Technische Aspekte von Glasfasernetzen(Behörden 26.04.2012) · 2014-08-20 · Technische Grundlagen 26.04.2012 Leitungsrechte für Bundesbehörden Seite 25 Kapitel 4 Messungen Kapitel

26.04.2012 Leitungsrechte für Bundesbehörden Seite 1

Technische Aspekte optischer Netze

Kurt ReichingerRTR-GmbH – Abt. Technik

Kapitel 1Anwendungsgebiete

Kapitel 2Optische Netze

Kapitel 3 Technische Grundlagen


Kapitel 4Messungen

Kapitel 5Mitbenutzungsverfahren

Inhalt� Kapitel 1 – Verwendung von Lichtwellenleitern (LWL)� Kapitel 2 – Optische Netze� Kapitel 3 – Technische Grundlagen� Kapitel 4 – Messungen an LWL-Infrastruktur� Kapitel 5 – Mitbenutzungsverfahren vor der TKK zu Glasfaser-Infrastruktur� Referenzen





Kapitel 4Messungen


Kapitel 1 – Verwendung von Lichtwellenleitern (LWL)





Kapitel 4Messungen


Anwendungsbereiche� Datenübertragung

� Optische Datenübertragung: Gegenüber elektrischer Übertragung Vorteil einer höheren maximalen Bandbreite und Unempfindlichkeit gegenüber elektrischen und magnetischen Störfeldern; galvanische Trennung; kein Nebensprechen; keine Erdung erforderlich.

� Beleuchtung und Abbildung in Medizin und Messtechnik� Glasfasern und Glasfaserbündel werden zu Beleuchtungs- und Abbildungszwecken z. B. an

Mikroskopen, Inspektionskameras oder Endoskopen benutzt. Zumeist flexible polymere optische Fasern eingesetzt

� Sensoren� Messtechnik: Faseroptische Sensoren, bei denen die Messgröße nicht durch eine elektrische

sondern durch eine optische Größe repräsentiert bzw. übertragen wird, z.B. in schwer zugäng-lichen Bereichen (Staudämme) oder unter extremen Bedingungen (Stahlwerke).

� Laser � Flexibler Transport von Laserstrahlung bei der Materialbearbeitung und in der Medizin

� Beleuchtung, Dekoration, Kunst und Architektur� Lasershow; LED-beleuchtetes Glasfaserbündel; Indirekte Beleuchtung; lichtdurchlässiger Beton





Kapitel 4Messungen


Vergleich der Dienste- und Technologiebandbreiten

Quelle: FTTH Council Europe





Kapitel 4Messungen


Kapitel 2 – Optische Netze





Kapitel 4Messungen


Einsatz in unterschiedlichen Netzebenen� Weitverkehrstransportnetz (Kernnetz)

� Hohe Kapazitäten� Große Entfernungen � National/International

� Backhaulnetz� Anbindung Kernnetz – Anschlussnetz

� Geringere Kapazitäten / Entfernungen

� Anschlussnetz� Hybridnetz (HFC; NGA)� FTTH-Netz

Quelle: http://ftthinstallers.com/





Kapitel 4Messungen


FTTx (engl. Fiber to the x)-Netztypen






Kapitel 4Messungen


Architekturen in passiven optischen Netzen (PON) und aktiven Ethernet Netzen (engl. point to point - P2P)


Passives optisches Netz (PON) Aktives Ethernet Netz (P2P)





Kapitel 4Messungen


Netzelemente der FTTH-Infrastruktur

Interne Verkabelung; Umfasst die Geräte zum externen Glasfaseranschluss an Gebäude, die interne Glasfaserverkabelung und die Terminierungseinheit der Glasfaser, die Bestandteil der ONU sein kann

Internal cabling

Endkabel mit geringer Anzahl von Glasfaserkabeln oder eingeblasene Glasfasern / Rohre oder Röhrchen für die Anbindung der Teilnehmerliegenschaften.

Drop cabling

Sekundärer Konzentrationspunkt; Kleine, leicht zugängliche erdverlegte oder mastmontierte Kabelmuffe oder externer Gehäuseschrank (passiv, keine aktive Ausrüstung) mit mittlerer/niedriger Glasfaserkapazität und großer Endkabelkapazität.

Secondary fibre concentration point (FCP)

Mittelgroße optische Kabel und unterstützende Infrastruktur zur Kabelverteilung, z. B. Rohre oder Maste.

Distribution cabling

Primärer Konzentrationspunkt; Leicht zugängliche erdverlegte oder mastmontierte Kabelmuffe oder externes Glasfasergehäuse (passiv, keine aktive Ausrüstung) mit großer Glasfaser-Verteilungskapazität.

Primary fibreconcentrationpoint (FCP)

Großformatige optische Kabel und unterstützende Infrastruktur, z.B. Rohre oder Maste.Feeder cable

Aktiver Zugangsknoten des Einzugsbereichs (z.B. OLT oder Switch).

Access Nodeoder POP (point of presence)






Kapitel 4Messungen


Gebäudeverkabelung (engl. In-House Cabling)

� Infrastrukturelemente:� BEP – Building Entry Point (Hausübergabepunkt)� Spleiß- oder Steckverbindung

� FD – Floor Distributor (optionaler Etagenverteiler)� Übergang vertikales zum horizontalen Innenkabel

� OTO – Optical Telecommunications Outlet (Optische Anschlussdose)� ONT – Optical Network Termination (Optische Netzwerkterminierung)� elektro-optischer Konverter (Modem), kann mit CPE integriert werden

� CPE – Customer Premises Equipment (auch SPE – Subscriber Premises Equipment)� z.B. Set-top-Box, Router






Kapitel 4Messungen


Beispiele der Steigleitungsarchitektur


BEP BEP BEP BEP

FD

OTO





Kapitel 4Messungen


Kostenaufteilung einer passiven LWL-Infrastruktur

� Grabungskosten, Kabelkanäle, Rohrzüge, Schächte, usw.

� LWL-Kabel inkl. Verlegung

� Einbauten in Kabelschächten, Abzweigkästen, Schränken, usw.

Grabungskosten, Kabelkanäle, Rohrzüge, Schächte, usw.

Einbauten in Kabelschächten, Abzweigkästen, Schränke, usw.

LWL-Kabel inkl. Verlegung

~ 80%

~ 15%

~ 5%Inkl. Herstellung, Wartung, und Instandhaltung, Akquisitions-kosten, Wirtschaftliche Nutzungsdauer, Kapitalkostenzinssatz

Grobe Schätzung: Abhängig von Distanzen und Örtlichkeit (urban/rural), Anzahl an Fasern, usw.





Kapitel 4Messungen


Kapitel 3 – Technische Grundlagen





Kapitel 4Messungen


Funktionsweise und Arten von Lichtwellenleitern (LWL)� LWL sind physikalisch gesehen Wellenleiter, mit welchen elektromagnetische Strahlung vom

ultravioletten bis zum infraroten Spektralbereich übertragen werden kann (ca. 350–2500 nm)

� Abhängig vom Kerndurchmesser und vom Brechungsindexunterschied kann sich der Licht-strahl in mehreren (multi-) oder nur in einem (mono-)„Modus“ durch den LWL bewegen:

� Multimode-Fasern� Kostengünstigeres Equipment� Kürzere Distanzen

� Lokale Anwendung z.B. in Rechenzentren, Campus usw.

� Monomode(Singlemode)-Fasern� Strecken bis über 100 km ohne

Zwischenverstärker überbrückbar� Einsatz im Telekommunikationsbereich

Quelle: Wikipedia





Kapitel 4Messungen


Typischer Aufbau einer Lichtwellenleiter(LWL)-Faser1. Kern (engl. core)� Lichtleiter aus Quarzglas oder Kunststoff, in dem das

Licht geführt wird

2. Mantel (engl. cladding)� Hält durch Totalreflexion die Führung des Lichtstrahls

innerhalb des Kernes zusammen

3. Schutzbeschichtung (engl. coating und/oder buffer) � Mantelbeschichtung, die den Schutz vor mechanischen

Beschädigungen und Feuchtigkeit gewährt, besteht meist aus einer Lackierung aus speziellem Kunststoff (z.B. Polyimid, Acryl, Silikone)

4. Ggf. äußere Schutzhülle (engl. jacket)� Bis zu wenigen Millimeter dicker Glas-,

Kunststoff- oder Metallmantel zum Schutz einzelner Fasern, z.B. bei Patchkabeln

Quelle: Wikipedia

ab 250ab 12550-1500

250125bis 10

Schutz (3)Mantel(2)Kern(1)

Durchmesser (in µm)

Multimode

Monomode





Kapitel 4Messungen


LWL-Kabel� Eine oder bis ein paar 100 LWL-Fasern können

in bis zu 1 cm dicke LWL-Kabelzusammengefasst werden

� Die Fasern können in Adern gruppiert werden, typischerweise 6 oder 12 Fasern je Ader

� Abhängig von Einsatzbereichen sind verschiedene Kabeltypen verfügbar, z.B. � für unter- und überirdische Verlegung,� Verlegung in Rohren und Schächten,� für In-House-Verkabelung (z.B. mit

biegeunempfindlichen Fasern),� für Verlegung in Abwasserkanälen, � In Gas- oder Trinkwasserrohren, � in Tunnels, am Meeresboden usw.






Kapitel 4Messungen


Zwei grundlegende LWL-Verbindungsarten� Steckverbindungen� Mechanische Verbindungen

mittels verschiedener Steckertypen

� Einfache und flexible Verbindung und Handhabung

� Größere Signaldämpfung (0,1-0,5 dB)

� Spleißverbindungen� Sichere und verlustarme (typisch unter 0,1 dB)

Verbindungsmethode durch Aufschmelzungder Faserenden durch einen kurzzeitigen Lichtbogen

� Erfordert jedoch spezielle Ausrüstung (Spleißmaschine) und Erfahrung Quelle: FTTH Council Europe

Licthbogen Spleißen beendetQuelle: Wikipedia





Kapitel 4Messungen


Passive Optische Splitter� Bikonische Schmelzkoppler� Erzeugung durch Verschmelzen zweier

zusammengewickelter Glasfasern� Aufteilungsverhältnis bis zu 1:4,

höheres durch Kaskadierung mehrerer Koppler möglich

� Planare Splitter� Die optischen Pfade befinden sich auf

dem Quarz-Chip (splitter/planar chip)� Verfügbare Aufteilungsverhältnisse von

1x4 bis 1x32 und mehr� Kompakt, bessere Einfügedämpfung,

breiteres Spektrum im Vergleich zu Schmelzkopplern






Kapitel 4Messungen


Komponenten zu Kopplung und Verzweigung von LWL-Kabeln� Spleißkassetten� Enthalten einzeln verspleißte Fasern von zwei oder mehr Adern

oder Kabeln

� Glasfasermuffen� Enthalten eine oder mehrere Kassetten� Einsatz vorwiegend im Außenbereich,

in Schächten und Kanalanlagen

� Spleißboxen� Enthalten eine oder mehrere Kassetten und Schalttafel mit

Steckverbindungen� Einsatz vorwiegend in geschützten Innenbereichen

� Verteilerschränke� Enthalten eine oder mehrere Spleißboxen

und anderes passive und aktive Equipment� Einsatz im Innen- sowie Außenbereich

(z.B. street cabinet)

Quellen: Wikipedia und FTTH Council Europe





Kapitel 4Messungen


Verlegung der LWL-Kabel in Rohren� Kabelkanalanlagen weisen meistens mehrere

Rohrzüge auf� Abhängig vom Rohrdurchmesser werden Kabel direkt

in das Hauptrohr oder in Unterrohren verlegt� Die Verlegung erfolgt meistens mittels Durchziehens

des Kabels

� Bei Rohren kleineren Durchmessers bis zu ca. 20 mm (engl. micro ducts) werden Kabel mittels Luftdruck (oder Wasserdruck) eingeblasen

� Die Micro-Ducts werden in Unterrohren mitverlegt oder nachträglich eingezogen/eingeblasen






Kapitel 4Messungen


Kapitel 4 – Messungen an LWL-Infrastruktur





Kapitel 4Messungen


Verwendung von optischen Dämpfungsmessgeräten� Mit zwei Geräten kann die

Einfügedämpfung (engl. insertion loss) und Rückflussdämpfung (engl. returnloss) zwischen zwei Punkten eines beliebigen Segments gemessen werden

� Zwei Techniker erforderlich� Die Lokalisierung einer

Verbindungsunterbrechung (z.B. eines Glasfaserbruchs oder einer Überbiegung) gestaltet sich aufwändig






Kapitel 4Messungen


Verwendung von OTDRs (engl. optical time domain reflectometry)

� Optische Zeitbereichsreflektometrie, ein Verfahren zur Ermittlung und Analyse von Lauflängen und Reflexionscharakteristika von elektromagnetischen Wellen und Signalen im Wellenbereich des Lichts

� Position jeder einzelnen Komponente, inkl. Faserbruch und Überbiegung, im Netzwerk festlegbar

� Jegliche Verluste und Reflektionen an Steck-und Spleißverbindungen sowie Gesamtverlust und –reflektion messbar

� Ein (erfahrener) Techniker mit einem Messgerät erforderlich

� Bidirektionale OTDR Messungen für erhöhte Genauigkeit empfohlen






Kapitel 4Messungen


Verwendung von Aufsteckgeräten (engl. clip-on coupler)� Bei einer gebogenen Glasfaser folgt das

durchströmende Licht größtenteils der Biegung, ein Teil des Lichtes strahlt jedoch aus der Faser heraus

� Wenige Prozent des Lichtsignals genügen, um die optische Leistung zu messen bzw. alle übertragenen Informationen zu erhalten

� Die Methode ist nicht-invasiv und greift die Schutzhülle bzw. –beschichtung nicht an

� Trotz der geringen Übertragungsverluste guter Spleiße bzw. Steckverbindungen tritt auch dort Strahlung aus, die ausgewertet werden kann

� Auch aus einem nichtmanipulierten intakten Kabel tritt wegen der Rayleigh-Streuung geringe Menge an Strahlung aus, die, jedoch mit höheren Aufwand, auswertbar ist

Quelle: EXFO





Kapitel 4Messungen


Kapitel 5 – Mitbenutzungsverfahren vor der TKK zu Glasfaser-Infrastruktur





Kapitel 4Messungen


Bisher geführte Verfahren lt. §8 TKG 2003 hinsichtlich Glasfaser-Infrastruktur� Alle Bescheide unter http://www.rtr.at/de/tk/EntscheidungenGesamt Art=„Mitbenutzung“ verfügbar

� D1/09: Silver Server vs. ÖBB-Infrastruktur � wegen Leerverrohrung auf einer Strecke

� D1/10: Silver Server vs. A1 Telekom Austria� wegen unbeschalteten Glasfasern (engl. dark fibre) auf 6 Strecken

� D3/10: Silver Server vs. Wien Energie � wegen unbeschalteten Glasfasern auf 2 Strecken

� D1/11: Silver Server vs. Wien Energie � wegen unbeschalteten Glasfasern auf zwei Strecken

� D2/11: Silver Server vs. Wien Energie � wegen unbeschalteten Glasfasern auf einer Strecke





Kapitel 4Messungen


Gutachterliche Vorgangsweise bei einem Verfahren� Auswertung der zur Verfügung gestellten Daten der Parteien (z.B. aus Anträgen

und Stellungnahmen)� Geografische Streckenpläne und Streckenbeschreibungen� Positionen der einzelnen Netzelemente wie Schächte, Schränke, Segmente, Anschlussobjekte

usw.� Segment- und Kabellängen� Kapazitäts- und Belegungsdaten der einzelnen Kabel bzw. Fasern

� Lokalaugenschein� Überprüfung der zur Verfügung gestellten Daten der Parteien� Sammeln des Beweismaterials (z.B. Aufzeichnungen, Fotografien usw.)� Detaillierte Einsichtnahme in relevante Themenbereiche (wie z.B. Kostendaten, tatsächliche

Belegungssituation, Längenangaben, genaue Positionen der Netzelemente usw.)� Klärung der noch offenen Fragen der Gutachter

� Erstellung des Gutachtens� Überprüfung und Visualisierung der geografischen Daten (Positionen und Längen) anhand eines

GIS-Tools (z.B. Google Maps)� ggf. Erstellung der Belegungsdiagramme� Berechnung der Kosten und Entgelte� Gutachterliche Beurteilung über wirtschaftliche Zumutbarkeit und technische Vertretbarkeit





Kapitel 4Messungen


Beispiel der Visualisierung einer Strecke in Google Maps





Kapitel 4Messungen


VSt Muffe 1 Objekt

tot

EP2

EP2

EP1

Fasern 1-4

Fasern 5-8

Fasern 9-10

Kabel 1

60 Fasern 60 Fasern60 Fasern 60 Fasern60 Fasern 60 Fasern60 Fasern 60 Fasern10 Fasern 6 Fasern

Kabel 2

Kabel 3

Kabel 3

Fasern 1,2

Fasern 3,4

Fasern 5,6

+

+ +

+

beschaltet: Durchgeschaltet, mit aktiven DienstenReserve: Durchgeschaltet, keine Dienstetot: Nicht durchgeschaltetVSt: VermittlungsstelleEP: Kunden Endpunkt

VSt Muffe 1 Objekt

tot

EP2

EP1

EP2

EP1

60 Fasern 60 Fasern60 Fasern 60 Fasern60 Fasern 60 Fasern60 Fasern 60 Fasern10 Fasern 6 Fasern

beschaltet

Reserve

�beschaltet

Reserve

24 2

4 22

22

+

+

=

=

= =Dienste

EP1

Dienste

Verbindungen

Nicht verbunden

Beispiel eines Belegungsdiagramms





Kapitel 4Messungen


Referenzen





Kapitel 4Messungen


ITU-T Standards ( http://www.itu.int/rec/T-REC-G )� Multimode-Fasern und -Kabel� G.651.1: Characteristics of a 50/125 µm multimode graded index optical fibre cable

for the optical access network

� Monomode-Fasern und -Kabel� G.652: Characteristics of a single-mode optical fibre and cable� G.653: Characteristics of a dispersion-shifted , single-mode optical fibre and cable� G.654: Characteristics of a cut-off shifted , single-mode optical fibre and cable� G.655: Characteristics of a non-zero dispersion-shifted single-mode optical fibre

and cable� G.656: Characteristics of a fibre and cable with non-zero dispersion for wideband

optical transport� G.657: Characteristics of a bending-loss insensitive single-mode optical fibre and

cable for the access network� G.650.1-3: Definitionen, Testmethoden und Messungen für Monomode-Fasern und -

Kabel





Kapitel 4Messungen


Weitere Standards, Gremien und Publikationen� L.12: Optical fibre splices ( http://www.itu.int/rec/T-REC-L.12/en )� L.36 : Single mode fibre optic connectors

( http://www.itu.int/rec/T-REC-L.36/en ) � ITU-T Handbook „Optical fibres, cables and systems”, 2009

( http://www.itu.int/pub/T-HDB-OUT.10-2009-1 )� International Electrotechnical Commission (IEC)

Technical Committees 86, 86A, 86B & 86C ( http://tc86.iec.ch/ )� FTTH Council Europe ( http://www.ftthcouncil.eu/ )� European Committee for Electrotechnical Standardization

( http://www.cenelec.eu/ )� Austrian Standards Institute ( http://www.as-institute.at/ )� Österreichischer Verband für Elektrotechnik ( http://www.ove.at/ )


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