung) orientieren sich am aktuellen Bedarf. Steigt die Nachfrage nach Bandbreite, so kann das Netz ganz oder in Teilen von PON zu P2P aufgerüstet werden. Der gleichzeitige Betrieb beider Netzvarianten in einem Ort ist aus technischer Sicht problemlos möglich.

Mit dem Ansatz, von Beginn an in der Verteilebene alle für P2P erforderlichen Fasern zu verle-gen, die Möglichkeit zur späteren Aufrüstung auf P2P vorzusehen, die aktive Technik zu Beginn aber in PON auszuführen und später nachfrageorientiert auf P2P umzusteigen, wird dem heute in der Telekommunikationsbranche üblichen Ansatz „pay as you grow“ gerecht. Dies führt zu Netzen, für die Investitionen bedarfsorientiert erfolgen, die aber gleichwohl offen für zukünftige erhöhte Nachfrage nach Bandbreite sind.


VII

abstract

This study compared two optical fiber network structures (PON and P2P) from the perspective of investment costs. The first comparison, based on two test areas in the Ostalbkreis district (Baden-Württemberg, Germany), revealed that cost savings are realistic if a PON system is used. The following factors play a particularly crucial role here: the cost of the active techno-logy, the cost of the materials at the main cable level, and the cost of the CO (Central Office) locations. Another advantage of PON is the ability to use existing infrastructure. If this can be used as part of a possible network deployment, the costs involved in the PON system may be further reduced. The smaller number of CO locations results in slightly longer cable ducts and thus more civil engineering works which has negative impact on the bottom line. However, fewer routes are required for the backbone, meaning less civil engineering work, which result in reduced overall costs.

Comparing the two simulation areas we learn that a PON system is better suited to densely populated areas than to rural ones. A higher connection density in urban areas results in lower costs, because fewer materials are required at the main cable level.

A similar result is obtained when calculating the costs for the complete Ostalbkreis. Due to the large number of fibers required, the key points for cost savings in the case of the PON system are the cables (savings approx. 73 % wrt. P2P) plus the passive fiber termination devices (savings approx. 96 % wrt. P2P) and the active equipment in the CO (savings approx. 72 % wrt. P2P). If the costs of power consumption are considered as well, it becomes evident that there are significant differences in operating costs when the same port is used by multiple customers.

However, the potential savings of approximately 50% that have been achieved by omitting the costs of the civil engineering work appear to be very high. If civil engineering work is integ-rated in the relative cost comparison, then the percentage of cost saving will become smaller.

The results of the study are based on various assumptions in order to simplify the calculations. The calculations are intended to serve as models. If analyzed further, the following points may help to confirm and expand upon the findings:

• The backbone network level was not taken into consideration in any of the scenarios. Given the sometimes large variations in the number of CO locations, a comparison of the two network structures will yield different results when the backbone infrastructure is factored in.

• The following simplification was used in particular in the scenario covering the entire Ostalbkreis district: all installed COs were assumed to have the same maximum number of fibers. However, this constraint differs from a real-life expansion situation. Given that the settlement structure tends to be highly dispersed in places, it may be necessary to set up more than the assumed number of 50 CO locations for a P2P system. So-called


VIII ABSTrACT

mini-CO locations would, for instance, be capable of serving approximately 500 subscri-bers. The associated set-up costs would then bear no resemblance at all to the estimated costs of a CO location as set out in the P2P analysis.

• When planning mini-CO locations, the set-up costs at the main cable level may be reduced by using existing FTTC infrastructures. Parallel structures of this kind can be used in both scenarios.

• The higher number of microducts associated with the P2P system may lead to greater excavation costs close to the CO locations, as the related excavation width differs from the standard values. This effect may serve to further reinforce the cost benefits of the PON structure.

In light of the results obtained from the individual scenarios, it is obvious to opt for a PON system, particularly in urban areas. Considering the extremely high deployment cost for the com-plete Ostalbkreis, full advantage should be taken of all potential savings. To ensure compliance with the subsidy directive issued by the state of Baden-Württemberg, an open access approach must be implemented. With this in mind, bitstream access was identified as a possible solu-tion for the PON structure in consultation with the network operators in the Ostalbkreis district.

In principle, it is possible to use a different technology in each CO. The PON structure is the preferred option for the densely populated areas of the Ostalbkreis district. In areas with a low number of connections and where mini-CO locations could conceivably be used, a P2P system can also be implemented. In this case, the cost savings of a PON wrt. passive fiber termination and active equipment resulting from the large number of customers per port, will not come into effect.


IXABSTrACT

SUGGESTiONS FOR NETwORK ExpANSiON

It is proposed that the network operation initially be deployed on the basis of a PON network structure. As demand for broadband increases, the network can subsequently be upgraded to P2P. The necessary provisions to support this should be put in place from the outset. The following three items should be taken into account:

1. The splitters must be installed in such a way that their long-term accessibility is ensured and they can, where applicable, be replaced by others having a lower splitting ratio.

2. Sufficient space should be available to expand the cabinets for the network distribu-tion points so that the PON structure can be supplemented or replaced by active P2P technology. For example, this could be achieved by installing a second control cabinet containing active technology, where the P2P connections would be linked to the existing PON network distribution points.

3. It should be possible to connect the network distribution points to the electric power grid when the network is subsequently upgraded to a P2P network.

Since the proposed concept suggests two fibers per connection from the outset, no further civil engineering work will be required at distribution level in the event of a subsequent transition from PON to P2P. As the network operator will be starting with PON, a small number of active components will be required at the beginning. This will result in a relatively low level of invest-ment. The operating costs (electricity, cooling) as well will be based on current demand. If the demand for bandwidth increases, the network can be fully or partially upgraded from PON to P2P. From a technical perspective, both types of network can be operated simultaneously in the same location without any problems.

It follows the “pay as you grow” concept if

• all fibers required for P2P are installed on distribution level from the outset

• the conditions for a later upgrade to P2P are incorporated

• the network is deployed as PON

• the network is ugraded to P2P, when demanded by the customers

Tis approach yields in a network which on one hand meet the customers’ increasing demand for bandwidth and on the other hand the investments follow the technical requirements.


X

Die hier vorliegende Studie „Glasfasernetzstrukturen – Ein Vergleich zwischen PON und P2P“ entstand im Rahmen des baden-württembergischen Modellprojekts „Kreisweite Netzplanung für ein Hoch- und Höchstgeschwindigkeitsnetz im Ostalbkreis“. Die Studie vereint theoretisches und praktisches Wissen und gibt auf Basis der Planungsergebnisse konkrete Handlungsempfeh-lungen, wie kommunale Netze unter kosteneffizienten Gesichtspunkten sowohl leistungsfähig als auch zukunftsfähig geplant und gebaut werden können. Vor allem die neuen technologischen Entwicklungen wie Internet der Dinge oder Industrie 4.0 sind auf eine leistungsfähige Telekom-munikationsinfrastruktur angewiesen. Seit der Liberalisierung des Telekommunikationsmarktes in den 1990er Jahren erfolgt jedoch vor allem im Ländlichen Raum der Ausbau der Infrastruktur nur noch marktgetrieben und damit punktuell. Dies führt nicht nur zu Standortnachteilen für die lokalen Ökonomien, sondern senkt auch die Lebensqualität der Bevölkerung, die aufgrund neuer Nutzungs- (Streamingdienste, Online-Anwendung, Filehosting) und Arbeitsformen (Home-Office) ebenfalls auf eine zukunftsfähige Infrastruktur angewiesen ist. Um die Wirtschaftskraft und die Lebensqualität für die Bürgerinnen und Bürger zu erhalten und auszubauen, muss daher die öffentliche Hand verschiedentlich in den Markt lenkend eingreifen.

Seit 2009 hat deswegen die Stabsstelle Wirtschaftsförderung-Tourismus-Europabüro der Land-kreisverwaltung eine koordinierende Funktion bei der Verbesserung der Breitbandinfrastruktur im Ostalbkreis übernommen. So wird durch eine intensive interkommunale Zusammenarbeit das Ziel verfolgt, den Ostalbkreis flächendeckend mit einem Höchstgeschwindigkeitsnetz zu erschließen. Bereits die Breitbandinitiative II des Landes bot in ihrer ersten Fassung dafür gute Rahmenbedingungen. Durch die hervorragende Zusammenarbeit aller 42 Städte und Gemein-den mit dem Landkreis und der Unterstützung durch den Kreistag ist es gelungen, die für ein solches NGA-Netz notwendige Planung als Modellprojekt vom Land Baden-Württemberg anerkannt zu bekommen. Das mittlerweile abgeschlossene Modellprojekt „Kreisweite Netz-planung im Ostalbkreis“ umfasst die Grobplanung für einen kreisübergreifenden Backbone, eine FttC-Feinplanung für die unterversorgten Gebiete sowie eine kreisweite FttB-Feinplanung.

VOrwOrt


XI

Die Idee zu dieser Studie entstand aufgrund der Siedlungsstruktur des Landkreises bereits in einem frühen Planungsstand innerhalb der Gesamtprojektierung. Mit einer Fläche von 1.512 km² ist der an der Landesgrenze zum benachbarten Freistaat Bayern gelegene Ostalbkreis der größte Landkreis im Regierungsbezirk Stuttgart und der drittgrößte in Baden-Württemberg. Er umfasst 1.000 Wohnplätze. Das mit der kreisweiten Netzplanung beauftragte Planungsbüro, die Tele-Kabel-Ingenieurgesellschaft mbH (TKI) aus Chemnitz, ging daher von erheblichen Inves-titionskosten beim Aufbau eines Höchstgeschwindigkeitsnetzes aus. Neben der konsequenten Nutzung von Synergien im Verbund mit anderen Baumaßnahmen und der Berücksichtigung bereits vorhandener Infrastrukturen sah man in der Verwendung einer alternativen Netzstruk-tur weitere Einsparpotentiale beim Aufbau eines solchen Netzes. In Expertengesprächen mit Vertretern von nationalen, regionalen und lokalen Netzbetreibern sowie mit kommunalen Ent-scheidungsträgern, die sich bereits in der Umsetzungsphase für ein glasfaserbasiertes Höchst-geschwindigkeitsnetzes befanden, wurden diese Ansätze bestätigt, aber auch um weitere Punkte ergänzt.

Ohne das große Engagement der eingebundenen Akteure hätte die Studie inhaltlich nicht so fundiert erarbeitet werden können. Mein Dank gilt daher insbesondere den Vertretern des Ministeriums für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg, der Landesan-stalt für Kommunikation Baden-Württemberg sowie der Stadtwerke der Großen Kreisstädte im Ostalbkreis, die wertvolle Inputs bei der Erstellung dieser Studie geliefert haben.

Ein herzlicher Dank geht auch an das Projektteam bestehend aus Mitarbeitern der Landkreis-verwaltung und des Planungsbüros TKI mbH, das mit Kreativität und Sachverstand an dieser Studie gearbeitet hat.

Es gilt jetzt, den flächendeckenden Ausbau des Ostalbkreises mit einem Höchstgeschwindig-keitsnetz und dessen Betrieb schnellstmöglich zu realisieren, um so eine weitere wichtige Säule für eine erfolgreiche wirtschaftliche und gesellschaftliche Entwicklung zu schaffen.

Klaus Pavel Landrat des Ostalbkreises

VOrWOrT


XII

1 Einleitung .............................................................................18

2.1 Point-to-Point (P2P) ................................................................. 19

2 Technologievergleich ..............................................................19

2.2 Passive Optical Network (PON) ............................................... 22

2.2.1 Technische Entwicklung .......................................................... 22

2.2.2 Netzstruktur .......................................................................... 24

2.3 zusammenfassung der theoretischen Betrachtungen ..................... 29

3.1 Berechnungsparameter und -prämissen ...................................... 31

3 Kostenvergleich anhand zweier Simulationsgebiete ......................31

3.2 Simulationsgebiet für den ländlichen raum ................................ 35

3.2.1 Simulation P2P-Netzwerk ........................................................ 36

3.2.2 Simulation PON-Netzwerk ...................................................... 38

3.2.3 Vergleich ............................................................................. 40

3.3 Simulationsgebiet bei städtischer Bebauung ............................... 42

3.3.1 Simulation P2P-Netzwerk ........................................................ 43

3.3.2 Simulation PON-Netzwerk ...................................................... 44

3.3.3 Vergleich ............................................................................. 46

4.1 Wichtige Eingangsparameter und -prämissen ............................. 49

4 Kostenschätzung für den gesamten Ostalbkreis ...........................49

4.2 Ergebnisse der Berechnung ..................................................... 52

4.3 Berücksichtigung der Stromkosten im CO ................................... 55

InhaltsVerzeIchnIs


XIII

im Anhang enthalten

1 Eingangsparameter für die Simulationsgebiete ............................. LVi

1.1 Parameter im P2P-Netz ..............................................................LVI

1.2 Parameter im PON-Netz ........................................................... LVII

2 berechnungsparameter für die Kostenbetrachtung im gesamten Ostalbkreis ...........................................................................LViii

2.1 Parameter im P2P-Netz ............................................................ LVIII

2.2 Parameter im PON-Netz ........................................................... LIX

INHALTSVErzEICHNIS


XIV

Abbildung 1: Schema der P2P-Struktur ............................................................. 19

Abbildung 2: zuführungskabel im P2P-System .................................................... 20

Abbildung 3: Dämpfung in der glasfaser bei unterschiedlichen Wellenlängen ........ 21

Abbildung 4: Entwicklung der PON-Technologie ................................................ 24

Abbildung 5: Schema einer PON-Struktur. Eine faser vom CO versorgt mehrere Endabnehmer ......................... 25

Abbildung 6: zuführungskabel im PON-System .................................................. 25

Abbildung 7: Beispiel eines Mehrfach-PON-Systems ........................................... 27

Abbildung 8: Beispiel für das verwendete Splitterschema in der Simulation von PON-Netzen ....................................................................... 34

Abbildung 9: Simulationsgebiet „Ländlicher raum“ ............................................. 35

Abbildung 10: gebäude- und Anschlussverteilung im Simulationsgebiet „Ländlicher raum“ ........................................ 36

Abbildung 11: Verteilung WE pro gebäude im Simulationsgebiet „Ländlicher raum“ ......................................... 36

Abbildung 12: P2P-Netzstruktur für das Simulationsgebiet „ländlicher raum“ ............ 37

Abbildung 13: PON-Netzstruktur für das Simulationsgebiet „ländlicher raum“ .......... 39

Abbildung 14: Simulationsgebiet „städtische Bebauung“ ....................................... 18

Abbildung 15: gebäude- und Anschlussverteilung im Simulationsgebiet „Städtische Bebauung ................................... 43

Abbildung 16: Verteilung WE pro gebäude im Simulationsgebiet „Städtische Bebauung“ .................................. 43

Abbildung 17: P2P-Netzstruktur im Simulationsgebiet „städtische Bebauung“ ............ 44

Abbildung 18: PON-Netzstruktur im Simulationsgebiet „städtische Bebauung“ .......... 45

Abbildung 19: gebäude- und Anschlussverteilung im Ostalbkreis“ .......................... 49

Abbildung 20: Clusterung der gebäudestruktur nach Anzahl Anschluss pro gebäude .................................................... 50

abbIldunGsVerzeIchnIs


XV

Tabelle 1: Vergleich der wichtigsten PON-Standards ........................................... 22

Tabelle 2: Qualitativer Vergleich PON vs. P2P .................................................... 49

Tabelle 3: Kennzahlen zum Simulationsgebiet „Ländlicher raum“ ........................... 35

Tabelle 4: Vergleich der Netzstruktur für das Simulationsgebiet „ländlicher raum“ .... 41

Tabelle 5: Kennzahlen zum Simulationsgebiet „Städtische Bebauung“ .................... 42

Tabelle 6: Vergleich P2P-PON in der „städtischen Bebauung“ ............................... 48

Tabelle 7: Kennzahlen zum Ostalbkreis bezogen auf ein fTTB/-H-Szenario ............. 50

Tabelle 8: Vergleich der Netzstrukturen im Ostalbkreis ......................................... 54

Tabelle 9: Vergleich von Energiekosten im CO .................................................... 55

Tabelle 10: Eingangsparameter des P2P-Netztes .................................................. LVI

Tabelle 11: Eingangsparameter des PON-Netzes ................................................. LVII

Tabelle 12: Parameter des P2P-Systems für die gesamtbetrachtung ........................ LVIII

tabellenVerzeIchnIs


XVI

atm Asynchronous Transfer Mode

bpOn Broadband Passiv Optical Network

cO Central Office

cpe Customer Premises Equipment

ds Downstream

dOcsIs Data-Over-Cable-System-Interface-Spezification

epOn Ethernet Passive Optical Network

fttb fiber-to-the-Building

fttc fiber-to-the-Curb

ftth fiber-to-the-Home

Ge geschäftseinheit / gewerbeeinheit

GepOn gigabit Ethernet Passiv Optical Network

Gfap glasfaserabschlusspunkt

GpOn gigabit Passive Optical Network

mbit/s Megabit pro Sekunde

Oak Ostalbkreis

Odf Optical Distribution frame (faserabschlusspunkt im CO)

Olt Optical Line Termination (Abschlusspunkt Linientechnik CO)

Ont Optical Network Termination (Abschlusspunkt Linientechnik gebäude / Kunde)

p2p Point-to-Point

pOn Passive Optical Network

pop Point of Precense (entspricht: CO)

rfoG radio frequency over glass

tdm Time Division Multiplex

us upstream

wdm Wavelenght Division Multiplexing

we Wohneinheit

abkürzunGsVerzeIchnIs


XVII

Alcatel-Lucent (2007) Alcatel-Lucent 7302 ISAM, unter: http://tb.com.ar/pdf/7302%20ISAM%20fD%20Data%20Sheet.pdf

Alcatel-Lucent (2013) fTTX Architekturen mit ISAM. unter: http://www.air-broadband.com/fileadmin/user_upload/Pr%C3%A4sentationen/-AIr_Broadband_ISAM_Pr%C3%A4sentation.pdf

Eberlein, d. (2012) Leitfaden fiber Optic. Dr. M. Siebert gmbH, Berlin: 2. Auflage

Frohberg et al. (2008) Taschenbuch der Nachrichtentechnik. Carl Hanser Verlag, Leipzig

Huawei (2010) Next generation PON evolution. Huawei Technologies Co. unter: http://www.ptinovacao.pt/content/WP-Evolution-of-fTTH-Networks-for-Ng-PON2.pdf

Kölschenbach, V. (2007) Die Entwicklung der moderneren glasfaser für die Telekommunikation, in: „Jahrbuch der Lichtwellenleitertechnik 2008“ Dr. M. Siebert gmbH, 1. Auflage 2007

Keller, A. (2011) Breitbandkabel und zugangsnetze – Technische grundlagen und Standards, Springer Verlag, Heidelberg: 2. völlig neubearbeitete Auflage

Rigby, p. et al. (2014) New fTTH-based Technologies and Applications. fiber to the Home Council Europe

Statistisches bundesamt (2012) Wirtschaftsrechnung – Private Haushalte in der Informationsgesellschaft – Nutzung von Informations- und Kommunikationstechnologie, Wiesbaden, unter: https://www.destatis.de/DE/Publikationen/ Thematisch/ EinkommenKonsumLebens-bedingungen/PrivateHaushalte/ PrivateHaushalteIKT2150400127004.pdf?__blob=publicationfile

iTU-T (2013) 40-gigabit-capable passive optical netwoks (Ng-PON2): general requirements. Telecommunication standardization sector of ITu: Series g: Tramission systems and media, digital systems and networks (g.989.1) unter: https://www.itu.int/rec/T-rEC-g.989.1-201303-I/enb

lIteraturVerzeIchnIs

http://tb.com.ar/pdf/7302 ISAM FD Data Sheet.pdf


18

1_eInleItunG

Der Breitband-Bedarf in Deutschland ist innerhalb der letzten Jahre sowohl bei Privat- als auch bei Geschäftskunden stark angestiegen. Dieser Trend setzt sich auch weiterhin fort. Während in der Summe die Anzahl neu geschalteter Breitband-Anschlüsse abnahm, erhöhten sich vor allem die Zugangsgeschwindigkeiten. Schätzungen zufolge belief sich die Anzahl der Breit-bandanschlüsse in Deutschland im Jahr 2012 auf insgesamt 30 Mio. Somit verfügen ca. 80 % der deutschen Haushalte über eine Basisinfrastrukturversorgung zur Nutzung von modernen Sprach-, Daten- und (eingeschränkten) Videodiensten. Circa 80 % aller Breitbandanschlüsse entfielen dabei auf die xDSL-Technologien, die damit in Deutschland weiterhin die mit großem Abstand vorherrschenden Anschlusstechnologien darstellen. Dass alternative Zugangstechno-logien jedoch weiterhin an Bedeutung gewinnen, zeigt mit ca. 10 % vor allem der Anteil der Kabel-Technologie an Breitbandanschlüssen (vgl. Statistisches Bundesamt, 2012).

Um dauerhaft und zukunftssicher ausreichend hohe Datenraten bereitzustellen, muss der Glas-faserausbau vorangetrieben werden. Hier hat sich der Landkreis Ostalbkreis in Baden-Würt-temberg dazu entschlossen, eine landkreisweite und flächendeckende Fiber-to-the-Building (FTTB)-Planung mit einer anschließenden Backbone-Planung für die Anbindung der zentralen Point-of-Presence (PoP) bzw. Central Office (CO) erstellen zu lassen.

Bei der Erstellung einer Glasfasernetzkonzeption hat vor allem die Netzstruktur einen wesentli-chen Einfluss. Bei den Glasfasernetzen können dabei zwei verschiedene Konzepte unterschie-den werden. Bei der Point-to-Point (P2P)-Struktur wird jede Faser des Endabnehmers bis in den CO durchgezogen. Im Passiv Optical Network (PON) kommen dagegen Splitter zum Einsatz, die zwischen CO und Netzabschluss eine Faser auf mehrere Anschlüsse aufteilen.

Je nachdem welche Netzstruktur angewandt wird, ergeben sich unterschiedliche Kabellängen, Mengen von CO-Standorten, verwendeten Splittern und aktiver Komponenten im Netz. Daher wird im Rahmen dieses Projektes vor allem der monetäre Einfluss der Netzstruktur auf mögliche Ausbauszenarien untersucht. Zunächst erfolgt ein theoretischer Vergleich der Netzstrukturen hinsichtlich ausgewählter Kriterien.

Anschließend wird anhand zweier unterschiedlicher Simulationsgebiete ein Kostenvergleich zwischen den beiden Netzstrukturen erarbeitet und diskutiert. Die Stadt Schwäbisch Gmünd dient dabei als Fallbeispiel für eine städtische Siedlungsstruktur. Für eine ländlich geprägte Siedlungsstruktur wird das Gebiet um Gschwend, Spraitbach, Eschach und Ruppertshofen als Beispiel herangezogen.

Im letzten Schritt wird eine Berechnungsmethodik für den gesamten Landkreis vorgestellt, die Aussagen über die Auswirkungen der Netzstruktur auf große zusammenhängende Gebiete treffen soll.


19TECHNOLOGIEVERGLEICH

2_technOlOGIeVerGleIch

Im folgenden Kapitel sollen die beiden Netztopologien hinsichtlich ihrer technischen Parameter beispielhaft verglichen werden. Dabei fließen die allgemeine Struktur sowie die zu erzielenden Bandbreiten und zukünftigen Entwicklungen in die Betrachtung ein.

2.1 pOiNT-TO-pOiNT (p2p)

Eine vergleichsweise einfache Netzstruktur beschreibt das P2P-Netz. Ausgehend von der Ver-mittlungsstelle (CO) wird eine Glasfaser bis zum definierten Endpunkt durchgezogen. Im FTTH-Fall bedeutet dies, dass mindestens eine Faser pro Wohn- oder Geschäftseinheit in direkter Verbindung zum CO verlegt wird. Ein entscheidender Vorteil ist demnach, dass die Struktur leicht verständlich, gut verwaltbar und einfach betreibbar ist, da keine zusätzlichen Netzkom-ponenten zwischen CO und Endpunkt der Glasfaserlinientechnik (GfAP) eingefügt sind. Der Vorteil einer solchen Netzarchitektur liegt darin, dass jeder Netzabschluss eine eigene Faser „besitzt“. Somit kann jeder Teilnehmer die maximale Datenrate des geschalteten Anschlusses nutzen. Zudem sind die übertragbaren Datenraten skalierbar, so dass jedem Teilnehmer indi-viduelle Datenraten vom Netzbetreiber zur Verfügung gestellt werden können.

Abbildung 1 verdeutlicht die Netzstruktur eines P2P-Systems. Beim FTTB-Ansatz würde diese Datenrate auf alle Wohneinheiten eines Gebäudes aufgeteilt. Trotzdem ist eine Zukunftssicher-heit des entstehenden Netzes gegeben, da die bereits verfügbaren Datenraten auf lange Sicht für private Haushalte und Gewerbebetriebe ausreichend sein sollten.

Abbildung 1: Schema der P2P-

Struktur


20 TECHNOLOGIEVERGLEICH

Eine solche Netzstruktur wirkt sich aber nachteilig auf die Investitionskosten aus. In Gebieten mit hoher Anschlussanzahl werden sehr viele Fasern und demnach Kabel für die Anbindung der Wohn- und Geschäftseinheiten benötigt. An den Konzentrationspunkten (CO) müssen alle Fasern abgeschlossen und beschalten werden. Hier vervielfacht sich die Anzahl der aktiven Komponenten deutlich. Darunter fallen Port-Karten, Gestelle, Laser und Controller, die die Sig-nalverarbeitung steuern.

Wie sich das P2P-System auf die zu verwendende Kabelanzahl auswirkt, verdeutlicht Abbil-dung 2. Im Beispiel werden 4.000 Wohneinheiten mit jeweils einer Faser pro WE angeschlos-sen. Angenommen, man verwendet in der Zuführungsebene/Hauptkabelebene1 ausschließlich 96-fasrige Kabel, werden 42 Kabel benötigt. Entsprechend große Dimensionen nehmen dann die Zuführungstrassen (Grabenprofil und Anzahl benötigter Leerrohre) an. Hochgerechnet auf den Ostalbkreis mit ca. 150.000 Wohn- und Geschäftseinheiten2, ergeben sich 150.000 Fasern, die in zentralen Punkten abgeschlossen werden müssen. Entsprechend der Breitband-förderrichtlinie des Landes Baden-Württemberg3 würden zu diesem Faserbedarf noch zusätzlich zwei Reservefasern pro Gebäude hinzukommen4. Diese hohe Anzahl an Faserabschlüssen ist an einem CO-Standort für den gesamten Ostalbkreis nicht zu realisieren. Dafür sprechen die folgenden Gründe:

Erstens würde sich aus dieser Faseranzahl ein erheblicher Platzbedarf ergeben. Geht man von 150.000 Anschlüssen aus, die eine dezidierte Faser erhalten, dann werden ca. 250 Shelfs5 benötigt. Ein Shelf ist ca. 0,6 m breit, 2,2 m hoch und 0,3 m tief (Alcatel-Lucent, 2007, S. 4).

1 Als Hauptkabelebene wird der Bereich zwischen CO und Netzverteiler (NVt) bezeichnet.2 lt. übermittelten Adressdaten zum Modellprojekt „fTTB-Masterplanung Ostalbkreis“3 Verwaltungsvorschrift des Ministeriums für ländlichen raum und Verbraucherschutz

zur Breitband förderung im rahmen der Breitbandinitiative Baden-Württemberg II vom 22.05.20124 reservefasern werden in dem veranschaulichten Beispiel nicht betrachtet.5 Shelfs sind gehäuse, in denen die aktiven Komponenten eingebaut sind.

Abbildung 2: zuführungskabel im P2P-System



Werden die Shelfs in zwei Reihen platziert, beträgt die Länge eines CO-Raumes ca. 75 m. Zusätzlich muss für die in den Shelfs installierten Portcards6 der Stromanschluss realisiert wer-den. Aus diesen Gründen ist eine zentrale Lösung bei CO-Standorten im P2P-Netzwerk nicht zu empfehlen. Zweitens sind die Kosten für Fasern und Kabel im Vergleich zu einer dezentralen Lösung wesentlich höher, da diese über eine deutlich größere Strecke gezogen werden müss-ten. Drittens ist eine zentrale Lösung aus Sicht der aktiven Komponenten (Laser) nicht ratsam. Je nachdem welche Wellenlängen eingesetzt werden, ist die Dämpfung des Lichtstrahls in der Glasfaser unterschiedlich ausgeprägt (vgl. Abbildung 3). Vor allem Wellenlängen im Bereich von 1.300 nm, 1.550 nm sowie 1600 nm finden in der Praxis Anwendung, da hier die Dämpfung pro Kilometer am geringsten ist. Die Peaks in der Dämpfung sind durch den Herstellungspro-zess begründet. Bei einer Singlemode-Faser beträgt die Dämpfung des Lichtstrahls bei einer Wellenlänge von 1.550 nm ca. 0,2 dB/km, so dass nach 15 km (Radius von max. 10 km um den CO) ein Abfall der ursprünglichen Leistung auf die Hälfte die Folge ist (vgl. Eberlein, 2012, S. 53).

Abbildung 3: Dämpfung in der glas-faser bei unterschiedli-

chen Wellenlängen7

Neben den Dämpfungskriterien im Lichtwellenleiter verursachen auch passive optische Kom-ponenten wie Stecker und Spleiße Übertragungsverluste (vgl. Frohberg et al., 2008, S. 156). Daraus resultiert, dass innerhalb des Ostalbkreises zahlreiche CO-Standorte eingerichtet werden müssen, da neben der Dämpfung vor allem der Platzbedarf innerhalb des CO zu groß wäre.

6 für 150.000 Anschlüsse werden ca. 4.000 Portcards benötigt.7 Vgl. Jahrbuch Lichtwellenleitertechnik (2008), S. 92



2.2 pASSiVE OpTicAL NETwORK (pON)

Das Passiv Optical Network bildet eine weitere Möglichkeit der Netzwerkgestaltung. Dabei wird zwischen zwei verschiedenen Technologien unterschieden. Das Ethernet PON (EPON) ist vor allem in Japan, China und Südkorea verbreitet. Gigabit PON (GPON) dagegen ist besonders in Europa und Nordamerika installiert (vgl. Rigby, 2014, S. 3).

2.2.1 TecHnIscHe enTwIcKLunG

Historisch gesehen begann die Entwicklung von PON-Übertragungsverfahren mit dem ATM-PON (APON)-Verfahren im Jahr 1995. Es nutzt das zellenbasierte Asynchronous Transfer Mode (ATM)-Verfahren. Dabei erfolgt die Übertragung im Down- und im Upstream in sogenannten Zellen, die an die Endkunden gebündelt an die zentrale Vermittlungsstelle (CO) übergeben werden. In den folgenden Jahren wurde das APON durch das Broadband-PON (BPON) ersetzt. Dadurch konnten gleichzeitig Video-Dienste mittels einer dritten Wellenlänge übertragen wer-den. Beide Verfahren sind aber mittlerweile durch Weiterentwicklungen abgelöst. Diese weisen eine höhere Datenrate pro Faser bei gleichen oder sogar höheren Splittfaktoren auf. Tabelle 1 zeigt einen Vergleich der einzelnen PON-Übertragungsverfahren hinsichtlich ausgewählter Kriterien (vgl. Keller, 2011, S.86 f.).

Tabelle 1: Vergleich der wichtigsten POn-standards 8

A-/bpON GpON 10GEpON xG-pON1 NG-pON 2

wellenlängen-bänder [nm]

DS 1490 – 1550 1480 - 1500 - 1575-1580 -

uS 1310 1260 - 1360 - 1260-1280 -

datenraten [Mbits/s]

DS 622 2.488 10.000 10.000 40.000

uS 622 1.2441.000/ 10.000

2.500 10.000

Streckenlängen [km] bis zu 20 bis zu 60 bis zu 10 bis zu 60 bis zu 100

Teilerverhältnis 32 bis zu 1:64 bis zu 1:128 bis zu 1:256 bis zu 1:256

mittlere datenrate pro Teilnehmer (DS) [Mbit/s]

20 40 20 - -

Über GPON, dem aktuell am meisten angewandten Standard, sind im Downstream bis zu 2,5 Gbit/s und im Upstream bis zu 1,25 Gbit/s pro Port möglich (vgl. Eberlein, 2012, S. 276). In GPON-Systemen wird heute üblicherweise das Time Division Multiplex (TDM)-Verfahren ein-

8 Vgl. Keller (2011) S. 85 f.; Eberlein (2012) S. 276; Huawei (2010), S. 10; ITu-T (2013) S. 18



gesetzt. Hier erfolgt der Zugriff auf ein und demselben Kanal (Glasfaser) in unterschiedlichen Zeitabschnitten. Sind mehrere Anfragen zu übertragen, wird jede Anfrage in Abschnitte geteilt. Danach werden die einzelnen Teilstücke der verschiedenen Anfragen nacheinander und zeitlich getrennt über einen Kanal übertragen.

Ein weiterer Zweig der Datenübertragung mittels eines PON-Netzwerkes ist die Ethernet-Technik. Dabei ist vor allem das GEPON zu erwähnen. Zum Übertragen wird das Multipoint Control Protocol (MPCP) verwendet, das die Datenrate pro Teilnehmer dynamisch zuweisen kann. Je nachdem wo temporär der größte Bedarf besteht, kann kurzzeitig die Datenrate angehoben werden. Eine deutliche Erhöhung der Datenrate pro Faser stellt das 10GEPON dar. Hier können im symmetrischen Fall9 bis zu 10 Gbit/s bereitgestellt werden. Bei gleichbleibender Anzahl von Kunden an einer Faser können deutlich höhere Datenraten pro Kunde erzielt werden.

Zurzeit geht die Entwicklung in Richtung Wavelenght Division Multiplexing-Verfahren (WDM), das in naher Zukunft zur Anwendung kommen soll. Durch dieses Verfahren stehen schlussendlich noch höhere Datenraten pro Faser zur Verfügung. NG-PON-2 beispielsweise soll im Jahr 2015 eingesetzt werden. Datenraten von bis zu 40 Gbits/s im Downstream und mindestens 10 Gbits/s im Upstream sind dann nach dem jetzigen Entwicklungsstand möglich. Außerdem ist NG-PON-2 zu den bestehenden Technologien wie GPON und XG-PON kompatibel, sodass das gleiche optische Verteilnetzwerk verwendet werden kann. Die aktive Technik und die notwendigen Kanäle, die für die Bereitstellung der Datendienste für den Kunden verantwortlich sind, müssen lediglich ausgetauscht bzw. aufgebaut werden. Die dafür benötigten aktiven Komponenten müssen aber nicht sofort beim Netzaufbau installiert werden, sondern können nach dem Motto: „pay as you grow“ eingesetzt werden, wenn die Endabnehmerverträge abgeschlossen sind und damit die Dienste physikalisch bereitgestellt werden müssen. Somit kann die Investition aktiver Netzkomponenten zeitlich gedehnt werden. Derzeit wird unter anderem noch an der Reduzierung der Kosten für die optischen Netzabschlüsse gearbeitet, die für die NG-PON-2 Technologie bisher höher sind als bei GPON. Die Reduzierung des hohen Energieverbrauch je Optical Line Termination (OLT) stellt ein weiteres aktuelles Forschungsgebiet dar (vgl. Rigby, 2014, 8 f.).

9 Im symmetrischen fall sind die Down- und upstreamgeschwindigkeiten gleich groß.



Abbildung 4: Entwicklung der PON-Technologie10

Zusammenfassend spiegelt Abbildung 4 die Entwicklung der zu übertragenden Datenraten pro Faser im PON-System wider. In den nächsten Jahren wird ein stetiger Anstieg der tatsächlichen Datenrate zu verzeichnen sein, so dass entweder wesentlich mehr Kunden an einer Faser partizipieren können bzw. wesentlich höhere Datenraten pro Kunde zur Verfügung stehen. Im Idealfall können beide Faktoren erhöht werden.

2.2.2 neTzsTRuKTuR

Im Gegensatz zur P2P-Struktur werden beim PON die Fasern nicht bis zum CO durchgezogen. Zwischen dem CO und dem Endabnehmer werden an bestimmten Netzknotenpunkten Splitter eingebracht, die eine Faser in mehrere Fasern aufteilen (siehe Abbildung 5). Die Splitter sind passive Bauelemente, in denen keine Signalaufbereitung oder -umwandlung erfolgt. Damit wird für das Splitten auch keine elektrische Energie benötigt. Mögliche Einsatzbereiche für Splitter sind die Netzverteiler (NVt) und der Keller eines Gebäudes.

Darum handelt es sich bei der PON-Struktur um ein sogenanntes Shared-Medium. Alle Teil-nehmer, die an einem Port angeschlossen sind, teilen sich die Datenrate dieses Ports (Bsp. GPON: 2,5 Gbit/s). Werden zum Beispiel 32 Teilnehmer (Splittingfaktor 1:32) an einer im CO abgeschlossenen Faser angeschlossen, dann stehen theoretisch jedem Kunden bei einem Gleichzeitigkeitsfaktor11 von „100%“ und bei gleichzeitiger, maximaler Auslastung der Über-

10 in Anlehnung an: http://www.intec.ugent.be/design/pon.php, zugriff: 05.05.2014 und nach rigby, 2014, S. 12

11 Bei allen Shared-Medium-Systemen wird mit einem s.g. gleichzeitigkeitsfaktor kalkuliert. Dieser gibt an, wie viel Prozent der angeschlossenen Teilnehmer gleichzeitig die volle Datenkapazität nutzen wollen.

Abbildung 5: Schema einer PON-Struktur. Eine faser vom CO versorgt

mehrere Endabnehmer.



Abbildung 4: Entwicklung der PON-Technologie10

Zusammenfassend spiegelt Abbildung 4 die Entwicklung der zu übertragenden Datenraten pro Faser im PON-System wider. In den nächsten Jahren wird ein stetiger Anstieg der tatsächlichen Datenrate zu verzeichnen sein, so dass entweder wesentlich mehr Kunden an einer Faser partizipieren können bzw. wesentlich höhere Datenraten pro Kunde zur Verfügung stehen. Im Idealfall können beide Faktoren erhöht werden.

2.2.2 neTzsTRuKTuR

Im Gegensatz zur P2P-Struktur werden beim PON die Fasern nicht bis zum CO durchgezogen. Zwischen dem CO und dem Endabnehmer werden an bestimmten Netzknotenpunkten Splitter eingebracht, die eine Faser in mehrere Fasern aufteilen (siehe Abbildung 5). Die Splitter sind passive Bauelemente, in denen keine Signalaufbereitung oder -umwandlung erfolgt. Damit wird für das Splitten auch keine elektrische Energie benötigt. Mögliche Einsatzbereiche für Splitter sind die Netzverteiler (NVt) und der Keller eines Gebäudes.

Darum handelt es sich bei der PON-Struktur um ein sogenanntes Shared-Medium. Alle Teil-nehmer, die an einem Port angeschlossen sind, teilen sich die Datenrate dieses Ports (Bsp. GPON: 2,5 Gbit/s). Werden zum Beispiel 32 Teilnehmer (Splittingfaktor 1:32) an einer im CO abgeschlossenen Faser angeschlossen, dann stehen theoretisch jedem Kunden bei einem Gleichzeitigkeitsfaktor11 von „100%“ und bei gleichzeitiger, maximaler Auslastung der Über-

10 in Anlehnung an: http://www.intec.ugent.be/design/pon.php, zugriff: 05.05.2014 und nach rigby, 2014, S. 12

11 Bei allen Shared-Medium-Systemen wird mit einem s.g. gleichzeitigkeitsfaktor kalkuliert. Dieser gibt an, wie viel Prozent der angeschlossenen Teilnehmer gleichzeitig die volle Datenkapazität nutzen wollen.

Abbildung 5: Schema einer PON-Struktur. Eine faser vom CO versorgt

mehrere Endabnehmer.

tragungskapazität 78 Mbit/s zur Verfügung. In der Realität wird die erreichbare Datenrate pro Kunde jedoch weitaus höher sein, da beim derzeitigen Nutzungsverhalten niemals alle Kunden gleichzeitig Daten abrufen. Ein typischer Erfahrungswert (ca. 25 % Gleichzeitigkeitsfaktor) ergibt bei einem 1:32 Splittingfaktor ca. 300 Mbit/s pro Teilnehmer.

Die geringere Menge an Fasern, die direkt bis in das CO geführt werden müssen, beeinflusst allerdings maßgeblich die Investitionssumme in aktive Technik, Faser- und Kabelkosten.

In Abhängigkeit zum Splittingfaktor verringert sich die Zahl der benötigten Rohre und Fasern in der Hauptkabelebene teils erheblich. Kommen, wie in Abbildung 6 ersichtlich, die üblicherweise verbauten 1:32 Splitter zum Einsatz und werden 4.000 Wohneinheiten mit jeweils einer Faser angeschlossen, dann sind theoretisch zwei Kabel à 96 Fasern als Zuführungskabel ausreichend.

Abbildung 6: zuführungskabel im

PON-System



Zur Gestaltung der Netzstruktur beim PON-System gehört die Entscheidung, welcher Splitting-faktor und welche Splitter-Kombinationen eingesetzt werden sollen. In Abschnitt 3.1 (S. 16 f.) wird das in den Simulationen genutzte Splitterschema näher erläutert.

2.2.3 GesIcHTsPunKTe des OPen-Access-GedAnKen beIm POn-neTz

Entsprechend der EU-rechtlichen Vorgaben, die in der „Verwaltungsvorschrift des Ministeriums für ländlichen Raum und Verbraucherschutz zur Breitbandförderung im Rahmen der Breitband-initiative Baden-Württemberg II“ umgesetzt werden, muss ein Subventionen erhaltendes Tele-kommunikationsunternehmen anderen Anbietern einen ungehinderten Zugang zum geförderten Netz (Open-Access) gewährleisten (ebd. S. 5).

Aufgrund der besonderen Netztopologie im PON-System, wird der Open-Access-Gedanke im Allgemeinen angezweifelt, da kein dedizierter Zugriff wie in der P2P-Topologie auf die Teil-nehmerfasern möglich ist. Stattdessen können Dritte nur über Bitstream einen Zugang auf das öffentlich geförderte Netz erhalten. Es gibt aber Möglichkeiten den Open-Access-Gedanke auch in einem PON-System gerecht zu werden. Durch die Errichtung eines „Mehrfach“-PON-Netz-werkes können je nach Anzahl der möglichen Betreiber zusätzliche Fasern im Zuführungskabel zwischen CO und NVt sowie zusätzliche Splitter vorgesehen werden. Die Faseranzahl in der Zuführungsebene sowie die Anzahl der Splitter werden sich um die Anzahl der Netzbetreiber erhöhen. Eine Erhöhung der Kabelanzahl in der Zuführungsebene in gleicher Weise ist allerdings nicht zu erwarten, da in den meisten Fällen an den NVt bereits Reserven für ein Mehrfach-PON anliegen. Es werden in der Regel mindestens 96-fasrige Kabel pro NVt geplant. Die Faseran-zahl in der Verteilebene zwischen Netzverteiler und Gebäude wird in diesem Szenario eines Mehrfach-PON jedoch nicht erhöht. Der „Wettbewerb“ wird sich in diesem Fall nicht im CO sondern im Netzverteiler abspielen. Je nachdem, welchen Anbieter ein Kunde gewählt hat, wird die Kundenfaser vom Splitter des Altanbieters auf den Splitter des Neuanbieters umgeschalten. Dies ist vergleichbar mit der Kupferdoppelader-Umschaltung, die größtenteils bei einem DSL-Providerwechsel durchgeführt werden muss. Eine „verteilte“ Platzierung der Splitter (im NVt und im Gebäude) führt in diesem Szenario dazu, dass an jeder Stelle im Netz an der ein Splitter platziert ist bei Anbieterwechsel Umschaltarbeiten notwendig werden.

Laut der Verwaltungsvorschrift des Landes Baden-Württemberg sind mind. 2 Fasern pro Wohn-/ Geschäftseinheit vorzusehen. Daher ist ein weiteres Szenario denkbar, bei dem ein zweites PON bis in die Wohn- /Geschäftseinheit aufgebaut wird. In diesem Szenario ist die Kunden-faser 1 an den Splitter des „Anbieters 1“ angeschaltet und die Kundenfaser 2 an den Splitter des „Anbieters 2“. Bei einem Anbieterwechsel muss das Netzabschlussgerät (ONT) des neuen Anbieters an den richtigen Faserabschluss gesteckt werden.



Das hieraus resultierende Netzkonzept zeigt Abbildung 7. Wie hier gezeigt, verdoppelt sich neben der Anzahl der Splitter und der Fasern in der Hauptkabelebene, auch die Anzahl der Fasern in der Verteilebene12.

Bei einem Workshop mit den kommunalen und regionalen Netzbetreibern im Ostalbkreis am 12.05.2014 wurde ein Mehrfach-PON als schwer zu implementieren beurteilt. Sofern mehrere Betreiber einzelne Teile des Netzes gemeinsam verwenden, ergeben sich im Betrieb folgende offene Fragen:13

• Wer führt Wartungs- und Umschaltarbeiten an den gemeinsam genutzten Netzelementen, wie zum Beispiel Netzverteiler und CO, durch?

• Wer ist dann im Falle einer Störung für deren Behebung zuständig?

• Wie erfolgt die Aufteilung der Betriebskosten im CO?

Außerdem ist den Betreibern zufolge ein Aufbau paralleler aktiver Systeme aus volkswirtschaft-licher Sicht nicht sinnvoll. Durch diese Maßnahmen würden zusätzliche Netzelemente imple-mentiert, die zumeist aufgrund mangelnden Wettbewerbs nicht ausgelastet betrieben werden könnten. Es handelt sich hierbei nur um eine Mehrinvestition, die keine weiteren Einnahmen und Vorteile generieren würde.

12 Vgl. mit Abbildung 513 Diese fragen stellen sich größtenteils auch bei P2P-Systemen, da hier ebenfalls alle Betreiber zugang

zu den Netzelementen benötigen.

Abbildung 7: Beispiel eines Mehrfach-

PON-Systems



Eine weitere Möglichkeit dem Open-Access-Gedanken auch bei einem Einfach-PON-System gerecht zu werden, besteht im Einsatz der Radio-Frequency-over-Glass (RFoG)-Technologie. Diese Technologie setzt auf die gleiche passive Netzstruktur auf und überträgt die aus den Kabelnetzen bekannten Hochfrequenz-Signale über Glasfaser. Durch die Nutzung von sepa-raten Wellenlängen ist ein Parallelbetrieb mit GPON möglich. RFoG ist besonders für die klassischen Kabelnetzbetreiber interessant, da hier dasselbe System (Data-Over-Cable-System-Interface-Spezification, DOCSIS) zur Übertragung von Daten Anwendung findet. Zukünftig kann davon ausgegangen werden, dass Datenraten im Gigabit-Bereich möglich sein werden.

Auch der Einsatz von Bitstream-Access ist eine Möglichkeit einen offenen Netzzugang zu rea-lisieren. Gegen ein vereinbartes Entgelt für die Nutzung des bestehenden Netzes, das auch Wartungsarbeiten und Störungsfälle abdeckt, können verschiedene Dienste über eine Faser geschalten werden. In der Diskussion mit den Netzbetreibern im Ostalbkreis wurde diese Lösung als praxiserprobt und wirtschaftlich sinnvoll präferiert.

Zukünftig wird die Realisierung eines Open-Access im PON über WDM-Technologien möglich sein. Hierbei wird jedem Teilnehmer im PON-Netz eine (oder mehrere) dedizierte Wellenlän-gen zugewiesen und damit eine P2P-Verbindung auf optischer Ebene hergestellt. Hierdurch sind auf der physikalischen Ebene quasi keine Bandbreitenbeschränkungen mehr vorhanden. Die Begrenzung erfolgt in den aktiven Komponenten. Die hierfür benötigten Komponenten sind bereits erhältlich. Es ist zu erwarten, dass die teils noch hohen Kosten für diese Systeme in den nächsten Jahren auf das Niveau heutiger GPON-Systeme sinken.



2.3 ZUSAmmENFASSUNG dER THEORETiScHEN bETRAcHTUNGEN

Aus den Vorbetrachtungen ergeben sich die folgenden qualitativen Kriterien bezüglich der Kosten im Vergleich der beiden Netzstrukturen (siehe Tabelle 2: Qualitativer Vergleich PON vs. P2P).

Tabelle 2: Qualitativer Vergleich POn vs. P2P

pON vs. p2p

Kostenneutralität

• annähernd gleiche Anzahl der NVt-Standorte

• gleich große faseranzahl ab dem letzten Splitter (gilt für gebäude bis 5 WE/gE. Dies sind rund 96% aller gebäude im OAK. Damit ist auch die rohranzahl in der Verteilnetzebene annähernd gleich

• annähernd gleich große Tiefbaukosten im Ortsbereich

Kostenvorteile von p2p• keine Splitterkosten

• kürzere Wegstrecken zwischen CO und NVt (zuführungsebene)

Kostennachteile von p2p

• deutlich höhere faseranzahl auf der zuführungsebene

• Anzahl der aktiven Ports im CO bedeutend höher deutlich höhere Kosten pro aktiver Technik und Endkunden

• je größer das gebiet desto größer ist der unterschied in der Anzahl der benötigten CO-Standorte

weitere Vorteile von pON

• teilweise ist ein upgrade von fTTC zu fTTB/-H bei einer geplanten PON-Struktur aufgrund des geringeren faserbedarfs möglich

• vorhandene Infrastruktur kann im gegensatz zu P2P in manchen fällen genutzt werden

Weitere Probleme, die sich bei der Implementierung eines P2P-Systems ergeben, sind:

• Der Energieverbrauch ist aufgrund der höheren Anzahl an Port-Karten deutlich höher. Bezogen auf das gesamte Betrachtungsgebiet kann sich dies erheblich auf die Betriebs-kosten des Netzbetreibers auswirken.

• Derzeit werden bei einem hohen Prozentsatz der bereits realisierten P2P-Anschlüsse nur Datenraten zwischen 50 und 200 Mbit/s angeboten. Die Anschlusskosten für die Bereitstellung höherer Datenraten sind aktuell noch sehr kostenintensiv.

Dagegen gestaltet sich der Systembetrieb aufgrund der einfacheren Netzstruktur tendenziell leichter: Störungen, die an einer Faser auftreten, betreffen auch nur den jeweiligen angeschlos-senen Kunden und nicht eine Vielzahl von Kunden, die sich eine Faser teilen. Zudem ist die Akzeptanz für ein P2P-System bei Geschäftskunden höher. Die über eine gemeinsam genutzte



Faser erzielbaren Datenraten können ggf. in größeren Betriebseinheiten nicht ausreichend sein. Außerdem gibt es Bedenken hinsichtlich der Datensicherheit, wenn eine Faser unter mehreren Kunden aufgeteilt wird.

Um den Anforderungen auch großer Gewerbekunden gerecht werden zu können, ist eine „hyb-ride“ Lösung denkbar. Da der Tiefbauaufwand bei beiden Topologien in der Verteilebene (von Netzverteiler bis zu den Gebäuden) annähernd gleich ist, können von zentralen Standorten aus für die Gewerbeeinheiten mit einer Nachfrage an hohen Datenraten eine oder mehrere dedizierte Fasern direkt vom CO bis zu den Gebäuden vorgesehen werden. Es entsteht somit ein separates P2P-System für Geschäftskunden, das auch eigenständig betrieben werden kann. Wohneinheiten und kleine Betriebe nutzen in der hybriden Lösung ein parallel erstelltes PON-Netz. Dabei ist zu erwähnen, dass die zwei parallelen Netze nicht von einem Netzbetreiber versorgt werden müssen. Es ist ebenfalls möglich, dass unterschiedliche Betreiber Zugang zu den jeweiligen Netzen haben. Die Vorteile bestehen darin, dass der jeweilige Betreiber sein Know-how für den Netzbetrieb einbringen kann und dass beim Aufbau der Netze sich ergebende Synergien im Tiefbau und bei der Verlegung der Rohre und Kabel genutzt werden können. Auch die Vermarktung eines solchen Netzes gestaltet sich als einfach, da bei einem Großteil der Betreiber bereits eine Trennung zwischen Geschäfts- und Privatkunden verankert ist.

Ein reines PON-System oder eine hybride Lösung haben gegenüber einem P2P-System einen weiteren Vorteil. In der Vergangenheit wurden von den Kommunen entsprechend der „Bundes-rahmenregelung Leerrohre“ in der Hauptkabel- und Verteilnetzebene vorrangig Leerrohre der Art 3fach D5014 verlegt. In der Regel wurde damit ein FTTC-Netz realisiert. Mangels kommunaler Masterpläne konnte jedoch der zusätzliche Bedarf an Fasern für eine darauf aufbauende, später durchzuführende flächendeckende FTTB/-H-Erschließung nicht berücksichtigt werden. Theoretisch können in jedes Leerrohr Kabel mit bis zu 576 Fasern eingebracht werden. Soll nun ein FTTC-Netz die Basis für einen FTTB-Ausbau mittels P2P-Struktur bilden, können demzu-folge je Leerrohr maximal 144 Privatkunden15 angebunden werden. Eine höhere Anzahl von Anschlüssen kann unter dem Gesichtspunkt des Open Access auf der physikalischen Ebene nur dann realisiert werden, wenn zusätzliche Leerrohre verlegt werden. Die bisher getätigten Investitionen für die Errichtung des FTTC-Netzes (besonders die in den Tiefbau) erhalten in einem solchen Fall den Charakter von sogenannten sunk costs, da man aus heutiger Sicht auf diesen Ausbau hätte verzichten können.

14 Durch die Verwendung solcher rohrverbünde sollen bis zu drei Anbietern die Möglichkeit gegeben werden, ein eigenständiges Netz zu nutzen. Damit soll Open Access auf der physikalischen Ebene ermöglicht werden.

15 Dieser Maximalwert resultiert aus den Werten der Verwaltungsvorschrift des Landes Baden-Württem-berg nach der je gebäude und je Wohneinheit 2 fasern vorzusehen sind und der Annahme, dass es sich bei den Endabnehmern ausschließlich um Einfamilienhäuser handelt. Damit ergeben sich 4 fasern pro gebäude.


31

3_kOstenVerGleIch

anhand zweIer sImulatIOnsGebIete

In diesem Kapitel soll der monetäre Unterschied zwischen den beiden Netzstrukturen anhand konkreter Berechnungsbeispiele aufgezeigt werden. Dabei sollen eine ländliche Siedlungs-struktur und zum Vergleich ein Gebiet mit städtischer Bebauung herangezogen werden. Die Berechnung erfolgt dabei mit einem Optimierungsprogramm. Zunächst soll ein Überblick über die Berechnungsparameter und -prämissen vermittelt werden.

3.1 bEREcHNUNGSpARAmETER UNd -pRämiSSEN

Für die Simulation wird das von der Firma Comsof entwickelte Optimierungstool FiberPlanIT im Zusammenspiel mit der Simulationsssoftware NET verwendet. Folgende Prämissen werden dabei beachtet:

• Die hier dargestellten Gesamtkosten für die Simulationsgebiete können u.a. durch verän-derte Verlegewege und NVt-Standorte sowie durch variierende Preise für Tiefbau, Mate-rial und Verlegung von Mikrorohren und Kabeln von realen Ausbaukosten abweichen. Allerdings haben diese keinen Einfluss auf den Vergleich der beiden Netzstrukturen.

• Es handelt sich bei allen Simulationen um ein Vollausbauszenario, das heißt, dass sämt-liche Gebäude in den Szenarien enthalten sind.

• Es werden nur die Kosten für die Errichtung eines FTTB/H-Netzes ab CO bis zur Gebäu-deeinführung betrachtet. Das Backbonenetz und die Verkabelung im Gebäude (NE4) finden in der Simulation keine Berücksichtigung.

• Das vorhandene Straßennetz wird als Berechnungsgrundlage der Trassen herangezogen. Eine Berücksichtigung eines bestehenden Leerrohrnetzes findet nicht statt, um für beide Topologien die Kosten eines Komplett-Neubaus darstellen zu können. Potentielle Ein-sparmöglichkeiten durch die Nutzung vorhandener Infrastrukturen in der PON-Topologie werden pauschalisiert gesondert dargestellt.

• Die Zuführungstrassen zu den einzelnen COs werden nicht betrachtet. Es erfolgt eine reine FTTB-Berechnung mit vorgesehenen Kapazitäten für einen möglichen FTTH-Ausbau.

• Eine Unterscheidung zwischen Gewerbe- und Wohneinheiten wird nicht vorgenommen. In den einzelnen Berechnungen werden entweder alle Anschlüsse mit einem PON- oder mit einem P2P-Netzwerk verbunden.

• Pro WE/GE-Anschluss sowie pro Gebäude wird eine Faser vorgesehen welche bis zum CO geführt sind. Hinzu kommen eine Reservefaser pro Anschluss und eine pro Gebäude, welche lediglich bis zum Netzverteiler geplant werden.16 Die Anzahl der Fasern pro

16 Beispiel: In einem zwei-familienhaus werden 6 fasern vom NVt bis ins gebäude verlegt. Dabei sind 3 fasern aktiv bzw. beschalten und haben eine Verbindung zum CO. 3 fasern werden als reserve vorgehalten und nur bis zum NVt geführt.


32 Kostenvergleich anhand zweier simulationsgebiete

Gebäude berechnen sich demnach nach folgender Formel:

Anz. FasernGebäude

= 2 · Anz. Anschluss + 2

• In der Verteilnetzebene werden Kabel mit maximal 12 Fasern eingeplant. Je nach Dimen-sionierung der Mikrorohre sind auch Kabel mit bis zu 24 Fasern möglich.

• Entsprechend der Planungsparameter bei der kreisweiten Netzplanung im Ostalbkreis fließen Netzverteiler mit einer Kapazität von maximal 48 Mikrorohre/Kabel in die Betrachtungen ein. Größere Kapazitäten der NVt sind technisch möglich, werden aber aufgrund der daraus resultierenden höheren durchschnittlichen Länge der Verteilkabel und -rohre als nicht sinnvoll erachtet.

• Die maximale Einblaslänge der Kabel in der Verteil- und Hauptkabelebene wird auf 800 m festgelegt.17

• In beiden Fällen werden in den jeweiligen Netzebenen die gleichen Kabel- und Rohrtypen verwendet. Dabei werden nur erdverlegte Mikrorohre genutzt, in die in einem weiteren Schritt die Mini-Glasfaserkabel eingeblasen werden.

• Ein Kabelstrang in der Hauptkabelebene kann mehrere NVt versorgen.

• Tiefbaukosten werden über einen für beide Varianten gleichen Mischpreis abgebildet. Für das ländliche Simulationsgebiet wurde ein Preis von ca. 55 €/m und für das städtische Simulationsgebiet ein Preis von ca. 80 €/m angesetzt.

• In der Berechnung werden neben Tiefbaukosten, Kosten für Kabel und Rohrtypen auch Kosten der aktiven Technik berücksichtigt. Hierzu zählen Kosten für Shelfs und Port-Karten im CO sowie Kosten für die Endgeräte18 beim Kunden.

• Die Kosten für den Hausanschluss und die Hauszuführungen unterscheiden sich in den beiden Varianten nicht.

• Planungs- und Netzbetriebskosten sowie Erlöse werden nicht betrachtet. Es handelt sich um eine reine Investitionskostenbetrachtung. Die Betriebskosten werden in den Abschnit-ten 4 näher betrachtet.

• Die Größe des CO wurde auf maximal 5.000 Fasern beschränkt.19

17 Dies ist eine aus der praktischen Erfahrung heraus abgeleitete Entfernung, in der das Einblasen des Kabels in ein Mikrorohr problemlos möglich ist.

18 Die Endgeräte beim Kunden werden als Customer Premises Equipment (CPE) bezeichnet.19 Dieser Parameter ergibt sich aus der Erfahrung bisheriger Projekte.


33Kostenvergleich anhand zweier simulationsgebiete

• Im PON-System kommt das im Folgenden vorgestellte Splitterschema zum Einsatz: Im FTTH-Fall „teilen“ sich demnach 32 Haushalte die Kapazität einer Faser in der Zufüh-rungsebene.20 Das Splitterschema für eine 1:32-Splittung zeigt Abbildung 8. Das Splitter-schema wurde im Zuge früherer Untersuchungen21 als kostenoptimal ermittelt. Neben den aktiven Fasern sind in diesem Splitterschema auch Reserven vorgesehen. Grundsätzlich werden bei Gebäuden mit bis zu 10 Anschlüssen 1:32-Splitter im NVt eingesetzt. Zwi-schen dem NVt und einem solchen Gebäude hat jede Wohneinheit ihre eigene Faser. Es besteht sozusagen zwischen NVt und Kundenanschluss eine 1:1 Beziehung. In Gebäuden, die mehr als 10 und weniger als 41 Anschlüsse aufweisen, werden im NVt 1:8 Splitter verbaut. Eine weitere Aufteilung der Fasern erfolgt dann zusätzlich im Gebäudekeller. Hier kommen 1:4 Splitter zum Einsatz. Somit ist das gesamte Splitterverhältnis von 1:32 wiederhergestellt. Für besonders große Wohnhäuser werden die Fasern im NVt nicht gesplittet. Pro Gebäude wird mindestens eine Faser bereitgestellt, die im Keller mit Hilfe eines 1:32 Splitters auf die einzelnen Wohneinheiten aufgeteilt wird.

20 Bei einem fTTB-Ausbau würden sich bis zu 32 gebäude die Kapazität einer faser in der zuführungs-ebene „teilen“

21 untersuchung zum Einsatz der optimalen Splittingverhältnisse im fTTH-Netz „eins Energie“ in Chemnitz, Quelle TKI



Abbildung 8: Beispiel für das verwendete Splitterschema in der Simulation von PON-Netzen

Die wesentlichsten Berechnungsparameter für das P2P- und das PON-Netz können im Anhang der Tabelle 10 und Tabelle 11 entnommen werden.



3.2 SimULATiONSGEbiET FüR dEN LäNdLicHEN RAUm

Für den ländlichen Raum wurde die Region um die Gemeinden Gschwend, Spraitbach, Eschach und Ruppertshofen ausgewählt. Diese Siedlungsstruktur repräsentiert einen großen Teil des Ost-albkreises. Einzelne Regionen wie die Stadtgebiete der Städte Aalen, Schwäbisch Gmünd und Ellwangen weisen eine eher städtische Bebauung auf und werden daher gesondert betrachtet.

In Tabelle 3: Kennzahlen zum Simulationsgebiet „Ländlicher Raum“ sind Kennzahlen zum Simula-tionsgebiet aufgelistet und Abbildung 9 gibt einen kartografischen Überblick über dieses Gebiet.

Tabelle 3: Kennzahlen zum simulationsgebiet „Ländlicher Raum“

Abbildung 9: Simulationsgebiet „Ländlicher raum“

Einen weiteren Anhaltspunkt über die Siedlungsstruktur gibt die Verteilung der Gebäude und der Anschlüsse im jeweiligen Betrachtungsgebiet. In Abbildung 10 ist diese Verteilung für das Simulationsgebiet „Ländlicher Raum“ grafisch dargestellt. Es zeigt sich erwartungsgemäß, dass der Großteil der Gebäude nur eine Wohn- bzw. Geschäftseinheit aufweist. Bei 71 % der Wohnhäuser handelt es sich um Einfamilienhäuser. Große Mehrfamilienhäuser mit mehr als 16 Anschlüssen sind die Ausnahme. Abbildung 11zeigt auf, dass über 99 % der Gebäude im Simulationsgebiet maximal 5 Einheiten enthalten und somit für die Erschließung ein Mikrorohr benötigten. Weniger als 1 % der Gebäude benötigen im P2P-Fall mind. ein zweites Mikrorohr.

„Ländlicher Raum”

Gschwend

RuppertshofenSpraitbach

Eschach

Anzahl Gebäude: 5.002

Anzahl wohneinheiten: 6.182

Anzahl Gewerbeeinheiten: 1.015

Anzahl Anschlüsse: 7.197

betrachtungsfläche [km²]: ca. 100

Anschlüsse pro km²: ca. 72



3.2.1 sImuLATIOn P2P-neTzweRK

Im Folgenden soll zunächst das optimierte P2P-Netz für das Simulationsgebiet „Ländlicher Raum“ betrachtet werden. Auf Grundlage der Parameter und der Prämissen wurde durch das Programm eine Netzstruktur ermittelt. Dabei erfolgten die Trassenverlegung sowie die Bestimmung von CO- und NVt-Standorten durch das Simulationstool.

Abbildung 12 zeigt das berechnete P2P-Netz des Simulationsgebietes „Ländlicher Raum“.22 Aufgrund der maximalen Anzahl von abgehenden Fasern und aktiven Ports in einem CO werden vier CO für das Gebiet benötigt: Einer befindet sich im Norden in Gschwend (2.692 ange-schlossene WE+GE / 4.563 abgeschl. Fasern), ein weiterer im Südwesten in Spraitbach (1.948 / 3.234), ein weiterer im Süden in Ruppertshofen (1.600 / 2.762) sowie einer in Süd-osten in der Gemeinde Eschach (955 / 1.638). Wie sich zeigt, wurden die CO-Standorte vor allem durch die Siedlungsverteilung bestimmt.

22 Besonders im ländlichen raum ist die Häufigkeit von entlegenen gehöften größer als in der städti-schen Bebauung. Das erklärt die zum Teil langen Verteil- und Hausanschlusskabel, die einen Einfluss auf das gesamtergebnis haben.

0% 20% 40% 60% 80% 100%

1-5 WE pro Gebäude

>5 WE pro Gebäude

0,7%

99,3%

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Summe WE + GE

Anzahl Gebäude

> 50 WE16-50 WE11-15 WE6-10 WE3-5 WE2 WE1 WE

3544

1035

2070

386

1280

31208

3 342 53 0 0

Anzahl Gebäude/AnschlüsseAbbildung 10: gebäude- und Anschlussverteilung im Simulationsgebiet „Ländlicher raum“

Abbildung 11: Verteilung WE pro gebäude im Simulationsgebiet „Ländlicher raum“



Abbildung 12: P2P-Netzstruktur für das Simulationsgebiet „ländlicher raum“



Im gesamten Betrachtungsgebiet wurden 163 NVt-Standorte ermittelt. Zu den einzelnen Stand-orten werden nach Vorgabe der Eingangsparameter Rohre und Hauptkabel verlegt. Insgesamt sind ca. 111 km Mikrorohre für die Hauptkabelebene (rot) notwendig. In der Verteilebene (blau) sind es ca. 276 km Mikrorohre. Diese verteilen sich auf 193 km Tiefbautrasse im öffentlichen Bereich und ca. 81 km Tiefbautrasse in der Hausanschlussebene. Auf den Tiefbau im öffentli-chen Bereich entfällt mit ca. 57 % der Hauptanteil der Kosten in der Simulation. Weitere Kosten entstehen in der Hausanschlussebene (13 %), in der Hauptkabelebene (13 %) sowie in der Verteilebene (11 %). Ca. 3 % entfallen auf die CPE beim Kunden. Die restlichen 4 % entfallen auf sonstige Kosten wie Spleiße, Glasfaserabschlüssen in Gebäuden und ähnliches. Insgesamt würde der Vollausbau im P2P für das betrachtete ländliche Gebiet ca. 23,8 Mio. € kosten.

3.2.2 sImuLATIOn POn-neTzweRK

Das Simulationsergebnis für das PON-Netzwerk für den ländlichen Raum ist in Abbildung 13 abgebildet. Der Hauptunterschied ist die Anzahl von CO-Standorten im Gebiet. Vom Trassen-verlauf her unterscheiden sich die beiden Planungen optisch gesehen kaum.

Im CO enden im Gegensatz zu den ca. 12.200 Fasern der P2P-Lösung jedoch nur 466 Fasern, die abzuschließen sind. Die Kostenverteilung ist ebenfalls vergleichbar zum P2P-Szenario. Ca. 62 % der gesamten Investitionskosten entfallen auf den Tiefbau, 14 % auf die Hausan-schlussebene, 6 % auf die Hauptkabelebene und ca. 11 % auf die Verteilebene. Die restlichen Kosten beinhalten die CPE-Kosten sowie sonstige Kosten. Insgesamt würde der Vollausbau im PON für das betrachtete ländliche Gebiet ca. 21,3 Mio. € kosten.



Abbildung 13: PON-Netzstruktur für das Simulationsgebiet „ländlicher raum“



3.2.3 VeRGLeIcH

Tabelle 4 zeigt einen vorrangig monetär geführten Vergleich der beiden Netzstrukturen für das Simulationsgebiet „ländlicher Raum“. Wie bereits angedeutet, unterscheiden sich beide Netze hinsichtlich der Länge und Kosten für die Hausanschlüsse sowie für die Rohre in der Verteilebene nicht bzw. nur geringfügig. Das gleiche gilt auch für die Anzahl der NVt-Standorte sowie für die Kosten der CPE.

Die Kosten unterscheiden sich dagegen beim CO, den Hauptkabeln, Hauptrohren, beim pas-siven Faserabschluss sowie den Portkarten im CO. Aufgrund der wesentlich geringeren Faser-zahl23 im CO können die Kosten für das CO selbst geringer angesetzt werden. Die Kosten für den passiven Faserabschluss und die Kosten der Portkarten, sind aufgrund der geringen Faser-anzahl die Positionen, bei denen das PON-System das meiste Einsparungspotential aufweist. Dadurch, dass im PON-System mehrere Netzverteiler über einen Kabelstrang vorsorgt werden, kann trotz längerer mittlerer Entfernungen zwischen CO und NVt insbesondere im Bereich der Hauptkabelebene Einsparung am Material erzielt werden. Auffällig ist, dass im PON-System mehr Tiefbau benötigt wird. Dies hat den Grund, dass nur ein CO vorgesehen ist und daher die Längen in der Hautkabelebene größer ausfallen. Die hierdurch verursachten Mehrkosten können jedoch durch geringere Backbone-Trassenlängen vermindert oder aufgehoben werden. Für genauere Betrachtungen müsste die Trassenführung im Backbone berücksichtigt werden. Mit vorgenannten Kriterien ergibt sich einen Kosteneinsparung im PON-System gegenüber P2P von 230 € (ca. 7 %).

Zusätzlich wurde in Tabelle 4 eine vereinfachte Annahme zur Nutzung vorhandener Infrastruk-tur getroffen, die zu Kosteneinsparungen führen kann. Im P2P-Fall kann davon ausgegangen werden, dass aufgrund des hohen Faserbedarfs im gesamten Netz die vorhandenen Leerrohre nicht genug Kapazität haben, um alle Kabel aufzunehmen. Im Gegensatz dazu ist im PON-Fall eine Nutzung von vorhandenen Leerrohren eher möglich (vgl. Abbildung 2 und Abbildung 6). Zur Ermittlung des Einsparpotentials wurden ausgehend vom berechneten Netz die Trassen ausgewählt, auf denen ausschließlich Hauptkabel verlegt und parallel dazu vorhandene Infra-strukturen24 bekannt sind. Dies trifft auf ca. 5 % des gesamten Trassennetzes zu, bei dem keine Tiefbaumaßnahmen notwendig sind. Dadurch kann durch PON eine weitere Einsparung von 856.000 € erzielt werden. Die Kosten pro Anschluss lassen sich bei PON um weitere 119 € reduzieren. Dadurch ergibt sich einen Gesamteinsparung von 349 € (ca. 10 %) gegenüber dem P2P-System.

23 Die Anzahl benötigter Ports im CO beträgt im PON-Netz ca. 4 % bezogen auf die Anzahl der Ports im P2P-System.

24 Diese wurden im rahmen der kreisweiten Netzplanung im Ostalbkreis erhoben.



Tabelle 4: Vergleich der netzstruktur für das simulationsgebiet „ländlicher Raum“

p2p pON differenz allgemeine Kennzahlen:

Anzahl Kundenabschlüsse 7195 7195

Anzahl CO 4 1 3

Anzahl fasern in CO 12.197 466 11.731

Anzahl Shelfs 22 8 14

Anzahl Portcards 340 58 282

Anzahl NVt 163 158 5

Längen [km]:

Tiefbau öffentlicher Bereich- 193 197 -4

Hausanschluss- 81 81 0

Hauptrohr- 111 103 8

Verteilrohr- 276 279 -3

Hauptkabel- 271 204 67

Verteilkabel- 902 801 101

Kosten [Tsd. €]:

CO 180 15 165

Shelf (CO) 77 44 33

Portcard (CO) 1.190 383 807

faserabschlusspunkt im CO (ODf) 427 16 411

NVt 465 450 15

Tiefbau öffentlicher Bereich - 13.800 14.020 -220

Hausanschluss - Tiefbau 3.094 3.094 0

Hauptrohr 363 322 41

Verteilrohr 721 714 7

Hauptkabel 786 526 260

Verteilkabel 1.394 1.242 152

Splitter 1:32 - 69

Splitter 1:8 - 0,42

Splitter 1:4 - 1,2

CPE 540 540 0

sonstige Kosten [Tsd. €]: 1.008 957 51

Tiefbaukosten [Tsd. €]: 16.894 17.114 -220

Kosten Material [Tsd. €]: 4.336 3.356 980

Kosten aktive Technik [Tsd. €]: 1.807 967 840

GesamtkOsten [tsd. €]: 24.045 22.393 1.652

Kosten pro Anschluss [€]: 3.342 3.112 230 6,9%

Einsparpotenzial durch Nutzung vorhandene infrastruktur: 0% 5%

gesamtkosten bei maximaler Nutzung [Tsd. €]: 24.045 21.537 2.508

Kosten pro Anschluss bei Nutzung Infrastruktur [€]: 3.342 2.993 349 10,4%



3.3 SimULATiONSGEbiET bEi STädTiScHER bEbAUUNG

Das Stadtgebiet von Schwäbisch Gmünd wird als Beispiel für eine städtische Bebauung her-angezogen. Schwäbisch Gmünd (siehe Abbildung 14) ist nach Aalen die zweitgrößte Stadt im Ostalbkreis mit ca. 60.000 Einwohnern. Die Berechnung beschränkt sich allerdings auf das Stadtgebiet. Die anschließenden Ortsteile, die einen eher ländlichen Charakter aufweisen, werden nicht berücksichtigt.

Tabelle 5: Kennzahlen zum simulationsgebiet „städtische bebauung“

Abbildung 14: Simulationsgebiet „städtische Bebauung“

Auch hier besteht allerdings der Hauptteil der Gebäude aus Einfamilienhäusern bzw. Gewerbe-betrieben mit nur einem Anschluss (siehe Abbildung 16). Ca. 57 % aller Anschlüsse zählen zu dieser Kategorie. Dafür existieren auch vier Gebäude, die mehr als 50 Anschlüsse aufweisen. Abbildung 16 zeigt auf, dass über 90 % der Gebäude im Simulationsgebiet maximal 5 Ein-heiten enthalten und somit für die Erschließung ein Mikrorohr benötigten. Reichlich 10 % der Gebäude benötigen im P2P-Fall mind. ein zweites Mikrorohr.

„Städtische bebauung”

Schwäbisch Gmünd


Anzahl wohneinheiten: 14.521

Anzahl Gewerbeeinheiten: 1.926


betrachtungsfläche [km²]: ca. 20




3.3.1 sImuLATIOn P2P-neTzweRK

Das gleiche Simulationstool sowie die identischen Ausgangsparameter wie beim Simulations-gebiet „ländlicher Raum“ kommen für die Berechnung der Netzkonzepte in der „städtischen Bebauung“ zum Einsatz. Im Gebiet wurden fünf CO-Standorte aufgrund des hohen Faserbe-darfs gesetzt (siehe Abbildung 17). Dabei sind alle Standorte mit ca. 4 700 Fasern nahezu voll besetzt. Der zu leistende Tiefbau im öffentlichen Bereich beträgt ca. 154 km und in der Hausanschlussebene ca. 88 km. In der Hauptkabelebene werden ca. 71 km und in der Verteil netzebene ca. 285 km Mikrorohre benötigt. Für das gesamte Versorgungsgebiet werden 174 NVt-Standorte benötigt um alle Haushalte und Gewerbeeinheiten anzuschließen.

Im Vergleich zur P2P-Simulation im Abschnitt 3.2 sind die Anschlusskosten mit ca. 1.600 € pro Anschluss aufgrund der höheren Siedlungsdichte deutlich geringer (vgl. Tabelle 4).

0% 20% 40% 60% 80% 100%

1-5 WE pro Gebäude

>5 WE pro Gebäude

90,3%

9,7%

0

1000

2000

3000

4000

5000

Summe WE + GE

Anzahl Gebäude

> 50 WE16-50 WE11-15 WE6-10 WE3-5 WE2 WE1 WE

3982

1211

2422

1105

4015

576

4131

67 32

814 849

4234

Anzahl Gebäude/Anschlüsse Abbildung 15: gebäude- und

Anschlussverteilung im Simulationsgebiet

„Städtische Bebauung“

Abbildung 16: Verteilung WE pro gebäude

im Simulationsgebiet „Städtische Bebauung“



3.3.2 sImuLATIOn POn-neTzweRK

In Abbildung 18 ist das Netzkonzept für eine PON-Struktur dargestellt. Im Gegensatz zur P2P-Struktur wird für das gesamte Stadtgebiet von Schwäbisch Gmünd nur ein CO benötigt.

Abbildung 17: P2P-Netzstruktur im Simulationsgebiet „städtische Bebauung“



Abbildung 18: PON-Netzstruktur im Simulationsgebiet „städtische Bebauung“



Erwartungsgemäß werden in diesem CO deutlich weniger Fasern abgeschlossen als im P2P-System. Demnach stellt sich das Haupttrassennetz auch etwas anders dar. Die Verteilebene ist dagegen nur leicht verändert, da die Anzahl der NVt-Standorte nur unwesentlich geringer ist. Der Unterschied in der Anzahl der NVt-Standorte resultiert aus dem vorgestellten Splitterschema. Je mehr Häuser mit mehr als 10 Anschlüssen sich in einem Verteilcluster befinden, desto mehr Gebäude können an den NVt angeschlossen werden, da in der Summe weniger Kabel pro Gebäude verwendet werden müssen. Im Beispiel: Für ein Haus mit 12 Anschlüssen werden im P2P-Netzwerk 26 Fasern25 benötigt. Bei einer maximalen Faserzahl von 12 Fasern pro Gebäude werden 3 Kabel benötigt. Wird das PON-System betrachtet, muss für das typenglei-che Gebäude nur ein Kabel eingebracht werden, da eine zusätzliche Fasersplittung im Haus erfolgt. Folglich können im NVt mehr Gebäude angeschlossen werden.

3.3.3 VeRGLeIcH

Tabelle 6 vergleicht die Simulationsergebnisse miteinander. Aufgrund der etwas höheren Haus-halts- und Gewerbezahl und der höheren Siedlungsdichte sind im Vergleich zum Simulations-gebiet „ländlicher Raum“ die Kosten pro Anschluss in der städtischen Bebauung wesentlich geringer. Außerdem zeigt sich, dass der positive Einfluss eines PON-Systems auf die Kosten des Netzes mit der Siedlungsdichte zunimmt. War der Unterschied in den Kosten pro Anschluss im Simulationsgebiet „ländlicher Raum“ noch vernachlässigbar, ist dieser Wert innerhalb einer städtischen Bebauung um 130 € niedriger als im P2P-Szenario.

Weiterhin wird festgestellt, dass aufgrund der abweichenden Trassenführung in der Haupttras-senebene die Kosten für die Hauptrohre im PON-System höher, dafür allerdings die Kosten für Verteilrohre etwas teurer sind. Wie auch schon im ländlichen Raum sind die größten Kostenein-sparungen beim passiven Faserabschluss und der aktiven Technik (Port-Karten) zu erzielen. Allein die Einsparung beim passiven Faserabschluss im CO liegt bei 96 %. Weitere Kostenvorteile ergeben sich bei Hauptkabeln und der Anzahl an CO-Standorten. Mit vorgenannten Kriterien ergibt sich eine Kosteneinsparung im PON-System gegenüber P2P von 229 € (ca. 14 %).

Wie im vorangegangen Szenario wird auch hier eine Abschätzung des Einsparpotentials durch vorhandene Infrastruktur vorgenommen. Der Prozentsatz von Trassen, die nur Hauptkabel führen, ist im konkreten Beispiel niedriger, sodass die Kosten durch Nutzung von vorhandener Infrastruktur um 2,5 % reduziert werden können.26 Dadurch kann durch PON eine weitere Ein-sparung von 386.000 € erzielt werden. Die Kosten pro Anschluss lassen sich bei PON um weitere 23 € reduzieren. Dadurch ergibt sich einen Gesamteinsparung von 252 € (ca. 15 %) gegenüber dem P2P-System.

25 24 fasern für die Anschlüsse und zwei fasern für das gebäude26 Der grund für den gegenüber der ländlichen Betrachtung geringeren Prozentsatz ist die kompakte

Netzstruktur. Einen rückschluss auf die tatsächlich vorhandene Infrastruktur im betrachtenden gebiet lässt sich hieraus nicht ziehen.



Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Anzahl der benötigten Ports im CO und somit die Anzahl der benötigten Port-Karten, welche ausschlaggebend für die Kostendifferenz sind. In größeren und dichter besiedelten Gebieten wird dieser Einsparungseffekt noch deutlicher zum Vorschein treten, da sich die Anzahl der Fasern in der Hauptkabelebene, durch die sehr hohe Auslastung der Splitter (80-100 %) noch stärker unterscheiden werden.



Tabelle 6: Vergleich P2P-POn in der „städtischen bebauung“

p2p pON differenz allgemeine Kennzahlen:

Anzahl Kundenabschlüsse 16447 16447

Anzahl CO 5 1 4

Anzahl fasern in CO 23.424 858 22.566


Anzahl Portcards 653 107 546

Anzahl NVt 174 168 6

Längen [km]:

Tiefbau öffentlicher Bereich- 154 155 -1

Hausanschluss- 88 88 0

Hauptrohr- 71 83 -12

Verteilrohr- 285 277 8

Hauptkabel- 235 307 -72

Verteilkabel- 1.240 1.200 40

Kosten [Tsd. €]:

CO 225 15 210

Shelf (CO) 154 78 76

Portcard (CO) 2.286 706 1.580

faserabschlusspunkt im CO (ODf) 820 30 790

NVt 496 479 17

Tiefbau öffentlicher Bereich - 12.097 12.119 -22

Hausanschluss - Tiefbau 3.325 3.325 0

Hauptrohr 249 301 -52

Verteilrohr 871 845 26

Hauptkabel 673 546 127

Verteilkabel 1.936 1.872 64

Splitter 1:32 - 113 -94

Splitter 1:8 - 7 -3

Splitter 1:4 - 25 -9

CPE 1.234 1.234 0

sonstige Kosten [Tsd. €]: 2.272 1.177 1.095

Tiefbaukosten [Tsd. €]: 15.422 15.445 -23

Kosten Material [Tsd. €]: 5.270 4.233 1.037

Kosten aktive Technik [Tsd. €]: 3.674 2.017 1.657

GesamtkOsten [tsd. €]: 26.638 22.872 3.766

Kosten pro Anschluss [€]: 1.620 1.391 229 14,1%

Einsparpotenzial durch Nutzung vorhandene infrastruktur: 0% 2,50%

gesamtkosten bei maximaler Nutzung [Tsd. €]: 26.638 22.486 4.152

Kosten pro Anschluss bei Nutzung Infrastruktur [€]: 1.620 1.367 252 15,6%


49

Nachdem die Grobkostenschätzung für die beiden Simulationsgebiete gezeigt hat, dass sich der PON-Ansatz besonders aufgrund der geringeren Faseranzahl und den damit verbundenen Kosten für die passiven Faserabschlüsse und der aktiven Technik im Central Office sowie die Nutzung von bereits verlegten Leerrohrinfrastrukturen eher als Ausbautechnologie eignet, soll nun ein Ansatz für den gesamten Ostalbkreis betrachtet werden. Dazu wurde ein Tool entwi-ckelt, um die Kosten im Gesamtgebiet abschätzen zu können. Zunächst werden die Ein-gangsparameter kurz vorgestellt, bevor die Ergebnisse diskutiert werden.

Die Gebiete Essingen Neresheim, Oberkochen, und Riesbürg verfügen bereits über eine FTTB-Planung und werden in allen folgenden Betrachtungen nicht mit berücksichtigt.

4.1 wicHTiGE EiNGANGSpARAmETER UNd -pRämiSSEN

Ähnlich wie schon bei den Simulationsgebieten, ist vor allem die Gebäude- und Anschluss-verteilung von entscheidender Bedeutung. Abbildung 19 zeigt die Verteilung der Gebäude in der gleichen Einteilung wie bei den voran gegangenen Simulationen.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

Summe WE + GE

Anzahl Gebäude

> 50 WE16-50 WE11-15 WE6-10 WE3-5 WE2 WE1 WE

62826

18779

37558

8479

29255

2392 3744842

204 7 4114647

17281

Anzahl Gebäude/Anschlüsse

Abbildung 19: gebäude- und Anschluss-verteilung im Ostalbkreis“

4_kOstenschätzunG

für den Gesamten OstalbkreIs


50 KOSTENSCHÄTZUNG FÜR DEN GESAMTEN OSTALBKREIS

In Abbildung 20 ist die Einteilung der Gebäude nach dem Splitterschema (siehe Abbildung 8, Seite 19) gewählt. Das Splitterschema27 und die Gebäudeverteilung dienen als Berechnungs-grundlage für alle weiteren Kalkulationen.

Im gesamten Ostalbkreis werden hauptsächlich 1:32 Splitter im NVt zum Einsatz kommen, da 96 % aller Gebäude weniger als 10 Anschlüsse aufweisen. Dagegen sind besonders große Gebäude mit mehr als 40 Wohn- und Geschäftseinheiten sehr selten.

Tabelle 7: Kennzahlen zum Ostalbkreis bezogen auf ein FTTb/-H-szenario28

Ostalbkreis


Anzahl wohneinheiten (we): 137.828

Anzahl Gewerbeeinheiten (Ge): 18.992


betrachtungsfläche [km²]: ca. 1.293


27 Das Splitterschema determiniert die Anzahl der Kabel und rohre in der Haupt- und Verteilkabelebene.28 Die gebiete Essingen Neresheim, Oberkochen, und riesbürg verfügen bereits über eine fTTB-Planung

und werden in allen folgenden Betrachtungen nicht mit berücksichtigt.

0

30000

60000

90000

120000

150000

Summe WE + GE

Anzahl Gebäude

> 40 WE11-40 WE1-10 WE

92.486

566 19 9478.953

146.920

Anzahl Gebäude/Anschlüsse

Abbildung 20: Clusterung der gebäudestruktur nach Anzahl Anschluss pro gebäude


51KOSTENSCHÄTZUNG FÜR DEN GESAMTEN OSTALBKREIS

In die Berechnung gehen unter anderem die Daten aus Tabelle 7 ein. Ca. 93.000 Gebäude mit ca. 156.000 Anschlüssen werden bezüglich ihrer Faseranzahl erfasst. Folgende Parameter und Prämissen werden im Tool berücksichtigt:

• Der Kostenvergleich für den gesamten Ostalbkreis wird ohne die Berücksichtigung von Tiefbaukosten geführt.

• Die Faseranzahl pro Wohn- /Geschäftseinheit sowie pro Gebäude ist zwischen Netz-verteiler und Gebäude bei beiden Systeme identisch.

• Nur für die Fasern pro WE/GE-Anschluss wird die aktive Technik berechnet. Für die Gebäudefasern wird darauf verzichtet, da diese Fasern nicht in jedem Fall für zusätzliche Dienste, wie zum Beispiel Smart Metering, genutzt werden.

• Der passive Faserabschluss ist für alle im CO abgehenden Fasern berechnet.

• Reservefasern für Gebäude und Anschluss werden aufgrund der sehr ähnlichen Netz-struktur in der Verteilebene vernachlässigt.

• Aufgrund der vergleichbaren Kosten der in beiden Fällen benötigten aktiven Netzab-schlüsse beim Kunden (CPE), werden diese nicht betrachtet.

• Im CO können maximal 5.000 Fasern abgeschlossen werden. Es werden aufgrund des unterschiedlichen Platzbedarfes für passive Faserabschlüsse und aktiver Technik bei den beiden Systemen separate Kosten für den CO angesetzt.

• Die Kosten für den passiven Faserabschluss und der aktiven Technik, die im CO installiert werden, werden berücksichtigt.

• Die Anzahl der CO im P2P-System wurde durch die maximale Faseranzahl pro CO bestimmt. Die Anzahl der CO im PON-System wurde durch die Gebietsstruktur bestimmt. Im Betrachtungsgebiet sind 38 Kommunen beinhaltet. Es wird für jede Kommune ein CO vorgesehen.

• Die Längen zwischen CO und NVt sowie zwischen NVt und Gebäude werden als gemittelte Längen angenommen.29 Durch die geringere Anzahl der CO im PON-System wird die Länge zwischen CO und NVt größer angesetzt.

C CO – NVt im P2P-System 1000 m

C CO – NVt im PON-System 1300 m

C NVT – Gebäude in beiden Systemen 300 m

29 Erfahrungswerte aus verschiedenen TKI-Projekten unter Berücksichtigung ländlicher Strukturen



• Es wird eine mittlere Auslastung der NVt-Standorte von 80 % angenommen, da in vielen Fällen aus geografischen bzw. planerischen Gesichtspunkten die maximale Kabelanzahl nicht erreicht werden kann.30

• Zur Vereinfachung wird angenommen, dass in der Verteilebene zwischen NVt und Gebäude nur 12-fasrige Kabel verwendet werden. Die Kosten werden dadurch nur geringfügig beeinflusst, da der Preisunterschied zwischen 12-fasrigen Kabeln und Kabeln mit weniger Fasern gering ist. Für die Kabelberechnung der Hauptkabelebene werden ausschließlich 96-fasrige Kabel betrachtet.

• Die durchschnittliche Kabellänge vom NVt bis zu den Gebäuden unterscheidet sich zwischen den beiden Systemen nicht. Die Annahme resultiert aus der Überlegung, dass zu 96 % Splitter im NVt gesetzt werden und damit jedes Gebäude wie im P2P-System ab NVt ein eigenes Kabel besitzt.

• Da es sich bei dieser Betrachtung um einen theoretischen Ansatz handelt, werden keine Faserreserven vorgesehen. In der Praxis erfolgt eine Planung immer unter Berücksichti-gung von Reserven.

• Für die Einbeziehung von teilnehmerabhängigen Kosten wie der passiven Faserabschlüsse und der aktiven Technik im CO wird von einem Teilnehmerfaktor von 100 % ausgegangen.31

• Die Förderrichtlinie wird insofern eingehalten, dass der Wettbewerb in den CO-Standor-ten (Open Access) stattfinden kann. Ein Aufbau von einer insbesondere im PON denk-baren Mehrfachstruktur, in der jedem Wettbewerber ein Anschluss an die Wohn- und Gewerbeeinheiten ermöglicht wird, wird aus Gründen der wirtschaftlichen Mehrbelastung an dieser Stelle nicht betrachtet.

4.2 ERGEbNiSSE dER bEREcHNUNG

Die Berechnung erfolgt entsprechend den in der Vorbetrachtung diskutierten Prämissen und Ausgangswerten. Die wichtigsten Parameter können in der Tabelle 12 sowie in der Tabelle 13 im Anhang eingesehen werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass es sich dabei um einen groben Berechnungsansatz handelt, der auf mehreren vereinfachenden Annahmen beruht. Das Ergebnis vermittelt einen Eindruck über die Höhe der Kosten der einzelnen Positionen.

30 Dieser Wert ergibt sich aus dem Mittelwert der bisherigen Clusterung im Ostalbkreisprojekt. Aufgrund von natürlichen grenzen, wie Eisenbahnlinien und flussläufen kann eine maximale Auslastung in den meisten fällen nicht erreicht werden. Ein Vorteil: In vielen NVt ist damit noch Platz für reserven.

31 Durch einen bedarfsabhängigen Aufbau der aktiven Technik im CO ist eine reduzierung der Ausbau-kosten möglich.



Ausgehend von der Gebäude- und Anschlussverteilung wurden für beide Systeme die Faser-zahlen errechnet, die für die Versorgung aller Wohn- und Geschäftseinheiten benötigt werden. Im P2P-System werden ca. 250.000 Fasern in der Hauptkabelebene verlegt. Damit werden erheblich mehr Fasern als im PON-System (ca. 10.600 Fasern) benötigt.

Für das PON-System wird die Anzahl der Fasern in der Hauptkabelebene durch die Anzahl der verbauten Splitter im NVt bestimmt, da jeder Splitter eine eigene Faser benötigt. Zunächst wird die Anzahl der NVt-Standorte auf Basis der Anschlussverteilung und der festgesetzten Kabelgröße errechnet. Im PON-Netzwerk werden ca. 2.450 NVt-Standorte entstehen. Die Anzahl der Standorte unterscheidet sich damit nur geringfügig von den NVt-Standorten im P2P-Netzwerk. Die leicht erhöhte Anzahl an NVt im P2P-System resultiert daraus, dass zwischen NVt und Gebäuden ab 6 Wohn-/Geschäftseinheiten mehr als 12 Fasern und somit mehr als ein Mikrorohr/Kabel benötigt werden (vgl. Formel S. 17). Desweiteren können auf dieselbe Art und Weise aus der Anzahl der Gebäude und der Anschlüsse die Anzahl der Splitter errechnet werden. Auch hier kommt ein mittlerer Auslastungsfaktor für die einzelnen Splittertypen zum Einsatz, da eine Vollauslastung aller Splitter in der Realität unwahrscheinlich ist. Aus der Anzahl der Splitter ergeben sich die Anzahl der Fasern in der Hauptkabelebene und damit die Anzahl der Ports im CO.

In der Verteilebene unterscheiden sich die Faseranzahlen nicht gravierend, da vorrangig 1:32 Splitter eingesetzt werden und somit der Großteil aller Anschlüsse eine eigene Faser ab dem NVt zugewiesen bekommt.

Für das P2P-System ist die Anzahl der Ports in den CO-Standorten aus der Gesamtfaseran-zahl abzuleiten. Jede Faser, die im CO aufläuft, benötigt genau einen Port. Demnach müssen ca. 250.000 Ports installiert werden. Aus einer max. Portanzahl von 5.000 Abschlüssen pro CO resultiert eine Anzahl von 50 CO-Standorten im Ostalbkreis unter der Voraussetzung, dass jeder Standort maximal ausgelastet ist. In der Realität ist dies nicht zwangsläufig zutreffend, sodass die Anzahl der CO-Standorte höher liegen kann.

Tabelle 8 fasst die Ergebnisse für die beiden Netzstrukturen bezogen auf den gesamten Ost-albkreis zusammen. Wie sich schon bei den kleineren Simulationsgebieten gezeigt hat, können im PON vor allem im Bereich der Kabel, passiver Faserabschlüsse und der Portkarten im CO Kosteneinsparungen erzielt werden. Auch durch die verminderte Anzahl der CO-Standorte sowie geringer angesetzten Kosten pro CO können Investitionskosten bezogen auf den gesamten Ostalbkreis verringert werden.

Bei den Kosten der Mikrorohre im PON-System fällt insbesondere die mittlere Länge zwischen CO und NVt ins Gewicht, die hier wesentlich höher ist, da die CO-Standorte zentralisierter positioniert werden können. Allerdings wurde die vereinfachende Annahme getroffen, dass jeder NVt ein eigenes Rohr zur Kabelzuführung erhält. In der Praxis würde in der Zuführungsebene



mit größeren Faseranzahlen je Kabel gearbeitet werden und dadurch die Anzahl an Rohren deutlich geringer ausfallen.

Tabelle 8: Vergleich der netzstrukturen im Ostalbkreis

p2p pON differenz

allgemeine Kennzahlen:

Anzahl Kundenabschlüsse (WE/gE) 156.820 156.820

Anzahl gebäudeabschlüsse 93.071 93.071

Anzahl CO 50 38 12

Anzahl aktive fasern in CO 249.891 10.620 239.271

Anzahl passiver faserabschlusspunkt im CO (ODf) 249.891 10.620 239.271

Anzahl aktive fasern in CO (pro CO) 4.998 280 4.718


Anzahl Portcards 4.357 613 3.744

Anzahl NVt 2.467 2.450 17

Kosten [Tsd. €]:

CO 2.250 380 1.870

Shelf (CO) 956 421 534

Portcard (CO) 15.246 4.043 11.203

Passiver faserabschlusspunkt im CO (ODf) 8.746 372 8.374

NVt 7.031 6.983 48

Mikrorohre 12.288 12.443 -155

fasern 16.243 4.328 11.915

Splitter 1:32 0 1.412 -1.412

Splitter 1:8 0 87 -87

Splitter 1:4 0 112 -112

GesamtkOsten (exklusive Tiefbau) [Tsd. €]: 62.759 30.580 32.180

Kosten pro Gebäude [€]: 674 329 346 51,30%

Kosten pro LwL-Anschluss (wE) [€]: 400 195 205

Wie aus der Berechnung hervor geht, liegen die Einsparungen in der Zuführungsebene CO- NVt (Fasern, 73 %), bei den passiven Faserabschlüssen (96 %) sowie bei der Aktivtechnik (72 %). Insgesamt betrachtet beträgt der Unterschied zwischen den beiden Netztopologien ca. 32,2 Mio. € und damit 50 %. Somit entfallen 205 € weniger auf einen einzelnen End-kundenanschluss.



Es wird nochmal darauf hingewiesen, dass der Tiefbau für die Rohrverlegung in dieser globa-len Betrachtung nicht mit eingerechnet wurde. Dieser würde zu den in Tabelle 8 aufgelisteten Kosten hinzukommen und die prozentuale Einsparung pro Gebäude bzw. Anschlusseinheit reduzieren. Aus den Kalkulationen der Simulationsgebiete „städtisch“ und „ländlich“ ergibt sich ein Anteil von 60 bis 70 % Tiefbaukosten. Geht man von ca. 70 % Tiefbaukostenanteil für den gesamten Ostalbkreis aus, ist eine prozentuale Einsparung pro Gebäude im Bereich von 14 % zu erwarten.

4.3 bERücKSicHTiGUNG dER STROmKOSTEN im cO

Um die Untersuchung der beiden Technologiekonzepte zu vervollständigen, sollen im Folgenden die Kosten des Stromverbrauchs der aktiven Technik im CO betrachtet werden. Hierzu wurden die Leistungswerte der benötigten Komponenten laut Hersteller (Alcatel-Lucent) zusammengestellt und verglichen.

Tabelle 9: Vergleich von energiekosten im cO32

p2p pON differenz

allgemeine parameter:

Preis Energieverbrauch33 [ct/kWh]: 20,71 20,71

mittlere Teilnehmerzahl pro Port: 1 26

Energiekosten pro Teilnehmer:

Leistung pro Port [W]: 1,9 11,51 -9,61

mittlere Leistung pro Teilnehmer [W]: 1,9 0,44 1,46

Energieverbrauch pro Teilnehmer [kWh/a]: 16,7 3,88 12,78

Energiekosten pro Teilnehmer [€/a]: 3,45 0,8 2,65 77%

32 Auf grundlage eines Berechnungstools nach Anfrage bei Alcatel Lucent33 Im zweiten Halbjahr 2014 lag der durchschnittlich Strompreis für industrielle Abnehmer mit einem

Bedarf von 500 bis 2.000 MWh in Deutschland bei 20,71 ct/kWh (inkl. Steuern und Abgaben); Quelle: eurostat (http://ec.europa.eu)


LVI

1_eInGanGsparameter

für dIe sImulatIOnsGebIete

1.1 pARAmETER im p2p-NETZ

Der folgenden Tabelle können die wichtigsten Parameter, die für die Berechnung eines P2P-Netzes verwendet wurden, entnommen werden.

Tabelle 10: eingangsparameter des P2P-netztes

parameter wert

Anzahl fasern pro Anschluss1 aktiv

1 reserve

Anzahl fasern pro gebäude1 aktiv

1 reserve

CPE-Kosten pro Anschluss 75 €

Verteilkabelebene

Kabeltypen (Anz. fasern pro Kabel) 2, 4, 6, 12

rohrtypen (Anz. rohre pro Verband) 1, 2, 12, 24

max. Einblaslänge 800 m

Verteilschrank (NVt) 2.850 €

Kapazität des Verteilers 48 Kabel

Hauptkabelebene

Kabeltypen (Anz. fasern pro Kabel) 12, 24, 48, 72, 96, 144

rohrtypen (Anz. rohre pro Verband) 3, 7


Central Office (CO) 45.000,00 €

max. Anzahl fasern im CO 5000

faserabschlusspunkt im CO (ODf) pro faser 35,00 €

OLT Shelf (16 OLT Cards) 3.500,00 €

OLT Card (36 Port) 3.500 €

anhanG


LVIIAnhAng

1.2 pARAmETER im pON-NETZ

Der folgenden Tabelle können die wichtigsten Parameter, die für die Berechnung eines PON-Netzes verwendet wurden, entnommen werden.

Tabelle 11: eingangsparameter des POn-netzes

parameter wert

Anzahl fasern pro Anschluss1 aktiv

1 reserve

Anzahl fasern pro gebäude1 aktiv

1 reserve


Verteilkabelebene

Kabeltypen (Anz. fasern pro Kabel) 2, 4, 6, 12

rohrtypen (Anz. rohre pro Verband) 1, 2, 12, 24


Splitter 1:32 150 €

Splitter 1:8 70 €

Splitter 1:4 45 €


Kapazität des Verteilers 48 Kabel

Hauptkabelebene

Kabeltypen (Anz. fasern pro Kabel) 12, 24, 48, 72, 96, 144

rohrtypen (Anz. rohre pro Verband) 3, 7


Central Office (CO) 10.000 €

max. Anzahl fasern im CO 5.000


OLT Shelf (8 OLT Cards) 5.550 €



LVIII AnhAng

2_berechnunGsparameter

für dIe kOstenbetrachtunG Im Gesamten

OstalbkreIs

2.1 pARAmETER im p2p-NETZ

Der folgenden Tabelle können die wesentlichen Parameter für die Berechnung eines P2P-Netzes für den gesamten Betrachtungsbereich des Ostalbkreises entnommen werden.

Tabelle 12: Parameter des P2P-systems für die Gesamtbetrachtung

parameter wert

Anzahl fasern pro Anschluss 1 aktiv

Anzahl fasern pro gebäude 1 aktiv

Teilnehmerfaktor 100%


Verteilkabelebene

Kabeltypen (Anz. fasern pro Kabel) 12


durchschn. Auslastung NVt 38 rohre

durchschn. Länge von NVt zu gebäude 300 m

Hauptkabelebene


durchschn. Länge von CO zu NVt 800 m



durchschn. Länge von CO bis NVt 1.00 m





LIXAnhAng

2.2 pARAmETER im pON-NETZ

Der folgenden Tabelle können die wesentlichen Parameter für die Berechnung eines PON-Netzes für den gesamten Betrachtungsbereich des Ostalbkreises entnommen werden.

Tabelle 13: Parameter des POn-systems für die Gesamtbetrachtung

parameter wert

Anzahl fasern pro Anschluss 1 aktiv

Anzahl fasern pro gebäude 1 aktiv

Teilnehmerfaktor 100%


Verteilkabelebene


Splitter 1:32 150 €

Splitter 1:8 70 €

Splitter 1:4 45 €

Splitterauslastung 1:32 80%




durchschn. Auslastung NVt 38 rohre

durchschn. Länge NVt bis gebäude 300 m

Hauptkabelebene


durchschn. Länge von CO zu NVt 950



durchschn. Länge von CO bis NVt 1.300




Landratsamt OstalbkreisStut tgarter Straße 4173430 AalenTelefon 07361 503 [email protected]

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Glasfasernetzstrukturen · As demand for broadband increases, the network can subsequently be upgraded . GpOn Ostalbkreis p2p . _ 41. Ostalbkreis _ OstalbkreIs. Stuttgarter Straße