Vectoring: "Die Technikgeschichte wiederholt sich manchmal"
Die Nutzung von Kupferleitungen für andere Zwecke als die Telefonie ist keine völlig neue Idee, sagt Wolfgang Spahn, Technikchef der Keymile-Gruppe(öffnet im neuen Fenster). "Die Technikgeschichte wiederholt sich manchmal", erklärt Spahn. "Schon in den Dreißigerjahren des vergangenen Jahrhunderts hatten findige Techniker erkannt, dass sich Telefonleitungen zu mehr als nur zum Telefonieren nutzen lassen. Bis zu drei Langwellen-Rundfunkprogramme konnten beispielsweise von 1930 bis 1966 in Deutschland, der Schweiz und Italien über den sogenannten Drahtfunk mit durchaus hochwertiger Übertragungsqualität empfangen werden. Erst mit dem Umstieg von Langwelle auf Mittelwelle und Ultrakurzwelle wurde die Tonqualität des Drahtfunks durch die Rundfunkübertragung übertroffen."
Zwar gehöre Glasfasernetzen die Zukunft, das Kupferkabel habe aber aufgrund von VDSL2 in Kombination mit der Vectoring-Technik durchaus noch Potenzial.
Durch die Ausweitung der Übertragungsfrequenz, die durch die Verfügbarkeit immer schnellerer Signalprozessoren möglich geworden sei, erreichten die DSL-Technologien SHDSL, ADSL, ADSL2, ADSL2plus, VDSL und VDSL2 höhere Bandbreiten. Was mit HDSL und 2 MBit/s bei der Frequenz von 340 kHz begonnen habe, liefere zurzeit VDSL2 bei einer Frequenz von bis zu 30 MHz im Downstream mit 100 MBit/s und 10 MBit/s im Upstream. "Jedoch nimmt bei zunehmender Frequenz die Dämpfung zu, so dass das Signal in der hochfrequenten Flanke immer schwächer wird. Gerade hier sind aber – wegen der hohen Frequenzen – die meisten Bandbreitengewinne zu erwarten", erklärt Spahn.
Die DSL-Übertragung sei immer von einem Signalgewirr begleitet. Mehrere in einem Kabelbündel übertragene DSL-Signale erzeugten Störungen durch Übersprechen. Diese addierten sich zu dem bereits vorhandenen Geräuschteppich durch elektromagnetische Störungen, der beispielsweise durch Radio, TV und andere Elektrogeräte entstehe. Dadurch werde die theoretisch zu erwartende Bandbreite bei VDSL2 nicht erreicht.
"Die 100 MBit/s des VDSL2-Standards sind daher heute nur bei sehr kurzen Leitungslängen und ohne andere VDSL2-Teilnehmer im Kabelbündel zu erreichen. Gelänge es, die Störsignale zu kompensieren, könnte sich auch bei mehreren Teilnehmern und einer Leitungslänge von 400 Metern eine Bandbreite von 100 MBit/s realisieren lassen", so der Technikchef.
Beeinträchtigungen der Übertragung ausschalten
Unterscheiden ließen sich zwei Arten des Übersprechens: Beim Near End Crosstalk (NEXT) komme es zum Übersprechen am gleichen Ende des Kabels. Da VDSL2 für die Sende- und Empfangsrichtung verschiedene Frequenzbänder verwende, könne der Einfluss von NEXT vermieden werden.
Beim Far End Crosstalk (FEXT) führe das Übersprechen von benachbarten Leitungen zu einer Störbeeinflussung auf der Gegenstelle. FEXT habe einen sehr großen Einfluss auf die VDSL2-Performance. Von FEXT sei sowohl die Datenübertragung vom Zugangsknoten zum VDSL-CPE (CPE – Consumer Premises Equipment) als auch die Gegenrichtung betroffen.
Daher befasse Vectoring sich mit den durch FEXT auftretenden Beeinträchtigungen und ziele darauf ab, diese größtenteils auszuschalten. "Mit Vectoring lässt sich vom Zugangsknoten, von dem aus die Kupferkabel zu den Teilnehmern geführt werden, dieses Übersprechen größtenteils kompensieren. Damit die in einer Teilnehmeranschlussleitung auftretenden Störungen nicht wirksam werden können, ist es entscheidend, das Signal bereits vor dem Senden so zu modifizieren, dass Störungen auf Empfängerseite durch ein künstlich addiertes Kompensationssignal entfernt werden. Dazu muss bekannt sein, welche Signale auf den Teilnehmeranschlussleitungen in einem Bündel gesendet werden und welches Übersprechen dadurch erfolgt. Mittels spezieller 'Testsignale' wird das Übersprechen von und zu jeder Teilnehmeranschlussleitung während des Verbindungsaufbaus und in definierten Zeitabständen bestimmt. Zusammen mit den Signalen aller Teilnehmer ist es dann möglich, für jede Leitung die passenden Kompensationssignale zu berechnen", erklärte Spahn.
Die Kenntnis aller Signale und das Vermessen des Übersprechens aller Leitungen im Bündel seien die Grundvoraussetzung, um Vectoring effizient einzusetzen. Typisches DSL-Equipment schließe heutzutage 48 bis 96 Teilnehmer über eine Karte an. In einem Subrack steckten bis zu 20 Karten. Da die Informationen einfacher innerhalb einer Karte auszutauschen seien, hätten die ersten Lösungen auf dem Markt nur Vectoring auf Kartenebene, also typischerweise 24 bis 48 TALs. In größeren Bündeln habe dies jedoch nicht zu den erwünschten Verbesserungen geführt.
Effektiver Austausch durch Signalbündel
Spahn: "Erst der Austausch aller Informationen über Kartengrenzen hinweg ermöglicht es heute, sämtliche Signale im Bündel zu berücksichtigen. Vectoring auf Systemebene – typisch 192 bis 384 TALs – mit einer Austauschrate von 10 GBit/s ermöglicht zuverlässig Bandbreiten mit bis zu 100 MBit/s auf allen Teilnehmeranschlussleitungen."
Diskutiert werde derzeit auch das Local Loop Unbundling. Hierbei seien jedoch meist zwei oder noch mehr DSALMs (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) mit dem Bündel verbunden. Die technische Notwendigkeit, die Informationen über alle Signale im Bündel zu prozessieren, verlange nach einem effizienten Austausch zwischen den DSLAMs. Diese als Node Level Vectoring bezeichnete Lösung werde in absehbarer Zeit zwischen den Geräten eines Herstellers möglich sein, so Spahn. Eine Erweiterung der Technologie in Richtung Local Loop Unbundling mit den DSLAMs unterschiedlicher Hersteller setze eine Einigung zwischen den Herstellern bezüglich des Informationsformats, der Schnittstellen und des Inhalts voraus. Die Standardisierung stehe derzeit noch aus. Aktuell sei vielmehr zu erwarten, dass ein erfolgreicher Einsatz der Vectoring-Technik dazu führe, dass sich pro Bündel nur ein DSLAM anschließen lasse, der dann aber sehr effektiv die Kunden mit hoher Bandbreite versorge.
Einige Anbieter von Telekommunikationsausrüstung im Bereich der Zugangs- und Übertragungssysteme interessierten sich für das System-Level-Vectoring zur Störunterdrückung in Bündeln mit hoher Teilnehmerzahl. Das Herzstück dieses Verfahrens bilde eine zentrale Vectoring-Baugruppe mit hoher Rechenleistung. Mit dieser würden mehrere Vectoring-fähige VDSL2-Karten gekoppelt, so dass die Kompensationssignale zentral berechnet werden könnten. "Die Verfügbarkeit von kostengünstigen Hochleistungsprozessoren für die benötigte Rechenleistung erlaubt erst jetzt die Bearbeitung sämtlicher Teilnehmersignale und damit – via digitaler Kompensation – eine Steigerung der VDSL2-Leistung. Wie so oft in der Technikgeschichte zeigt sich auch bei der DSL-Technologie, dass in langjährig genutzten Infrastrukturen weit mehr steckt als ursprünglich gedacht", sagte Spahn. Mit System-Level-Vectoring erschließe VDSL2 einen hohen Bandbreitenbereich auch bei massenhaftem Einsatz.
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