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فارسی Topologien und Architekturen von Glasfasernetzen
Zwei Transceiver und eine Faser ergeben einen Link; ein Netzwerk entsteht aus Hunderten davon. Die Art, wie Links angeordnet sind – Punkt-zu-Punkt, Ring, Baum, Mesh, Stern –, bestimmt, wie viele Fasern eine Strecke braucht, was bei einem Kabelschnitt passiert, welche Optik jedes Ende trägt und wie die Infrastruktur dokumentiert wird. Diese Seite behandelt die Topologien in Rechenzentren, Campus-Netzen, Zugangsnetzen und im Transport, die von Standards vorgeschriebene Hierarchie der strukturierten Verkabelung, FTTx-Architekturen, die Planung der Faseranzahl und Schutzschemata – mit der jeweils zugehörigen Optik.
Grundlegende Topologien
| Topologie | Struktur | Fasern pro Link | Schutz | Typische Optik | Einsatzort |
|---|---|---|---|---|---|
| Punkt-zu-Punkt, Duplex | A ↔ B über zwei Fasern | 2 | keiner (oder ein zweites getrenntes Paar) | SR/LR/ER, DAC/AOC | überall |
| Punkt-zu-Punkt, Single-Fibre-BiDi | eine Faser, zwei Wellenlängen | 1 | keiner | BiDi-Paare (1310/1490, 1270/1330) | faserknappe Strecken, FTTx |
| Punkt-zu-Punkt-WDM | N Kanäle auf einem Paar über Mux/Demux | 2 für N Dienste | je nach System | CWDM/DWDM-Module (CWDM, DWDM) | Metro, Campus-Verbindung |
| Stern / Hub-and-Spoke | jeder Standort zu einem zentralen Knoten | 2 pro Spoke | Dual-Homing zu zwei Hubs | LR/ER je nach Entfernung | Campus, Unternehmens-WAN |
| Ring | Knoten in einer Schleife, Verkehr in beide Richtungen | 2 (Einzelring) oder 4 (Doppelring) | inhärent: zweiter Pfad | LR/ER, DWDM mit OADMs | Metro, Carrier-Zugang, Versorger |
| Baum (PON) | eine OLT-Faser wird 1:32–1:128 auf ONUs aufgeteilt | 1 Feeder, 1 pro Teilnehmer | Schutz Typ B/C optional | PON-Optikklassen (Funktionsweise von PON) | FTTH |
| Mesh | Viele-zu-viele | viele | Umleitung | ROADM/kohärent | Kern-Transport |
| Leaf-Spine (gefaltetes Clos) | jeder Leaf zu jedem Spine | 2 pro Link | Multipath von Natur aus | SR4/DR4/AOC (Rollen & Topologien) | Rechenzentrum |
| Bus / lineares Add-Drop | Knoten entlang einer Strecke | 2 | keiner | OADM | Pipelines, Bahnstrecken |
Hierarchie der strukturierten Verkabelung (TIA-568 / ISO 11801)
| Element | Rolle | Faserwahl | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Entrance Facility | wo Carrier-Kabel eintreten; Übergang Außen- → Innenbereich | wie Carrier | Außenkabel darf ohne entsprechende Zulassung ≤ 15 m im Innenbereich verlegt werden (NEC 770) |
| Equipment Room / Main Cross-Connect (MC) | Core-Switches, ODF | OS2 | alle Backbones enden hier |
| Backbone (vertikal / Campus) | MC ↔ Intermediate (IC) ↔ Horizontal Cross-Connects (HC) | OS2 (OM4 bei kurzen gebäudeinternen Strecken) | ≤ 2 000 m Campus-SMF; typisch 12–48 Fasern pro Verteilerschrank |
| Telecommunications Room (TR/HC) | Etagenverteilung | — | Access-Switches |
| Horizontale Verkabelung | TR → Anschlussdose am Arbeitsplatz, ≤ 90 m | meist Kupfer; Faser bei zentralisierter Verkabelung (≤ 300 m OM3/OM4) | Fibre-to-the-Desk selten, aber vorhanden |
| Rechenzentrum (TIA-942) | MDA → IDA → HDA → EDA (ZDA optional) | OM4/OS2-Trunks mit MPO | Muster ToR, EoR, MoR siehe unten |
Verkabelungsmuster im Rechenzentrum
| Muster | Verkabelung | Optik |
|---|---|---|
| Top-of-Rack (ToR) | Server zu einem Switch im selben Rack über DAC; Switch-Uplinks zu Spines über strukturierte Faser | DAC ≤ 3 m; SR4/DR4/AOC-Uplinks |
| End-of-Row / Middle-of-Row (EoR/MoR) | Server über die Reihe hinweg zu einem Switch am Ende/in der Mitte verkabelt | AOC- oder SR-Optik 10–30 m; mehr Faser, weniger Switches |
| Strukturierte MPO-Trunks + Kassetten | 12/24-Faser-Trunks zwischen MDA und HDA/EDA, LC-Breakout in Kassetten | jede Duplex-Optik; Polaritätsmethode A/B/C (Breakout & MPO) |
| Direktes Punkt-zu-Punkt-MPO | Trunk direkt zwischen QSFP-Ports (SR4/DR4) | Parallel-Optik; weniger Steckverbinder |
| Rail-optimiert (KI) | jede GPU-NIC zu einem anderen Leaf | meist AOC/DR4 (Verkabelung eines KI-Clusters) |
FTTx-Architekturen
| Architektur | Faser reicht bis | Letztes Segment | Aktive Ausrüstung | Optik |
|---|---|---|---|---|
| FTTH – PON | zur Wohnung | 1 Faser vom Splitter | OLT + ONU | GPON/XGS-PON-Klassen; Splitter 1:32–1:64 |
| FTTH – P2P-Ethernet (AON) | zur Wohnung | dedizierte Faser pro Wohnung | Ethernet-Switch + CPE | 1G/10G-BiDi-Single-Fibre |
| FTTB | zum Gebäude | im Gebäude Kupfer (Ethernet/VDSL/G.fast) | Gebäude-Switch/DSLAM | 1G/10G-LR-Uplink |
| FTTC / FTTN | zum Verteilerkasten/Knoten | VDSL über Kupfer | Straßen-DSLAM | 1G/10G LR, CWDM |
| FTTA | zur Antenne | Faser zur RRU | RRU/AAU | 10/25G-Fronthaul-Optik (Fronthaul) |
| FTTx mit WDM-PON / TWDM | zur Wohnung | 1 Faser, Wellenlänge pro Nutzer/Gruppe | NG-PON2 | durchstimmbare ONU-Optik |
Split-Architektur bei PON: zentralisiert (ein 1:64-Splitter am Verteilerkasten – flexibel, ein Spleißpunkt) gegenüber kaskadiert/verteilt (1:4, dann 1:16 entlang der Straße – weniger Feederfaser, mehr Muffen, ~0,5 dB zusätzlich) (ODN-Klassen).
Planung der Faseranzahl
| Regel | Begründung |
|---|---|
| 2 Fasern pro Duplex-Dienst, 1 pro BiDi/PON-Teilnehmer | Grundlage |
| 50–100 % Reserve auf Backbone-Strecken einplanen | Tiefbaukosten übersteigen die Faserkosten bei Weitem; nachträgliches Einziehen kostet mehr |
| Nie weniger als 12 Fasern in einem Außenkabel; 24–48 zwischen Gebäuden; 96–288 auf Metro-Trunks; 864+ in Trassen zu Rechenzentren | Granularität von Spleißung und Ribbon-Anzahl |
| WDM statt Fasern planen, wenn der Trassenplatz die Grenze ist | 8–96 Dienste auf einem Paar |
| Separate Fasern (oder Kabel) für Schutzpfade | ein zweites Paar im selben Kabel übersteht keinen Baggerbiss |
| Fasern für Monitoring (RFTS) und künftige PON-Splitter reservieren | — |
| Dark-Fibre-Anmietung gegenüber Wellenlängen-/Ethernet-Dienst | Dark Fibre: Sie wählen die Optik, Sie verwalten die Infrastruktur; verwaltete Wellenlänge: Optikvorgaben des Anbieters |
Schutz und Diversität
| Schema | Wie | Umschaltzeit | Faserkosten |
|---|---|---|---|
| Ungeschützt | ein Pfad | — | 1× |
| 1+1 | Verkehr wird auf zwei getrennten Pfaden gesendet, Empfänger wählt aus | < 50 ms | 2× |
| 1:1 / 1:N | Standby-Pfad wird bei Ausfall aktiviert | 50 ms–Sekunden | 2× oder gemeinsam genutzt |
| Ring (ERPS G.8032, MPLS-TP, OTN, SNCP) | Umleitung in die andere Richtung um den Ring | < 50 ms | Ringfasern |
| Mesh-Restoration | Control Plane findet einen neuen Pfad | Sekunden | gemeinsam genutzte Reservekapazität |
| PON Typ B / C | redundanter OLT-Port / Trunk / vollständige Duplizierung | Sekunden | +1 Feederfaser |
| Dual-Homing (LAG/MLAG/ECMP zu zwei Knoten) | L2/L3-Multipath | unter einer Sekunde | 2× Access-Links (Forwarding-Grundlagen) |
Diversität bedeutet physisch getrennte Strecken: unterschiedliche Trassen, unterschiedliche Gebäudeeinführungen, unterschiedliche Straßenseiten. Zwei Kabel in einem Graben teilen sich denselben Bagger.
Latenz
| Medium | Verzögerung | Hinweis |
|---|---|---|
| Standardfaser | ≈ 4,9 µs/km (n ≈ 1,47) | 100 km ≈ 0,5 ms einfache Strecke |
| Hohlkernfaser | ≈ 3,3 µs/km | Trading, HPC (Fasertypen) |
| Kupfer / Richtfunk / Freiraum | ≈ 3,3 µs/km | Richtfunk schlägt Faser auf geraden Strecken |
| Zusätzlich pro Hop | Switches 1–10 µs, Router 10–100 µs, FEC/DSP in 400G+-Optik 100–300 ns, kohärenter DSP µs | Ausrüstung, nicht Glas |
Dokumentation einer Topologie
Jedes Glasfasernetz braucht: eine Streckenkarte (GIS), Kabel- und Fasernummerierung, Spleißpläne je Muffe, ODF-Portpläne, Cross-Connect-Aufzeichnungen, Testergebnisse je Faser und ein Änderungsprotokoll – aktuell gehalten (Wartung & Instandsetzung, Installation & Trassen).
In CodingBox
Die Topologie bestimmt die Optikliste: BiDi-Paare für Single-Fibre-Spokes, PON-Klassen für Bäume, CWDM/DWDM-Kanäle für gemeinsam genutzte Paare, parallele SR4/DR4 für MPO-Trunks. CodingBox prüft jedes gelieferte Modul gegen diese Liste – Wellenlänge, Kanal, PMD, Leistungsklasse – bevor es zum Standort geht (Check transceiver, Code database).
Damit die Topologie nachvollziehbar bleibt – Kennzeichnungsschemata, Beschriftungen, Spleißpläne, GIS und Aufzeichnungen: Dokumentation & Beschriftung; die Geräte an den Knoten dieser Topologien – Transponder, ROADMs, OLTs, Schutzschalter, Medienkonverter: Transport- und Zugangsausrüstung.