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Die Telefonnetz-Architektur
Das Telefonnetz wurde, lange vor dem Internet, für die Sprachübertragung konzipiert und aufgebaut. Die Kupferkabel des Telefonnetzes, als Teilnehmeranschlussleitung (TAL) bekannt, werden heute, mittels DSL, für die Realisierung von Internetanschlüssen genutzt. Die Telefon-Netzarchitektur ist aber für diesen Zweck sehr "heterogen". Insbesondere die uneinheitlichen Kabellängen machen die Implementierung dieser Technologie in einigen Regionen sehr schwer. Weiterhin wurde das Telefonnetz über Jahrzehnte aufgebaut, ältere und stellenweise noch vorhandene Praktiken machen eine DSL Übertragung unmöglich.
Persönlich war ich an dem systematischen und relativ modernen Netzaufbau in den neuen Bundesländern nach der Deutschen Einheit, in den 90er-Jahren, beteiligt. Es war meine erste berufliche Station, anfangs als Planer und kurz später als Bauleiter. Als der verantwortliche Bauleiter habe ich diverse Ortsnetze in Thüringen und Sachsen-Anhalt realisiert.
In Deutschland gibt es insgesamt 5.200 Ortsnetze, die rund 7.900 Anschlussbereiche haben, 7.926 Anschlussbereiche (Stand 1998). Kleine Ortsnetze haben nur einen Anschlussbereich und große Ortsnetze haben Mehrere. Die Zahl der Anschlüsse eines Anschlussbereichs reicht von 2.000 bis 30.000. Mehr als 42% der Anschlüsse sind in den Ortsnetzen der 84 Städte mit mehr als 100.000 Einwohnern konzentriert. Die sehr heterogene geometrische Ausdehnung der Anschlussbereiche, und folglich die uneinheitlichen Kabellängen, sind wie bereits erwähnt der Hauptgrund für die ungleiche regionale Verfügbarkeit von DSL-Anschlüssen.
Die Teilnehmeranschlussleitung (TAL)
Im Zentrum eines Anschlussbereiches steht eine Vermittlungsstelle und in der Vermittlungs-stelle steht ein "Hauptverteiler" (HVt). Ein HVt ist eine passive Schaltmatrix, an der, die zum Endkunden gehenden Kupferdoppeladern verschaltet werden können. Einige HVt Bilder finden Sie bei Wikipedia. Vom HVt sind Hauptkabel zu den Kabelverzweigern (KVz) verlegt. Der KVz ist ein passiver Schaltschrank am Straßenrand und versorgt über Verzweigerkabel die Häuser in seinem Bereich; in Deutschland gibt es ca. 380.000 KVz's. Die Haupt- und Verzweigerkabel enthalten eine große Anzahl an Kupferdoppeladern, um mindestens eine dedizierte (separate) Kupferdoppelader für jeden Haushalt zur Verfügung stellen zu können.
Die Kupferdoppeladern bilden also ein Sternnetz (mit Baumstruktur), bei dem jeder Endkunde über eine dedizierte Kupferdoppelader an dem HVt angeschlossen ist. Bei der Planung wurde natürlich eine Reserve an Doppeladern, sowohl in den Hupt- als auch in den Verzweigerkabeln, vorgesehen. Die Ausbaufaktoren, der 90er-Jahre, waren 1,1 bis 1,8 für die Hauptkabel und 1,2 bis 2,5 für die Verzweigerkabel, je nach Bevölkerung- und Gewerbestruktur. Beispielsweise ist der normale Ausbaufaktor, im Wohngebiete mit 2 bis 6 Wohnungen pro Gebäude, ca. 1,2 für die Hauptkabel und ca. 1,5 für die Verzweigerkabel. Im Haus (zwischen dem APL und der TAE) wurden in der Regel separate Kabel mit zwei Doppeladern pro TAE verlegt.
Telefonkabel-Aufbau (Haupt- und Verzweigerkabel)
Im Hauptkabelbereich enthalten die Kabel bis zu 2000 Kupferdoppeladern (4000 Kupferdrähte). Im Verweigerbereich ist die Anzahl der Kupferdoppeladern in einem Kabel deutlich kleiner, in der Regel bis zu 300 Kupferdoppeladern. Der Kabelaufbau ist aber identisch. "Erdkabel", für die unterirdische Verlegung, sind erhältlich mit 6, 10, 20, 30, 40, 50, 70, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200, 1500 und 2000 Kupferdoppeladern.
Die Kupferdoppeladern sind verdrillte Kupferdrähte mit PE-Isolierung. Durch das Verdrillen der Kupferdrähte, wird das Übersprechen/Nebensprechen (Crosstalk) zwischen den benachbarten Kupferdoppeladern kostengünstig reduziert. In Deutschland und in den meisten europäischen Ländern werden, in der Regel, vier Drähte (zwei Doppeladern) zu einem "Sternvierer" verdrillt. Die englische Bezeichnung für Sternvierer ist "Star-Quad" (nicht Twisted-Pair). Im Sternvierer werden die vier Drähte so verdrillt, dass zwei gegenüberliegende Drähte ein Paar (Doppelader) bilden. 5 Sternvierer (10 Doppeladern) werden dann zu einem "Grundbündel" zusammengefasst und verseilt. Dieser Aufbau ist für niedrige Frequenzen durchdacht, für DSL ist diese Vierer-Verdrillung ungünstig. Um die Crosstalk-Störungen bei der DSL Übertragungen zu minimieren, sollte in einem Sternvierer höchstens nur eine Doppelader mit DSL beschaltet werden.
Auch im Grundbündel sollten weitere "Trennungsbedingungen" beachtet werden. Mehr unter DSL über das Telefonnetz / Wie viele DSL-Anschlüsse kann das Telefonnetz "vertragen"?
Der Durchmesser der Kupferdrähte ist meist 0,4 mm, bei langen Kabelstrecken werden dickere Kupferdrähte verwendet, 0,6 oder 0,8 mm. Anderweitige Durchmesser sind "meines Wissens" sehr selten. Bis zu einer Entfernung von 4,2 km wurden ausschließlich 0,4 mm Drähte verlegt. Bei größeren Entfernungen wurde der Anteil an die 0,4 mm Drähte verringert und durch Drähte mit 0,6 mm Durchmesser ersetzt. Ab ca. 8 km und bis zu 10,2 km wurden dann ausschließlich Drähte mit 0,6 mm Durchmesser verlegt. Bei noch größeren Entfernungen wurde der Anteil an die 0,6 mm Drähte verringert und durch Drähte mit 0,8 mm Durchmesser ersetzt. Bei 14,2 km war dann auch die "theoretische" Grenze für eine reine 0,8 mm Kabelstrecke erreicht. In der Praxis hat man aber die 8 km nur in Ausnahmefällen überschritten.
Alte Kupferkabel für neue Internetanschlüsse
Für den Zweck der Sprachübertragung waren, ein Schleifenwiderstand bis zu 1200 Ω und eine Dämpfung bis zu 8,2 dB (bei 800 Hz) zulässig. Selbst für eine ISDN-Übertragung waren nur die Frequenzen bis zu 130 kHz interessant und ISDN funktionierte dann bei einer Kabellänge bis zu 8 km in der Regel problemlos. Für die DSL-Internetanschlüsse werden aber heute Frequenzen im MHz-Bereich übertragen. Sowohl die Dämpfung als auch das Übersprechen/Nebensprechen sind frequenzabhängig und steigen mit steigender Frequenz; beide steigen mit dem Faktor √f. Die Kupferkabel des Telefonnetzes sind für Frequenzen im MHz-Bereich nicht konzipiert und die niedrigen (und gut übertragbaren) Frequenzen sind in Deutschland für ISDN reserviert.
Die DSL-Anschlüsse müssen über höhere Frequenzen realisiert werden. Man kann grob sagen: Je länger die Strecke, desto niedriger ist die übertragbare Frequenz und desto niedriger ist die erzielbare DSL-Datenübertragungsrate, abgesehen von den Crosstalk-Störungen. Nachfolgend finden Sie mehr über die DSL Reichweite und die Ausbauvarianten (FTTX).
< Internet-Access-Technologien | DSL über das Telefonnetz >
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