Vorwort
Leitungsnetze
Entwässerungssysteme
Telekommunikationsnetze
Telekommunikation (TK) dient dem Austausch von Nachrichten und Informationen in Form von Tönen, Bildern, Texten oder Daten über größere Entfernungen zu Endgeräten wie Telefonen, Fernseh-, Fax- oder Datenverarbeitungsgeräten (z. B. Computer).
Breitbandkommunikation (BK) ist eine "Sammelbezeichnung für diejenigen Formen der Telekommunikation, die wegen der Menge der pro Zeiteinheit zu übertragenden Informationen aus übertragungstechnischen Gründen einen verhältnismäßig großen Frequenzbereich (meist mehrere MHz) benötigen. Zur Breitbandkommunikation zählen u.a. Bildfernsprechen, Fernsehen (einschließlich Kabelfernsehen), Nachrichten- und Datenübertragungssysteme" [NN93b].
Ein Telekommunikationsnetz (TK-Netz) ist die "Gesamtheit der Mittel zur Bereitstellung von Telekommunikationsdiensten zwischen einer Anzahl von Orten, an denen technische Einrichtungen den Zugang zu diesen Diensten ermöglichen" [DKE99].
Netze bestehen aus Knoten und Verbindungen. Die Verbindungen sind Leitungen oder Leitungsbündel zum Transport der Nachrichten oder Informationen, die Knoten können Vermittlungseinrichtungen oder Endgeräte sein [Haaß97].
Mögliche Dienstangebote im TK-Netz [Stroe96]
Mit der Liberalisierung der Telekommunikation in Deutschland und Europa [Ludl98] entstehen neben den bereits existierenden, älteren TK-Netzen für z.B. Telefon oder Fernseh- und Rundfunkprogramme immer mehr Kabelnetze mit hohen Übertragungsraten und -geschwindigkeiten, deren Netzarchitektur je nach Aufgabe, Betreiber, Ausdehnung und erforderlicher Bandbreite sowie in Abhängigkeit vom Dienstangebot (Bild 6.2.2.6.2-1) unterschiedlich aussehen kann.
Die Betriebsart unterscheidet TK-Netze weiterhin nach der Richtung des Informations- bzw. Nachrichtenflusses, wobei im Wesentlichen drei Verfahren unterschieden werden [Haaß97] :
- Simplex-Betrieb
- Halbduplex-Betrieb
- Vollduplex-Betrieb
Beim Simplex-Betrieb fließt die Nutzinformation nur in eine Richtung, ein Knoten kann entweder nur Sender oder Empfänger sein (z.B. Rundfunk, Fernsehen oder Sondernetze wie Alarm- oder Feuermeldenetze).
Wenn zusätzlich die Übertragungsrichtung der Nutzinformation nach Absprache gewechselt werden kann, spricht man vom Halbduplex-Betrieb. Hier kann zu einer Zeit immer nur eine Übertragungsrichtung vorhanden sein.
Sind beide Übertragungsrichtungen für den Nutzinformationsfluss gleichzeitig vorhanden, handelt es sich um einen Vollduplex-Betrieb (z.B. Telefon, Internet).
Neben den im (Abschnitt 1.1.1) beschriebenen Netzstrukturen werden noch eine Vielzahl weiterer (z.B. Sternnetz, Liniennetz, baumstrukturiertes Netz, hierarchisches Netz) unterschieden, auf die im Rahmen dieser Ausführungen nicht weiter eingegangen wird.
Im Zuge der weltweiten Vernetzung wird - entgegen der Einteilung des Telefonnetzes in Transport- und Verbindungsnetz - wie bei den Rechnernetzen unterschieden zwischen [Haaß97] :
- LAN (Local Area Network)
- MAN (Metropolitan Area Network)
- WAN (Wide Area Network)
- GAN (Global Area Network)
Das LAN oder lokale Netz ist ein räumlich eng begrenztes Netz.
Als Rechnernetz wird unter einem LAN ein Netz verstanden, dass digitale Signale mit hoher Übertragungsgeschwindigkeit transportiert und die transportierten Informationen als unabhängige Pakete individuell vermittelt [Haaß97].
LANs werden in der Regel als reine Gebäudevernetzung in z.B. Banken, Versicherungen, Industrieanlagen, Universitäten etc. installiert und werden daher hier nicht weiter behandelt.
LANs sind wegen der hohen Übertragungsraten häufig direkt am WAN ("regionaler Backbone") angeschlossen.
Ein MAN, auch City-Netz genannt, ist ein regionales Hochgeschwindigkeitsnetz, speziell für datentechnische Anwendungen über größere Entfernungen unter Nutzung bestehender Übertragungseinrichtungen optimiert [Haaß97].
Im folgenden wird beispielhaft die Netztopologie anhand eines typischen, größeren innerstädtischen TK-Netzes (City-Netz) erläutert und beschrieben. Dieser Aufbau ist prinzipiell auf alle modernen und neuinstallierten TK-Netze übertragbar.
Topologie eines City-Netzes beim Neuaufbau [Grego96]
Im vorliegenden Anwendungsbeispiel wird das Netz mit Lichtwellenleitern mit Einmodenfasern in drei Hierarchiestufen (Netzebenen), ausgeführt (Bild 6.2.2.6.2-2).
Das Hochleistungsnetz (Backbone), als Ringnetz ausgeführt (Abschnitt 1.1.1), besteht vorwiegend aus bis zu 288-faserigen LWL-Kabeln. Über dieses Netz wird in der Regel ein > 565 Mbit/s bis 2,5 Gbit/s Übertragungssystem mit 12 Knoten, welche jeweils zunächst mit zwei Fasern vermascht sind, betrieben. Die durchschnittliche Länge zwischen den Knoten beträgt etwa 4 km.
Das Verteilnetz, als Ringnetz (Abschnitt 1.1.1) ausgeführt, setzt sich aus 16- und 24-faserigen Kabeln, welche sich zwischen dem Hochleistungsnetz und dem Anschlussnetz befinden, zusammen. Das jeweilige Bindeglied bilden zur Backbone-Ebene die Knotenpunkte, zur Anschlussebene die Verteilpunkte, als sogenannte Kabelverzweiger (KVz). Ein Knotenpunkt versorgt etwa 6 bis 10 Kabelverzweiger.
Das Anschluss- oder Zugangsnetznetz (Access Ebene) verbindet das Verteilnetz vom Verteilpunkt aus mit dem Teilnehmer, der am Übergabepunkt (Hausanschluss), in der Regel im Keller der Wohnanlagen, angeschlossen wird. Dieses Anschlussstück der Festnetz-Telefone wird im Fachjargon auch als "last mile" bezeichnet [Anson00] und seit Anfang 2001 prinzipiell freigegeben (Preisfestsetzung), was nach Schätzungen [NN00f] zu einem neuen Boom bei der Verlegung von TK-Hausanschlüssen führen wird. Das Anschlussnetz besitzt die Struktur eines Verästelungsnetzes (Abschnitt 1.1.1) und umfasst durchschnittlich 200 Wohnungen, die vom Kabelverzweiger (KVz) des Verteilpunktes aktiv oder passiv versorgt werden. Die Anschlusskabel werden mit einer durchschnittlichen Länge von 50 m verlegt.
Ein WAN ist ein flächendeckendes, öffentliches Telekommunikationsnetz. Beispiele für Netze aus dieser Kategorie sind das Fernsprechnetz, die modernen Datennetze und Sondernetze.
Die zeitlich unterschiedliche Entstehungsgeschichte der heutigen Telekommunikationsdienste (Bild 6.2.2.6.2-1) und ihre unterschiedlichen Leitungsmerkmale haben verschiedene Arten von spezialisierten Netzen entstehen lassen, die in den nächsten Jahren in ein einziges Netz überführt werden, in denen alle vorhandenen und zukünftigen Telekommunikationsdienste abgewickelt werden können [Haaß97].
WANs, die die eigentlichen Transportnetze darstellen, sind Hochleistungsnetze mit Bezug auf Übertragungsrate und Geschwindigkeit (bis 2,5 GBit/s). Sie werden im Fachjorgon auch als "Backbone" (Rückgrat) bezeichnet. Sie bilden den integralen Bestandteil der überregionalen bzw. weltweiten Vernetzung und bestehen aus nationalen bzw. internationalen Netzen unterschiedlichster Betreiber, die einzelne Großstädte bzw. Ballungsräume miteinander verbinden (Fernnetze).
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Bild 6.2.2.6.2-3:
Beispiel für ein Transportnetz in Deutschland ("Deutscher Backbone") [FI-Nacam] |
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Bild 6.2.2.6.2-4:
Schematischer Aufbau eines CATV-Netzes (Glasfaser-Koaxial-Hybridnetz) [FI-Alcat] |
Der im (Bild 6.2.2.6.2-3) exemplarisch dargestellte "Deutsche Backbone" ist als vermaschtes Ringnetz (Abschnitt 1.1.1) strukturiert und besteht aus hochfaserigen Lichtwellenleiterkabeln, die über weite Strecken linienförmig als ober- oder unterirdische Punkt-zu-Punkt-Verbindung, häufig entlang von Bahntrassen, Wasserwegen oder Autobahnen sowie Pipelines und Stromversorgungsinfrastrukturen ausgelegt sind.
Der Backbone wird häufig innerhalb von Großstädten mit Ringstruktur geführt und dann auch als Kernnetz bezeichnet.
Weitere internationale Vernetzungen, z.B. außerhalb Europas, werden durch Überseekabel, Richtfunk- oder Satellitenverbindungen realisiert (s. GAN).
Ein GAN ist ein interkontinentales Netz, dessen Hauptkomponenten aus Satellitenstrecken und Überseekabeln bestehen.
Zukünftig werden die Grenzen zwischen WAN und GAN fließend sein [Haaß97].
Im Zuge der weltweiten Vernetzung werden die existierenden Netzstrukturen, insbesondere im teilnehmernahen Bereich und die Telefon- und Kabelfernsehnetze, in die großflächige BK-Verkabelung integriert. Dies hat zur Folge, das weltweit sogenannte Hybrid-Netzstrukturen [Stroe96] entstanden sind, in denen LWL- und Kupferkabel gemeinsam für die Datenübertragung genutzt werden. In diesem Zusammenhang versteht man unter CATV-Netzen (engl.: Community Antenna Television) die üblicherweise auf Basis von LWL-und Koaxialkabel aufgebauten Hochgeschwindigkeitsnetze der Kabelfernsehgesellschaften (Bild 6.2.2.6.2-4).
Die Glasfaser wird dabei für die Übertragung der Signale in hoher Qualität und Geschwindigkeit von der Kopfstation (zentraler Sender bzw. Empfänger) oder vom Knotenpunkt der Backbone-Ebene des lokalen Netzbetreibers eingesetzt. Für die Verteilung bis zum einzelnen Teilnehmer innerhalb des ihm zugeordneten Anschlussbereichs wird das koaxiale Verteilnetz mit Verästelungsstruktur genutzt. Der sogenannte BONT (Broadband Optical Network Termination) wandelt die digitalen Signale des Koax-Netzabschnittes in optische um und umgekehrt.
Kabel, die Informationen bzw. Nachrichten übertragen, werden allgemein als Telekommunikationskabel (TK-Kabel), häufig auch als Fernmelde-, Daten- oder Nachrichtenkabel, bezeichnet.
Bezüglich der in Telekommunikationsnetzen eingesetzten Kabeltypen unterscheidet man zwischen
- Kabel mit Kupferleiter und
- Kabel mit Lichtwellenleiter (LWL-Kabel), auch Glasfaserkabel genannt, sowie
- Hybridkabel mit Kupfer- und Lichtwellenleitern.
Der größte Teil des teilnehmernahen Zugangsnetzes besteht zur Zeit noch aus Kabeln mit Kupferleitern (ca. > 70%), in den nächsten 10 Jahren werden jedoch auch diese Netze, wie bereits die Transportnetze, weltweit durch LWL-Kabel ersetzt, ausgebaut und untereinander vernetzt werden, um den hohen Anforderungen bezüglich Übertragungskapazität und -geschwindigkeit gerecht zu werden.
Technisch vorteilhaft ist der LWL gegenüber dem Kupferleiter darüber hinaus aufgrund seiner Unabhängigkeit von elektromagnetischer Beeinflussung, der Möglichkeit der Potentialtrennung bei der Messwertübertragung sowie der Raum- und Gewichtsersparnis (umgerechnet können mit 1 kg Glas ca. 5000 kg Kupfer substituiert werden).
Neben den übertragungstechnischen, sind auch die anwendungstechnischen Einsatzbereiche zu unterscheiden, die insbesondere die Leiterbzw. Faserzahl, Isolierung, Stärke und Werkstoffart des Mantels und evtl. Bewehrung bzw. Schutzhülle des Telekommunikationskabels bestimmen.
Je nach Anwendungsgebiet und Einsatzbereich kann der Aufbau von TK-Kabeln mit Kupferleitern z.T. stark variieren.
Auf die zahlreich existierenden unterschiedlichen Bauarten kann im Rahmen dieser Ausführungen nicht detailliert eingegangen werden, so dass im folgenden nur der grundsätzliche Aufbau dieser Kabel beschrieben werden soll.
Für Kabel mit Kupferleiter wird als Leitermaterial Kupfer mit hoher Leitfähigkeit und großer Zugfestigkeit (ca. 200 N/mm2 bis 370 N/ mm2) verwendet. Der Leiter dient der Weiterleitung bzw. der Übertragung von Informationen und ist von einer Isolierhülle umgeben.
Als Isoliermaterial dient bei Kabeln symmetrischer Bauart Polyethylen (PE), bei koaxialer Bauart [DINEN50117-1] Isoliermaterialkombinationen aus PE und Luft oder nur PE.
Eine Ader ist nach DIN VDE 0815 [DINVDE0815] "ein Leiter mit Isolierhülle".
Telekommunikationskabel besitzen mehrere Adern, wobei der Aufbau und die dementsprechende Bezeichnung in DIN VDE 0815 [DINVDE0815] geregelt sind; alle Kabel müssen Leiter gleichen Durchmessers besitzen.
Ein Paar (Bild 6.2.2.6.2-5) besteht aus zwei miteinander verseilten Adern, die einen Leitungskreis (Schleife) bilden.
Ein Stern-Vierer (Bild 6.2.2.6.2-6) besteht aus vier miteinander verseilten Adern, von denen jeweils zwei diametral gegenüberliegende einen Leitungskreis bilden (Stamm, Stammkreis, Schleife). Die Stämme werden auch als Doppeladern (DA) bezeichnet.
Ein Bündel mit Adern (Bild 6.2.2.6.2-7) besteht aus acht zusammengefassten Adern. Ausnahmen Kabel mit 4 oder 16 Adern.
Ein Bündel mit Paaren (Bild 6.2.2.6.2-8) besteht aus vier zusammengefassten Paaren.
Ein Bündel mit Stern-Vierern (Bild 6.2.2.6.2-9) besteht aus fünf zusammengefassten Stern-Vierern.
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Bild 6.2.2.6.2-5:
Aufbau und Bezeichnung von TK-Kabeln mit Kupferleitern [DINVDE0815] - Paar |
Bild 6.2.2.6.2-6:
Aufbau und Bezeichnung von TK-Kabeln mit Kupferleitern [DINVDE0815] - Stern-Vierer |
Bild 6.2.2.6.2-7:
Aufbau und Bezeichnung von TK-Kabeln mit Kupferleitern [DINVDE0815] - Bündeln mit acht Adern |
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Bild 6.2.2.6.2-8:
Aufbau und Bezeichnung von TK-Kabeln mit Kupferleitern [DINVDE0815] - Bündel mit vier Paaren |
Bild 6.2.2.6.2-9:
Aufbau und Bezeichnung von TK-Kabeln mit Kupferleitern [DINVDE0815] - Bündel mit fünf Stern-Vierern |
Ein Verseilelement ist die allgemeine Bezeichnung für Ader, Paar, Stern-Vierer und Bündel.
(Bild 6.2.2.6.2-10), (Bild 6.2.2.6.2-11), (Bild 6.2.2.6.2-12) und (Bild 6.2.2.6.2-13) zeigen weitere Beispiele für die Anordnung der Leiter bei Bündelverseilung nach DIN VDE 0816 [DINVDE0816] ; hier erfolgt die Anordnung der Verseilelemente in Grund- und Hauptbündeln.
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Bild 6.2.2.6.2-10:
Aufbau von TK-Außenkabeln mit Bündelverseilung [DINVDE0816] - Kabel mit 50 DA aus 5 Grundbündeln mit je 5 Sternvierern, zugleich Hauptbündel mit 50 DA |
Bild 6.2.2.6.2-11:
Aufbau von TK-Außenkabeln mit Bündelverseilung [DINVDE0816] - Kabel mit 100 DA aus 10 in Lagen verseilten Grundbündeln mit je 5 Sternvierern, zugleich Hauptbündel mit 100 DA |
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Bild 6.2.2.6.2-12:
Aufbau von TK-Außenkabeln mit Bündelverseilung [DINVDE0816] - Kabel mit 300 DA aus 6 in Lagen verseilten Hauptbündeln mit je 5 Grundbündeln |
Bild 6.2.2.6.2-13:
Aufbau von TK-Außenkabeln mit Bündelverseilung [DINVDE0816] - Kabel mit 1500 DA aus 15 in Lagen verseilten Hauptbündeln mit je 10 in Lagen verseilten Grundbündeln |
Die Verseilelemente werden wendeiförmig oder längslaufend überlappt mit einer Bewicklung aus Kunststoff- oder Papierbändern versehen.
Der Schirm dient zur Erhöhung der Störfestigkeit des Leiters gegenüber elektromagnetischer Ein- oder Abstrahlung und besteht aus einem beidseitig kunststoffkaschierten Metallband, in der Regel aus Aluminium oder aus einem dichten Geflecht aus blanken oder verzinnten Kupferdrähten mit einer Dicke von etwa. 0,2 mm.
Die Kabelseele bezeichnet "die Gesamtheit der im Kabel vorhandenen Verseilelemente einschließlich der über den Verseilelementen liegenden Bewicklung des Schirmes und/oder des Innenmantels" [DINVDE0815].
Bei einigen Kabelarten ist die Kabelseele mit einer viskosen Masse gefüllt.
Der Mantel muss die Kabelseele fest umschließen und soll zuverlässig gegen mechanische, thermische und chemische Einwirkungen sowie gegen Feuchte von außen schützen. Die Mindestwanddicke des Mantels aus PE oder PVC ist für Außenkabel in DIN VDE 0816 [DINVDE0816] geregelt und "darf verstärkt werden, wenn dies für den Verwendungszweck notwendig ist".
Einige Kabelarten besitzen einen sogenannten "Schichtenmantel", bei dem der Schirm (das beidseitig beschichtete Aluminiumband) gemeinsam mit dem PE-Mantel fest und dauerhaft verbunden ist.
Die Schutzhülle dient als zusätzlicher Schutz gegen mechanische Beschädigung sowie Unterbringung evtl. erforderlicher Bewehrung aus Rund- oder Flachdraht bzw. Stahlband.
TK-Außenkabel vom Typ A-2Y(L)2Y [FI-Alcat]
Man unterscheidet bei Telekommunikationskabeln mit Kupferleiter zwischen innerer und äußerer Schutzhülle [DINVDE0816]. Die innere Schutzhülle besteht bei bewehrten Kabeln aus mindestens einer Lage vorgetränktem, überlapptem Faserstoffband und zähflüssiger Masse, die äußere Schutzhülle in der Regel aus PE oder PVC.
In (Tabelle 6.2.2.6.2-1) sind exemplarisch die technischen bzw. mechanischen Eigenschaften eines Außenkabels vom Typ A-2Y(L)2Y mit Voll-PE-Isolierung, Schichtenmantel und unterschiedlicher Anzahl Doppeladern mit Kupferleitern von 0,8 mm Durchmesser als Sternvierer und Bündel Verseilung nach DIN VDE 0816 [DINVDE0816] aufgelistet (Bild 6.2.2.6.2-14).
Je nach Kabelbauart können die angegebenen Werte zum Teil stark variieren, so dass in jedem Fall immer die diesbezüglichen individuellen Angaben des Kabelherstellers zu beachten sind.
Technische Daten bzw. mechanische Eigenschaften eines TK-Außenkabels vom Typ A-2Y(L)2Y [FI-Alcat]
| Anzahl Doppeladern | 6 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 70 | 100 | 150 | 200 |
| Dicke des Mantels [mm] | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 2.6 | ||||||
| Kabelaußendurchmesser D [mm] | 13 | 15 | 18 | 21 | 23 | 26 | 29 | 34 | 40 | 47 |
| Gewicht [kg/km] | 180 | 240 | 390 | 540 | 680 | 840 | 1110 | 1520 | 2210 | 2920 |
| Min. Biegeradius | 20 x D | |||||||||
| Temperaturbereich bei Verlegung [°C] | -20 bis +50 | |||||||||
Der Lichtwellenleiter (LWL) ist nach DIN VDE 0888-1 [DINVDE0888] "ein dielektrischer Wellenleiter, dessen Kern aus optisch transparentem Material geringer Dämpfung (Anmerkung: i. d. R. hochreines synthetisches Quarzglas) und dessen Mantel aus optisch transparentem Material niedrigerer Brechzahl als der des Kerns besteht. Er dient zur Übertragung von Signalen mit Hilfe elektromagnetischer Wellen im Bereich optischer Frequenzen."
Über dem Mantel, der ebenfalls aus Quarzglas besteht, befindet sich i. A. noch eine zusätzliche Beschichtung (Coating) aus i.d.R. Kunststoff zum Schutz der Faser vor äußeren Beeinflussungen und damit zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und zur Vermeidung von sogenannten Mantelmoden. Sie soll die Güte der ursprünglichen Oberfläche erhalten und kann aus mehreren Teilschichten bestehen.
Kern, Mantel und Coating (Oberflächenschutz) werden in einem Arbeitsgang zum Lichtwellenleiter, der eigentlichen Glasfaser, auch kurz nur Faser genannt, verarbeitet (Bild 6.2.2.6.2-15). Der äußere Durchmesser einer einzelnen Glasfaser beträgt in etwa 250 μm.
Man differenziert zwischen der sogenannten Einmodenfaser (E) und der Gradientenfaser (G), die sich bezüglich des Kerndurchmessers (E: ca. 9 μm, G: ca. 50 μm) und damit ihrer optischen Daten voneinander unterscheiden. Bei ihrer Anwendung ist die Notwendigkeit von optischen Sendern und Empfängern zu berücksichtigen. Für den jeweiligen Anwendungsfall verteilen sich die Kosten unterschiedlich auf die Kabel und die notwendigen elektrooptischen Wandler.
So bieten sich nach [FI-Alcat] für Entfernungen von 100 m bis zu ca. 7 km bis 10 km und Bandbreiten < 100 Mbit/s für das Fast-Ethernet Gradientenfasern mit 50 oder 62,5 μm Kerndurchmesser im allgemeinen als die wirtschaftlichste Lösung an.
Die Einmodenfaser mit einem Kerndurchmesser von 9 bis 10 μm ist bei großen Entfernungen und hohen Bandbreiten preisgünstiger. Hier können beispielsweise bis zu 10 Gbit/s über mehrere 100 km generatorfrei übertragen werden.
Für Weitverkehrsanwendungen werden heutzutage NZDS-Einmoden-Fasern eingesetzt, die Übertragungsbandbreiten von >10 Gbit/s auch im DWDM-Schema über mehrere 100 km erlaubt.
Nach DIN VDE 0888-1 [DINVDE0888] ist die Faserhülle, auch kurz Hülle genannt, "ein mechanischer Schutz über einer Faser oder mehreren Fasern. Sie kann aus einem Material oder aus Schichten verschiedener Materialien bestehen."
Die Faser inklusive die sie umgebende Hülle bezeichnet man als Ader. Dabei wird nach DIN VDE 0888-2 [DINVDE0888] zwischen Einzelader und Bündelader unterschieden.
Die Einzelader besteht aus einer Faser und einer Hülle aus Kunststoff, wobei zusätzlich noch unterschieden wird in [DINVDE0888] :
- Vollader: Sie besteht aus einer Faser und einer sie fest umgebenden Hülle. Durch die Stabilität der Hülle werden Querkräfte weitgehend von der Faser ferngehalten (Bild 6.2.2.6.2-16).
- Ungefüllte Hohlader: Sie besteht aus einer Faser und einer sie lose umgebenden Hülle (Bild 6.2.2.6.2-17).
- Gefüllte Hohlader: Sie ist eine Hohlader, bei der der Zwischenraum zwischen Faser und Hülle mit einer leicht verformbaren Masse (Gel) gefüllt ist. Dadurch wird die Faser von Querkräften entkoppelt, bei Verseilung der Adern sind auch die Längsdehnungen zu kompensieren (Bild 6.2.2.6.2-18).
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Bild 6.2.2.6.2-16:
Aufbau von Einzel- und Bündeladern - Vollader |
Bild 6.2.2.6.2-17:
Aufbau von Einzel- und Bündeladern - Ungefüllte Hohlader |
Bild 6.2.2.6.2-18:
Aufbau von Einzel- und Bündeladern - Gefüllte Hohlader |
Die Bündelader besteht aus 2 bis 12 Fasern (in Einzelfällen bis zu 48 bis 96 Fasern) und einer gemeinsamen Hülle, wobei jede Faser eine andere Information übertragen kann. DIN VDE 0888-2 [DINVDE0888] differenziert auch hier, wobei die o.g. Definitionen sinngemäß zu übertragen sind, zwischen:
- ungefüllter Bündelader (Bild 6.2.2.6.2-19)
- gefüllter Bündelader (Bild 6.2.2.6.2-20)
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Bild 6.2.2.6.2-19:
Aufbau von Einzel- und Bündeladern - Ungefüllte Bündelader |
Bild 6.2.2.6.2-20:
Aufbau von Einzel- und Bündeladern - Gefüllte Bündelader |
Gefüllte Hohladern bzw. Bündeladern werden im wesentlichen für Außenkabel eingesetzt, während bei Innenkabeln häufig Volladern zum Einsatz kommen, da ihre Fasern bzw. Adern wesentlich einfacher mit Steckern zu konfektionieren sind [FI-Alcat].
Die weitere Kabelkonstruktion für LWL-Kabel dient im Gegensatz zur den o.g. Kupferkabeln in erster Linie nur noch dazu, den Fasern bzw. Adern mechanischen Schutz gegenüber der Umwelt, d.h. insbesondere Temperatur- und Zugbelastung zu geben. Sie müssen so ausgelegt sein, dass auf den Lichtwellenleiter bei diesen Belastungen möglichst geringe oder keine Kräfte einwirken können.
Aus diesem Grund besitzen LWL-Kabel normalerweise ein zentral angeordnetes Stütz- und Zugelement, das nach DIN VDE 0888-3 [DINVDE0888] aus Stahldraht, Stahllitze oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) bestehen kann und um das die Adern (Bündel-, Hohl-, Volladern) vorzugsweise einlagig verseilt sind. Die Kabelseele wird für Außenkabel mit Petrolat gefüllt, um so die Kabel längswasserdicht zu machen.
Sogenannte Blindelemente können zusätzlich zum Einsatz kommen, um eine geometrische bzw. fixe Anordnung der übrigen Verseilelemente (Adern) zu erreichen.
Nach DIN VDE 0888-3 [DINVDE0888] muss der Außendurchmesser eines Blindelementes dem eines Verseilelementes entsprechen und möglichst symmetrisch angeordnet sein (Bild 6.2.2.6.2-21).
Da die Verseil- bzw. Blindelemente am Zug nicht beteiligt werden und außerdem zum Einziehen großer Längen u. U. hohe Zugkräfte erforderlich sind, wird bei Kabeln mit einem Stütz- und Zugelement zusätzlich über die verseilte Seele eine Lage aus Zugentlastungselementen (Rovings) aus Glas- oder Aramidgarn aufgebracht, die den Großteil der Zugkräfte aufnehmen, wenn das Stütz- und Zugelement nicht in der Lage sind, die notwendige Gesamtzugkraft alleine aufzunehmen. Über diesen Zugentlastungselementen wird der Mantel extrudiert, der ein reiner Kunststoffmantel aus PE-oder PVC-Mantel oder auch ein Schichtenmantel, z.B. kombiniert mit einer Aluminiumschicht sein kann. Je nach Beanspruchungsgrad beim Einbau bzw. Einsatzbereich der LWL-Kabel sind auch die von Kupferkabeln bekannten Armierungen aus Stahlbändern oder Runddrähten möglich.
Erdverlegte Außenkabel und evtl. für Nagetiere zugängliche Röhrenkabel werden mit einer zusätzlichen Bewehrung als Nagetierschutz versehen, die ringförmig über den Mantel gelegt wird. Dieser Nagetierschutz besteht in der Regel aus einem gerillten, verzinkten Stahlband von 0,25 mm Dicke. Die Nahtstelle des Bandes wird überlappend verklebt; alternativ kann die Bewehrung aus zwei wendelförmig, überlappend aufgebrachten Stahlbändern von 0,1 mm Dicke bestehen. Über die Bewehrung wird noch eine äußere Schutzhülle als Korrosionsschutz, gewöhnlich aus PE oder PVC, angebracht.
(Bild 6.2.2.6.2-21) zeigt beispielhaft den Aufbau eines 60-faserigen LWL-Außenkabels mit einem Außendurchmesser von ca. 20 mm.
Die auf dem Markt von den einzelnen Firmen angebotenen Arten von LWL-Kabeln sind hinsichtlich ihres Aufbaus so vielfältig, dass es, insbesondere unter Berücksichtigung einer großen Anzahl von Sonder- und Spezialausführungen, nicht möglich ist, hierauf im Einzelnen einzugehen.
In der (Tabelle 6.2.2.6.2-2) sind deshalb exemplarisch die technischen Daten eines typischen LWL-Außenkabels nach DIN VDE 0888 [DINVDE0888] für die Erdverlegung bzw. für die Verlegung im Schutzrohr wiedergegeben. Im speziellen Anwendungsfall sind die diesbezüglichen jeweiligen Angaben der Kabelhersteller zu beachten, die je nach Kabelart und -aufbau erheblich von den in (Tabelle 6.2.2.6.2-2) angegebenen abweichen können.
Technische Daten bzw. mechanische Eigenschaften eines LWL-Kabels am Beispiel eines Bündeladerkabels mit Einmoden- oder Gradientenfasern mit Schichtenmantel vom Typ A-DSF(ZN)(L)2Y nach DIN VDE 0888 [DINVDE0888] zur Verwendung als Außenkabel für Erdverlegung und zur Verlegung im Schutzrohr (Röhrenkabel) [FI-Alcat]
| Faserzahl | 2 x 2 bis 6 x 2 |
4 x 4 bis 5 x 4 |
6 x 4 bis 8 x 4 |
4 x 10 |
5 x 10 |
6 x 10 |
8 x 10 |
10 x 10 |
| Aderdurchmesser [mm] | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8 | 2,8 |
| PE-Manteldicke [mm] | 1,5 | 1,5 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
| Kabelaußendurchmesser, da ca. [mm] | 15,0 | 14,2 | 10,5 | 10,5 | 11,0 | 12,5 | 14,5 | 16,5 |
| Kabelgewicht, ca. [kg/km] | 75 | 75 | 90 | 90 | 100 | 135 | 165 | 205 |
| Höchstzulässige Zugkraft [N] (mit Ziehstrumpf)1) |
1300 | 1500 | 1800 | 1800 | 2000 | 2700 | 3300 | 4100 |
Min. Biegeradius [mm]
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20 · da 15 · da |
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| Lieferlänge [m] | Bis 6000 m | |||||||
Temperaturbereich [°C]2)
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-40 bis +70 -5 bis +50 -20 bis +60 |
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1) Nach DIN VDE 0888-3 [DINVDE0888] gilt: Wenn zwischen Hersteller und Anwender nicht anders vereinbart, gilt für die Zugkraft das kilometrische Kabelgewicht in Newton (z.B. 200 kg/km entspricht 2000 N)
2) Werte nach DIN VDE 0888-3 [DINVDE0888] : Die o.g. gelten für alle LWL-Kabel mit PE-Mantel, bewehrte Kabel mit PE- bzw. PVC-Schutzhülle
LWL-Koax-Hybridkabel [FI-Alcat]
Hybridkabel besitzen Kupfer- und Lichtwellenleiter (Bild 6.2.2.6.2-22) und sind aus der Idee entstanden, die bereits existierenden BK-Fernsehnetze für die Bereitstellung von weiteren Datenkommunikations- und Multimediadiensten zu nutzen. Sie werden typischerweise im Teilnehmeranschlussbereich der Stadtnetze (Verteil- bzw. Zugangsnetz) sowie in lokalen Netzen (LANs) eingesetzt.
Hybribkabel bestehen gewöhnlich aus Kupferpaaren oder -vierern, z. B. für Telefondienste und 4 bis 6 Einmodenfasern für Wohngebäude bzw. 12 Einmodenfasern für Verwaltungskomplexe für die vielfältigsten Breitbanddienste. Koaxadern werden in CATV-Netzen bzw. bei Kabelfernsehen eingesetzt. Eine Kombination aller drei Leiterarten ist ebenfalls möglich.
Die im Kabel integrierten LWL dienen darüber hinaus der Vorsorge für wachsende Bandbreiten bzw. zukünftige Breitbanddienste.
Kommunikationskabel werden innerhalb der Bebauungsgrenze der Städte heute noch fast ausnahmslos in Kabelschutzrohren als Röhrenkabel verlegt. Durch die zusätzliche Anordnung von Leerrohren als Kapazitätsreserven sollen beim späteren Verlegen weiterer Kabel erneute Aufgrabungen vermieden werden [Deuri92].
Bei der Auswahl des Kabeltyps ist zu beachten, dass in Zukunft wachsende Bandbreitenanforderungen keine neuen Kabelinstallationen bzw. Tiefbauarbeiten erfordern sollten, was u. U. den Netzbetreibern große Vorleistungen abverlangen kann.
Seit kurzer Zeit werden Kommunikationskabel auch in zunehmendem Maße in schon bestehende Leitungssysteme, wie z.B. Abwasserkanäle eingebracht (Abschnitt 2.2.5).
Alle diese Probleme sind dann nicht relevant, wenn die Kabelverlegung im Leitungskanal oder Leitungsgang erfolgt, da in diesen Fällen eine schnelle und einfache Anpassung an sich ändernde Anforderungen möglich ist (Abschnitt 2.2.3) (Abschnitt 2.2.4).
In den Knoten-, Verteil- bzw. Übergabepunkten (Bild 6.2.2.6.2-2) werden entsprechend der Anzahl und Art der ankommenden sowie abgehenden TK-Kabel in der Regel Kabelschächte oder Kabelverzweigerschränke (KVz) mit verschiedenen Baugruppenträgern installiert (Bild 6.2.2.6.2-23) (Bild 6.2.2.6.2-24) (Bild 6.2.2.6.2-25).
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Bild 6.2.2.6.2-23:
Blick in einen Kabelverzweigerschrank (KVz) mit Baugruppenträgern als Übergabepunkt in einem Bürokomplex [Grego96] |
Bild 6.2.2.6.2-24:
Kabelverzweigerschränke (KVz) - Ausführungsformen für die Aufstellung im Freien [FI-Berth] |
Bild 6.2.2.6.2-25:
Kabelverzweigerschränke (KVz) - Blick in einen KVz mit Sicherungs- und Schaltleisten [FI-Geyer] |
Kabelschächte, die auch als sogenanntes Unterflurbehälter-System (Bild 6.2.2.6.2-26) (Bild 6.2.2.6.2-27) eingebracht werden können, werden auch benötigt, um Kabelteillängen einziehen, Verbindungen bzw. Abzweige herstellen und Kabelmuffen lagern zu können. Sie sind an allen Gabel- und Winkelpunkten und oft auch vor und hinter Brücken und Toreinfahrten notwendig.
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Bild 6.2.2.6.2-26:
Unterflurbehälter-System [FI-Alcat] - Bauteile: Schachtunterteil, Einsatz und Abdeckung |
Bild 6.2.2.6.2-27:
Unterflurbehälter-System [FI-Alcat] - Im Gehweg eingelassenes Schachtsystem als Übergabepunkt vom Zugangsnetz zur Hausinstallation |
Bei der Verbindung von Kupferkabeln werden die Leiter miteinander verspleißt und mit Muffen geschützt, die, entsprechend ihren Aufgaben Verbinden oder Abzweigen von Verseilelementen, als sogenannte Verbindungs- bzw. Abzweigmuffen (Abschnitt 1.1.5.2) ausgebildet sind [Bergm86] (Bild 6.2.2.6.2-28).
Bei LWL-Kabeln erfolgen Verbindung und Abzweig durch Verschweißen mit Lichtbogen, Wiederherstellen des Coatings und anschließendem Schutz der Verbindungsstelle mit einem Spleißschutz mit einer PE- oder Schrumpfmuffe (Bild 6.2.2.6.2-29) (Bild 6.2.2.6.2-30).
Beim Hausanschluss wird das Anschlusskabel in einem Schutzrohr durch die Außenwand in das Gebäude zum Teilnehmer verlegt. Hierzu stehen besondere wärmeschrumpfende Mauerdurchführungen, als außen- und innenbeschichteter Schrumpfschlauch mit verzinkter Stahlstützspirale zur Verfügung (Bild 6.2.2.6.2-31).
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Bild 6.2.2.6.2-28:
Glasgewebeverstärkte Schrumpfmuffe für Kupferkabel als Abzweigmuffe [FI-Alcat] |
Bild 6.2.2.6.2-29:
Muffenvarianten für LWL-Kabel [FI-Alcat] - Schrumpfmuffe |
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Bild 6.2.2.6.2-30:
Muffenvarianten für LWL-Kabel [FI-Alcat] - Muffe mit PVC-Gehäuse |
Bild 6.2.2.6.2-31:
Wärmeschrumpfende Mauerdurchführung [FI-Alcat] |
Die 800 mm langen Mauerdurchführungen, verwendbar bis Wanddicken von maximal 480 mm, gewährleisten eine wasser- und gasdichte Einführung von Kabeln mit einem Außendurchmesser von 8 mm bis 14 mm bzw. 10 mm bis 26 mm und Schutzrohren in das Gebäude, wobei eine plastische Dichtmasse die Dichtheit zwischen Mauerdurchführung und TK-Kabel, die Außenbeschichtung die Abdichtung zwischen Mauerdurchführung und Gebäudewand sicherstellen.
