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Neue Generation Delta-Breitbandverstärker Innovative Features und FOSTRA-F-Ingress Control

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abelnetzbetreiber stehen heute in einem an Schärfe zunehmenden Wettbewerb nicht nur mit den großen Telekomunikationsunternehmen, sondern vermehrt auch mit Anbietern, die mit teils erheblichen Investitionen eigene Glasfaserinfrastrukturen aufbauen. Diese alternativen Netzbetreiber haben den Vorteil, fast durchgehend mit der Glasfaser vom Headend bis zum Teilnehmer überbrücken zu können. Zwei der besonderen Merkmale dieser FTTH oder FTTB (Fiber To The Home/Building) Netze sind zum einen die hohe Übertragungskapazität, zum anderen, dass sie typischerweise deutlich weniger aktive Netzelemente zum Betrieb des Netzes erfordern. Während die großen Telekomgesellschaften versuchen mittels Vectoring (im wesentlichen softwareunterstützte Bandbreitenerhöhung) ihre Übertragungskapazitäten auszubauen, sind die Kabelnetzbetreiber dabei, ihre existierende Infrastruktur (sogenannte HFC-Netze) mit modernster Übertragungstechnik auszustatten. Obwohl dadurch bedingt immer mehr aktive optische Übertragungstechnik zum Einsatz kommt, sind die sogenannte „Last Mile“ bzw. der teilnehmernahe Anschlussbereich durch die verbauten Koaxialkabel bestimmt. Aus diesem Grund erfolgt hier der Einsatz der neuesten Generation Breitbandverstärker, die Delta auf Basis der Anforderungen des größten Kabelnetzbetreibers in Europa entwickelt hat. Die neue Generation: Bei der Entwicklung standen eine Reihe von Problemstellungen im Vordergrund, mit denen sich Kabelnetzbetreiber aktuell beschäftigen. Die weitere Zunahme an übertragenen Kanälen im Vorwärtsweg und vor allem die deutliche Zunahme von Kanälen zur Datenübertragung im Rückweg reizt die HF-Eigenschaften der eingesetzten Verstärkertechnik bis an seine Grenzen aus. Neben der weiteren Zunahme an Übertragungskanälen wachsen auch die Anforderungen durch neue Modulationsverfahren (beim kom42

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menden DOCSIS 3.1, bzw. DVB-C2 eine OFDM-(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Modulation mit bis zu 4.096-QAM -Trägern). So sind auch die Möglichkeiten, Breitbandverstärker von einem zentralen Punkt (z.B. Headend) managen zu können bereits vor mehr als einem Jahrzehnt mit dem HMS-Protokoll gelegt worden. Durch die erheblichen Zusatzkosten für entsprechende Transponder in jedem Verstärker kam es aber nicht zu einem nennenswerten Einsatz im teilnehmernahen Netzbereich. Auch die vor einigen Jahren mittels DOCSIS – Transpondern ausgestatteten Breitbandverstärker, die Delta als einer der ersten Hersteller eingeführt hatte, konnten sich nur für größere Verteilverstärker oder segmentierbare Fiber Nodes durchsetzen. So wurde die Entwicklung eines einfachen FSK-Übertragungsprotokolls umgesetzt, das basierend auf dem internationalen RFoG – Standard (IEC 60728-14) ein einheitliches Managementformat zwischen den Netzelementen (z.B. Fiber Nodes und Breitbandverstärker) und dem Headend ermöglicht. Die komplett neue Plattform von Linien- und Verteilverstärkern bietet eine erheblich gesteigerte Übertragungsperformance und eine Reihe innovativer Features, die aktuell am Markt nur von Delta angeboten werden. So beinhalten

die neuen Breitbandverstärker der Serie LHD 41 und NVD 9240 grundsätzlich die Option, mittels eines FOSTRA-F genannten Microreceivers (Abbildung 1) die einfache und sekundenschnelle Adressierung des Verstärkers, um zum Beispiel einen „Ingress Control Switch“ zu schalten. Mit diesem Ingress Control Switch“ wird der Rückweg des Verstärkers mit 6 dB Dämpfung beschaltet, was eine vereinfachte Identifikation und Lokalisierung einer Störungsquelle im nachfolgenden Netz ermöglicht. Jeder FOSTRA-F Empfänger trägt eine eindeutig zugewiesene MAC-Adresse, die von dem HFC-Managementsystem DeltaNET verwaltet wird. Auch eine Integration des Headend-Controllers via SNMP – Protokoll in die bestehende Networkmanagement Umgebung des Betreibers ist problemlos möglich. Für ein noch umfassenderes Management der Breitbandverstärker bietet Delta die Option, einen DOCSIS – kompatiblen Transponder einzusetzen, der eine Vielzahl weiterer Parameter des Verstärkers überwachen kann. Auch in diesem Fall erhält jeder DOSCSIS-Transponder eine eindeutig identifizierbare MACAdresse und damit verbunden eine IPAdresse, sodass der Verstärker vom Headend aus überwacht und gegebenenfalls konfiguriert werden kann. Vorteil dieser standardisierten DOCSIS Lösung liegt

Abbildung 1: NVD Verteilverstärker mit FOSTRA-F Microreceiver

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in der Nutzung des bereits vorhandenen CMTS – Headend Controllers, der zur Daten- und Telefonüberragung im Einsatz ist. Grundsätzlich sind alle Deltaverstärker in diesem Segment elektronisch einstellbar, das bedeutet, die Verstärker werden für den sofortigen Einsatz im Netz ausgeliefert, es werden keine weiteren Komponenten (wie zum Beispiel PADs) benötigt. Durch drei Tasten und eine passende Siebensegmentanzeige können alle Einstellungen vor Ort vorgenommen und abgespeichert werden. Dabei können Einstellungen im Vorwärtswie auch im Rückwärtsbereich unterbrechungsfrei durchgeführt werden. Auch die Leistungsaufnahme der Verstärker wurde trotz der höheren Leistungsfähigkeit nochmals gesenkt und liegt im Verhältnis zu vergleichbaren Verstärkern ca. 15% niedriger. Passend dazu wurde mit der neuen Netzteilgeneration der Spannungsversorgungsbereich im Fernspeisefall von ca. 28 V bis auf 90 V AC ausgedehnt. Die wichtigsten Eigenschaften sind aber wie so oft in den inneren Werten der neuen Verstärkerfamilie verborgen: Durch die komplette Neuentwicklung des Rückwegbereichs können nun erstmals verschiedene Diplexer zur Trennung zwischen Vor- und Rückwegfrequenz von 65, 85 und 105 MHz und zukünftig bis 200 MHz bereitgestellt werden. Damit erhält der Netzbetreiber ein hohes Maß an Flexibilität zur Rückwegnutzung, da auch die in vielen europäischen Ländern diskutierte Redu-

Abbildung 3: DeltaNET-Aufbau

Noise Power Ratio (NPR) upstream measurement result for the amplifier NVD 9240R-ED (UPC type 4)

Abbildung 2: NPR Werte im Messdiagramm

zierung oder Abschaltung des UKW-Bereichs (bis 108 MHz) damit durchgeführt werden kann. Der damit notwendige Rückwegverstärker überdeckt einen Frequenzbereich bis zu 200 MHz und bietet trotzdem eine Entkopplung zwischen Vor- und Rückweg von über 70 dB ! Eine weitere Forderung aus Netzbetreibersicht umfasst die deutliche Verbesserung der NPR – Werte (Noise Power Ratio), die im untenstehenden Diagramm abgebildet sind. Ein hoher NPR - Wert ermöglicht die Belegung von bis zu 8 DOCSIS-Kanälen im Rückweg-

bereich auch in Verbindung mit in Kaskade geschalteten Breitbandverstärkern. Besonders wichtig wird die Beachtung des NPR Wertes bei einer zukünftigen Belegung des Rückwegspektrums bis zu 200 MHz. In Verbindung mit dem ebenfalls angebotenen AGC – Modul (Automatic Gain Control) wird der Ausgangspegel des Verstärkers selbst bei Erhöhung der zu übertragenden Kanallast automatisch ausgeglichen. Damit können problemlos längere Kaskaden von Verstärkern bis 1GHz realisiert werden. Netzwerkmanagement: Mit der Einführung DOCSIS gesteuerter Breitbandverstärker präsentierte Delta im vergangenen Jahr das innovative Netzmanagementsystem DeltaNET, welches erstmals ein teilautomatisches Detektieren von Störungen und deren aktives Allokieren (Bestimmung des Standortes) im teilnehmernahen Anschlussbereich ermöglicht. Dieses System arbeitet mit einem Standarddatenbanksystem, in dem alle relevanten Systemdaten der eingesetzten DOCSIS-Modems beim Teilnehmer, sowie der DOCSIS-Breitbandverstärker in bestimmten Zeitabständen aufgezeichnet werden. Als Besonderheit wird auch der jeweilige Standort des Modems exakt gespeichert, so dass seine Struktur des Kabel-TV Netzes im System jederzeit Cable!Vision 1/2014

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abrufbar ist und einzelne DOCSIS-Breitbandverstärker angesprochen werden können, wie in Abbildung 3 ersichtlich wird. Voraussetzung ist, dass die gespeicherten Adressdaten (Ort, Straße, Hausnummer) der DOCSIS-Modems für das Managementsystem zugänglich sind. Bei der Installation der Delta – Verstärker wird bei den DOCSIS-Varianten die jeweiligen Adressdaten entweder über die Web-Oberfläche oder über die zentrale Eingabe im Headend eingegeben. Damit stehen sie für die Störungsauswertung des Systems zur Verfügung. Bei der automatisierten Korrelation der Teilnehmermodems und der DOCSIS Breitbandverstärker wird im Falle einer Abweichung wählbarer Parameter (z.B. BER, MER) eine Alarmmeldung abgesetzt, die auch über SNMP an ein übergeordnetes Managementsystem weitergegeben werden kann. Sollten ein oder mehrere Kabelmodems z.B. deutlich verschlechterte Werte für die BER (Bit Error Rate) messen, kann das System durch die intelligente Softwareprogrammierung in den allermeisten Fällen den Standort der Störquelle oder der verursachenden Störung identifizieren und z.B. den dort eingesetzten DOCSISBreitbandverstärker ansteuern und den Rückweg zunächst mit 6 dB bedämpfen und / oder abschalten. Dies kann automatisch oder auch manuell durch den Betreiber geschehen. Bei Einsatz dieses Systems wird nur bei besonders schwierigen Fällen eine manuelle Suche mittels separater Messtechnik (z.B. pathtrack oder ähnliche) notwendig.

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Im typischen Anwendungsfall können nun alle neuen Breitbandverstärker und Fiber Nodes im Netz über eine eigene MAC-Adresse identifiziert und angesprochen werden. Je nach Anforderung des Netzbetreibers erfolgt eine Ansteuerung über eine ausgewählte Frequenz (z.B. 868 MHz) und eine robuste und wenig Bandbreite erfordernde FSK-Modulation, mit der, nach Bedarf, der Vorwärts- oder der Rückweg des Fiber Nodes geschaltet werden kann. Auch die Umschaltung von Burstmodus (RFoG – Betrieb) auf einen konstanten Sendebetrieb, zum Beispiel zu Testzwecken, ist möglich. Im zentralen Headend des Betreibers ist lediglich eine 1 HE Controllereinheit im Einsatz, die grundsätzlich eine sehr große Anzahl von Verstärkern und Fiber Nodes ansteuern kann. Das FOSTRA-F Modul hat im „Stand-by“ Betrieb eine sehr geringe Stromaufnahme und wird erst aktiv, wenn er über den FSK-Träger vom Headendsystem angesprochen wird. Damit ist eine weitere wichtige Voraussetzung zum Einsatz in Nodes und Verstärkern gegeben, da im Vergleich zu HMS- und DOCSIS-Modems die Leistungsaufnahme bis um den Faktor 20 geringer ausfällt. Installation: Zur einfachen und zeitsparenden Installation bietet Delta zukünftig für alle Linien- und Verteilverstärker sowie optische Nodes eine Handy-Applikation (App) an, die auf jedem Android oder iphone Betriebssystemen lauffähig ist. Das bedeutet, dass bei der Montage eines Gerätes

der Installateur lediglich mit seinem Smartphone oder ähnlichem Gerät den QR Code des jeweiligen Breitbandverstärkers oder optischen Nodes scannen muss, um damit alle wichtigen Angaben und Parameter des Typs gespeichert sind. Durch eine Eingabemaske geführt werden alle Installationsschritte abgearbeitet, inklusive der Eingabe der eingestellten Werte und der Standortadresse. Durch die Verknüpfung der Smartphone App mit einem GEO-System wird ebenfalls die exakte Position des Installationsstandortes gespeichert. Nach Beendigung der Installationsroutine werden die Daten per Synchronisierung zum Headendserver gesendet, sobald eine Datenverbindung besteht. Für die Breitbandverstärker und auch RFoGOptiknodes mit FOSTRA-F Modul kann eine Pr üf routine der Smartphone App gestartet werden, mit der die Funktionen wie Vorwärtsweg abschalten und Rückwärtsweg bedämpfen (6 dB) oder Abschalten getestet werden kann. Eine LED am Modul signalisiert die korrekte Funktion. Damit sind alle wichtigen Daten der Installation und automatisch die Dokumentation der Montage in der Datenbank des Headendservers gespeichert und können auch wieder per Internet, bzw. Smartphone App abgerufen werden!