5G-Technologie und Glasfaser
Das Versprechen von 5G
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Herausforderungen der optischen Verbindung
Experten sind sich einig, dass Glasfaser die einzige Möglichkeit darstellt, die für 5G benötigte verdichtete Kapazität im Radio Access Network (RAN) zu liefern. Dies ist eine einfache Folge der Datenmenge, die über das Netzwerk übertragen wird. Seit der ersten kommerziellen Installation der Glasfaser in den 70er-Jahren hält sich das Klischee der unbegrenzten Kapazität. Nichtsdestotrotz kommt keine andere Technologie an die Kapazität der Glasfaser heran, was sie zu einem entscheidenden Baustein im 5G-Ausbau macht. Ein grundlegender Vergleich der Unterschiede in den Datenraten von 3G zu 5G ist in der Grafik unten dargestellt. Aber wie beeinflusst die Nutzung von 5G-RANs die in den Netzen verwendeten optischen Kabel und Anschlusskomponenten im Vergleich zu anderen optischen Netzen, einschließlich Fiber to the Home (FTTH)? Die Antwort ist: in Bezug auf die Funktionalität überraschend wenig! Aber sie ermöglichen höhere Zuverlässigkeit, Flexibilität und Kosteneffizienz.
- Glasfaserkabel: Die Kabel für 5G-RAN-Installationen werden meistens auf dieselbe Weise verlegt wie Kabel für herkömmliche Telekommunikationsnetze, also in Rohren oder oberirdisch über Masten. Die Fortschritte der Glasfaserverkabelung bei den Festnetzbetreibern spielen also auch für Mobilfunkbetreiber eine wesentliche Rolle. Wenn beispielsweise in einer Straße ein neuer Rohrgraben angelegt wird, ist es sehr wahrscheinlich, dass darin auch ein Mikrokabel verlegt wird. Die immer kleineren Kabel sind dazu gedacht, den vorhandenen Platz in Rohren und Kanälen optimal zu nutzen. Das Ausheben der Gräben ist einer der größten Kostenfaktoren beim Netzwerkausbau und alle möglichen Einsparungen wirken sich hier positiv aus. Das beginnt bereits bei den Fasern selbst. Kleinere Fasern bedeutet kleinere Faserbündel, die wiederum in kleineren Kabeln verpackt werden und dann in kleinere Kanäle passen. Die Verringerung des ummantelten Faserdurchmessers von 250 μm auf etwa 200 μm zusammen mit anderen Innovationen in der Kabelverarbeitung bedeutet, dass zum Beispiel 144 Fasern in einem Corning MiniXtend-Kabel von nur 6,3 mm Außendurchmesser verpackt werden können.
- Komponenten für optischen Anschlüsse: Die Herausforderungen des 5G-RAN sind in Bezug auf Umgebung und Installationsmethoden ähnlich wie bei jedem anderen optischen Netz im Außenbereich. Deshalb ist ein Großteil der Funktionen von Anschlusslösungen für optische Zugangsnetze auch für 5G verwendbar. Einige Unterschiede gibt es jedoch. So werden zum Beispiel an die Verkabelung der Vermittlungsstellen höhere Anforderungen gestellt, um mit der immer vielfältigeren Palette an Übertragungstechnik umgehen zu können. Dies wird durch die Entwicklung der Netzkonvergenz noch verschärft. Doch mehr dazu später. Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden, müssen die Portdichte erhöht, die Nutz- und Skalierbarkeit verbessert und die Möglichkeit zur Unterbringung zum Beispiel optischer WDM-Komponenten erweitert werden.
Ein weiterer Aspekt der 5G-RAN-Infrastrukturen ist die Anforderung, drahtlose Geräte, wie Antennen, mit Strom zu versorgen. Der Schwerpunkt der Forschung liegt daher auf der Entwicklung hybrider Lösungen, die sowohl Glasfaser als auch Stromanschlüsse in einem Produkt enthalten.
Es gibt einen Schlüsselaspekt, den alle optischen Netzwerke gemeinsam haben: das ständige Streben danach, Installationskosten weiter zu senken. In FTTH-Netzen wurde diese Herausforderung mit vorkonfektionierten Lösungen gemeistert. Die Zuverlässigkeit optischer Netze wird heute fast schon als selbstverständlich vorausgesetzt. Aufgrund der sicherheitskritischen Anwendungen, die in Zukunft über 5G-Netze laufen werden, wird die Messlatte jedoch noch höher angesetzt. Daher ist es enorm wichtig, Materialien und Komponenten zu wählen, die den strengsten ITU-, IEC- und Telcordia-Normen entsprechen. Viele der Herausforderungen, die bereits in optischen Netzen im Freien auftreten, werden auch auf konvergente Netze zutreffen. Der Fokus liegt dabei allerdings mehr auf Größe, Flexibilität und Zuverlässigkeit.
Netzwerkkonvergenz
Die Entwicklung der FTTH-Netze befindet sich an einem aufregenden Punkt. Das „FTTH Market Panorama“ des FTTH Council Europe ist ein branchenweiter Referenzpunkt für den FTTH-Ausbau in Europa und zeigt eine beeindruckende durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 14 Prozent an anschließbaren Haushalten (HP). Die Verbreitung von FTTH konzentrierte sich zunächst auf Skandinavien, dann auf Spanien und Frankreich, während nun auch langsam große Wirtschaftsmächte wie Deutschland und Großbritannien aufholen. Doch an der Spitze der Durchdringungsrate stehen vor allem kleine Staaten. 5G wird sich in den diversen Ländern vermutlich nicht ganz so unterschiedlich verbreiten wie FTTH, doch man kann diese beiden Technologien nicht getrennt voneinander betrachten.
Per Definition bedeutet FTTH, dass entlang jeder Straße Glasfaser installiert und zugänglich gemacht werden muss, damit Häuser und Wohnung leicht angeschlossen werden können, wenn ein Kunde den Anschluss fordert. Vorhin haben wir den Grad der für 5G erforderlichen Netzverdichtung und die für die Unterstützung erforderlichen Glasfaserleitungen erläutert, die entlang der selben Straßen wie FTTH-Netze verlaufen werden. Es liegt also nahe, beide Netzwerke zusammenzuführen. Praktisch gesehen ist der Anschluss eines 5G-Standorts wie der ungeplante Anschluss eines Hauses an ein FTTH-Netz zu betrachten. Deshalb bauen Netzwerkbetreiber von vornherein zusätzliche Kapazitäten in ihre FTTH-Netze ein. Aber die Kunst der Netzwerkkonvergenz besteht eigentlich darin, vorherzusagen, wo diese zusätzliche Kapazität tatsächlich benötigt wird. Die Tatsache, dass sich die verschiedenen Länder in unterschiedlichen Stadien ihrer FTTH- und RAN-Projekte befinden, fügt eine weitere Ebene der Komplexität hinzu.
Der Hauptgrund für konvergente Netze ist wirtschaftlicher Natur. Es ist zweifellos günstiger, ein konvergentes Netzwerk aufzubauen als zwei getrennte Netze, doch das tatsächliche Ausmaß der Einsparung war für viele eine Überraschung. Im vergangenen Jahr gab das FTTH Council Europe eine Studie zur Kosteneinsparung in Auftrag. Sie kam zu dem Schluss, dass zwischen 65 Prozent und 96 Prozent der Glasfaserkosten für den Aufbau eines 5G Radio Access Networks durch den Ausbau eines optimierten und zukunftssicheren konvergenten Glasfasernetzes eingespart werden können.
Am Scheideweg
Es ist unmöglich, umfassend vorherzusagen, welche Vorteile und Fähigkeiten uns 5G in Zukunft bringen wird. Die bisherigen 5G-Anwendungen kratzen zur an der Oberfläche der Möglichkeiten dieser Technologie. Es ist jedoch klar, dass zur Erschließung des vollen Potenzials enorme Investitionen in die Glasfaserinfrastruktur erforderlich sind. Derzeit werden in ganz Europa erhebliche Investitionen in groß angelegte FTTH-Projekte getätigt, die durch die Nutzung der Netzwerkkonvergenz noch weiter gesteigert werden können. Wir befinden uns an einem entscheidenden Zeitpunkt im Glasfaserausbau. Entscheidungen, die wir heute treffen, können sich noch lange Zeit auszahlen – wenn es die richtigen Entscheidungen sind.
Mike Knott ist Market Development Manager – Fibre To The Home – bei Corning und Mitglied im Borad of Directors des FTTH Council Europe
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