Sat-ZF-Verteilung über Lichtwellenleiter - ELV

Sat-ZF-Verteilung über Lichtwellenleiter - ELV

20 SO FUNKTIONIERT’S Sat-ZF-Verteilung über Lichtwellenleiter Dämpfungsarmut ermöglicht ausgedehnte Systeme Der Direktempfang von Radio- und Fernseh...

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SO FUNKTIONIERT’S

Sat-ZF-Verteilung über Lichtwellenleiter Dämpfungsarmut ermöglicht ausgedehnte Systeme Der Direktempfang von Radio- und Fernsehprogrammen über geostationäre Satelliten hat in den letzten 20 Jahren weite Verbreitung gefunden. Bis heute unverändert findet die gebäudeweite Verteilung der im Empfangskonverter (LNB: Low Noise Block Converter) auf ein 1,2 GHz breites Frequenzband zwischen 0,95 und 2,15 GHz abgemischten Satellitenabstrahlungen über Koaxial-Kabel statt. Die Kabeldämpfungen von typ. 20 dB bei 0,95 GHz und 30 dB bei 2,15 GHz pro 100 m Kabellänge erfordern für ausgedehnte koaxiale Verteilsysteme

Bild 1: Die klassische Sat-ZF-Verteilung beruht auf stark dämpfendem Koaxial-Kabel.

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einen erheblichen technischen Aufwand, um die frequenzabhängigen Pegelverluste auszugleichen und eine hohe Signalqualität an der Teilnehmerdose sicherzustellen. Der Status quo. Die klassische Sat-Empfangsanlage für ein Einfamilienhaus mit Multischalter und vier Antennensteckdosen zeigt beispielhaft Abbildung 1. Ihre relativ geringen räumlichen Ausdehnungen verursachen akzeptable Kabeldämpfungen, wie man den Pegeln an den Dosenausgängen entnehmen kann. Sie liegen alle im Bereich zwischen 50 und 60 dBµV und sind für marktübliche Receiver unproblematisch. Komplizierter wird es, wenn die vier vom Quadro-LNB abgegebenen Sat-ZF-Spektren in einem Wohnblock über mehrere Etagen auf zahlreiche Wohnungen verteilt werden sollen. Hier kommen in aller Regel Etagenstern-Verteiltopologien zum Einsatz, d. h. Multischalter in jeder Etage. Dabei werden die Sat-ZF-Bänder durch die Multischalter in den einzelnen Etagen durchgeschleift und von den Multischaltern ausgehend innerhalb des Stockwerks sternförmig verteilt. Hier kommen leicht Leitungslängen zustande, die im Zusammenhang mit den Durchschleifdämpfungen der Multischalter an den Ausläufern des Verteilsystems Pegelprobleme verursachen können. Zwar kann der Signalpegel nach beispielsweise 3 kaskadierten Multischaltern durch einen Verstärker wieder angehoben werden, aber auch das geht wegen der damit verbundenen Verschlechterung der Signalqualität nicht beliebig oft. Aus diesem Grund ist die koaxiale Sat-ZF-Verteilung im Ortsbereich mit vernünftigem Aufwand nicht realisierbar.

SO FUNKTIONIERT’S Mit Licht in die Zukunft. Einen Ausweg aus allen Problemen mit Bandbreite und Dämpfung versprechen Lichtwellenleiter in Gestalt der Glasfaser oder Polymer-optischen Faser (POF). Diese drängen zunehmend in die kommunikationstechnische Gebäudeverkabelung, wo sie Kupferalternativen (Koax, Twisted Pair) abzulösen beginnen. Für die optische Übertragung der vier Sat-ZF-Bänder eines DBS-Satelliten (DBS: Direct Broadcasting Satellite = Satellit für den Direktempfang) wie Astra oder Eutelsat gibt es zwei Alternativen. 1. Alternative. Jedes der vier Sat-ZF-Bänder, wie sie der Quadro-Universal-LNB abgibt, wird über je einen elektrischoptischen Wandler auf die optische Faser eingespeist, um dann am Ende der Vierfaser-Übertragungsstrecke wieder in die ursprünglichen Bänder optisch-elektrisch zurückgewandelt und über Multischalter den Satellitenreceivern der Teilnehmer per Koaxial-Kabel zugeleitet zu werden. Es sind also 4 optische Sender, 4 optische Fasern und 4 optische Empfänger für eine LWL-Strecke erforderlich. Die Anforderungen an die Frequenzstabilität der Laser sind eher gering. Das herkömmliche LNB mit koaxialen Ausgängen kann unverändert weiterbenutzt werden. Dieser technische Ansatz wird beispielsweise von den Firmen DCT Delta GmbH (www.dct-delta.de) und Spaun electronic GmbH & Co. KG (www.spaun.de) verfolgt. Während DCT Delta auf Einzel- oder Doppel-Lasermodule setzt und am Ende der optischen Strecken wiederum mit Einzel- oder Doppelempfangsmodulen die elektrischen Sat-ZF-Spektren wiedergewinnt (Abbildung 2), verwendet Spaun sendeseitig Einzel-Lasermodule für jede Sat-ZF-Ebene und Vierfachempfangsmodule am Ende der optischen Strecke. Bei beiden Herstellern erlaubt es die Übertragungsbandbreite unterhalb der Sat-ZF im Frequenzbereich 47 bis 860 MHz, noch ein vollständiges BK-Spektrum zu übertragen. Der Sendepegel der 1310-nm-Laser liegt bei 6 dBm, der minimale Empfangspegel bei -10 dBm (DCT Delta) und -12 dBm (Spaun), die verfügbaren optischen Budgets betragen also 16 dB bzw. 18 dB. 2. Alternative. Jedes der Sat-ZF-Bänder kann auf einen eigenen Wellenlängenbereich moduliert werden. Dieses Verfahren wird als WDM (Wavelength Division Multiplex = Wellenlängenmultiplex) bezeichnet. Durch die bessere Ausnutzung der Faserbandbreite genügt eine Faser für alle vier (oder mehr) Sat-ZF-Bänder, allerdings ist der sende- und empfangsseitige Aufwand höher. Auch hier kann ein herkömmliches Quadro-LNB mit koaxialen Ausgängen unverändert weiterbenutzt werden. Die maximale Anzahl der gleichzeitig auf einer Glasfaser übertragbaren Kanäle hängt von der Stabilität und Schmalbandigkeit der eingesetzten Laser ab. In der ITU-Norm G.692 sind im Wellenlängenbereich von 1530 bis 1560 nm acht Kanalgruppen mit jeweils vier Kanälen im 100-GHz-Raster spezifiziert (Abbildung 3). Wählt man z. B. für die Übertragung der vier Sat-ZF-Bänder die Kanäle 4, 12, 20 und 28, dann sind wegen des großen Kanalabstands von 1 THz auch weniger frequenzstabile und deshalb preiswertere Laser verwendbar. Optische Multiplexer und Demultiplexer am Ein- und Ausgang der Übertragungsstrecke bilden aber unvermeidliche

Bild 2: Das Konzept von DCT Delta sieht die verlustarme, volltransparente optische Übertragung von vier einzelnen Frequenzbändern von 47 bis 2150 MHz vor.

Bild 3: Das ITU-G.692-Raster definiert 8 Gruppen mit je 4 Trägern im Frequenzabstand von 100 GHz im Wellenlängenbereich um 1550 nm.

Kostenfaktoren. Nehmen wir an, das modulierende Spektrum umfasse den terrestrischen Frequenzbereich von 47 bis 862 MHz und das daran anschließende Sat-ZF-Spektrum (950 bis 2150 MHz), also 2,15 GHz Bandbreite insgesamt. Bei einer Intensitätsmodulation (entspricht der Amplitudenmodulation) des Trägers entstehen um ihn herum ein oberes Seitenband in Regellage und ein unteres Seitenband in Kehrlage. Wird z. B. Kanal 11 des ITU-Rasters (193,3 THz = 193.300 GHz ) als Träger gewählt, so erstreckt sich das Spektrum des modulierten Signals von 193.297,85 GHz bis 193.002,15 GHz. Es besteht also noch ein gewaltiger Abstand zu den 100 GHz entfernten Nachbarträgern bei 193.200 GHz und 193.400 GHz. Theoretisch kann das modulierende Signal eine Bandbreite von 50 GHz haben, damit es zu keinen Überschneidungen mit dem Spektrum des ebenfalls mit dieser Bandbreite modulierten Nachbarträgers kommt. In diese theoretische Modulationsbandbreite passen 1000 Satellitentransponder mit 50 MHz Bandbreite, auf denen jeder mindestens 4 HDoder 8 SD-Programme transportieren kann. Somit sind bis zu 4000 HD- oder 8000 SD-Programme auf jedem der 40 Träger des in Abbildung 3 gezeigten ITU-Rasters im 1550-nmFenster der Glasfaser prinzipiell übertragbar. Es stecken also noch riesige Übertragungskapazitätsreserven in dem Verfahren, wenn es kostengünstig gelingt, die Träger extrem schmalbandig und frequenzstabil zu erzeugen.

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