Zugang über Koaxialkabelnetze - HFC

Diese Zugangstechnologie beschreibt breitbandige Anschlüsse über existierende koaxiale Kabelfernsehnetze. Dieses TV-Kabelnetz wurde in der BRD, staatlich gefördert, zu Beginn der 80er Jahre aufgebaut. Auch in den neuen deutschen Bundesländern wurde nach der Wiedervereinigung diese Technik überwiegend verbaut. Daher verfügen heute ca. 68 % aller deutschen Haushalte über einen TV-Kabelanschluss. Anfangs bestanden diese Netze ausschließlich aus Koaxialkabeln. Heute existieren mit so genannten Hybrid-Fiber-Coax-Systemen (HFC) überwiegend Netze, welche in der Fernebene Glasfaser und im Teilnehmerzugangsbereich Koaxialkabel verwenden. Am Übergang von Glasfaser auf Koaxialkabel sorgen sogenannte Optical Nodes für eine entsprechende optisch-elektrische Wandlung der Signale. Ursprünglich war das Kabelnetz für eine unidirektionale analoge Übertragung von TV- und Rundfunksignalen ausgelegt. Dies erfolgt in Kabelnetzen durch eine gleichzeitige Übertragung von sehr vielen Einzelsignalen. Das heißt, die gesamte Bandbreite wird in viele Trägerkanäle aufgeteilt, die jeweils individuell für ein Nutzsignal verwendet werden. Digitale Bild- und Tonsignale können jedoch sehr effektiv komprimiert werden, was die benötigte Bandbreite erheblich reduziert. Digitale Übertragungsverfahren sind zudem weniger störanfällig und anwendungsneutral. Dadurch ist es möglich, einen Kanal zur gleichzeitigen Übertragung von Bildern, Tönen und anderen Daten zu nutzen. Aus diesem Grund rüsten die Kabelnetzbetreiber ihre Netze seit einigen Jahren in großem Umfang um. Zusätzlich zur Digitalisierung wird oftmals das Frequenzband ausgeweitet. Wichtigster Teil des Ausbaus ist jedoch die Schaffung eines integrierten Rückkanals für die Bereitstellung breitbandiger Anschlüsse und die damit verbundenen bidirektionalen Anwendungen. Die Übertragung der Daten erfolgt i.d.R. auf Basis der Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS)1. Das HFC-Netz ist ein so genanntes Shared Medium. Innerhalb eines Anschlussbereiches teilen sich die Kunden die am Optical Node verfügbare Bandbreite über eine i.d.R. baumförmige Netzstruktur. Daher ist eine entsprechende Dimensionierung der Netze zur bedarfsgerechten Versorgung der Kunden mit ausreichend Datenrate nötig. Bislang erfolgt die Signalübertragung überwiegend auf Basis des EuroDOCSIS 2.0-Standards.

Wie in den Datenraten der verschiedenen EuroDOCSIS-Standards zu erkennen, lassen sich in Zukunft durch Bündelung mehrerer Kanäle im neuen EuroDOCSIS 3.0-Standard die Datenraten noch einmal deutlich erhöhen.

Wie diese Abbildung verdeutlicht, stellt die Nutzung von Koaxialkabelnetzen nicht nur aufgrund der hohen Datenübertragungskapazitäten sondern vor allem auch durch die im Vergleich sehr hohen Reichweiten eine leistungsfähige und attraktive Alternative zur Breitbandversorgung in ländlichen Gebieten dar.

Stellt die Reichweite, anders als in kupferbasierten Netzen, also eher kein Problem dar, herrschen Kapazitätsgrenzen vor allem durch die Eigenschaft des Shared Mediums. Dies betrifft hauptsächlich das für den Rückkanal verwendete Frequenzband. Durch die Baumstruktur der HFC-Netze existieren mehrere Versorgungsleitungen, auf denen im Netz generierte Störgeräusche in Richtung des jeweiligen Optical Nodes eingespeist werden. Diese Störgeräusche summieren sich auf dem Weg in Richtung Node. Je größer die Störgeräusche umso geringer ist die für den Upstream zur Verfügung stehende Bandbreite. Hier hilft eine Vorverlagerung der Glasfaser weiter in den Anschlussbereich hinein, die einzelnen Cluster zu verkleinern, somit Störgeräusche aus dem Teilnehmeranschlussnetz zu verringern und die Anzahl der Nutzer, die sich die zur Verfügung stehende Datenrate teilen müssen, zu reduzieren.