Technik
Ohne moderne Breitbandtechnologie gibt es kein schnelles Internet. Breitbandtechnologien erfassen Übertragungstechniken, Übertragungsverfahren und Netze, die eine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit haben. Die hohe Übertragungsrate kommt unter anderem dadurch zustande, dass ein großer Frequenzbereich genutzt wird. Auch moderne Mobilfunknetze benötigen den Anschluss an ein Glasfasernetz. Glasfasernetze zählen zur Infrastruktur und müssen aufgebaut werden.
Breitbandtechnologien
Gigabitnetze sind ein wesentlicher Bestandteil des Digitalisierungsprozesses. Diese Netze müssen hohe Download- und Upload-Geschwindigkeiten ermöglichen robuste und widerstandsfähige Verbindungen bieten sowie eine minimale Reaktionszeit garantieren. Die kabelgebundene Technologie, die diese Anforderungen am besten erfüllt, ist derzeit die Glasfasertechnik. Zu den wichtigsten glasfaserbasierten Gigabittechnologien gehören FTTH (Fibre to the Home), (FTTB (Fibre to the building) sowie HFC-Netze (Hybrid Fiber Coax). Inzwischen existieren auch drahtlose gigabitfähige Mobilfunktechnologien, darunter die neue 5G Mobilfunkgeneration sowie auch im Idealfall bereits deren Vorgängergeneration 4G. Dort, wo die Abdeckung mit kabelgebundenen oder Mobilfunknetzen nicht möglich ist, bildet Internet via Satellit eine Alternative.
Glasfaserkabel sind unerlässlich für die gigabitfähige Breitbandtechnologie. Im Gegensatz zu Kupferkabeln haben sie nicht den Nachteil eines hohen Widerstandes, wodurch sich mit zunehmender Entfernung die Geschwindigkeit der Datenübertragung verringert. Stattdessen bestehen Glasfaserkabel aus einer Vielzahl an gebündelten Glasfasern, durch die sich Lichtwellen nahezu ungehindert ausbreiten können. Das ermöglicht sowohl eine sehr hohe Übertragungsgeschwindigkeit als auch eine große Bandbreite.
Aus heutiger Sicht ist keine Technologie vorstellbar, die eine schnellere Signalübertragung als die Lichtgeschwindigkeit des Glasfaserkabels ermöglicht.
FTTH/B-Technologie (Fiber to the Home/Building) bezieht sich auf die Verlegung von Glasfaserkabeln direkt in das Haus oder Gebäude des Endnutzers. Diese Technologie bietet die schnellste und stabilste Verbindung, da der Datenverkehr über eine direkte Glasfaserleitung stattfindet.
FTTC- Technologie (Fiber to the Curb), wörtlich übersetzt „Glasfaser bis zum Bordstein“. Das bedeutet, dass Glasfaserkabel von einem Netzknotenpunkt bis zum nächsten Verteilerkasten bzw. Kabelverzweiger vorhanden sind. Von dort werden die Daten über ein Kupfernetz (Telefonkabel oder Fernsehkabel) bis zum Endkunden weitergeleitet. Kupfer begrenzt aufgrund seiner physikalischen Eigenschaften die Geschwindigkeit der Datenübertragung insbesondere in Abhängigkeit zur Entfernung vom Kabelverzweiger.
Die HFC-Technologie (Hybrid Fiber Coax) stellt eine Kombination aus Glasfaser- und Koaxialkabeln dar. Bei den Koaxialkabeln handelt es sich um zweipolige Kupferkabel mit konzentrischem Aufbau, die durch eine Isolierschicht voneinander getrennt sind. Dabei werden die Daten zuerst via Glasfaserkabel zwischen dem Verteilerknoten und dem nächsten Verteiler übertragen. Ab diesem Punkt erfolgt die Datenübertragung dann via Koaxialkabel. Diese Technologie, die vor allem durch das Kabelfernsehen bekannt ist, hat den Vorteil, dass vorhandene Koaxialkabelnetze ebenfalls zur Anbindung an das Gigabitnetz genutzt werden können.
Einer der Hauptnachteile der HFC-Technologie besteht darin, dass alle Teilnehmer, die über denselben Verteilerkasten bzw. Kabelverzweiger versorgt werden, sich die an diesem Knotenpunkt verfügbare Bandbreite teilen. Das bedeutet: Je mehr Haushalte auf einen Knotenpunkt zugreifen, desto weniger Bandbreite steht dem Einzelnen zur Verfügung. Dies macht sich insbesondere zu Spitzenzeiten bemerkbar.
Im Rahmen von FTTC kann DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification Technologie) zur Anwendung kommen. Diese Technologie erlaubt es, mehr Daten gleichzeitig und daher effizienter über das Kabel zu übertragen – ähnlich wie bei Radiosendern, die verschiedene Frequenzen und Modulationen nutzen, um gleichzeitig Programme zu übertragen. Dies führt zu einer breiteren Datenautobahn im Kabelnetz, die höhere Internetübertragungsraten von bis zu 1 Gbit/s für die Nutzer ermöglicht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass gigabitfähige Breitbandtechnologien stets auf der Verwendung von Glasfaserkabeln basieren. Sie ermöglichen den Nutzerinnen und Nutzern, schnellere Geschwindigkeiten und höhere Bandbreiten zu erreichen als je zuvor. Diese Technologien sind nicht nur für Unternehmen wichtig, die große Datenmengen schnell und zuverlässig übertragen müssen, sondern auch für Privatpersonen, deren Bedarf an leistungsfähigen Internetverbindungen wächst – um multimediale Inhalte zu streamen, für Telemedizin, Online-Spiele oder effizientes Arbeiten im Home-Office.
Verlegemethoden
Offene Verlegemethoden
Im Rahmen der offenen Verlegemethoden wird ein Graben (ab einer Breite von 30 cm) oder ein Schlitz (eine Breite unter 30 cm) ausgehoben. Je nach verwendetem Gerät werden unterschiedliche Tiefen erreicht. Zu beachten sind verschiedene Arten von Oberflächen. Dazu zählen beispielweise feste Oberflächen wie Straßen oder Bürgersteige, Grünflächen wie Böschungen oder Wiesen sowie unbefestigte Wege und Felder.
Typische Anwendungsparameter Breite: ≥ 15 cm Tiefe: ≥ 30 cm‘ Anwendungsbereiche: alle Arten von Oberflächen
Das Kettenfräsverfahren wird vorwiegend bei unbefestigten Flächen und Grünanlagen eingesetzt. . Die entsprechenden Geräte sind als handgeführte Maschinen oder als selbstfahrende Aufsitzmaschinen erhältlich. Durch den Austausch der Kettenglieder kann die Breite des erzeugten Schlitzes individuell variiert werden.
Typische Anwendungsparameter Breite: 20 cm bis 30 cm Tiefe: 30 cm bis zu 80 cm Anwendungsbereiche: Grünflächen sowie unbefestigte Oberflächen. Nicht für gebundenen Oberbau geeignet. Typischerweise außerorts bzw. im ländlichen Bereich.
Typische Anwendungsparameter Breite: 6 cm bis 22 cm Tiefe: 30 cm bis 60 cm Anwendungsbereiche: alle Arten von Oberflächen
Das Schleif- oder Sägeverfahren erzeugt einen schmalen, feinen Schlitz in einer befestigten Oberfläche. Hierfür kommen Trennscheiben oder Sägeblätter zum Einsatz. Bei einigen Maschinen ist es möglich, das Schleifen oder Sägen und die Rohrverlegung gleichzeitig vorzunehmen.
Typische Anwendungsparameter Breite: 1,5 cm bis 8 cm Tiefe: 7 cm bis zu 45 cm Anwendungsbereiche: befestigten Oberfläche
Das Kabelpflugverfahren wird sowohl in offenen Geländeabschnitten als auch entlang bestehender Straßen oder Wege eingesetzt. Dabei wird ein Pflugschwert an einer Zugmaschine verwendet, das einen schmalen Schlitz in den Boden zieht. Dadurch entsteht kein Aushub, was den Wiederherstellungsaufwand verringert. Der Leerrohrverband und das Trassenwarnband werden in einem Arbeitsgang in den Pflugschlitz eingebracht. Diese Methode eignet sich lediglich bei verdrängbaren Böden.
Typische Anwendungsparameter Breite: 10 cm bis 12 cm Tiefe: bis zu 120 cm Anwendungsbereiche: Grün- sowie unbefestigte Fläche.
Grabenlose Verlegemethoden
Grabenlose Verlegemethoden werden verwendet, um Rohre oder Kabel unter der Erde zu verlegen, ohne dass ein Graben ausgehoben werden muss. Man gräbt stattdessen nur zwei Gruben und bohrt einen Kanal zwischen diesen Gruben, in den man anschließend ein Rohr oder Kabel einzieht. Es gibt verschiedene Arten von grabenlosen Verlegemethoden, die je nach Untergrund, Entfernung und Anwendungszweck eingesetzt werden können.
Beim Horizontal-Spülbohrverfahren wird zwischen zwei Baugruben eine Pilotbohrung durchgeführt, die mittels Rotation und Verflüssigung des Bodens gesteuert wird. Der Bohrkopf kann von der Oberfläche aus jederzeit geortet werden, außerdem können begrenzte steuernde Eingriffe vorgenommen werden. Nach der Pilotbohrung folgt die Räum- oder Aufweitbohrung, um das Leerrohr in den Kanal einzubringen. Die Methode eignet sich für unterschiedliche Bodenarten und kann zur Querung von Hindernissen oder zur Längsverlegung von Kabeln genutzt werden. Sie kann auch für besonders schützenswerte Oberflächen wie Denkmalschutz oder Naturschutzgebiete genutzt werden. Das Horizontal-Spülbohrverfahren wird je nach Bohrgerät in unterschiedlichen Tiefen bis zu 10 Metern durchgeführt und wird typischerweise für Verlegedistanzen von 50 bis 500 Metern eingesetzt. Diese Methode bietet sich ebenso bei der Unterquerung von Gewässern an.
Typische Anwendungsparameter
Trassenlänge: bis ca. 500 m
Trassentiefe: 0,5 m bis 10 m
Durchmesser des Bohrkanals: 100 mm (Pilotbohrung)
Maximaler Rohrdurchmesser: 71 cm
Geeigneter Baugrund: verdrängbarer Boden, Fels sowie Übergangsbereiche.
Typische Anwendungsparameter Trassenlänge: bis 50 m Trassentiefe: ab 0,5 m Durchmesser des Bohrkanals: 58 mm (Pilotbohrung) Maximaler Rohrdurchmesser: 9 cm Geeigneter Baugrund: verdrängbarer Boden bis hin zum Übergangsbereich Boden/Fels
Das Spüllanzenverfahren ist eine Methode zur Verlegung von Telekommunikationsleitungen und Leerrohren im innerstädtischen Bereich, die auf dem Bohrprinzip des Horizontal-Spülbohrverfahrens basiert. Es ist ein steuerbares Verfahren, indem ein Kunststoffgestänge mit Unterstützung eines flüssigen Gemischs in den Boden eingeschoben wird. Der Einsatz bei Straßen- und Gewässerkreuzungen ist eingeschränkt, der Erfolg hängt von den Bodenverhältnissen ab. Das Spüllanzenverfahren kann auch in bestehenden Leitungsgräben oder in der Nähe von Fremdleitungen durchgeführt werden, da die asymmetrische Form der Bohrspitze kleinere Richtungskorrekturen ermöglicht
Typische Anwendungsparameter
Trassenlänge: bis ca. 40 m
Trassentiefe: 0,5 m bis 3 m
Durchmesser des Bohrkanals: 50 mm (Pilotspülung)
Maximaler Rohrdurchmesser: 10 cm
Geeigneter Baugrund: verdrängbarer Boden
Das ungesteuerte Bodenverdrängungsverfahren mit der Erdrakete ist ein schnelles und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Hausanschlüssen und kurzen Querungen. Dabei wird ein sogenannter pneumatisch angetriebener Bodenverdrängungshammer, kurz Erdrakete, mittels Druckluft durch das Erdreich getrieben. Das Verfahren ist weniger aufwendig als die Spülbohrung und erfordert keine Bohrspülungslösung. Es ist für verdrängbare Böden geeignet, jedoch nicht für Moore oder felsige Böden. Die Erdrakete wird häufig bei der Herstellung von Hausanschlüssen eingesetzt, um zu vermeiden, ein Grundstückaufzugraben.
Typische Anwendungsparameter
Trassenlänge: bis ca. 25 m
Trassentiefe Überdeckung: mind. das 10-fache des Durchmessers der Erdrakete
Durchmesser des Bohrkanals: 45 bis 180 mm (variiert je Größe der Erdrakete)
Maximaler Rohrdurchmesser: 16 cm
Geeigneter Baugrund: verdrängbarer Boden
Die Verlegung in Abwasserkanälen ist eine Möglichkeit, um neue Netzinfrastrukturen zu schaffen. Dabei gibt es zwei Einbauszenarien: der direkte Einbau in den Kanal und der Einbau im Rahmen von Kanalsanierungen. Die konkreten Verlegemethoden sind abhängig vom Kanaldurchmesser und -zustand. Die Verlegung kann sowohl in begehbaren als auch in nicht begehbaren Kanälen erfolgen und ist in stillgelegten sowie betriebenen Kanälen möglich. Die Verzweigungs- und Verbindungsstellen von bzw. zu Anschluss- oder Knotenpunkten werden in den Kanalschächten angebracht.
Oberirdische Verlegung
Neben der Verlegung im Untergrund können Glasfaserkabel auch oberirdisch verlegt werden. Diese Methode kommt vorwiegend in ländlichen oder unzugänglichen Gebieten zum Einsatz und beim Anschluss vereinzelter Gebäude, die weit außerhalb von Ortschaften liegen. Da bei oberirdischer Verlegung kein Graben ausgehoben werden muss, können auch größere Entfernungen kostengünstig überbrückt werden. Wenn bereits Masten vorhanden sind, sind in der Regel nur geringfügige Montagearbeiten erforderlich, um neue Telekommunikationslinien hinzuzufügen.
Diese Methode wird trotz des ökonomischen Vorteils in Deutschland nur selten angewendet, da sie beträchtliche Nachteile mit sich bringt. So sind die empfindlichen Glasfaserkabel auf den Masten stets der Witterung ausgesetzt, und die Gefahr von Schäden durch Vandalismus oder beispielsweise Vögel ist deutlich größer als bei Glasfasersträngen, die im Boden liegen. Bei der Verlegung auf Masten müssen deswegen regelmäßige Inspektionen durchgeführt werden, um Standfestigkeit und Materialzustand zu kontrollieren.
