1 Hinter der Hauseinführung FTTB-Hausanschluss und Signalverteilung im Haus Werner Stelter ist Dozent am BFE-Oldenburg und leitet dort die Seminare in der Produktgruppe Lichtwellenleitertechnik Bei Einfamilienhäusern gibt es keinen Unterschied zwischen FTTB und FTTH. Direkt hinter der Hauseinführung endet die Glasfaser des externen Zugangsnetzes im APL (Abschlusspunkt Linientechnik) bzw. HÜP (Hausübergabepunkt). Das anwendungsspezifische Gerät (Normbegriff ASG), in der Praxis auch als Netzabschluss, ONT, CPE, NTFA oder Fiber Node 1 bezeichnet, wird direkt mit der Glasfaser aus dem externen Zugangsnetz verbunden (Bild 1). Bei einigen Netzbetreibern entfällt sogar der APL. Die Einmoden-Glasfaser aus dem externen Zugangsnetz wird auf der Grundplatte des anwendungsspezifischen Gerätes mit einem Pigtail abgeschlossen (Bild 2). Der Anschluss an das ASG erfolgt mit einer LWL-Steckverbindung (Bild 3). Bild 1: Anschluss an das externe Glasfaser-Zugangsnetz für ein Einfamilienhaus. Der Anschluss der Endgeräte für RuK- und IuK- Anwendungen innerhalb der Wohnung erfolgt über altbekannte Schnittstellen und Leitungen. 1 Abhängig von der eingesetzten Technologie oder vom Netzbetreiber werden unterschiedliche Begriffe für das anwendungsspezifische Gerät ASG verwendet. In PON-Netzen ist der Begriff ONT (Optical Network Termination) üblich, in Ethernet Punkt-zu-Punkt-Netzen die Begriffe CPE (Customer Premesis Equipment) oder NTFA (Network Termination Fiber Access) und in RFoG-Netzen der Begriff Fiber Node. Auch der Begriff ENS (Externe Netzschnittstelle) findet an dieser Stelle Verwendung in den Normen. Das ASG ist ein Teil der ENS.
2 Bild 2: Die Einmoden-Glasfaser aus dem externen Zugangsnetz wird oft direkt auf der Grundplatte des anwendungsspezifischen Gerätes ASG mit einem Pigtail terminiert Bild 3: Der Anschluss der Glasfaser an das ASG erfolgt in vielen Fällen über einen SC-8 -Steckverbinder Der Fernsehsignalanschluss über eine F-Buchse befindet sich am ASG. Ein Fernsehgerät kann mit Hilfe eines Koaxialkabels direkt an das ASG angeschlossen werden. Hinweis für die Praxis: Ist der Fernsehsignalpegel bei direktem Anschluss an das ASG zu hoch, kann dieser durch den Einsatz eines Dämpfungsgliedes verringert werden. Durch das anwendungsspezifische Gerät wird der Breitbandanschluss oft in Kombination mit einem IAD (Integrated Access Device) bereitgestellt. Beim IAD handelt es sich um ein Multifunktionsgerät wie z.b. die FRITZ!Box oder ein Kabelmodem. Im IAD sind die Zugangsdaten des Kunden gespeichert. Von diesem Gerät werden Telefonanschlüsse über TAE-Buchsen und Internetzugang über RJ45-Buchsen oder WLAN bereitgestellt. Die nachfolgende Verteilung der Signale im Einfamilienhaus ist mit der Verteilung innerhalb einer Wohnung im Mehrfamilienhaus vergleichbar. Die Anforderungen an die Kommunikationskabelanlage innerhalb des Einfamilienhauses oder der Wohnung im Mehrfamilienhaus beschreibt DIN EN 50173-4. Die Norm beschreibt Struktur, Dimensionierung und Konfiguration einer universell verwendbaren Verkabelungsinfrastruktur für drei Netzanwendungen im Wohnbereich: - IuK Informations- und Kommunikationstechnik: für Telefonie, Rechnervernetzung, breitbandigen Internetzugang usw. - RuK Rundfunk- und Kommunikationstechnik: Radio, TV, interaktive Multimediadienste, Kabelmodem usw. - SRKG Steuerung, Regelung und Kommunikation in Gebäuden: elektrische Systemtechnik für Wohnung und Gebäude (Gebäudeautomation). Die Verteilung der Signale erfolgt ausgehend von einem Wohnungsverteiler WV sternförmig über die passiven Komponenten einer anwendungsneutralen Kommunikationskabelanlage (Bild 4). Der Anschluss der Endgeräte für Rundfunkanwendungen (RuK) und Anwendungen der Informations- und Kommunikationstechnik (IuK) erfolgt innerhalb der Wohnung über altbekannte Schnittstellen und Leitungen. Für IuK-Anwendungen fordert die DIN EN 50173-4 symmetrische Datenkabel mit vier paarweise verdrillten Doppeladern, die mindestens die Anforderungen der Klasse D erfüllen und mit Kategorie-5-Komponenten aufgebaut werden. Damit ist innerhalb der Wohnung die Übertragung von Gigabit-Ethernet (GE) möglich. In der Praxis ist inzwischen der Aufbau von Übertragungsstrecken der Klasse E A üblich, die mit Komponenten der Kategorie 6 A realisiert werden. Damit ist dann innerhalb der Wohnung die Übertragung nach dem 10-Gbit-Ethernet-Standard (10GE) über Entfernungen bis zu 100 m möglich.
3 RuK Anwendungen können über koaxiale Übertragungsstrecken mit 75-Ω-Kabeln übertragen werden. Es sind übertragungstechnische Anforderungen an drei RuK-K-Übertragungsstreckenklassen, die sich in ihrer Reichweite unterscheiden, festgelegt: - RuK-K-G: max. 32m; - RuK-K-M: max. 76 m; - RuK-K-H: max. 100 m. RuK-Anwendungen können aber auch über Übertragungsstrecken mit symmetrischen Datenkabeln, die die Anforderungen der Übertragungsstreckenklasse RuK-S erfüllen, übertragen werden. Garantiert wird damit eine Reichweite von bis zu 50 m. Wichtig! Übertragungsstrecken für RuK-Anwendungen müssen die Grenzwerte der EMV-Klasse A nach DIN EN 50117 einhalten! Bild 4: Kommunikationskabelanlage für eine Wohnung oder ein Einfamilienhaus nach DIN EN 50173-4 FTTB-Glasfaseranschluss im Mehrfamilienhaus Bei der Glasfaserinstallation bis in das Gebäude (Fiber to the Building FTTB) bei einem Mehrfamilienhaus wird das anwendungsspezifische Gerät ASG im Hausanschlussraum, der sich meistens im Keller befindet, installiert. Bild 5 zeigt die Struktur für eine FTTB-Lösung in einem Mehrfamilienhaus. Das IAD wird in der Wohnung des Kunden installiert und über eine Kupferschnittstelle an das ASG angeschlossen. Dabei gibt es meistens folgende Varianten: - VDSL2 über eine vorhandene Zweidraht-Hausverkabelung oder Fernmeldekabel mit Kupferdoppelader; - Ethernet über Kupferdatenkabel mit üblicherweise vier verdrillten Doppeladern (TP Twisted Pair).
4 Bild 5: FTTB in einem Mehrfamilienhaus. Das Fernsehsignal wird wie bisher über die vorhandene Koaxialverkabelung verteilt. Für den Breitbandzugang werden VDSL2-Signale über die vorhandenen Zweidrahtleitungen in die Wohnungen geführt Für die einwandfreie Funktion der Breitbanddienste VDSL2 oder Fast Ethernet mit 100 Mbit/s, die beide eine Übertragungsbandbreite von bis zu 30 MHz benötigen, ist teilweise schon jetzt eine Erneuerung der Kommunikationskabelanlage im Mehrfamilienhaus erforderlich. Besonders wenn Ethernet-Signale zwischen ASG und IAD übertragen werden sollen, ist die erforderliche Anzahl von Aderpaaren in der üblichen Zweidraht-Hausverteilung nicht vorhanden. Der derzeit übliche Fast-Ethernet- Standard 100BaseT benötigt zwei Aderpaare für die Übertragung. Inzwischen werden bereits ASGs mit Gigabit- Schnittstellen von den Netzbetreibern installiert. Die Übertragung im GE-Standard 1000BaseTx erfolgt über vier Aderpaare und benötigt eine Übertragungsbandbreite von 65 MHz. Die Glasfaserzuführung bis in die Wohnungen von Mehrfamilienhäusern (MFH) wird erforderlich: - im Rahmen der Erschließung von Wohngebieten mit FTTH durch einen Netzbetreiber; - bei Einbau einer zukunftsorientierten Kommunikationsinfrastruktur im Rahmen der Sanierung von Mehrfamilienhäusern. FTTH schon jetzt bei der Sanierung von Gebäuden berücksichtigen Wird eine Erneuerung der Kommunikationskabelanlage im Mehrfamilienhaus durchgeführt, muss Eigentümern, Planern und Handwerkern schon heute bewusst sein, dass in absehbarer Zukunft die Glasfaser bis in die Wohnung führen wird und diese Tatsache schon jetzt bei Neubau und Gebäudesanierung berücksichtigt werden muss. Dafür stehen Hybridkabel mit Kupfer-TP, Koax und Glasfasern zur Verfügung (Bild 6). Diese Kabel ermöglichen heute die störungsfreie Zuführung von vorhandenen Breitbanddiensten über Kupferdatenkabel und Koaxialkabel sowie zukünftig die Anbindung der Wohnung an das externe Glasfasernetz.
5 Bild 6: Hybridkabel, bestehend aus Kupfer-TP-Datenkabel, Koaxialkabel und Lichtwellenleiterkabel für die zukunftssichere Vertikalverkabelung im Mehrfamilienhaus (Bildquelle: Prysmian/Draka) Normative Anforderungen Für die Installation von Glasfaserkabeln bis in die Wohnung stehen verschiedene Lösungen bereit. An dieser Stelle soll besonders darauf hingewiesen werden, dass bei der Inhausinstallation VDE-Bestimmungen, Normen und anerkannte Regeln der Technik zu beachten sind. Suchen Planer und Installateure Informationen zur normgerechten Planung und Realisierung der erforderlichen LWL-Infrastruktur im Gebäude, so finden sie Informationen in folgenden Regelwerken: DIN 18015-1 Diese Norm aus dem Normenausschuss Bauwesen beinhaltet u.a. allgemeine Anforderungen an die Dimensionierung von Leerrohrsystemen für Telekommunikationsanlagen sowie Verteilanlagen für Radio und Fernsehen sowie interaktive Dienste (z.b. für die unsichtbare Zuführung von externen Diensten bis zum Wohnungsübergabepunkt bzw. Wohnungsverteiler), geht jedoch nicht explizit auf die Realisierung mit Lichtwellenleitern ein (Bilder 7 und 8). 3.OG 3.OG 2.OG 2.OG 2 1.OG 2 1.OG 1 EG Keller Keller 1 EG Keller Keller Bild 7: Leerrohranlage in Baumstruktur für die Zuführung von externen Diensten im Mehrfamilienhaus Bild 8: Leerrohranlage in Sternstruktur für die Zuführung von externen Diensten innerhalb von Mehrfamilienhäusern mit bis zu acht Wohnungen
6 DIN 18015-2 Fordert z.b. den Abschlusspunkt des externen Zugangsnetzes (APL bzw. HÜP) in einem allgemein zugänglichen Raum, die Stromversorgung durch eine Schutzkontakt-Steckdose neben der Telekommunikationsabschlusseinrichtung (z.b. 1. TAE) in der Wohnung und die benachbarte Anordnung von Telekommunikationsabschlusseinrichtung und Wohnungsverteiler am Wohnungsübergabepunkt. Auch wenn hier nicht explizit auf den Zugang mit Lichtwellenleitern eingegangen wird, ist die Beachtung dieser Vorgaben sinnvoll. DIN 50173-4 Beschreibt die Anforderungen an die anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlage in Wohnumgebungen, schwerpunktmäßig für den Teilbereich der Horizontal- bzw. Tertiärverkabelung innerhalb von Wohnungen zwischen dem Wohnungsverteiler und den Teilnehmeranschlussdosen TA, RA und TARA (Bild 9). Der Teilbereich der Wohnungszuführung bzw. Vertikalverkabelung wird allgemein dargestellt, enthält jedoch keine Anforderungen für die Realisierung mit Lichtwellenleitern. VDE-AR-E 2800-901 In der VDE-Anwendungsregel werden die Eigenschaften und Elemente der anwendungsneutralen optischen Gebäude- oder Standortinfrastruktur festgelegt, so dass sie von mehreren Netzbetreibern auch parallel und zeitgleich sowie unabhängig vom verwendeten Übertragungssystem genutzt werden können. Es werden Architektur und funktionale Elemente der Glasfaserinfrastruktur zwischen dem Übergang zum externen Netz (HÜP Hausübergabepunkt) und dem Übergang ins Wohnungsnetz (WV Wohnungsverteiler) technologieneutral festgelegt. Dazu gehören die Vertikalverkabelung (Sekundärverkabelung) in Mehrfamilienhäusern und die Standortverkabelung (Campus- oder Primärverkabelung) bei größeren Gebäudekomplexen. Bild 9 zeigt die allgemeine Struktur der anwendungsneutralen Campus- und Gebäudeverkabelung. Zwischen dem Gebäudeverteiler und dem Wohnungsverteiler darf sich zusätzlich ein Sammelpunkt befinden, der z.b. als Etagenverteiler fungieren kann. Wie die Zusammenschaltung der funktionalen Elemente erfolgt, wird in Bild 10 gezeigt. Der HÜP bildet den Abschluss des externen Glasfaser-Zugangsnetzes. Hier erfolgt die Verbindung zur LWL-Inhausverkabelung über den Gebäudeverteiler (Gf-GV). Der Glasfaser-Teilnehmeranschluss (Gf-TA) oder Demarkationspunkt bildet den Abschluss der LWL-Gebäudeverkabelung. Hier erfolgt der Anschluss an das optoelektrische anwendungsspezifische Gerät (OE-ASG), das die Dienste in Form von elektrischen Signalen an seinen Ausgängen bereitstellt. Über Patchkabel erfolgt der Anschluss an den Wohnungsverteiler. Das Teilsystem der Wohnungsverkabelung zwischen Wohnungsverteiler und den Anschlussdosen TA, RA und TARA wird in DIN EN 50173-4 beschrieben. Bild 9: Sternförmige Struktur der anwendungsneutralen Kommunikationskabelanlage in Wohnumgebungen nach DIN EN 50173-1, und DIN EN 50173-4. Die Anforderungen an die LWL-Gelände- und Gebäudeverkabelung für FTTB und FTTH werden in der VDE-AR-E 2800-901 beschrieben
7 Bild 10: Anordnung der funktionalen Elemente für die LWL-Gebäudeverkabelung nach VDE-AR-E 2800-901 Wichtige Anforderungen der VDE-AR an die Glasfaserverkabelung im Wohngebäude sind: - Einsatz biegeunempfindlicher Einmodenfasern nach ITU-G.657A innerhalb von Gebäuden; - mindestens zwei Fasern vom Standort- oder Gebäudeverteiler bis in jede Wohnung (Anmerkung: in der Schweiz werden vier Fasern bis in jede Wohnung geführt); - kein Einbau von Splittern innerhalb der installierten Gebäudeverkabelung zwischen Gf-GV und Gf-TA; bei PON- Systemen kann der letzte Splitter im Hausübergabepunkt (HÜP) angeordnet sein; - LC-8 -Schrägschliffstecker bzw. LC-kompatibles Steckgesicht in Gf-Gebäudeverteilern, Gf-Sammelpunkten und Gf-Teilnehmeranschlussdosen; - OTDR-Abnahmemessung für die Inhausverkabelung mit Vor- und Nachlauffaser; - Dokumention der Messwerte für Einfügedämpfung (A) und Gesamtrückflussdämpfung (ORL) für die installierten Glasfaserstrecken. Brandschutzbestimmungen Besonders beachtet werden sollten bei der Inhausverkabelung die geltenden Brandschutzbestimmungen. Danach müssen Glasfaserkabel, Leerrohre und Verlegesysteme aus halogenfreien Materialien bestehen und den örtlichen Anforderungen an die Flammwidrigkeit entsprechen. Installation in der Praxis Besonders in weniger dicht besiedelten Gebieten ist es sehr unwahrscheinlich, dass mehrere Infrastrukturnetzbetreiber Häuser und Wohnungen an ihre Glasfaserverteilnetze anschließen. Hier verzichtet man in der Praxis und aus Kostengründen bei der Inhausverkabelung auf den Gebäudeverteiler (GV) und die Glasfaserteilnehmeranschlussdose Gf-TA. Eine solche Minimalkonfiguration, wie sie derzeit bei einigen Netzbetreibern umgesetzt wird und nach nach VDE-AR-E 2800-901:2009-12 ebenfalls zulässig ist, wird in Bild 11 dargestellt.
8 Bild 11: Gebäudeverkabelung für einen FTTH-Glasfaseranschluss im Mehrfamilienhaus Bei dem eingesetzten Ethernet-P2P-System (P2P Punkt zu Punkt) wird für jede Wohnung eine aktiv beschaltete Faser im Hausübergabepunkt (HÜP) durchgespleißt (Bilder 12 und 13). Dadurch wird die Kundenfaser von der Vermittlungsstelle durchgängig bis in die Wohnung geführt. Zusätzlich führt man eine zweite sogenannte Reservefaser vom HÜP bis in jede Wohnung, die im Gehäuse der externen Netzschnittstelle ENS abgelegt wird (in Bild 11 nur für die untere Wohnung dargestellt). Bild 12: Der dargestellte Hausübergabepunkt kann bis zu 72 Spleißverbindungen aufnehmen (Bildquelle: BFE-Oldenburg) Bild 13: Die Fasern aus dem Hausanschlusskabel (links) werden im Hausübergabepunkt auf die Fasern der Wohnungskabel (rechts) gespleißt
9 LWL-Kabel für die FTTH-Hausverkabelung Bei den LWL-Kabeln für die Innhausinstallation kann man folgende Lösungen unterscheiden: - LWL-Innenkabel als Mini-Breakoutkabel: mit 900-µm-Volladern und biegeunempfindlichen Fasern nach ITU-T- G.657A (Bild 14) die sternförmig vom HÜP oder Gf-GV durch Leerrohre, Installationskanäle oder klassischer Aufputzverlegung bis zum Wohnungsübergabepunkt verlegt werden; - Faserbündel (Fiber Units, Bild 15) mit biegeunempfindlichen Fasern, die durch Mikroröhrchen bis in die Wohnung eingeblasen werden; - Hybridkabel (Cu-TP+Koax+LWL, Bild 6) bieten besonders bei Gebäudesanierungen in Mehrfamilienhäusern die Möglichkeit, eine zukunftssichere Infrastruktur für Triple-Play-Dienste bereitzustellen, unabhängig davon, ob der Diensteanbieter sein Angebot mit VDSL über eine Kupferdoppelader, Ethernet über Kupferdatenkabel, Docsis über Koaxialkabel oder Glasfaser bis in die Wohnung führen möchte; - Pico-Breakout-Kabel mit Rückziehtechnik (Bild 16) bieten in Hochhäusern eine platzsparende und strukturierte Lösung für den Glasfaserzugang bis in die Wohnung; - vorkonfektionierte Kabel: sind meistens auf einer Seite mit einem Stecker oder einem Steckerkörper versehen und werden mit der Steckerseite voran durch Mikroröhrchen bis in die Wohnung des Kunden eingeblasen. Bild 14: LWL-Innenkabel als Mini-Breakoutkabel mit biegeunempfindlichen Fasern nach ITU-G.657A und den Abmessungen eines Telefonkabels Bild 15: Faserbündel (Fiber Unit) für das Einblasen in Mikroröhrchensystemen
10 Bild 16: Piko- Breakout-Kabel mit Fensterschnitt in einem Etagenverteiler Wohnungsübergabepunkt und Wohnungsverteiler Am Wohnungsübergabepunkt erfolgt der Übergang von der Glasfaser-Hausverteilung auf die Wohnungsverteilung. Die Unterbringung aller für die Breitbandkommunikation erforderlichen Komponenten zeigt Bild 17. Der Multimediakleinverteiler enthält neben den passiven Wohnungswerteilkomponenten für Kupferdatenkabel und Koaxialkabel das anwendungsspezifische Gerät (hier NTFA) und das IAD (hier FRITZ!box).
11 Bild 17: Wohnungsübergabepunkt für eine Dreizimmerwohnung FTTH Installation die Umsetzung in der Praxis Triple-Play-Dienste kommen zunehmend über Glasfasern in die Wohnung. Neben Kosten und rechtlichen Problemen ist der termingerechte Zutritt der Installateure zu den Wohnungen der Kunden wohl die größte Herausforderung bei der FTTH-Installation. Die Installation von Kommunikationskabelanlagen mit Lichtwellenleitern, wie sie in diesem Beitrag dargestellt werden, fordert von den Fachkräften umfangreiches Hintergrundwissen und Fingerspitzengefühl.
12 Literatur [1] DIN 18015-1: 2007-09, Elektrische Anlagen in Wohngebäuden Teil 1: Planungsgrundlagen [2] DIN 18015-2: 2010-11, Elektrische Anlagen in Wohngebäuden Teil 2: Art und Umfang der Mindestausstattung [3] DIN EN 50173-1:2011-09, Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 1: Allgemeine Anforderungen [4] DIN EN 50173-4:2011-09, Informationstechnik Anwendungsneutrale Kommunikationskabelanlagen Teil 4: Wohnungen [5] DIN EN 50174-2 (VDE 0800-174-2):2011-09, Informationstechnik Installation von Kommunikationsverkabelung Teil 2: Installationsplanung und Installationspraktiken in Gebäuden [6] VDE-AR-E 2800-901:2009-12 Informationstechnik Breitbandkommunikation Gebäudeanschluss (FTTB) und Wohnungsanschluss (FTTH) an Lichtwellenleiter