Optische Signalübertragung durch die freie Atmosphäre Datenübertragungsgeschwindigkeiten 40 / 155 MBit/s Merkmale Lichtwellenleiter-Schnittstellen in Singlemode- und Multimodeausführung Protokollunabhängige und transparente Vollduplex-Signalübertragung Transparente Signalübertragungsbandbreite bis 155 MBit/s Schnittstelle für Online-Überwachung, Fernwartung und SNMP-Netzmanagement Hohe Abhörsicherheit, hohe Störsicherheit Immunität gegen elektromagnetische Störungen Genehmigungs- und gebührenfreier Betrieb Inbetriebnahme innerhalb weniger Stunden Robuste, wetterfeste Ausführung 1
Allgemeines Die optischen Richtfunksysteme übertragen Daten kabelunabhängig durch die freie Atmosphäre. Dabei verwenden sie für die Signalübertragung modulierte Laser-Lichtsignale, die eng gebündelt, geradlinig abgestrahlt werden. Besonders in städtischen und unzugänglichen Umgebungen sind die Systeme ideal für die schnelle und einfache Einrichtung von Punkt-zu-Punkt- Verbindungenin lokalen und Weitverkehrsnetzen geeignet. Der Aufwand für die Planung und Genehmigung einer Signalverbindung, z.b. über Straßen, Schienenwege und Wasserläufe hinweg zu entfernt gelegenen Gebäuden, ist minimal. Installationsarbeiten beschränken sich auf die Verlegung von Kabeln im eigenen Haus. Für die Festverbindung von Rechnernetzwerken oder Telefonanlagen sind die -Systeme mit Lichtwellenleiter- (LWL-) Schnittstellen ausgerüstet. Alle Signale werden protokollunabhängig und transparent übertragen, ohne jede inhaltliche Veränderungen oder Ergänzungen. Für die Konfiguration der Signalverbindungen lassen sich die optischen Richtfunksysteme wie Lichtwellenleiterkabel betrachten. Zur Abdeckung von unterschiedlichsten Anforderungen stehen vier Systemausführungen zur Verfügung, die sich in der Zahl der Signalübertragungskanäle, in der Übertragungsbandbreite und in der Ausführung der LWL-Schnittstellen, wie folgt unterscheiden: Systeme Kanäle Bandbreite LWL-Schnittstelle -LAN 1 0,2-40 MBit/s Multimode 820 nm -DUAL 2 2x 0,2-20 MBit/s Multimode 820 nm -FDDI 1 0,5-155 MBit/s Multimode 1300 nm -FDDI/HS 1 0,5-155 MBit/s Singlemode 1300 nm 2
Vorteile Im Vergleich zu Datenleitungen, die als Kupfer- oder LWL-Festverbindungen gemietet werden können und auch zu Mikrowellen-Richtfunksystemen, ergeben sich erhebliche Vorteile für die optischen Richtfunksysteme: -Systeme bieten Hochgeschwindigkeits- Festverbindungen zum einmaligen Festpreis, ohne langjährige Vertragsbindung und ohne langjährige Mietkosten. -Systeme unterliegen keinen bürokratischen Zulassungsverfahren. -Systeme benötigen keine Genehmigungen für Sendefrequenzen. Der Betrieb der optischen Richtfunksysteme ist generell zugelas-sen und genehmigungs- und gebührenfrei. -Systeme bieten unübertreffbar kurze Planungszeiten und fest kalkulierbare Kosten und Termine für die Inbetriebnahme. Bei Bedarf ist die Signalverbindung innerhalb weniger Stunden verfügbar. Nur bei grundstücksüberschreitenden Übertragungswegen, d.h., wenn mit der Signalverbindung öffentliches Gelände oder fremde Grundstücke überquert werden, ist eine Benachrichtigung der RegTP (Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post) erforderlich. Es entstehen keinerlei zusätzliche laufende Kosten. Systembeschreibung Die optischen Richtfunksysteme bestehen aus zwei gleichen optischen Sende-/Empfangsgeräten, die in gegenseitigem Sichtkontakt montiert werden. Jedes Sende-/Empfangsgerät enthält als Hauptkomponenten einen Lasersender und einen Laserempfänger für die atmosphärische Signalübertragung. Außerdem alle für den Betrieb erforderlichen elektronischen Schaltungen, für Signalmodulation und -demodulation, Spannungsversorgung und Überwachungsfunktionen, einschließlich der Lichtwellenleiter-(LWL-) Schnittstellen. Über die in die Rückwand integrierten LWL-Ports können die -Systeme direkt in lokale Netze integriert werden. Der Lasersender wandelt Signale aus dem LWL-Datennetz in leistungsstarke Lichtsignale um, die durch die freie Atmosphäre zum entfernt installierten Sende- /Empfangsgerät übertragen werden. Die Lichtsignale werden dort vom Laserempfänger aufgenommen und in der originalen Signalform über den LWL- Ausgangsport wieder in das Datennetz eingespeist. Die einzigartige, konstruktive Zusammenfassung von Lasersender und Laserempfänger in einer kompakten, koaxialen Anordnung, garantiert ein Höchstmaß an Witterungsschutz, Zuverlässigkeit und Bedienungskomfort. Da die Achsen der Lasersender und Laserempfänger werkseitig präzise in die Geräteachsen justiert werden, ist eine optimale Ausrichtung der atmosphärischen Signalverbindung auf einfachste Weise, mit Hilfe von Zielfernrohren möglich. 3
Systemauswahl Für die Auswahl eines optischen Richtfunksystems müssen nur zwei Bedingungen bekannt sein: Das eingesetzte oder geplante Signalübertragungsprotokoll; zur Entscheidung für ein Standard-, ein Dual- oder ein Hochgeschwindigkeitssystem und der Installationsabstand, als Luftlinienabstand zwischen den zu verbindenden Standorten der Teilnetze. Übertragungsbandbreite Für die Digitaldatenübertragung stehen vier Richtfunksystemfamilien zur Verfügung, die sich hauptsächlich in der Übertragungsbandbreite unterscheiden. Die Systeme -LAN, mit der Bandbreite 200 kbit/s bis 40 MBit/s, sind im LAN-Bereich für den Einsatz bei den Netzwerkprotokollen Ethernet, Token Ring und zusammen mit Multiplexern bis 34 MBit/s bestimmt. Im TK-Bereich ist der Haupteinsatz, die Verbindung von G.703 S 2m -Schnittstellen bei Datenraten von 2 MBit/s und n x 2 MBit/s. Die Systeme -DUAL sind weitgehend identisch mit den Systemen -LAN. Sie bieten aber zwei parallele, unabhängige Signalübertragungskanäle mit einer Bandbreite von jeweils 200 kbit/s bis 20 MBit/s, zur parallelen Verbindung, z. B., der LAN-Protokolle Ethernet oder Token Ring und einer G.703 S 2m -Schnittstelle von 2 MBit/s und n x 2 MBit/s im TK-Bereich. Die Systeme -FDDI bieten eine Bandbreite von 500 kbit/s bis 155 MBit/s und eine Multimode-LWL-Schnittstelle. Damit sind sie für die Hochgeschwindigkeits- Protokolle Fast Ethernet, FDDI und ATM im LAN-Bereich optimiert. Die Systeme -FDDI/HS bieten dieselbe Bandbreite von 500 kbit/s bis 155 MBit/s, sind aber mit einer Singlemode-LWL-Schnittstelle ausgerüstet. Damit sind sie in der Weitverkehrstechnik der Telekommunikation, im Übertragungsbereich der plesiochronen und der synchronen digitalen Hierarchie (PDH/SDH) von 2 MBit/s bis 140 MBit/s bzw. 155 MBit/s einsetzbar. 4
Installationsabstand Die optischen Richtfunksysteme sind in den folgenden vier Reichweitenabstufungen erhältlich: von 10 m bis 400 m von 50 m bis 1000 m von 50 m bis 2000 m von 250 m bis 5000 m Die Überschneidungen bei den minimalen Installationsabständen zeigen, dass Systeme für größere Installationsabstände auch in kurzen Entfernungen eingesetzt werden können. Der Einsatz von leistungsstärkeren Systemen kann sich dabei nur positiv auf die Übertragungseigenschaften auswirken. Wegen der höheren Sicherheitsreserven für die Kompensation von atmosphärischen Störungen (Schlechtwetter) werden entsprechend auch höhere Verfügbarkeitszeiten erreicht. Witterungseinflüsse Die Richtfunksysteme nutzen für die atmosphärische Signalübertragung optische Signale, d.h., Strahlung im kurzwelligen Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Auch wenn die Wellenlänge im nicht-sichtbaren, infraroten Bereich liegt, ergeben sich die Haupteinflüsse der Atmosphäre, wie im sichtbaren Bereich, durch Änderung der Sichtweite. Bei Fernsicht tritt kaum eine Schwächung der Signale ein. Bei schlechtem Wetter können die Signale sehr stark bedämpft werden. Grobe Regentropfen und Schneeflocken, aber auch feinste Wassertröpfchen und Schwebeteilchen bei Dunst und Nebel, absorbieren und streuen die Laserlichtsignale mehr oder weniger stark. Bei schönem Sonnenwetter wird die Unterscheidung zwischen dem Nutz - Lichtsignal und der Stör -Hintergrundstrahlung schwieriger. Außerdem können, verursacht durch feine Temperaturunterschiede in den durchquerten Luftschichten, starke Signalstärkeschwankungen am Empfänger auftreten, die die Detektion erschweren. Die optischen Richtfunksysteme sind Hochleistungssysteme, die durch stetige Optimierungs-entwicklungen auch bei schlechten Wetterbedingungen höchste Verfügbarkeit garantieren. Um diese hohe Verfügbarkeit zu gewährleisten, werden von OPTEL keine Infrarot- LED-Systeme angeboten. Nur Lasersysteme bieten hohe Sendeleistungen, um selbst bei sehr schlechten Witterungsbedingungen noch die Signalverbindung aufrechterhalten zu können. Nur Lasersender geben, aufgrund ihrer schmalen spektralen Abstrahlcharakteristik, die Möglichkeit, den Einfluss von Sonnenlicht auf die Signaldetektion auszuschließen. Hinzu kommen unterschiedliche Empfangssysteme, die höchste Empfindlichkeiten mit einer besonders hohen Signalverarbeitungsdynamik vereinen. 5
Diese hochentwickelten optischen Empfänger erlauben es, dass auch die leistungsstärksten -Systeme in sehr kurzen Installationsabständen eingesetzt werden können. Eine adaptive Sendeleistungsregelung, zur Verhinderung von Übertragungsfehlern durch Übersteuerungseffekte, ist nicht erforderlich. Absicherungsmöglichkeit (Back-Up) Trotz des Einsatzes von Lasertechnik und der hohen Leistungsfähigkeit der optischen Richtfunksysteme kann es Witterungsbedingungen geben, bei denen eine Datenübertragung auf optischem Weg für einige Minuten oder sogar Stunden unmöglich ist. Zu den Witterungsbedingungen, die die Verfügbarkeit von optischen Richtfunksystemen beeinträchtigen können, zählen Nebel, aber auch starke Regen- oder Schneefälle. Nebel tritt nur an wenigen Tage des Jahres auf und oft, auch jahreszeitlich bedingt, nur zu bestimmten Nacht- oder Morgenstunden. Ob die Datenübertragung dabei überhaupt beeinträchtigt wird, hängt natürlich auch stark von der zu überbrückenden Entfernung und der Leistungsreserve des eingesetzten optischen Richtfunksystems ab. Grundsätzlich ist eine Absicherung der kostenlosen optischen Hochgeschwindigkeits- Datenverbindung durch eine Back-up-Verbindung in einer alternativen Technik anzustreben. Dafür bieten sich ISDN-Wählverbindungen in S 0 - oder S 2M -Ausführung und auch preiswerte Mikrowellen- oder Funk-LAN-Verbindungen an. Abhörsicherheit Die optischen Richtfunksysteme sind gegenüber leitungsgebundenen, erdverlegten Übertragungsmedien und auch gegenüber Mikrowellenrichtfunksystemen in besonderem Maße abhörsicher. Die optischen Richtfunksysteme sind typischerweise in großen Höhen an unzugänglichen. Hauswänden oder Dächern montiert. Die Sendeleistung wird als unsichtbares, moduliertes Laserlicht in einen engen, kegelförmigen Übertragungskanal abgestrahlt. Der optische Übertragungskanal verläuft in großer Höhe, geradlinig durch die freie Atmosphäre zur Gegenstation und erreicht erst in einer Entfernung von ca. 500 m einen Durchmesser von 1 m. Die optische Sendeleistung ist sehr gering, es gibt keine nennenswerte Streustrahlung und keine Nebenkeulen. Dass der atmosphärische Signalübertragungskanal im Verlauf der Übertragungsstrecke überhaupt für Abhörmaßnahmen zugänglich ist, lässt sich durch eine sicherheitsbewusste Auswahl der Anbauorte ausschließen. Die elektromagnetische Abstrahlung (Funkstöraussendung) der Sende-/Empfangsgeräte ist, außerhalb des optischen Wellenlängenbereichs, aufgrund der geringen Leistung und von Abschirm- und Entstörmaßnahmen so niedrig, dass eine Signaldetektion für Abhörzwecke nur im Abstand von wenigen Metern möglich ist. Auch die Lichtwellenleiter-Anbindung an das weiterführende leitungsgebundene Datennetz bietet im Vergleich zu elektrischen Datenleitungen eine überdurchschnittlich hohe Abhörsicherheit. 6
Das -Management OMS In einem Netzverbund gewinnt die Überwachung von allen wichtigen Netzwerkkomponenten eine besondere Bedeutung. Sie ermöglicht die schnelle Lokalisierung von Störungen und hilft kostspielige Ausfallzeiten auf ein Minimum zu reduzieren. Bei den optischen Richtfunksystemen ist neben der Überwachung des einwandfreien Betriebs zusätzlich auch die langzeitige Beobachtung der empfangenen optischen Signalstärke eine wichtige Information. Sie dient zur Beurteilung der atmosphärische Einflüsse auf die Signalübertragung, der Leistungsreserven des Systems und der Stabilität und des Langzeitverhaltens der Anbauorte. Das -Managementsystem OMS ist in verschiedenen Ausbaustufen verfügbar, die sich in Umfang und Komfort unterscheiden. 7
Management-Grundausstattung OMS-Basis Die Management-Grundausstattung besteht im wesentlichen aus der OMS- Datenspeicher-Funktionseinheit und der OMS-Auswertesoftware und steht zur Auswertung nur direkt am -Sende-/Empfangsgerät am Anbauort ( auf dem Dach ) zur Verfügung. Die OMS-Speicher-Funktionseinheit ist in die -Geräte integriert und speichert Daten chronologisch, solange das -Gerät aktiv ist. Die gespeicherten Daten bleiben erhalten, auch wenn das -Gerät ausgeschaltet wird oder der Strom ausfällt. Ist der Datenspeicher vollgeschrieben, so werden die ältesten Daten mit aktuellen Daten überschrieben. Mit den gespeicherten Daten läßt sich das Verhalten der optischen Richtfunkverbindung über mehrere Wochen überprüfen und beurteilen. Die OMS-Speicherdaten stehen über eine serielle RS-232-Schnittstelle zur Auswertung zur Verfügung. Zur sofortigen Auswertung oder einen späteren Vergleich mit neuen Daten, müssen die OMS-Daten über die serielle COM-Schnittstelle auf einen (mobilen) Computer übertragen werden. Zur Darstellung dient die OMS-Auswertesoftware. Neben der schnellen Erkennbarkeit von Funktionsausfällen, ist die statistische Erfassung der Leistungsdaten der optischen Richtfunkverbindung von besonderem Interesse. Analoge Pegelzustände, z.b., für die durch die Atmosphäre empfangene variierende optische Signalstärke (als Maß der aktuellen Systemreserve), können tabellarisch oder grafisch in einem Amplituden-/Zeitdiagramm dargestellt werden. Für die Online -Überwachung ist die Geräterückwand mit dem Anzeigenfeld der optischen Richtfunkgeräte grafisch nachgebildet. Dabei werden alle Funktionsanzeige-LED s und Signal-Eingangs- und Ausgangsports bei einwandfreier Funktion grün angezeigt. Der optische Signalempfangspegel erscheint, wie am Gerät, als LED-Bandanzeige. Funktionsstörungen werden rot angezeigt, mit gleichzeitiger Einblendung einer Fehlerbeschreibung. Detaillierte Informationen über die zeitliche Veränderung von Systemparametern oder die Entwicklung einer Funktionsstörung, werden über ein einfaches Menü aufgerufen. Dabei können die intern im -Gerät gespeicherten Daten tabellarisch oder in einer Zeitgrafik dargestellt werden, zum Vergleich aber auch ältere, bereits in einer externen Datenbank gespeicherte Daten. 8
Die OMS-Außeneinheit Für ältere -Systeme ist die OMS-Speicherfunktion über die OMS- Außeneinheit verfügbar, die über ein kurzes Kabel direkt an die Rückwand des Sende-/ Empfangsgerätes angeschlossen wird. Solange das -Gerät aktiv ist, werden Daten zur OMS-Außeneinheit übertragen. Die wetterfeste OMS-Außeneinheit enthält zusätzlich zur elektrischen seriellen Schnittstelle, zum direkten Anschluss an den COM-Port eines (mobilen) Computers, auch eine optische serielle Schnittstelle. Management-Zusatzausstattung OMS-Lokal Die Management-Grundausstattung OMS-Basis erlaubt die Auswertung nur direkt ( auf dem Dach ) am Anbauort der -Sende-/Empfangsgeräte. Die Ausführung OMS-Lokal erweitert die Ausführung OMS-Basis um die Möglichkeit, den integrierten Management-Datenspeicher, bzw die OMS-Außeneinheit permanent mit einem lokalen Rechner, z.b. in einem Büro oder Verteilerraum zu verbinden. Zur Potentialtrennung (Blitzschutz) ist die Verbindung über Lichtwellenleiter vorgesehen. Bei der integrierten OMS-Datenspeichereinheit ist deshalb, neben der Installation eines LWL-Kabels, der Einsatz von zwei LWL/Kupfer-Medienkonvertern erforderlich. Ein Medienkonverter in wetterfester Ausführung, wird direkt an die Rückwand des Sende-/Empfangsgerätes angeschlossen, der zweite in Standardausführung, an die serielle COM-Schnittstelle des Rechners. Beim Einsatz der OMS-Außeneinheit ist wegen der bereits integrierten, wetterfesten LWL-Schnittstelle, zur Erweiterung der Funktion nur der LWL/Kupfer-Medienkonverter in Standardausführung erforderlich. Die Übertragung, Auswertung und Darstellung der OMS-Daten erfolgt wie unter der Ausführung OMS-Basis beschrieben. Management-Zusatzausstattung OMS-Remote Die Ausstattung OMS-Remote erweitert die Management-Ausführung OMS-Lokal. Ist ein -Standort vom Administrator -Rechner aus nicht direkt über das lokale Datennetzwerk erreichbar, so kann mit der OMS-Remote -Ausführung eine Modem- (Telefon-) Verbindung zwischen -Sende-/Empfangs-gerät und Rechner hergestellt werden. Die OMS-Schnittstelle wird dabei nach der Wandlung über die LWL/Kupfer- Medienkonverter nicht direkt mit der seriellen Schnittstelle des Computers, sondern mit der eines Modems verbunden. Dadurch können die OMS-Daten auch überregional über die Modem-(Telefon-) Verbindung abgerufen und wie beschrieben dargestellt werden. 9
SNMP-Management Werden (mehrere) Richtfunksysteme in einem größeren Netzwerkverbund betrieben, so muss die Integration in ein bestehendes Netzmanagementsystem möglich sein. Als ein einheitlicher Standard für das Management von Datennetzen hat sich das Simple Network Management Protocol (SNMP) aus der TCP/IP Protokollfamilie durchgesetzt. Innerhalb des SNMP ist das Management in zwei logische Einheiten aufgeteilt, den SNMP-Manager und den SNMP-Agenten. Das Netzmanagementsystem des Netzwerkbetreibers repräsentiert den SNMP- Manager. Der SNMP-Manager überwacht und verwaltet die Komponenten des beliebig großen Netzwerks. Dazu verschickt er Anweisungen an die SNMP-Agenten und empfängt Antworten und Ereignismeldungen. Die SNMP-Agenten haben die Aufgabe, Anweisungen des SNMP-Managers entgegenzunehmen, diese durchzuführen und durch Antworten zu bestätigen. Ein SNMP-Agent hält ständig aktualisierte Informationen über seine Netzwerkkomponente in einer individuell definierten Management Information Base (MIB) vor, die jederzeit vom SNMP-Manager abgerufen werden können. Besonders interessant ist die Fähigkeit von SNMP-Agenten, in definierten Fehlersituationen unaufgefordert Ereignismeldungen (Traps) an den SNMP-Manager verschicken zu können. Sollte z.b. ein bestimmter Pegel einen vorher definierten Wert über- oder unterschreiten, so kann der SNMP-Agent von sich aus eine Meldung an den SNMP- Manager senden und diesen zu einer (Gegen-) Maßnahme veranlassen. Damit die Möglichkeiten des SNMP-Management genutzt werden können, muß der SNMP-Agent jederzeit im Netzwerk erreichbar sein und über eine eigene IP-Adresse verfügen. Die SNMP-Agentensoftware kann prinzipiell auf jedem beliebigen vorhandenen (eigenen) Computer unter Windows (32bit - 95/98/NT/2000) installiert und betrieben werden, der über die Managementausstattung OMS-Lokal mit dem optischen Richtfunksystem verbunden ist. Einschränkungen ergeben sich u. U. durch die Anzahl der verfügbaren seriellen COM-Ports am vorgesehenen Administrations-Rechner, wenn mehrere - Sende/Empfangsgeräte an einem Standort montiert sind und verwaltet werden sollen. Für diesen Fall ist ein SNMP-Agenten-Rechner verfügbar, an den bis zu vier optische Richtfunkgeräte über serielle LWL-Schnittstellen angeschlossen werden können. Die Netzwerkanbindung erfolgt über einen 10-BaseT Ethernet-Anschluss. 10
Betriebsanzeigen An den -Sende-/Empfangsgeräten selbst läßt sich die Funktion durch verschiedene LED-Anzeigen auf der Geräterückwand überwachen. Überwacht werden die Versorgungsspannung, die Funktion des Lasersenders, die Höhe der empfangenen optischen Signalstärke und die LWL-Eingangs- und Ausgangsports. Hilfen für die Inbetriebnahme Die optische Justage wird durch folgende Funktionen unterstützt: Ein integrierter Signal-Taktgenerator erzeugt, nach Aktivierung, eine stetige Laser- Lichtpulsfolge. Ein elektrischer Spannungsausgang liefert, beim Empfang von Laser-Lichtpulsen, einen Gleichspannungspegel, der der empfangenen optischen Signalstärke proportional ist. Damit kann die optische Richtverbindung ohne zusätzliche Hilfsmittel eingemessen werden. Ein -Sende-/Empfangsgerät ist dann optimal justiert, wenn der Gleichspannungspegel am gegenüber montierten Sende-/Empfangsgerät einen maximalen Pegel erreicht. 11
Lasersicherheit Der integrierte Halbleiter-Lasersender für die atmosphärische Übertragungsstrecke sendet leistungsstarke Lichtsignale aus. Diese Lichtsignale sind so intensiv, dass die Netzhaut des Auges geschädigt werden kann, wenn die Laser-Sendequelle direkt und aus kurzer Entfernung betrachtet wird. Erst ab einem minimalen Sicherheitsabstand kann ohne jede Gefährdung in den Lasersender geblickt werden. Dieser minimale Augensicherheitsabstand ist abhängig von der Systemausführung und liegt für eine Betrachtungsdauer von 100 Sekunden, zwischen ca. 6 m und 20 m. Wird beim direkten Blick in den Lasersender (entlang der Laserstrahlachse) ein Fernglas oder Fernrohr benutzt, so verlängert sich der Sicherheitsabstand, in Abhängigkeit vom Objektivdurchmesser. Bei einem Objektivdurchmesser von 50 mm verlängern sich die Augensicherheitsabstände je nach eingesetztem System, auf ca. 60 m bis 165 m. Sicherheitsmaßnahmen Wenn möglich, sollten die -Sende-/Empfangsgeräte an nicht allgemein zugänglichen Anbauorten und z.b. über Kopfhöhe montiert werden, um eine Gefährdung durch die Laserstrahlung auszuschließen. Ist dies aufgrund von baulichen Gegebenheiten nicht möglich, müssen weitergehende, individuelle Sicherheitsmaßnahmen ergriffen werden. Eine Möglichkeit dazu bieten die optischen Richtfunksysteme mit einem unabhängigen Schalteingang zur Abschaltung des Lasersenders, z.b. durch einen Schaltkontakt an der Zugangstür zum Dach. 12
Blitz- und EMV-Schutzmaßnahmen Wegen der typischen Installation auf dem Dach eines Gebäudes treten zusätzliche Risiken auf, die die sichere Funktion der optischen Richtfunksysteme gefährden und zu unerwarteten Ausfallzeiten führen können. Ein Risiko ist die Gefährdung durch Blitzschlag. Die Verwendung von LWL-Kabeln für die Verbindung zum lokalen Netzwerk verhindert direkte Schäden in der Infrastruktur und den angeschlossenen Netzwerkkomponenten und auch die -Sende-/Empfangsgeräte enthalten wirkungsvolle geräteinterne Schutzmaßnahmen. Trotzdem kann es bei einem nahen Blitzeinschlag zu einem Ausfall eines -Geräts kommen und in der Folge zu Störungen in Arbeitsabläufen oder sogar zu einer Betriebsunterbrechung. Um dieses Risiko auf ein Minimum zu reduzieren, ist es unbedingt erforderlich, die -Geräte, entsprechend dem Stand der Technik, an die Schutzeinrichtungen des allgemeinen äußeren Gebäude-Blitzschutzes anzuschließen. Ein weiteres Betriebsrisiko kann auftreten, wenn -Geräte neben Funkund Mikrowellen-Richtfunkantennen installiert werden oder wenn solche Antennen nachträglich montiert werden. Durch die Auswirkungen der elektromagnetischen (Stör-) Einstrahlung dieser Antennen auf die Signalverarbeitungselektronik der -Geräte, kann es zu Datenübertragungsfehlern kommen. Abhilfe bringen dann individuelle Abschirmmaßnahmen, wie z.b. Schirmung der Netzspannungs-Zuleitungen und Anschluss der Geräte an einen gemeinsamen Erdungspunkt zur Verhinderung von induzierten Fehlspannungen. 13
Zuverlässigkeit Die optischen Richtfunksysteme bewähren sich seit mehr als 20 Jahren im praktischen Einsatz. Sie sind dabei im Freien montiert und an exponierten Stellen ständig direkter Sonnenbestrahlung, großen Temperaturschwankungen, Wind, Regen, Schnee und teils aggressiven Aerosolen ausgesetzt. Die sorgfältige Auswahl von Material und Komponenten, die robuste Systemauslegung und die hermetische Dichtung und Versiegelung der Geräte stellen sicher, dass die optischen Richtfunksysteme in diesem anspruchsvollen Umfeld ihre Funktion über Jahre hinweg störungsfrei erfüllen können. Gehäuserohre mit einer hochfesten Pulverbeschichtung auf Polyester-TGIC-Basis, Konstruktionselemente aus eloxiertem, seewasserfestem Aluminium sowie Schutzhauben und Befestigungsteile aus Edelstahl verhindern Schäden und Verschleiß durch Korrosion und sorgen für einen langjährigen Werterhalt. Alle Optiken sind versprödungs- und kratzfest aus Glas gefertigt. Eine vorgesetzte, zusätzliche Schutzscheibe vereinfacht die Säuberung beim Service. Die Sende-/Empfangsoptiken werden von Edelstahl-Schutztuben engumschlossen und sind dadurch bei normalem schlechten Wetter, gegen Beregnung und die damit verbundene Verschlechterung der optischen Strahlfokussierungen geschützt. Die großzügig bemessenen Schutztuben reduzieren außerdem Staubablagerungen auf den Optiken und verlängern die Serviceintervalle für die Säuberung. Service / Wartung Die optischen Richtfunksysteme sind weitestgehend wartungsfrei. Servicearbeiten beschränken sich auf das Säubern der Schutzscheiben vor den Sende-/Empfangsoptiken und die gelegentliche Nachjustage der Geräte zur Erhaltung der Signal-Übertragungsreserven. Die Verschmutzung der Schutzscheiben ist abhängig von den Umgebungsbedingungen. Eine Säuberung sollte aber normalerweise nicht häufiger als einmal im Jahr notwendig sein. Die Nachjustage der Geräteausrichtung wird notwendig, wenn sich ein Sende-/ Empfangsgerät soweit verdreht hat, dass der Sendestrahl das gegenüber montierte Gerät nicht mehr mit seinem Leistungsmaximum überdeckt. Dadurch kann es auch schon bei normal schlechten Witterungsbedingungen zu kurzzeitigen Ausfällen bei der Signalübertragung kommen. Eine Verstellung der Geräteausrichtung kann durch thermische Bewegungen des Anbauortes auftreten. Über die beschriebenen Managementfunktionen lassen sich auch anomale Veränderung der Ausrichtung frühzeitig erkennen, bevor es zu Ausfällen bei der Signalübertragung kommt. 14
Allgemeine Systemspezifikationen Optischer Sender Laser Ausgangsleistung Laser Klassifikation (DIN EN 60825-1:94) Optischer Empfänger Halbleiter-Laser max. 8 mw Klasse 3 B Fotodiode Reichweitenabstufung 400 m 1000 m 2000 m 5000 m Minimaler Installationsabstand 10 m 50 m 50 m 250 m Minimaler Augensicherheitsabstand 12 m 18 m 6 m 21 m - Erweiterter Sicherheitsabstand 100 m 45 m 60 m 165 m Abstrahlwinkel (Fernfeld) 2 mrad 2 mrad 2 mrad 1,5 mrad Versorgungsspannung 230 VAC + _10% optional 24 VDC ±20% Leistungsaufnahme max. ca. 6-10 VA Schutzart IP 65 Betriebstemperatur -20 C... +50 C Gewicht Sende-/Empfangsgerät 5,5 kg - einschl. Wetterschutz und (20 kg) Ausricht-/Montagesockel Zielfernrohr (Sonderzubehör) 3-9 x 40 mm Lichtwellenleiter-Schnittstellen Der Einsatz von Lichtwellenleiter-Schnittstellen erlaubt den sicheren, elektrisch isolierten Betrieb der -Sende-/Empfangsgeräte auf dem Dach und ermöglicht darüber hinaus eine transparente und protokollunabhängige Übertragung von Digitalsignalen. Dazu werden die -Sende-/Empfangsgeräte mit ihren LWL-Schnittstellen, ohne jede Adaption oder Anpassung, direkt an die LWL-Ports der Netzwerkkomponenten angeschlossen. Da bei den -Systemen der Sendezweig und der Empfangszweig der atmosphärische Signalverbindung völlig unabhängig voneinander sind, erfolgt die Datenübertragung im Vollduplexbetrieb. Die verfügbare Bandbreite für die Signalübertragung ist abhängig vom eingesetzten System. Die Lichtwellenleiter(LWL)-Kabel werden auf der Rückwand der Geräte über LWL- Kupplungen in ST-Ausführung angeschlossen und durch Kabelverschraubungen gegen Staub und (Regen-)Wasser geschützt. 15
LWL-Schnittstelle -LAN / -DUAL Die Schnittstelle ist für Multimode-LWL mit 50/125 µm und 62,5/125µm Kern-/ Manteldurchmesser spezifiziert und arbeitet bei der Wellenlänge von 820 nm. Die transparente Signalübertragungsbandbreite ist 200 kbit/s - 40 MBit/s für die OC-LAN- Systeme und zweimal 200 kbit/s - 20 MBit/s für OC-DUAL-Systeme und ermöglicht den Einsatz bei allen Standard-LAN-Protokollen und bei der Verbindung von Telefon- Vermittlungsanlagen im Telekommunikationsbereich. Lichtwellenleiter-Steckverbinder ST Lichtwellenleiter-Sender LED Wellenlänge 820 nm Ausgekoppelte Leistung 50/125µm -16 dbm... -21 dbm Ausgekoppelte Leistung 62,5/125µm -15 dbm... -20 dbm Lichtwellenleiter-Empfänger Fotodiode Dynamischer Bereich -13 dbm... -25 dbm Bitfehlerrate 10 9 Die angegebenen Leistungen sind Mittelwert-Leistungen. LWL-Schnittstelle -FDDI Die Schnittstelle ist für Multimode-LWL mit 50/125 µm und 62,5/125µm Kern-/ Manteldurchmesser spezifiziert und arbeitet bei der Wellenlänge von 1300 nm. Mit der Signalübertragungsbandbreite von 500 kbit/s - 155 Mbit/s, ist der Einsatz bei den Hochgeschwindigkeits-LAN-Protokollen FDDI, Fast Ethernet und ATM möglich. Lichtwellenleiter-Steckverbinder ST Lichtwellenleiter-Sender LED Wellenlänge 1300 nm Ausgekoppelte Leistung 50/125µm -16 dbm... -21 dbm Ausgekoppelte Leistung 62,5/125µm -15 dbm... -20 dbm Lichtwellenleiter-Empfänger Fotodiode Dynamischer Bereich -13 dbm... -30 dbm Bitfehlerrate 10 12 Die angegebenen Leistungen sind Mittelwert-Leistungen. 16
LWL-Schnittstelle -FDDI /HS Die Schnittstelle ist für Singlemode-LWL mit 9/125 µm Kern-/ Manteldurchmesser spezifiziert und arbeitet bei der Wellenlänge von 1300 nm. Die Schnittstelle hat ihre Hauptbedeutung bei City- und Weitverkehrsnetzen und im Telekommunikationsbereich bei Telefon-Vermittlungsanlagen. Zur Anpassung an dort verwendete Komponenten, stehen zwei Ausführungen, für mittlere und lange Weitverkehrsstrecken (WVS), zur Verfügung. Die Signalübertragungsbandbreite ist 500 kbit/s - 155 MBit/s. Lichtwellenleiter-Steckverbinder ST Lichtwellenleiter-Sender Laser Wellenlänge 1300 nm Ausgekoppelte Leistung, mittlere WVS -10 dbm _ +1 dbm Ausgekoppelte Leistung, lange WVS -3 dbm _ +1 dbm Lichtwellenleiter-Empfänger Fotodiode Dynamischer Bereich -1 dbm... -30 dbm Bitfehlerrate 10 12 Die angegebenen Leistungen sind Mittelwert-Leistungen. 17
Mechanische Abmessungen Sende-/Empfangsgerät einschließlich Wetterschutzhaube und Optik-Schutztubus mit Ausricht-/Montagesockel in Winkelausführung Befestigungslöcher (Fußflansch): 4 Stück 11 mm o/ Lochbild: 60 mm x 110mm 18