Hybride Interface-Lösungen für die drahtlose Telekom-Infrastruktur der neuesten Generation
Mit der Möglichkeit, über High-Speed-Datennetze immer und überall auf Informationen zugreifen zu können, wird die drahtlose Breitband-Kommunikation unseren Alltag von Grund auf verändern. Neue drahtlose Technologien wie WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) eröffnen den Netzbetreibern neue Geschäftsfelder und den Zugang zu Privat- und Geschäftskunden in Industrie- und Entwicklungsländern. HARTING erfüllt mit seinen speziellen Verbindungslösungen die elektrischen und umweltbedingten Anforderungen weltweit operierender Netzwerkbetreiber und trägt somit einen wichtigen Teil zur Realisierung der notwendigen Infrastruktur im Außenbereich bei.
Es gibt keinen Zweifel: Die Zukunft der Telekommunikation ist drahtlos, schneller und weiter als man sich bislang vorstellen konnte. Der Übergang zur drahtlosen Technologie wurde durch die Internet-Revolution ins Rollen gebracht. Was ursprünglich nur zum Datenaustausch gedacht war, hat inzwischen eine weltweite Nachfrage für jederzeit verfügbare Daten- und Kommunikationslösungen entfacht. Die Einführung von Wi-Fi-Hotspots ist dabei erst der Anfang. Mit dem Angebot des mobilen Internetzugangs ermöglichen Hotspots dem Anwender die Verbindung innerhalb eines begrenzten Bereichs um den Zugangspunkt. Obwohl sie damit den bisherigen Internetzugang erweitern, binden diese Hotspots den Nutzer an einen festen Ort.
Inzwischen wünschen jedoch viele Anwender einen mobilen Zugang. Dieser Anspruch wird sich bis hin zur permanenten Anbindung fortsetzen und damit die Kommunikationsindustrie deutlich verändern. Deshalb entwickelt die Telekom-Industrie neue Kommunikationsstandards, welche die Reichweite von drahtlosen Netzwerken über den ganzen Globus ausdehnen werden.
In der Erwartung dieser drahtlosen Technologien halten sich die Netzwerkbetreiber inzwischen sogar mit der Erweiterung von faseroptischen Netzwerken zurück. Entwicklungsabteilungen der Telekommunikationsindustrie fokussieren sich verstärkt auf die Realisierung von Produkten und Dienstleistungen, welche die drahtlose Breitband-Kommunikation auf weiter Front ermöglichen werden.
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| Tabelle: Drahtlose Breitband-Technologien im Überblick |
Drahtlose Breitband-Technologien im Überblick
Heute besteht die drahtlose High-Speed-Kommunikation aus einer Reihe von sich überschneidenden Technologien: Wi-Fi, WiMAX, 3G und Ultra-Wideband (UWB) schaffen eine globale drahtlose Infrastruktur, welche benötigt wird, um die High-Speed-Kommunikation und den weltweiten Internetzugang zu unterstützen.
Während Wi-Fi für isolierte Verbindungsbereiche ideal ist, sind WiMAX und 3G für die drahtlose Langstrecken-Infrastruktur gedacht. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Zielsetzungen, werden beide Technologien benötigt. WiMAX funktioniert am besten für Computerplattformen wie Laptops, während 3G für mobile Geräte wie PDAs und Mobiltelefone ideal ist. Im Gegensatz dazu bietet UWB eine Kurzstreckenverbindung, welche für private Unterhaltungselektronik oder drahtloses USB genutzt wird. Jede dieser Technologien ist demnach optimal auf die unterschiedlichen Anwendungsbereiche angepasst.
WiMAX – Drahtlose Technologie für die „letzte Meile“
WiMAX ist eine Technologie, die für die drahtlose Breitbandübertragung entwickelt wurde und basiert auf dem IEEE 802.16-2004 Standard. Wer heute eine Breitband-Verbindung benötigt, verbindet sich über eine T1-, DSL- oder eine Kabel-Modem-Verbindung über eine vorhandene Leitung. WiMAX, als ein neuer Standard für drahtlose Point-to-Multipoint-Netzwerke, funktioniert für die so genannte „letzte Meile“ auf die gleiche Art wie WiFi-Hotspots für die letzten paar Meter eines Netzwerks innerhalb eines Gebäudes.
Zusätzlich zu den Breitbandverbindungen für die „letzte Meile“ bietet WiMAX diverse Anwendungsbereiche wie z. B. Hotspot-Funktionalität, Richtfunkdienste und innerbetriebliche High Speed-Verbindungen. Prinzipiell hat WiMAX eine Reichweite von bis zu 50 km.
WiMAX wird in drei Schritten eingeführt: Im ersten Schritt wird die WiMAX-Technologie nach IEEE 802.16.-2004 unter Verwendung von Außenantennen eingesetzt, um bekannte Teilnehmer an einem festen Standort zu bedienen. Weiterhin werden zusätzlich Innenantennen miteinbezogen, um den Netzwerkbetreibern die Installation vor Ort zu vereinfachen. Schritt drei ist für das Jahr 2006 geplant und basiert auf dem IEEE 802.16e Standard. Vom WiMAX-Forum zertifizierte Hardware für mobile Netzwerke wird zu diesem Zeitpunkt verfügbar sein. Dies ermöglicht dem Nutzer, sich innerhalb des Servicebereichs frei zu bewegen (Roaming) und trotzdem immer eine bestehende Verbindung zur Verfügung zu haben.
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| HARTING-Lösungen für drahtlose Netzwerk-Infrastruktur |
Anforderungen an die Netzwerk-Infrastruktur
Die neuen Möglichkeiten, Breitbandverbindungen drahtlos zur Verfügung zu stellen, ohne dabei Kabel in der Erde zu verlegen, senkt die Installations- und Betriebskosten dieser Dienste enorm. WiMAX könnte damit eine wirtschaftlich attraktive Technik darstellen und zwar vor allem dort, wo die Verlegung oder der Ausbau von Fernkabeln und Glasfasern mit Breitbandkapazität unerschwinglich ist. Dies ist z. B. in den heutigen Schwellenländern der Fall.
In Ländern wie Indien, Mexiko und China, wo die Verkabelungs-Infrastruktur zurzeit nur unzureichend ausgebaut ist, könnte WiMAX ein wichtiger Teil des gesamten Breitband-Datennetzes werden. Ein typisches drahtloses Point-to-Multipoint-Breitband-System besteht in der Regel aus zwei Elementen: Der Basisstation und der Endkunden-Empfangseinheit. Die Basisstation, üblicherweise als 19 Zoll-Einheit im Innenbereich realisiert, stellt die wesentliche Verbindung zum Basisnetzwerk her. Sie nutzt Außenantennen, um Daten zum Endkunden zu senden und zu empfangen. Sie kommuniziert zudem mit der rückseitigen Netzwerk-Infrastruktur über drahtlose Richtfunk-Verbindungen, wodurch aufwändige und teure drahtgebundene Infrastrukturen komplett vermieden werden. Zusammen ergibt dies eine hochflexible und kostengünstige Lösung für die „letzte Meile“. Auf der Endkundenseite wird die Empfangseinheit üblicherweise direkt in Endgeräte wie z. B. Laptops integriert.
Ein weiterer wichtiger Erfolgsfaktor für den Aufbau einer drahtlosen Netzinfrastruktur ist die Netzwerktopologie und die Installationsorte der Basisstationen und Geräte. Heutige drahtlose Netze werden üblicherweise in Ballungsräumen als Mikro- oder Picozellennetz mit kleinen Reichweiten von nur wenigen hundert Metern bis zu wenigen Kilometern realisiert.
Anstatt Basisstationen und komplette Netzinfrastruktur in klimatisierten 19 Zoll-Rechnerräumen im Innenbereich zur Verfügung zu stellen, wird in Zukunft die Netzinfrastruktur vermehrt in kleinere Einheiten aufgeteilt und dezentral installiert. Dabei wird üblicherweise eine Basisstation in eine kleine kompakte Inneneinheit und eine aktive intelligente Außeneinheit aufgeteilt. Die Außeneinheit mit dem Funk-Empfangsteil ist in einem robusten wassergeschützten Gehäuse verpackt und wird im Außenbereich in direkter Nähe zur Antenne installiert.
Üblicherweise versorgt die Inneneinheit die Außeneinheit mit drahtgebundenen Daten und Energie. Das Datenprotokoll basiert häufig auf Industrie-Standards, wie z. B. Gigabit Ethernet über Kupfer oder Glasfaser. Basierend auf diesen Industriestandards können Verbindungslängen bis zu 100 m in Kupfer und 2000 m in Glas realisiert werden, was dem Netzwerkbetreiber erlaubt, seine drahtlose Netzinfrastruktur schnell und flexibel zu installieren.
Hybride Lösungen für Telekom
Durch die vermehrte Installation von dezentraler Netzwerk-Infrastruktur wird die Installationszeit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit unter unterschiedlichsten Umwelteinflüssen für die Netzwerkbetreiber zum wichtigen Erfolgsfaktor.
HARTING unterstützt die Kunden mit Lösungen für „beste Verbindungen weltweit“, wo immer der Netzwerkbetreiber seine Systeme installiert. Die Technologiegruppe bietet eine komplette Verkabelungsarchitektur, die eine einfache und sichere Installation ermöglicht.
Speziell für diesen Anwendungsfall in der rauen Außenanwendung wurde eine komplette Steckverbinderfamilie entwickelt, die auf dem Standard RJ 45-Steckverbinder in Kupfer und dem LC Glasfaser-Steckverbinder beruht. Damit werden bereits heute Interface-Lösungen für die zukünftigen dezentralen Geräte in der Telekom-Infrastruktur angeboten.
Anforderungen an Telekom-Geräte im Außenbereich:
- Basierend auf Industriestandards und Schnittstellen wie RJ 45 oder LC
- Wasser- und staubdicht nach IP 67 und IP 65
- UV-Sonnenlicht beständig
- Hybride Verkabelungsstrukturen für Daten und Energie
- Geschirmt für EMV gefährdete Anwendungen
- Korrosionsbeständige Materialien
- Einfache Installation mit Kabellängen bis zu 100 m für Kupfer und 2000 m für Glasfaser
Verbindungslösungen sind sowohl für die Schutzarten IP 20 und IP 65/67 als auch in Metall- oder Kunststoffgehäusen verfügbar. Es können reine Daten- oder Hybridkabel eingesetzt werden. Auf der Geräteseite sind integrierbare Wanddurchführungen oder Kupplungen erhältlich. Der durchgängige Einsatz von SMD-Komponenten auf der Geräteseite für Daten und Energie hält die Herstellkosten gering und erlaubt eine hohe Packungsdichte in der Applikation.
HARTING verwendet außerdem die HARAX®-Schnellanschlusstechnik, mit der der Anwender einen Steckverbinder ohne Spezialwerkzeuge an ein Kabel anschließen kann. Das Design der Ethernet-Steckverbinder ermöglicht einen schnellen und einfachen Anschluss an Ethernet-Geräte in Daten- oder Hybrid-Netzwerken.
Auf Industriestandards basierende Hybrid-Schnittstellen
Mit dem RJ-Hybrid-Steckverbinder wurde eine Schnittstellenlösung für hybride Ethernet-Netze entwickelt, welche Datenleitungen und Stromversorgung in einem Steckverbinder vereint. Durch die Geometrie des Steckverbinders sind Daten- und Stromkontakte jedoch klar voneinander getrennt. Solche hybriden Verkabelungen für Telekommunikationsanwendungen ermöglichen eine signifikante Vereinfachung der Installation und damit eine Kostenreduzierung für das gesamte System.
Ethernet-Hybrid-Schnittstellen für Telekom-Anwendungen sind in drei Versionen verfügbar:
Easy Install RJ 45
Die Easy Install-Version der Hybrid-Schnittstelle basiert auf einem RJ 45-Datenmodul, welches in ein neu entwickeltes Han® 3A-Gehäuse integriert wird. Dieses Gehäuse ist für die meisten Outdoor-Applikationen geeignet. Es ist in Kunststoff in den Schutzarten IP 65 und IP 67 verfügbar.
Mit HARAX-IDC-Technologie kann der Anwender massive und flexible Datenleitungen in AWG 22 ohne Spezialwerkzeuge anschließen. Die vier Stromkontakte des Hybrid-Moduls wurden ebenfalls mit HARAX-Schnellanschlusstechnik entwickelt und ermöglichen den Anschluss von 1,5 mm2-Leitungen. Sie können mit bis zu 16 A und 48 V belastet werden.
Unter Verwendung des entsprechenden Category 5-Hybrid-Kabels mit Datenleitungen in AWG 22 und einer maximalen Länge von 100 m können bis zu sechs Steckstellen auf dieser Länge untergebracht werden. Die komplette Übertragungsstrecke erfüllt eine Performance der Class D nach ISO/IEC 11801:2002 für 100 Mbit/s Fast Ethernet. Die Wanddurchführung ist kompatibel mit Standard-RJ 45-Steckverbindern, wodurch Standard-Patchkabel zu Test- und Servicezwecken verwendet werden können.
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Gigalink RJ45
Der Gigalink RJ 45 übertrifft die hohen Anforderungen der Category 6 nach EIA/TIA 568 B.2.1:2002-06, EN 50173-1:2002 und ISO/IEC 11801:2002-09. Das Category 6 RJ 45-Datenmodul wird in das Standard Han 3A-Gehäuse integriert. Dieses kann für eine Vielzahl von rauen Außen-Applikationen eingesetzt werden. Das Gehäuse ist in Kunststoff und Metall verfügbar (Schutzart IP 65/67).
Die zwei Kontakte des hybriden Power-Moduls basieren auf Standard Han® D-Kontakten. Diese ermöglichen den Einsatz von flexiblen Leitungen bis zu einem Querschnitt von 2,5 mm2 und können mit bis 12 A und 250 V AC belastet werden. Alternativ ist auch ein Energie-Modul für 48 V DC verfügbar.
Der Berührungsschutz der Kontakte sowohl auf der Kabel- als auch auf der Geräteseite vereinfacht die Installation, in dem „Daisy-Chain“-Kabel mit dem gleichen Steckverbinder an beiden Enden eingesetzt werden können.
Der Gigalink RJ 45-Steckverbinder erfüllt die Standards DIN EN 60950-1 und DIN EN 60950-22 für Sicherheits- und Installationsanforderungen in der Informationstechnologie. Zusätzlich zu den elektrischen und mechanischen Anforderungen, kann der hybride Gigalink RJ 45-Steckverbinder als vollgeschirmte Metallversion realisiert werden. Aufgrund der EMV-Eigenschaften ist diese Version für Bereiche geeignet, die durch Blitzschlag oder Antennenstrahlung gefährdet sind.
Gigalink Fibre Optic
Die faseroptische Version vereint Energieversorgung und hohe Datenübertragung. Überall dort, wo lange Übertragungsstrecken, hohe Datenraten oder EMV-Anforderungen die Grenzen einer kupferbasierten Lösung überschreiten, ist eine IP-geschützte Fibre Optic-Version die beste Wahl.
Der Gigalink Fibre Optic-Steckverbinder basiert auf der Gigalink RJ 45-Lösung, wobei lediglich das Datenmodul ersetzt wird.
Die Integration des Standard LC-Glasfaser-Steckverbinders nach IEC 61754-20 erschließt neue Anwendungsgebiete für faseroptische Verbindungen in rauen Umgebungen. Das gesamte System ist robust, vibrationsgeschützt und erfüllt die Anforderungen nach IP 67/65. Die optischen Multimode-Fasern erlauben Übertragungsstrecken von bis zu zwei Kilometern, wobei die Energieadern den begrenzenden Faktor darstellen. Bei einer in Telekom-Applikationen typischen Spannung von 48 V und einigen Ampere Strombelastung, kann z. B. mit
2,5 mm2-Kupferleitungen üblicherweise eine Distanz von mehreren hundert Metern erreicht werden.
Der Gigalink Fibre Optic-Steckverbinder unterstützt außerdem die gängigen Telekom-Standards wie DIN EN 60950-1 und DIN EN 60950-22 für die Informationstechnologie. Zubehörteile wie Schutzkappen und Kabelkonfektionen vervollständigen das Angebot für faseroptische Hybrid-Lösungen.
Kabel und Leitungen
Hybrid Ethernet-Kabel für den Außeneinsatz
Auch für eine drahtlose Infrastruktur ist die interne Verkabelung der Basisstation ein Hauptbestandteil des Netzwerks. Fehler bei Auswahl und Installation der Kabel können eine Reihe von Problemen beim Betrieb der Basisstation nach sich ziehen. Diese reichen von Datenverlust über temporäre Störungen in Abhängigkeit von den Wetterverhältnissen bis hin zum kompletten Ausfall des gesamten Netzwerks. Insbesondere bei Telekom-Infrastrukturumgebungen sind zuverlässige und voll funktionsfähige Kabel ein kritischer Faktor bei der Planung und Implementierung von hochverfügbaren Netzwerken.
HARTING bietet eine Auswahl unterschiedlicher Ethernet-Kabel, die speziell für den rauen Außeneinsatz entwickelt wurden. Mit Massiv- und Litzenleitern sowie als Hybrid-Kabel unterstützen diese eine Datenübertragung nach Category 5 und 6 der ISO/IEC 11801. UV-Beständigkeit, hohe mechanische Belastbarkeit und halogenfreie Materialien sind nur einige Voraussetzungen, die an die Kabel gestellt werden.
Die Kombination von Telekom-Leitungen mit den robusten Hybrid-Ethernet-Steckverbindern bietet eine langlebige Systemkabellösung. Mit dem durchgängigen Einsatz eines modularen Systems sowohl für Steckverbinder als auch für Systemkabel wird es möglich, eine große Bandbreite an Applikationen abzudecken. Kundenspezifische Systemkabel mit Ethernet-Steckverbindern sind ebenfalls verfügbar.
Fazit
Die Welt der Telekommunikation befindet sich im Wandel zu drahtlosen Breitbandnetzen. Neue Technologien für Breitband- und Richtfunknetze ermöglichen Netzbetreibern, Geschäftskunden und Privatkunden, auf Daten und Netzdienste zuzugreifen, wann und wo immer sie wollen. Diese neuen Technologien führen zu einer großen Vielzahl von dezentralen Geräten für die Infrastruktur der Netzbetreiber, die vermehrt im Außenbereich in unterschiedlichsten Umgebungen weltweit installiert werden.
HARTING hat speziell für diese Anwendungen eine hybride Interface-Lösung entwickelt, die auf standardisierten Schnittstellen wie RJ 45 oder LC beruht. Steckverbinder für einfache Feldkonfektionierung, Gigabit Ethernet und Glasfaser LC sind ebenso verfügbar wie konfektionierte Systemkabel und Leitungen. Netzbetreiber und Gerätehersteller können somit ihre Geräte einfach und sicher in unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen installieren.
