Das smarte, vernetzte Gebäude | Corning

Eine massive Netzwerkinfrastruktur ist erforderlich, um die unterschiedlichen Services, die mit unterschiedlichen Netzwerken einhergehen, miteinander zu verknüpfen, ihnen Leitungen bereitzustellen, ihre Stromversorgung anzupassen und sie zu schonen. Ein Paradebeispiel ist die Konnektivität, die dort mehr belastet wird, wo sich die Geräte und Benutzer am Rand des Netzwerks befinden. Eine für einen einzigen Zweck eingerichtete Infrastruktur zur Unterstützung einer einzigen Anwendung – der herkömmliche Ansatz einer strukturierten Verkabelung – ist heute weder effizient noch effektiv. Schließlich stellen die Übertragungsgeschwindigkeiten, die für zukünftige Netzwerke erforderlich sind, das herkömmliche Netzwerk endgültig in den Schatten. Werden IoT-Geräte dem Netzwerk hinzugefügt, besteht zudem das Risiko, dass verschiedene Netzwerkschichten den Bauraum für Kabel in Gebäuden blockieren. Unter zusätzlicher Berücksichtigung der Hindernisse, die sich aus in die Jahre gekommenen Einrichtungen, vollgestopften Telekommunikationsräumen und Einschränkungen beim Bauraum oberhalb abgehängter Decken ergeben, wird deutlich, warum es essenziell ist, ein LAN zu entwerfen, aufzubauen und instand zu halten, dessen Strukturen auf den heutigen Bedarf ausgelegt sind und das sich mit minimalen Auswirkungen auf Anlagen an zukünftige Bedürfnisse anpassen lässt.

Aufgrund ihrer Vorteile in Unternehmensumgebungen setzen immer mehr Unternehmen statt auf Kupfer-Netzwerke auf Glasfaser-Netzwerke. Ein passives optisches Netzwerk (PON) ist ein Glasfasernetzwerk, bei dem keine aktiven Komponenten für die Signalverteilung erforderlich sind. Es ersetzt die Aggregation von Elektronik und zugehörigen Kupferkabeln in einer herkömmlichen Architektur mit Switches durch passive optische Splitter und Singlemode-Fasern (single-mode fibers, SMF). Dadurch entsteht im Vergleich zu herkömmlichen Kupfer-Strukturen eine Architektur mit geringeren Anschaffungs-, Installations- und Instandhaltungskosten bei gleichzeitig wesentlich höherer Lebensdauer.

Das passive optische LAN (POL) ist die Anwendung der Technologie eines passiven optischen Netzwerks (PON) in einer LAN-Umgebung. In passiven optischen Netzwerken sind drei Dinge zu beachten. Erstens muss sichergestellt sein, dass sich die Splittertechnologie nahtlos in das Unternehmen integrieren lässt. Corning hat eine POL-Lösung speziell für LAN entwickelt. Die optischen Splitter lassen sich direkt in eine Hardware für die Wand- und Rackmontage integrieren.

Zweitens müssen optische Splitter gewählt werden, die erwiesenermaßen zuverlässig sind. Als POL vor knapp zehn Jahren als Ersatz für eine herkömmliche aktive Ethernet-Architektur eingeführt wurde, galt es als langfristige Lösung, um zukünftige Anforderungen an die Bandbreite zu erfüllen, ohne dass die vorhandene horizontale Infrastruktur immer wieder erneuert werden müsste. Zwar wurden PON ursprünglich entwickelt, um Fiber-to-the-Home (FTTH) oder Fiber-to-the-Premises (FTTP) zu realisieren, jedoch zeigten sich bald ihre Vorteile in Anwendungen für den Zugang durch den Endbenutzer. Aus diesem Grund kommen heute immer mehr Fiber-to-the-Desktop-Lösungen zum Einsatz.

Und schließlich gilt es zu beachten, dass bandbreitenunabhängige Glasfasertechnologien genutzt werden müssen und die gewählte Installationsmethode zu den konstruktiven Gegebenheiten des jeweiligen Gebäudes passen muss. Das POL kann viele Probleme heutiger herkömmlicher Netzwerktopologien lösen. Es eignet sich besonders für gewerbliche Umgebungen, beispielsweise Büro- und Hochschulgebäude, in denen Infrastrukturen für eine Verkabelung mit einer höheren Dichte unter Berücksichtigung von ständigen Umzügen, Erweiterungen und Veränderungen erforderlich sind.

Das POL wurde für die Anforderungen gewerblicher Umgebungen konzipiert. Die Vorteile des POL für Unternehmen erschließen sich erst durch das Verständnis seines grundlegenden Aufbaus und seiner Merkmale. Das POL weist eine Punkt-zu-Mehrpunkt-Topologie mit Singlemode-Fasern (SMF) als Kabelinfrastruktur auf. Das bringt entsprechende Vorteile hinsichtlich Entfernung und Dichte mit sich. Die zentrale Komponente ist ein optisches Leitungsterminal (OLT), das als Switch für Glasfaserbündel fungiert und vollständige Layer-2-Funktionalität bietet. Die optischen Netzwerkabschlüsse (ONT) sind Geräte an den Systemgrenzen, die die SMF-Übergabe an die kupferkabelbasierte Konnektivität konvertieren, die von den Endbenutzergeräten benötigt wird.

SMF-Kabel sind dünner, leichter, flexibler, beständiger gegenüber Quetschungen und weisen eine höhere Zugfestigkeit auf als Kupferkabel. Ihre Korrosionsbeständigkeit und Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen machen Glasfaser zur bevorzugten Lösung für die Kabelinfrastrukturen moderner Netzwerke. Der Einsatz von SMF als Backhaul-Infrastruktur zur Gebäudekonnektivität, in Anwendungen für die vertikale Verkabelung und inzwischen sogar als Lösung für die horizontale Verkabelung hat deutlich zugenommen. Der größte Vorteil von SMF-Kabeln ist ihre Bandbreitenkapazität, die als grenzenlos beschrieben wird. Die in heutigen POL verwendete SMF-Verkabelung verfügt über ausreichend potenzielle Bandbreite, um die nächsten fünf Generationen von LAN-Übertragungsgeschwindigkeiten zu unterstützen. Darüber hinaus bietet die heutige SMF-Infrastruktur ausreichend installierte Kapazität, um diese Übertragungsgeschwindigkeiten durch einfachen Austausch von Netzwerk-Hardware zu unterstützen.

OLT und ONT bilden sämtliche aktiven Komponenten. Das POL bietet flexible Optionen hinsichtlich Montage, Stromversorgung und Power over Ethernet (PoE). Die Stromversorgung von ONT kann sowohl durch lokale als auch durch dezentrale Lösungen einschließlich Absicherung durch eine Pufferbatterie sichergestellt werden. Die passive Infrastruktur besteht aus SMF, passiven optischen Splittern und Zubehörteilen für die Kabelführung, z. B. für die Unterbringung der Splitter in Gehäusen und die Verlegung der Glasfaser. Die Splitter sind das Herzstück des passiven Teils eines POL und werden mit zahlreichen Splitter- und Gehäuseoptionen hergestellt.

Die Zusammenführung passiver und aktiver Komponenten zu einer Fertiglösung unterscheidet das POL von älteren, auf Kupferkabeln basierenden Point-to-Point-LAN. Das POL verlagert die Ethernet-Grenze aus einem Schaltschrank heraus und näher an die Endbenutzergeräte. Diese Topologie erzeugt ein komplexes LAN. Im Gegensatz zu glasfaserbasierten LAN gilt für herkömmliche kupferkabelbasierte LAN aufgrund der heutigen Leistungsmerkmale eine Begrenzung der Entfernung auf 100 Meter. Diese Begrenzung bedeutet gleichzeitig Einschränkungen bei den Einsatzmöglichkeiten, da sich die Endbenutzergeräte innerhalb von 100 Metern vom nächstgelegenen Netzwerk-Switch oder Schaltschrank mit Telekommunikationseinrichtungen befinden müssen.

Die Unterschiede zwischen Kupfer- und Glasfaserkabeln sind erheblich. Bei Verwendung von SMF in einem POL entsteht ein LAN mit einer Länge von lediglich 20 Kilometern. Dabei können mehrstöckige Gebäude, mehrere Gebäude oder sogar ein gesamter Campus als ein LAN oder als nur ein OLT fungieren. Bei diesem Ansatz entfällt die Notwendigkeit von aggregierten Netzwerk-Switches und Zugriffsschutz . Darüber hinaus ist dieser Ansatz unter Umweltgesichtspunkten positiv zu bewerten. Das POL erfordert weniger Bauraum, weniger Kabel, geringere Ausgaben für die Ausstattung von Schaltschränken für die Telekommunikation, beispielsweise Stromversorgung und Kühlung, und vereinfacht den Betrieb durch die Zentralisierung des LAN-Managements.

Im Vergleich zum kupferkabelbasierten Point-to-Point-LAN bietet das POL zahlreiche Vorteile mit unterschiedlichen Auswirkungen in verschiedenen vertikalen Anwendungen:

• Der Vorteil des POL hinsichtlich der Entfernung bedeutet, dass die meisten Schaltschränke mit Telekommunikationseinrichtungen einschließlich Racks, Erdungsvorrichtungen, Kabelpritschen, Hülsen, Brandschutz etc. in ihrem Umfang reduziert werden können oder dass vollständig auf sie verzichtet werden kann. Durch den Wegfall von Schaltschränken und lokalen Switches wird wertvoller Bauraum frei. Zudem sinkt der Energieverbrauch, sowohl direkt durch den Wegfall der entsprechenden Einrichtungen als auch indirekt durch den Wegfall von Klimatechnik und Kältemaschinen.
• Der Vorteil des POL hinsichtlich der Dichte zeigt sich in der horizontalen Verlegung mehrerer Glasfasern von einem einzelnen Switch-Port, in mehreren Ports aus einer einzelnen Glasfaser-Kabel-Verbindung und in einer 50- bis 70-prozentigen Reduzierung bei der strukturierten Verkabelung. Das wiederum führt zu einer geringeren Belastung des Gebäudes und einem geringeren Verbrauch des Bauraums oberhalb abgehängter Decken.
• Der Sicherheitsvorteil des POL ergibt sich daraus, dass SMF ein sichereres Medium ist als das Kupferkabel und dass ONT inhärent sicher sind, da sie keinen Zugriff durch das lokale Management ermöglichen.
• Der Vorteil der Zukunftssicherheit bei der Verwendung von SMF für die strukturierte Verkabelung zeigt sich in einer höheren Rendite (ROI) auf die anfängliche Investition, da sich die Lebensdauer der Verkabelung von 5–7 auf über 25 Jahre erhöht. Dank der Möglichkeit von Netzwerk-Upgrades durch das Austauschen von Elektronik an den Systemgrenzen statt des Entfernens und/oder Ersetzens vorhandener Verkabelungen entfällt darüber hinaus die Erfordernis, Arbeiten oberhalb abgehängter Decken durchzuführen.

Ein smartes, vernetztes Gebäude verzichtet auf herkömmliche, für nur einen Zweck angelegte Netzwerke zugunsten einer intelligenten und konvergierten Infrastruktur. Die Vorteile einer vernetzten Gewerbeimmobilie reichen von optimierter Raumausnutzung und einer höheren Mieterzufriedenheit über eine verbesserte Nachhaltigkeit und geringere Risiken für Reparaturen bis hin zu geringeren Kapital- und Betriebsausgaben. Es geht jedoch nicht um die moderne Annehmlichkeit der konvergierten Netzwerkfähigkeiten eines POL, die Vorteile für Unternehmen bietet und eine zukunftsorientierte Ausrichtung fördert. Es geht darum, wie sich das POL an zukünftige Herausforderungen anpasst, die zu einem großen Teil bestimmen werden, in welchem Umfang Unternehmen die Früchte ihrer Anstrengungen werden ernten können. Am Anfang musste das POL spezifischen Tests unterzogen werden, bevor es in einem Unternehmensnetzwerk implementiert werden konnte. Einer dieser Tests betraf die Stromversorgung. Diese Herausforderung wurde durch externe Stromversorgungslösungen gemeistert. Durch ihren Einsatz stellt die Stromversorgung digitaler Unternehmen mit einem POL kein Problem dar. Das POL muss sich an die Zukunft anpassen, da sich die Technologien immer weiterentwickeln und neue Plattformen entstehen. Unternehmen müssen sich auch den Herausforderungen durch die Nachfrage – und somit den Bedarf – für eine verbreitete Konnektivität stellen. Es ist wichtig, in hochwertige Glasfasern zu investieren, denn sie sind die Grundlage für das langfristige Bestehen und die Konnektivität moderner Unternehmen weltweit.