Kabelnetz-Architektur

Das TV-Kabelnetz wird nicht nur für die Übertragung von Rundfunk-Signalen verwendet, für das es ursprünglich gebaut wurde. Die interessantesten Anwendungen für die Kabelnetzbetreiber sind Telefonie und Internet-Zugang mit hohen Übertragungsraten. Dazu wurden die Kabelnetze umgebaut. Dabei ist eine neue Kabelnetz-Architektur entstanden.

Netzarchitektur

Kopfstation mit CMTS

Das zentrale Element der TV-Kabelnetz-Architektur ist das CMTS (Cable Modem Termination System) in der Kopfstation. Das ist die Vermittlungsstelle im TV-Kabelsystem. Hier laufen alle Verbindungen zusammen.
Um eine schnelle Datenübertragung zu realisieren besteht das Netz aus einer Kombination aus Glasfaser- und Koaxialkabel.
In der Kopfstation werden von der Master-Kopfstation die TV-Programme eingespeist. Geliefert werden die Daten per Glasfaserkabel oder über Satellit. Meist ist der Satelliten-Empfang nur als Backup gedacht. Dann besteht noch eine Verbindung zum Backbone, der mit dem Internet verbunden ist. An dieser Stelle kommen die Daten aus dem Internet und fließen auch wieder zurück.

Kabelnetz vom Hub bis zu den Kunden

An der Kopfstation sind mehrere Hubs angeschlossen. Von den Hubs aus, verläuft ein weit verzweigtes Koaxial-Kabelnetz, an dem die einzelnen Kunden hängen. In regelmäßigen Abständen sind Signalverstärker für die Aufbereitung des Signals verantwortlich.
Bei Mehrfamilienhäusern sitzt zwischen Bewohner und der Kabelgesellschaft manchmal noch ein "Betreiber der Netzebene 4". Dieser sorgt für die Verstärkung des Signals und ist für die Verteilung in die einzelnen Wohnungen mitverantwortlich. Er ist dafür zuständig, dass die Hausanlage rückkanalfähig ist, also auch Daten zurücksenden kann.

Das Kabelnetz vom Hub aus ist das eigentliche Kabelnetz. Es hat eine baumförmige Struktur. Vom Prinzip her erlaubt diese Struktur nur eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikation. Das TV-Kabel ist ein so genanntes "shared medium". An einem Ast hängen immer mehrere Teilnehmer. Das bedeutet, alle Teilnehmer an einem Hub müssen sich die vorhandene Bandbreite teilen. Im Durchschnitt kann jeder Hub 5.000 Teilnehmer ohne Probleme bedienen.

Das Koaxialkabel ist die Schwachstelle im Kabelnetz. Das Kabelnetz wirkt wie eine Antenne, dass sich an den Endpunkten beim Kunden Störungen einfangen kann. Die größten Probleme entstehen durch impulsartige Störungen, die durch viele elektrische Geräte des täglichen Gebrauchs erzeugt werden.

Um die Geschwindigkeit in einem Kabelnetz zu erhöhen, kann man freie Fernsehkanäle dem Downlink zuweisen und dadurch die Gesamtbandbreite erhöhen. Oder man verkleinert die Segmente durch weitere Hubs und verringert die Anzahl der Teilnehmer pro Segment, wodurch sich weniger die gleiche Bandbreite teilen müssen.

Modernisierung des TV-Kabelnetzes

Im Prinzip gehen die Kabelnetzbetreiber den gleichen Weg, wie die Festnetzbetreiber. Sie versuchen das Glasfasernetz-Verteilungsnetz immer näher an den Endkunden zu bringen.

Alte Netzarchitektur

Das TV-Kabelnetz besteht aus einer Kopfstation, an der mehrere Hubs angebunden sind und mit TV-Programmen und dem Zugang zum Internet versorgt werden. Zwischen dem Hub und den Teilnehmern befinden sich noch weitere Verstärker, die das Signal aufbereiten.

Neue Netzarchitektur

Um das Potential des Kabelnetzes voll auszureizen ist es erforderlich die Baumstruktur in eine Sternstruktur oder kombinierte Baum- und Sternstruktur umzuwandeln. Um das zu erreichen, werden im Kabelnetz die Signalverstärker selber zu Einspeisepunkten. Das bedeutet, die Hubs werden zu Kopfstationen und die Signalverstärker zu Mini-Hubs umgebaut und direkt über ein Glasfaserkabel versorgt.
Viel wichtiger ist eine Netzarchitektur, die eine kontinuierliche Segmentierung des Netzes zulässt. Dadurch steigt die Übertragungskapazität.

Netzebenen und Zuständigkeiten

Netzebenen und Zuständigkeiten

Die ursprüngliche Infrastruktur diente zur Rundfunk- und TV-Verteilung. Hierfür hatte man verschiedene Netzebenen mit unterschiedlichen Zuständigkeiten.
Die Kabelnetze haben in der Regel eine HFC-Struktur (Hybrid Fiber Coax), eine Kombination aus Glasfaser- und Koaxialkabel. Die Glasfaser wird dabei von den Kabelnetzbetreibern in der NE3 eingesetzt.

Der Kabelnetzbetreiber stellt über das Zugangsnetz, das ist die Netzebene 3 (NE3), die Signale für alle Dienste zur Verfügung. Dieser speist über den Hausübergabepunkt (HÜP) das Hausnetz (Netzebene 4, NE4), das über die Wohnungsübergabepunkte (WÜP) die einzelnen Wohnungsnetze (Netzebene 5, NE5) und damit die angeschlossenen Endgeräte versorgt.
Für das Hausnetz ist der Hauseigentümer, für die Wohnungsnetze der jeweilige Wohnungseigentümer verantwortlich, der seine Verpflichtungen allerdings auf die Mieter übertragen kann.
Die Verbindungen vom WÜP zu den Endgeräten (TV-Gerät, Kabelmodem/ Router, Computer usw.) erfolgen über elektrische Leitungen.

Übersicht: Kabelmodemtechnik

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