DE102019009132A1

DE102019009132A1 - Verfahren zum aufbau eines glasfasernetzes und glasfasernetz

Info

Publication number: DE102019009132A1
Application number: DE102019009132.9A
Authority: DE
Inventors: Frank Schmidt; Klaus Kremper; Holger Fecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Onefiber Interconnect Germany De GmbH
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-10-08

Abstract

Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes, aufweisend:Verlegen eines Glasfaser-Grundnetzes, das aus Glasfaserkabeln gebildet wird, die entlang von Schienen eines Schienennetzes in zum Zeitpunkt der Verlegung der Glasfasern bereits vorhandenen Kabelführungssystemen des Schienennetzes verlegt werden und damit ein entlang von Schienen verlegtes Glasfaser-Grundnetz bilden, das Ortslagen, innerhalb derer Schienen des Schienennetzes verlaufen, miteinander verbindet;Vorsehen von Anschlusspunkten an dem Glasfaser-Grundnetz, wobei ein Anschlusspunkt zum Anschluss eines oder mehrerer von dem Glasfaser-Grundnetz abzweigender Ortslagen-Erweiterungskabel und/oder zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen oder von Funktürmen, auf denen Mobilfunk-Basisstationen montierbar sind, ausgebildet ist;Verlegen eines Ortslagen-Erweiterungsnetzes, das durch mehrere Ortslagen-Erweiterungskabel gebildet wird, die jeweils von einem ersten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes abzweigen, durch mehrerer Ortslagen führen, von denen in mindestens einer keine Schienen des Schienennetzes verlaufen, und die jeweils an einem zweiten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes mit dem Glasfaser-Grundnetz verbunden sind und somit einen Ringschluss bilden,wobei das Verfahren ferner umfasst:Vorsehen eines Anschlusspunktes zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen innerhalb mehrerer, vorzugsweise aller Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, sowieAnschluss von einer oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen in den mehreren Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes an die Anschlusspunkte des Ortslagen-Erweiterungsnetzes.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes sowie ein Glasfasernetz.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Der flächendeckende Ausbau eines vollständigen Glasfasernetzes im Bereich Festnetz mit Zugang der Fläche sowie eines 5G-Mobilfunk-Netzwerks der fünften Generation, (5G-Netz), ist momentan (Stand 2019) eine der großen Infrastrukturaufgaben eines modernen Industrielandes. Viele Zukunftstechnologien, etwa das autonome Fahren, Internet of Things, Industrie 4.0, Streamingdienste erfordern ein Glasfasernetzwerk im Bereich Festnetz, welches auch die Grundlage für ein flächendeckendes 5G-Mobilfunknetz der neuesten Generation darstellt.
Der Ausbau eines 5G-Netzwerks erfordert die flächendeckende Verlegung von Glasfaserkabeln sowie den Anschluss von Mobilfunk-Basisstationen an dieses Netzwerk. Die so angeschlossenen Basisstationen spannen dann jeweils eine Funkzelle auf. Ein 5G-Netz soll im Betrieb Datenraten von 10, 100 Gbit/s ermöglichen.
Die hierfür erforderlichen Investitionen sind immens. Für eine flächendeckende Verlegung von Glasfaserkabeln in der Bundesrepublik werden alleine für die Ausstattung des Glasfaserfestnetzes an jedes Haus Kosten von ca. 100 Milliarden Euro veranschlagt. Die Verlegung von Glasfaserkabeln, die entsprechenden Aushubarbeiten die Anbindung der Haushalte via FTTH (Fiber to the Home) verschlingt enorme technische Ressourcen sowie Material und verursacht sehr hohe Kosten.
Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, zukünftig nicht nur im Festnetz, sondern auch im Mobilfunk flächendeckend hohe Datenübertragungsraten anbieten zu können. Es ist daher eine große technische Herausforderung, den Ausbau des 5G-Netzes so zu gestalten, dass einerseits der Materialaufwand, andererseits die damit verbundenen Aufbauarbeiten möglichst minimiert werden. Europaweit wird mit Kosten in Höhe von 300-500 Milliarden Euro gerechnet. Je nach Ausgestaltung kann dies für Deutschland Kosten von zusätzlich ca. 80 Milliarden Euro bedeuten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes: Verlegen eines Glasfaser-Grundnetzes, das aus Glasfaserkabeln gebildet wird, die entlang von Schienen eines Schienennetzes in zum Zeitpunkt der Verlegung der Glasfasern bereits vorhandenen Kabelführungssystemen des Schienennetzes verlegt werden und damit ein entlang von Schienen verlegtes Glasfaser-Grundnetz bilden, das Ortslagen, miteinander verbindet, innerhalb derer Schienen des Schienennetzes verlaufen;
Vorsehen von Anschlusspunkten an dem Glasfaser-Grundnetz, wobei ein Anschlusspunkt zum Anschluss eines oder mehrerer von dem Glasfaser-Grundnetz abzweigender Ortslagen-Erweiterungskabel und/oder zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen oder von Funktürmen ausgebildet ist, auf denen Mobilfunk-Basisstationen montierbar sind; Verlegen eines Ortslagen-Erweiterungsnetzes, das durch mehrere Ortslagen-Erweiterungskabel gebildet wird, die jeweils von einem ersten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes abzweigen, durch mehrerer Ortslagen führen, von denen in mindestens einer keine Schienen des Schienennetzes verlaufen, und die jeweils an einem zweiten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes mit dem Glasfaser-Grundnetz verbunden sind und somit einen Ringschluss bilden.
Das so aufgebaute Netz ermöglicht einen hochgradig effizienten Ausbau einer vollständigen Glasfaser-Festnetzinfrastruktur bis zum Haus sowie einer flächendeckenden 5G-Mobilfunk-Glasfaserinfrastuktur. Die Verwendung von bereits vorhandenen Kabelführungssystemen eines Eisenbahnbetreibers reduziert den Verlegeaufwand sowohl bezüglich Material wie auch Kosten für ein landesweites Glasfaser-Grundnetz beträchtlich. Eine Reduktion des erforderlichen Materialaufwands sowie des Verlegeaufwands ergibt sich insbesondere aus der Bildung von Ringschlüssen zur Bildung des Ortslagen-Erweiterungsnetzes durch die vom Grundnetz abzweigenden Ortslagen-Erweiterungskabel, mittels derer das Ortslagen-Erweiterungsnetz gebildet wird. Die einzelne, separate Anbindung von Ortslagen, die nicht an das Schienennetz und damit nicht an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen sind, mittels jeweils separater zu diesen führenden Glasfaserkabel, würde eine wesentlich größere Kabelmenge benötigen als die Anbindung mehrerer Ortslagen durch Ringschlüssen von Ortslagen-Erweiterungskabeln. Eine Ortslage bezeichnet dabei eine zusammenhängende, mit Häusern bebaute Fläche, etwa eine Stadt, eine Ortschaft, oder ein Dorf. Darüber hinaus hat der Ringschluss den Vorteil, dass eine an dem Ringschluss gelegene Ortslage über die zwei Anschlusspunkte, die den Ringschluss bilden, vom Glasfaser-Grundnetz aus erreichbar sind. Dadurch sind die mittels Ringschluss angeschlossenen Ortslagen der nicht an das Schienennetz angeschlossenen Ortslagen redundant erreichbar. Tritt entlang des ersten Weges über den ersten Anschlusspunkt eine Störung auf, so können die Daten über den zweiten Verzweigungspunkt umgeleitet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner: Vorsehen eines Anschlusspunktes zum Anschluss eines oder mehrerer Glasfaser-Erweiterungskabel innerhalb mehrerer, vorzugsweise aller Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, sowie Verlegen von Glasfaser-Ortslagenfestnetzen in den mehreren Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes ausgehend von den Anschlusspunkten des Ortslagen-Erweiterungsnetzes mit Erweiterungskabeln, die in den Straßen der mehreren Ortslagen des Glasfaser-Grundnetzes verlegt werden.
Auf diese Weise können mit geringem Aufwand die Straßen/Haushalte des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, d.h. die Ortslagen, die das Ortslagen-Erweiterungsnetzes durchläuft, vollständig an das Ortslagen-Erweiterungsnetzes und damit letztlich auch an das Grundnetz angeschlossen werden, indem in diesen Ortslagen mittels ein Glasfaser-Ortslagenfestnetz bildenden Erweiterungskabeln die Haushalte an den in der Ortslage vorgesehenen Anschlusspunkt angeschlossen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner:

Vorsehen eines Anschlusspunktes zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen innerhalb mehrerer, vorzugsweise aller Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, sowie
Anschluss von einer oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen in den mehreren Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes an die Anschlusspunkte des Ortslagen-Erweiterungsnetzes.

Auf diese Weise können mit geringem Aufwand die Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, d.h. die Ortslagen, die das Ortslagen-Erweiterungsnetzes durchläuft, an das 5G-Mobilfunknetz angeschlossen werden. Insbesondere ermöglicht dies einen Hochgeschwindigkeitsanschluss für Haushalte des „Hinterlandes“, bevor dort ein Glasfaserfestnetz verlegt werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner:

Aufstellen von einer oder mehreren Mobilfunkstationen innerhalb einer Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes an einem Ort oder an Orten, die bei einer gegebenen Zahl angeschlossener Mobilfunkstationen eine möglichst große Mobilfunk-Abdeckung der Bevölkerung der Ortslage ermöglichen, und
Anschließen der derart aufgestellten Mobilfunkstation an den Anschlusspunkt der Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes mittels eines oder mehrerer Erweiterungskabel, die in den Straßen der Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes verlegt werden.
Auf diese Weise kann die Mobilfunk-Abdeckung der Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes bei vorgegebener Zahl der Mobilfunkstationen optimiert werden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind der erste und zweite Anschlusspunkt zur Bildung eines Ringschlusses so gelegt, dass die über den Ringschluss an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossenen Ortslagen mit minimalem Verlegeaufwand angebunden werden können.
Nicht notwendigerweise liegen die optimalen Anschlusspunkte zur Bildung eines Ringschlusses innerhalb von an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossenen Ortslagen. Vielmehr kann es günstiger sein, zwischen zwei Ortslagen des Grundnetzes Anschlusspunkte zur Bildung eines Ringschlusses vorzusehen. Zwar sind in diesem Fall eventuell zusätzlich zu den innerhalb der Ortslagen des Glasfaser-Grundnetzes liegenden Anschlusspunkte weitere Anschlusspunkte für Ortslagen-Erweiterungskabel außerhalb der Ortslagen des Grundnetzes erforderlich, dennoch kann - abhängig von den Ergebnissen einer Optimierungsrechnung - dadurch ggf. der Verlegeaufwand insgesamt minimiert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren:

Vorsehen eines Anschlusspunktes für ein Glasfaser-Ortslagenfestnetz in jeder Ortslage des Glasfaser-G rundnetzes ;
in jeder Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes, Verlegen eines Ortslagen-Erweiterungsnetzes, um die Haushalte/Gebäude der Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes mit dem so verlegten Ortslagen-Erweiterungsnetzes über den Anschlusspunkt an das Glasfaser-Grundnetz anzuschließen;
Vorsehen eines Anschlusspunktes für eine oder mehrere Mobilfunk-Basisstationen in jeder Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes;
in jeder Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes, Aufstellen von einer oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen und deren Anschluss an den Anschlusspunkt, um die Haushalte der Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes mit den so aufgestellten Mobilfunkstation über den Anschlusspunkt an das 5G-Mobilfunknetz anzuschließen;
Vorsehen eines Anschlusspunktes in jeder der mittels des Ringschlusses angeschlossenen Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes zum Anschluss eines Glasfaser-Ortslagenfestnetzes;
in jeder mittels Ringschlusses angeschlossenen Ortslage, Verlegen eines Glasfaser-Ortslagenfestnetz, um die Haushalte der mittels Ringschluss angebundenen Ortslage mit dem so verlegten Glasfaser-Ortslagenfestnetz über den Anschlusspunkt an das Ortslagen-Erweiterungsnetz anzuschließen;
Vorsehen eines Anschlusspunktes für eine oder mehrere Mobilfunk-Basisstationen in jeder mittels Ringschlusses angeschlossenen Ortslage;
in jeder mittels eines Ringschlusses angeschlossenen Ortslage, Aufstellen von einer oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen und deren Anschluss an den Anschlusspunkt, um die Haushalte der Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes mit den so aufgestellten Mobilfunkstationen über den Anschlusspunkt an das 5G-Mobilfunknetz anzuschließen.

Auf diese Weise können einerseits die Haushalte der Ortslagen des Schienennetzes, die gleichzeitig wegen der parallelen Verlegung des Glasfaser-Grundnetzes zum Schienennetz auch Ortslagen des Glasfaser-Grundnetzes sind, mittels des in der Ortslage verlegten Glasfaser-Ortslagenfestnetzes an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen werden. Andererseits können diese Haushalte über die in der Ortslage aufgestellten Mobilfunkstationen auch das 5G-Mobilfunknetz nutzen. In ähnlicher Weise können die mittels Ringschlusses angeschlossenen Ortslagen, die nicht Ortslagen des Glasfaser-Grundnetzes sind, durch Verlegen eines dortigen Glasfaser-Ortslagenfestnetzes an das Ortsagen-Erweiterungsnetz und damit auch an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen werden und über die aufgestellten Mobilfunkstationen an das 5G-Mobilfunknetz angeschlossen werden. So ergibt sich eine vollständige Glasfaser- und Mobilfunkabdeckung aller Haushalte des Grundnetzes und des Ortslagen-Erweiterungsnetzes bei minimiertem technischen Aufwand.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner die Ermittlung einer optimierten Netzwerktopologie, aufweisend:

Modellierung von Elementen der Glasfaser-Grundnetzes, insbesondere der Anordnung von Anschlusspunkten für Ortslagen-Erweiterungskabel und/oder Mobilfunkstationen, durch Abbildung in einer Datenbank, wobei bei einer gewählten Lage für einen Anschlusspunkt zu diesem zugeordnet Kosten für die Erstellung des Anschlusspunktes in der Datenbank abgelegt sind;
Modellierung sämtlicher anzuschließender Ortslagen mit ihren Straßen durch Straßenabschnitte und Ablegen der Straßenabschnitte mit zugeordneter Bevölkerungsverteilung sowie zugeordneten Verlegekosten für die Verlegung eines Glasfaserkabels an diesem Straßenabschnitt, die in der Datenbank abgelegt sind;
Modellierung des außerhalb von Straßen für die Verlegung von Glasfaserkabeln in Frage kommenden Geländes durch Ablegen von Verlegekosten für die Verlegung von Glasfaserkabel entlang einer finiten Streckenlänge innerhalb des Geländes in der Datenbank; Vorgabe von Randbedingungen für die Topologie des aufzubauenden Kommunikationsnetzes, wobei die Randbedingungen eines oder mehrere der Folgenden umfassen:
- Ortslagen, die an das Schienennetz angeschlossen sind, werden an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen;
- Anschlusspunkte für das Ortslagen-Erweiterungsnetz innerhalb der Ortslagen des Glasfaser-Grundnetz können vorgegeben oder durch einen Optimierungsalgorithmus gewählt werden; Anschlusspunkte, an die mittels Ringschluss Ortslagen an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen werden sollen, können vorgegeben oder durch einen Optimierungsalgorithmus gewählt werden;
- eine Mindestabdeckung an Haushalten kann für das Ortslagen-Erweiterungsnetz einer Ortslage vorgegeben werden;
- eine Mindestabdeckung an Haushalten kann für das Mobilfunk-Erweiterungsnetz einer Ortslage vorgegeben werden;
- die außerhalb des Grundnetzes liegenden und anzuschließenden Ortslagen können vorgegeben werden;
- Durchlaufen eines Optimierungsalgorithmus, der ausgehend von den in der Datenbank abgelegten Daten diejenige Topologie für das zu verlegende Kommunikationsnetz berechnet, bei der unter den gegebenen Randbedingungen die anzuschließenden Ortslagen mit minimalem Verlegeaufwand an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen werden können, und Aufbau des so berechneten optimierten Glasfasernetzes.

Auf diese Weise kann unter vorgegebenen Randbedingungen die optimale Netzwerktopologie berechnet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner:

Modellierung der Ortslagen in einem GIS-System, das die geographische Ausdehnung der einer Ortslage mit der jeweiligen in einem finiten Bereich der Ortslage lebenden Bevölkerungszahl abbildet;
bei Vorgabe einer minimalen Mobilfunk-Abdeckung in Prozent der Haushalte einer Ortslage als Randbedingung, Berechnen des optimalen Aufstellortes und der minimalen Anzahl von Mobilfunkstationen zur Erreichung der vorgegebenen Mobilfunkabdeckung für die Ortslage.

Auf diese Weise können die Aufstellorte der Mobilfunkstationen einer Ortslage optimiert werden. Der Anschluss der Mobilfunkstationen erfolgt dann über zu verlegende Glasfaserkabel.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind das Glasfaser-Grundnetz wie auch das Ortslagen-Erweiterungsnetz derart ausgebildet, dass

i) an mehreren Schienen-Knotenpunkten des Schienennetzes auch Knotenpunkte des Glasfaser-Grundnetzes vorgesehen sind, und
ii) an den Knotenpunkten des Glasfasernetzes und/oder an dessen Anschlusspunkten aktive Komponenten vorgesehen sind, die es ermöglichen, einen Datenstrom an den Knotenpunkten und/oder Anschlusspunkten des Glasfasernetzes gezielt in eine gewünschte Richtung zu leiten.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren ferner:

Detektion eines Übertragungsfehlers oder einer Leitungsstörung auf einem Übertragungsweg von einem Sender über das von einem ersten Anschlusspunkt eines Ringschlusses abzweigende Ortslagen-Erweiterungskabel zu einem in einer Ortslage des Ringschlusses befindlichen Empfänger; Ändern des Übertragungsweges von dem Sender zu dem Empfänger derart, dass der Übertragungsweg von dem Sender über das von dem zweiten Anschlusspunkt des Ringschlusses abzweigende Ortslagen-Erweiterungskabel zu dem in der Ortslage des Ringschlusses befindlichen Empfänger führt.

Dadurch kann im Falle einer Leitungsstörung auf dem Weg vom ersten Anschlusspunkt eines Ringschlusses zu einem Empfänger, der sich in einer Ortslage des Ringschlusses befindet, eine alternative Route zu dem Empfänger über den zweiten Anschlusspunkt gewählt werden, so dass trotz eines Übertragungsfehlers oder einer Leitungsstörung die Übertragung an den Empfänger ermöglicht werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist ein Glasfasernetz auf:

ein Glasfaser-Grundnetz, das aus Glasfaserkabeln gebildet wird, die entlang von Schienen eines Schienennetzes in zum Zeitpunkt der Verlegung der Glasfasern bereits vorhandenen Kabelführungssystemen des Schienennetzes verlegt werden und damit ein entlang von Schienen verlegtes Glasfaser-Grundnetz bilden, das Ortslagen, innerhalb derer Schienen des Schienennetzes verlaufen, miteinander verbindet;
Anschlusspunkte an dem Glasfaser-Grundnetz, wobei ein Anschlusspunkt zum Anschluss eines oder mehrerer von dem Glasfaser-Grundnetz abzweigender Glasfaser-Erweiterungskabel und/oder zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen oder von Funktürmen, auf denen Mobilfunk-Basisstationen montierbar sind, ausgebildet ist; ein Ortslagen-Erweiterungsnetzes, das durch mehrere Glasfaser-Erweiterungskabel gebildet wird, die jeweils von einem ersten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes abzweigen, durch mehrerer Ortslagen führen, von denen in mindestens einer keine Schienen des Schienennetzes verlaufen, und die jeweils an einem zweiten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes mit dem Glasfaser-Grundnetz verbunden sind und somit einen Ringschluss bilden.

Figurenliste

1 zeigt schematisch einen Ringschluss gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt schematisch einen Ringschluss gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
3 zeigt schematisch ein Ortslagen-Erweiterungsnetz gemäß einem Ausführungsbeispiel.
4 zeigt schematisch ein Mobilfunk-Erweiterungsnetz gemäß einem Ausführungsbeispiel.
5 zeigt schematisch einen Teil des Grundnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel.
6 zeigt schematisch die Netzwerktopologie für einen Region mit mehreren Ortslagen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
7 zeigt schematisch die Netzwerktopologie eines Mobilfunk-Erweiterungsnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein vollständiges Glasfaser-Netz bereitgestellt, dessen Verlegung es sich zu Nutze macht, dass vor Beginn des 5G-Ausbaus bereits ein Schienennetz vorhanden ist, dessen Kabelführungssysteme dazu verwendet werden können, die Glasfaserkabel für das Glasfaser-Grundnetz zu belegen.
In diesen Kabelführungssystemen wird zunächst ein Glasfasernetz verlegt, das parallel zu dem Schienennetz verläuft. Das so gebildete Glasfaser-Grundnetz kann in einem Ausführungsbeispiel im Fall der Bundesrepublik Deutschland dabei beispielsweise auf dem Schienennetz der Deutschen Bahn DB bzw. auf in den zu dem Schienennetz zugehörigen und bereits vor dem 5G-Netzausbau vorhandenen Kabelführungssystemen beruhen. In die Kabelführungssysteme des Schienennetzes wird dabei gemäß einem Ausführungsbeispiel ein deutschlandweites, flächendeckendes, homogenes Hochsicherheits-Glasfaser-Zubringernetz als Glasfaser-Grundnetz mit einer Länge von 27.471 km verlegt. Die Ortslagen, in denen Schienen des Schienennetzes verlaufen und somit auch Glasfasern des Grundnetzes verlegt sind, werden nachfolgend als Ortslagen des Grundnetzes bezeichnet.
Dieses Glasfaser-Grundnetz erstreckt sich dabei bereits über einen großen Teil des Landes, es stellt die Basis dar für eine weitere, noch vollständigere Abdeckung des Landes mit einer flächendeckenden Glasfaserinfrastruktur für ein vollständiges Glasfaser-Festnetz und ein vollständiges 5G-Mobilfunknetz, dessen Basisstationen überall mit Glasfasern angebunden werden müssen.
Ausgangspunkt der Erweiterung dieses Glasfaser-Grundnetzes sind dabei die sogenannten Anschlusspunkte. Bei einem Anschlusspunkt handelt es sich um eine Netzwerkkomponente, mittels derer beispielsweise ein Glasfaserkabel als Erweiterungskabel an das Grundnetz (oder auch an das nachfolgend beschriebene Ortslagen-Erweiterungsnetz) angeschlossen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann an einen solchen Anschlusspunkt eine Mobilfunk-Basisstation angeschlossen werden, die einen Anschluss an das 5G-Mobilfunknetz ermöglicht.
Ausgehend von dem Glasfaser-Grundnetz (nachfolgend auch einfach als „Grundnetz“ bezeichnet), sind gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele verschiedene Erweiterungen dieses Grundnetzes implementierbar.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden weitere Ortslagen, die keine Ortslagen des Grundnetzes sind, an das Grundnetz angeschlossen, und zwar mittels Ringschlüssen. Hierzu wird - ausgehend von einem ersten Anschlusspunkt des Grundnetzes - ein Erweiterungskabel durch mehrere Ortslagen verlegt, die nicht Teil des Grundnetzes sind, und anschließend an einem zweiten Anschlusspunkt erneut mit dem Grundnetz verbunden. Auf diese Weise entsteht ein Ringschluss, der die Ortslagen, die nicht Teil des Grundnetzes sind, mit diesem verbindet.
1 zeigt schematisch einen solchen Ringschluss. Die Ortslagen O1 und O2 sind Ortslagen des Grundnetzes, die Ortslagen O3, O4 und O5 sind nicht an das Schienennetz und damit nicht an das Grundnetz angeschlossen. Mittels eines Ortslagen-Erweiterungskabels, in 1 gestrichelt dargestellt, können die Ortslagen O3, O4 und O5 einen Ringschluss bildend über in den Ortslagen O1 und O2 befindliche, nicht gezeigte Anschlusspunkte an das Grundnetz angeschlossen werden. Durch die Bildung mehrerer derartiger Ringschlüsse entsteht ein „Ortslagen-Erweiterungsnetz“ .
2 zeigt eine Variante eines solchen Ringschlusses gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei sind die Anschlusspunkte für das Ortslagen-Erweiterungsnetz nicht innerhalb der Ortslagen O1 und O2, sondern außerhalb der Ortslagen O1 und O2 an den Orten O1' und O2' vorgesehen, die in 2 als Kreuze dargestellt sind und an denen kein Bahnhof bzw. keine Haltestelle des Schienennetzes vorhanden ist. Eine derartige Bildung des Ringschlusses kann, abhängig von der konkreten geographischen Situation verlegetechnisch günstiger sein als die Variante gemäß 1. Im Falle von 2 entsteht somit ebenfalls ein Ringschluss als Teil eines Ortslagen-Erweiterungsnetz, der die Ortslagen O3, O4 und O5 umfasst, der aber an den Anschlusspunkten O1 und O2 an das Grundnetz angeschlossen ist.
Es wird somit ein Glasfasernetz bereitgestellt, das einerseits ein Grundnetz umfasst, andererseits ein Ortslagen-Erweiterungsnetz. Das Grundnetz besteht aus Glasfaserkabeln, die entlang in den Kabelführungssystemen eines Schienennetzwerks verlegt sind. Dieses Grundnetz enthält mehrere Anschlusspunkte, von denen Ortslagen-Erweiterungskabel abzweigen. Die Anschlussunkte können innerhalb der Ortslagen liegen, an denen sich ein Bahnhof/Haltestelle des Schienennetzes befindet, oder außerhalb dieser Ortslagen. Das Ortslagen-Erweiterungsnetz wird gebildet durch mehrere, jeweils in Ringschlüssen verlegte Ortslagen-Erweiterungskabel. Die Anschlusspunkte, über die ein einen Ringschluss bildendes Ortslagen-Erweiterungskabel mit dem Grundnetz verbunden ist, sind dabei vorzugsweise an Orten vorgesehen, bei denen der Verlegeaufwand zur Bildung eines Ringschlusses minimiert wird. Abhängig davon können die Anschlussspunkte des Grundnetzes, zur Bildung eines bestimten Ringschlusses vorgesehen sind, innerhalb oder außerhalb einer Ortslage des Grundnetzes liegen. Die konkrete Lage der einzelnen Anschlusspunkte wie auch der einzelnen Ringschlüsse kann dabei gemäß eines Ausführungsbeispiels wie nachfolgend genauer beschrieben wird mittels eines Optimierungsverfahrens ermittelt werden.
Ausgehend von dem Glasfasernetz bestehend aus Grundnetz und Ortslagen-Erweiterungsnetz sind dann gemäß einem Ausführungsbeispiel zwei weitere Ausbaustufen des Glasfasernetzes vorgesehen, die sowohl einzeln, gemeinsam, oder nacheinander vorgesehen werden können.
Nachfolgend wird eine erste dieser beiden Ausbaustufen beschrieben, das sogenannte „Glasfaser-Ortslagenfestnetz“. Das Glasfaser-Ortslagenfestnetz bindet innerhalb einer Ortslage die einzelnen Straßen einer Ortslage und/oder deren Gebäude/Haushalte an einen Anschlusspunkt des aus Grundnetz und Ortslagen-Erweiterungsnetz bestehenden Glasfasernetzes an. Hierzu ist in der Ortslage, in der die Ausbaustufe „Glasfaser-Ortslagenfestnetz“ implementiert wird, ein Anschlusspunkt vorgesehen. Handelt es sich um eine Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, d. h. im Falle einer Ortslage, die durch einen Ringschluss eines Ortslagen-Erweiterungskabels an das Grundnetz angeschlossen ist, befindet sich dieser Anschlusspunkt an dem Ortslagen-Erweiterungskabel, das durch die betreffende Ortslage hindurchführt. Handelt es sich hingegen um eine Ortslage des Grundnetzes, so befindet sich dieser Anschlusspunkt an dem Kabel des Grundnetzes, das durch die betreffende Ortslage hindurchführt.
Ausgehend von einem solchen Anschlusspunkt können dann, durch Verlegung eines Glasfasernetzes innerhalb der Ortslage das sogenannte „Glasfaser-Ortslagenfestnetz“, die Straßen und/oder Haushalte der Ortslage an das Grundnetz bzw. das Ortslagen-Erweiterungsnetz angeschlossen werden, z.B. über das Verlegen der Glasfaserkabel in die Wohnstrassen oder Bürgersteige der Wohngebiete. Auf diese Weise kann die Verlegung der „letzten Meile“ in einer Ortslage implementiert werden.
Dies ist schematisch in 3 für eine Ortslage des Grundnetzes schematisch dargestellt. Am Ort des Bahnhofs B der Ortslage des Grundnetzes, durch den die Schienen S verlaufen, befindet sich ein Anschlusspunkt X. Ausgehend von diesem werden gestrichelt dargestellte Glasfaserkabel entlang der Straßen der Ortslage verlegt, um die Straßen/Haushalte der Ortslage an das Glasfasernetz anzuschließen.
In analoger Weise können ausgehend von einem Anschlusspunkt, der innerhalb einer Ortslage vorgesehen ist, die durch einen Ringschluss an das Grundnetz angeschlossen ist, d. h. innerhalb einer Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, die Straßen/Haushalte mittels eines Glasfaser-Ortslagenfestnetzes an das Ortslagen-Erweiterungsnetz und somit auch an das Grundnetz angeschlossen werden.
Nachfolgend wird eine weitere Ausbaustufe des Glasfasernetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel, das sogenannte Mobilfunk-Erweiterungsnetz beschrieben. Bei dem Mobilfunk-Erweiterungsnetz handelt es sich - wie beim Glasfaser-Ortslagenfestnetz - um eine Komponente, die über Anschlusspunkte, die in den Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes und/oder des Grundnetzes vorgesehen sind, angeschlossen wird und das Glasfasernetz erweitert.
Alternativ oder zusätzlich zum zuvor beschriebenen Glasfaser-Ortslagenfestnetz kann hierzu durch Anschluss von einem oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen an den in einer Ortslage des Grundnetzes oder des Ortslagen-Erweiterungsnetzes vorgesehenen Anschlusspunkt eine Anbindung der Haushalte der Ortslage an das 5G-Mobilfunknetz erfolgen. Dies ist in 4 schematisch für eine Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes dargestellt. Etwa in der geographischen Mitte der Ortslage ist eine Mobilfunk-Basisstation mittels eines gestrichelt dargestellten Glasfaserkabels an den in der Ortslage vorgesehenen Anschlusspunkt X und somit an das Ortslagen-Erweiterungsnetz angeschlossen. Auf diese Weise kann eine Anbindung der Haushalte der Ortslage an das 5G-Mobilfunknetz erfolgen.
Die Verlegung weiterer Glasfaserkabel zur Bildung eines Glasfaser-Ortslagenfestnetzes auf der Grundlage eines Ortslagen-Erweiterungsnetzes mittels Anschlusspunkten, wie in 3 gezeigt und eines Mobilfunk-Erweiterungsnetzes wie in 4 gezeigt können beide gleichzeitig in einer Ortslage verwirklicht werden. Hierfür kann sowohl der gleiche Anschlusspunkt wie auch verschiedene Anschlusspunkte verwendet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel erfolgt in einer ersten Ausbaustufe der Anschluss des Mobilfunk-Erweiterungsnetzes mittels einer oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen, danach der Ausbau des Glasfaser-Ortslagen-Festnetzes wie in 3 gezeigt, da dieses in der Regel eine längere Aufbauzeit erfordert und so vergleichsweise schnell die Haushalte zumindest mittels Mobilfunk mit dem 5G-Netz verbunden sind und so Gigabitdatenübertragungsraten für die Haushalte verfügbar gemacht werden, bevor die allerletzten Meter im Glasfasernetz zu den Häusern gelegt werden können.
Der konkrete Ort, an dem einer oder mehrere Mobilfunk-Basisstationen in einer Ortslage aufgestellt werden, kann dabei mittels einer Optimierungsrechnung ermittelt werden, indem die Mindestabdeckung an Haushalten, die im Netzbereich des 5G-Netzes liegen sollen, vorgegeben wird. Ausgehend davon können dann die minimale Anzahl an Basisstationen sowie deren optimaler Standort ermittelt werden.
Somit umfasst das Glasfasernetz gemäß einem Ausführungsbeispiel die folgenden Komponenten bzw. Ausbaustufen:

a) Ein Grundnetz, das entlang der Schienen eines Schienennetzes verläuft
b) Ein Ortslagen-Erweiterungsnetz durch Ortslagen-Erweiterungskabel gebildeten mit Ringschlüssen, die an jeweils zwei Anschlusspunkten mit dem Grundnetz verbunden sind
c) ein Glasfaser-Ortslagenfestnetz jeweils in den Ortslagen der Ringschlüsse und der Ortslagen des Grundnetzes
d) ein Mobilfunk-Erweiterungsnetz, ebenfalls jeweils in den Ortslagen der Ringschlüsse und der Ortslagen des Grundnetzes

In den Ortslagen des Grundnetzes sowie in den Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes sind dabei jeweils Anschlusspunkte vorgesehen, um die Komponenten c) und d) anzuschließen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in jeder durch einen Ringschluss an das Grundnetz angeschlossenen Ortslage (z. B. die Ortslage O3, O4 und O5 in 1 und 2; hier das Ortslagen-Erweiterungsnetz) ein Anschlusspunkt im Ortslagen-Erweiterungsnetz vorgesehen, ausgehend von dem dann in der Ortslage analog zu der Ortslage des Grundnetzes ein Glasfaser-Ortslagen-Erweiterungsnetz ein Ortslagen-Erweiterungskabel wie in 3 gezeigt oder ein Mobilfunk-Erweiterungsnetz wie in 4 gezeigt aufgebaut wird.
Vorzugsweise erhält gemäß einem Ausführungsbeispiel jede Haltestelle im Netz der Deutschen Bahn einen Anschlusspunkt zum Glasfaser-Grundnetz. Ein solcher Anschlusspunkt ist dabei dazu ausgebildet, ein oder mehrere Glasfaserkabel an das Grundnetz anzuschließen, wobei das oder die so angeschlossenen Glasfaserkabel dann wie in 3 gezeigt dazu dienen können, ein Glasfaser-Ortslagenfestnetz zu bilden. Ein solcher Anschlusspunkt wird nachfolgend auch als „point of presence PoP“ bezeichnet. An einem solchen PoP kann auch ein Ortslagen-Erweiterungskabel angeschlossen werden, um gemäß 1 einen Ringschluss zu bilden. Alternativ zu einem Glasfaserkabel oder mittels eines Glasfaserkabels kann an einem solchen PoP auch eine Mobilfunk-Basisstation angeschlossen werden. Implementiert werden können solche Anschlusspunkte beispielsweise mittels standardisierter Schaltschränke für Glasfasertechnik, die auch aktive Komponenten, wie CWDMs (coarse wavelength division multiplexer) oder DWDMs (dense wavelength division multiplexer) aufnehmen können.
Die Anschlusspunkte enthalten dabei vorzugsweise eine oder mehrere Komponenten, die ein gezieltes Routing, gesteuert durch eine Leitzentrale bzw. ein NOC ermöglichen. Im Falle einer Leitungsstörung auf dem Weg vom ersten Anschlusspunkt eines Ringschlusses zu einem Empfänger in einer Ortslage des Ringschlusses kann dann, bei Detektion der Störung, die Übertragung über den zweiten Anschlusspunkt des Ringschlusses umgeleitet werden. Auf diese Weise wird eine redundante Anbindung der Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes ermöglicht.
Der Anschluss einer Mobilfunk-Basisstation kann dabei mittels eines Funkturms erfolgen, auf dem die Basisstation angebracht ist.
Der Ringschluss von Ortslagen des Hinterlandes und deren Anschluss an das Grundnetz erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel mittels eines Ortslagen-Erweiterungskabels, das von einem Anschlusspunkt des Grundnetzes aus wie in 1 oder Fig. gezeigt durch mehrere Ortslagen des Hinterlandes hindurchführt und dann zum Grundnetz bzw. einem dort vorgesehenen weitern Anschlusspunkt zurückführt.
Das so angeschlossene Ortslagen-Erweiterungskabel kann dann dazu verwendet werden, über darin vorgesehene Anschlusspunkte, von denen dann weitere Glasfaserkabel abzweigen, die zu den jeweiligen Straßen bzw. Gebäuden/Haushalten der Ortslage führen (Fiber-to-the-Home FTTH/Fiber-to-the-Building FTTB), die Haushalte der Ortslage an das Glasfaser-Grundnetz anzuschließen (vgl. 3) oder mittels Mobilfunk-Basisstationen einen Anschluss an das Mobilfunknetz zu erreichen (4).
Bisher wurden lediglich Verzweigungspunkte des Glasfasernetzes beschrieben, an denen ein Kabel von einem anderen abzweigt. Diese Verzweigungspunkte wurden als „Anschlusspunkte“ oder PoP bezeichnet, weil ein Kabel an ein anderes an einem solchen Punkt „angeschlossen wird. Neben solchen Anschlusspunkten, bei denen ein Kabel von einem anderen abzweigt, gibt es jedoch in dem Glasfasernetz gemäß einem Ausführungsbeispiel auch noch sogenannte „Kreuzungspunkte“, an denen sich zwei oder mehrere Kabel kreuzen. Die Kabel des Grundnetzes kreuzen sich beispielsweise an Kreuzungspunkten des Schienennetzes. An solchen Kreuzungspunkten werden vorzugsweise sogenannte „Cross Connection Points“ implementiert, die ein Routing der Signale an den Kreuzungspunkten ermöglichen.
Das Glasfasernetz bestehend aus Grundnetz und Ortslagen-Erweiterungsnetz enthält somit „Anschlusspunkte“ oder „Verzweigungspunkte“, die nachfolgend auch als PoP oder als Zugangspunkte bezeichnet werden, sowie ferner „Kreuzungspunkte“ (Cross Connection Points), an denen sich zwei oder mehrere Kabel kreuzen.
In einem Ausführungsbeispiel werden zum Aufbau eines Glasfasernetzes landesweit insgesamt bis zu 5.576 Kreuzungs- und Verzweigungspunkte (5.139 PoPs plus 437 Cross-Connect-Points) aufgebaut. Die Cross-Connection-Points sind gemäß einem Ausführungsbeispiel implementiert als vorkonfigurierte Container, die auf standardisierten Fundamenten auf vorgesehenen Freiflächen inkl. einer Umzäunung und Videoüberwachung aufgebaut werden. Zugangskontrolle ist vorzugsweise vorgesehen. Innerhalb der Container befinden sich Racks, die die eingehenden Glasfaserkabel aufnehmen und Racks, die für die ausgehenden Glasfaserkabel vorgesehen sind. Dazwischen werden je nach Produktspezifikation die Glasfaserkabel durchgepatcht oder durch aktive Komponenten geschaltet. Diese aktiven Komponenten, die beispielsweise durch ROADMs und/oder DWDMs und/oder CWDMs implementiert werden können, werden dann dazu genutzt, die Datenströme gemäß der definierten Anforderungen im Glasfasersystem von einem NOC (Network Operations Center, d. h. einer Leitzentrale) zu steuern. Die Cross-Connection-Points ähneln insoweit den Anschlusspunkten, sind aber echte „Kreuzungspunkte“, an denen sich zwei oder mehr Glasfaserkabel des Grundnetzes kreuzen und nicht lediglich - wie im Falle des Anschlusspunktes - ein weiteres Kabel an das Grundnetz angeschlossen wird.
Mit dem oben beschriebenen Grundnetz entsteht ein neues Paradigma von Glasfasernetzen, das auf der Verlegung entlang eines Schienennetzes sowie dem Vorsehen von Anschlusspunkten an den Bahnhöfen oder Haltestellen basiert und als Fiber-to-the-Station bezeichnet werden kann. Es ermöglicht ein flächendeckendes Grund-Glasfaserzubringersystem in einem Flächenland wie Deutschland, wobei dann ausgehend von den Bahnhöfen über Anschlusspunkte Ortslagen angeschlossen werden und auch Ortslagen des Hinterlandes mittels Ringschlüssen effizient an das Glasfasernetz angeschlossen werden können.
Für einen Aufbau eines wie oben beschriebenen Glasfaser-Grundnetzes ist mit Kosten von ca. 1,5 Mrd. EUR zu rechnen.
Ausgehend von dem Glasfaser-Grundnetz, das entlang des Schienennetzes ausgebildet ist, wird dann in den Ortslagen das sogenannte Ortslagen-Erweiterungsnetz aufgebaut. Dies kann einerseits mittels Glasfaser wie in Verbindung mit 3 beschrieben erfolgen, andererseits mittels Mobilfunkanbindung wie in Verbindung mit 4 beschrieben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird auf der Basis des Grundnetzes, das 5.576 Anschlusspunkte bzw. Zugangspunkte umfasst, von denen die meisten innerhalb, einige jedoch auch außerhalt von Ortslagen liegen, zur Ausbildung des Ortslagen-Erweiterungsnetzes jede der 45.195 Ortslagen in Deutschland über die Zugangspunke mittels Ringschlüssen an dieses Grundnetz angeschlossen. Von allen 45.195 Ortslagen in Deutschland liegen 40.669 Ortslagen weiter als 1 km von einem Zugangspunkt zum Glasfaser-Grundnetz entfernt. Nicht jeder Zugangspunkt des Glasfaser-Grundsystems entspricht einer Ortslage, so erklärt sich, dass die Differenz zwischen 45.195 und 5.576 kleiner ist als 40.669. Es gibt also 40.669 Ortslagen, die mehr als 1 km vom Schienensystem und damit vom Glasfaser-Grundnetz entfernt und die einer gesonderten Anbindung durch das Ortslagen-Erweiterungsnetz bedürfen. Deren Anbindung wird durch Ringschlüsse von Ortslagen-Erweiterungskabeln, die jeweils an zwei Zugangspunkten des Grundnetzes angeschlossen sind, vollzogen. Auf diese Weise entsteht ein vollständiges Ortslagen-Erweiterungsnetz in Deutschland. Durch die Kombination von Glasfaser-Grundnetz und Ortslagen-Erweiterungsnetz lässt sich mit vergleichsweise geringem technischen und materiellen Aufwand und zu vertretbaren Kosten ein darauf aufbauendes und angeschlossenes 5G-Netz ausbauen. Die Besonderheit an 5G liegt auch darin, dass mit 5G ein Anschluss der Basisstationen an ein Glasfasernetz obligatorisch sein wird, was heute nicht der Fall ist. Durch die Netzstruktur bestehend aus Grundnetz und Ortslagen-Erweiterungsnetz mit jeweiligen Anschlusspunkten in den Ortslagen kann mit vergleichsweise geringem Verlegeaufwand an Material und Kosten eine 5G-Anbindung in allen Ortslagen erzielt werden, was mit anderen Netzwerktopologien nur unter immensen Kosten und hohem Aufwand möglich wäre.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Ortslagenerweiterungsnetz dabei mittels Ringschlüssen von solchen Ortslagen, die nicht Ortslagen des Grundnetzes sind, aufgebaut, wobei ein Ringschluss an 2 Punkten an das Grundnetz angeschlossen wird.
Die Ringschlüsse werden vorzugsweise mit Hilfe von Methoden aus dem Operations Research (Ansatz des Minimal Spanning Tree-Verfahrens) zum Erreichen minimaler Entfernungen zwischen den Ortslagen und zur Minimierung der benötigten Kabellänge gebildet.
Zur Berechnung der Netzwerktopologie und zur Anwendung der Optimierungsalgorithmen wird vorzugsweise ein GIS (Graphic Information System)-System verwendet, in dem Schienenstrecken, Straßen und Ortslagen sowie Bevölkerungsdaten in Form finiter Elemente abgelegt sind. Damit können dann bei Vorgabe diverser Randbedingungen, etwa der Eingabe von Kostenparametern für Kabelverlegung/Streckeneinheit, unterschiedliche Topologien evaluiert werden und die optimale Topologie für den Anschluss sämtlicher Ortslagen an das Grundnetz ermittelt werden. Insbesondere kann so die optimale Topologie für die Ringschlüsse zum Anschluss aller Ortslagen an das Grundnetz ermittelt werden.
Durch die Verlegung von Ringen und deren Anschluss an zwei Anschlusspunkten/PoPs des Grundsystems wird zudem jede Ortslage redundant angeschlossen. So erhält jede Ortslage in Deutschland einen Anschlusspunkt zum Glasfaser-Grundnetz. Mittels einer Datenbasis wurden Berechnungen des Verlegeaufwands durchgeführt. Ausgehend von diesen Berechnungen werden für diese Verlegung von Ringen zur Anbindung der Ortslagen, die nicht Teil des Grundnetzes sind, maximal 100.932 km Glasfaserkabel benötigt. Von den 100.932 km fallen 82.066 km auf die eigentlichen Ortslagen-Erweiterungskabel für das Ortslagen-Erweiterungsnetz und 18.866 km auf die notwendigen Ringschlüsse. Diese Grunddaten können weiter optimiert werden und basieren GIS-Berechnungen der Luftlinien-Entfernungen. Erfahrungsgemäß wird ein Aufschlag von ca. 40% für die Verlegung dieser Kabel neben der vorhandenen Wohnstrassen notwendig, was zu 141.305 km führt. Die Differenz von 40.373 km in den Wohnstraßen liegend kann teilweise direkt für die Anbindung der Häuser/Gebäude an das Glasfasersystem genutzt werden.
Der Aufbau eines solchen Systems aus Grundnetz und Ortslagen-Erweiterungsnetz, das lediglich aus den die Ringschlüssen bildenden Ortslagen-Erweiterungskabeln besteht, ohne Verlegung eines weiteren Glasfaser-Ortslagenfestnetzes für die direkte Anbindung der Häuser/Gebäude ausgehend vom Anschlusspunkt in jeder Ortslage innerhalb der mittels Ringschlüssen angeschlossenen Ortslagen, wird Berechnungen zufolge ca. 11,0 Mrd. EUR kosten (100.932 km Luftlinie * 1,4 (Korrekturfaktor Straße) * 75.000 EUR/Verlegungsmeter).
Auf der Basis des Grundnetzes oder des Ortslagen-Erweiterungsnetzes werden dann gemäß einem Ausführungsbeispiel je nach Flächenausdehnung jeder Ortslage 1-3 Funktürme ausgehend vom PoP mit einem Ausleuchtungsradius von 1 km um den PoP der Ortslage angesiedelt.
Dadurch können je Ortslage zwischen 3 und 7,5 km² mit 5G ausgeleuchtet werden. Durch die Anbindung der Mobilfunk-Basisstationen bzw. Funktürme an das Glasfaser-Grundnetz und das Management des Datentransfers jedes Funkturmes können so Gigabit-Datenraten für jeden Teilnehmer in der Fläche umgesetzt werden. Für eine 74,7%-ige Versorgung der Bevölkerung sind ca. 46.245 Funktürme notwendig. Falls lediglich an jedem in einem Bahnhof vorgesehenen PoP ein Funkturm angeschlossen wird, wird bereits eine Abdeckung in Höhe von 24,3% der Bevölkerung erreicht. Der vollständige Anschluss von Funktürmen an die Anschlusspunkte des Glasfasergrundnetzes und des Ortslagen-Erweiterungsnetzes führt wie erwähnt zu einer 74,7%-igen Abdeckung der Bevölkerung mittels 46.245 Funktürmen. Auf diese Weise kann schnell und flächendeckend eine Versorgung der Bevölkerung mit Gigabit-Datenübertragungsraten zu geringen Kosten und mit geringem technischen und materiellen Aufwand und dennoch hoher Abdeckung erreicht werden. Hiermit ist zum ersten Mal eine flächendeckende Versorgung der Bevölkerung auch in den Randlagen Deutschlands möglich. Die 74,7%-ige Abdeckung ist tatsächlich sogar noch viel größer, weil in den bisherigen Berechnungen die Stadtgebiete der größten Städte, in denen ca. 20% der deutschen Bevölkerung liegen, nicht berücksichtigt wurde, so dass hier ein reiner Flächenwert entsteht, der eigentlich in Bezug zu einem 80%-igen Teil der Bevölkerung gesetzt werden muss und damit bei tatsächlicher Umsetzung erheblich ansteigt. Der vorgeschlagene Ansatz der vorliegenden Erfindung ermöglicht erstmalig eine Lösung des technischen Problems, mit vertretbarem technischen Aufwand für die 80% der Bevölkerung Deutschlands, die nicht in Stadtgebieten wohnen, eine Hochgeschwindigkeitsnetz-Anbindung bereitzustellen.
Gemäß einem leicht modifizierten Ausführungsbeispiel sind an einem Anschlusspunkt einer Ortslage eine oder mehrere Mobilfunk-Basisstationen mittels einer oder mehrerer von dem Anschlusspunkt abzweigender Glasfaserkabel angeschlossen. Dabei ist die Topologie der Standorte der Mobilfunktürme sowie der Glasfaserkabel, mittels derer sie an das Grundnetz angeschlossen sind, so gewählt sind, dass als Randbedingungen einerseits eine gewählte Mindest-Abdeckung der Ortslage mit 5G-Mobilfunk ermöglicht wird. Die konkrete Topologie kann dabei mit herkömmlichen Optimierungsmethoden unter Vorgabe der gewünschten Randbedingungen ermittelt werden. Auf diese Weise kann gegenüber dem einfachen Anschluss von Mobilfunkbasisstationen an den PoPs der Bahnhöfe eine höhere Netzabdeckung erzielt werden, allerdings auf Kosten der Verlegung von Glasfaserkabeln von den PoPs bis zu den Aufstellorten der Basisstationen.
Durch den Anschluss von Mobilfunk-Basisstationen bzw. Funktürmen an die Anschlusspunkte bzw. PoP des Grundnetzes kann so ein 5G-Ortslagen-Mobilfunknetz aufgebaut werden. Dieses 5G-Ortslagen-Mobilfunknetz wird dabei gemäß einem Ausführungsbeispiel durch den Anschluss an ein Ortslagen-Erweiterungsnetz ausgebaut, bevor die letzten Meter in den Wohnstraßen an den PoP des Ortslagen-Erweiterungsnetzes soweit ausgebaut sind, dass alle Haushalte mittels in der Ortslage verlegter Glasfaserkabel (das Glasfaser-Ortslagenfestnetz) an das Grundnetz und das Ortslagen-Erweiterungsnetz angeschlossen sind. Auf diese Weise können mittels 5G-Mobilfunk-Anbindung die Haushalte in der Fläche an das 5G-Netz angebunden werden, bevor die Haushalte dort mittels verlegter Kabel angebunden sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist insgesamt jeder zu verlegende Glasfasermeter gekoppelt an die topographisch günstigste Verlegungsvariante, ausgehend vom flächendeckenden Grundnetz. Durch das Grundnetz, die Ringbildungen und die logistisch minimierten Anschlussentfernungen der technische und materielle Aufwand für den Ausbau eines 5G-Netzes in der Fläche minimiert werden. Vorläufige Berechnungen ergeben als Kosten eines solchen Systems ca. 8,5 Mrd. EUR (46.245 Funktürme à 170.000 EUR/Funkturm inkl. Anbindung und aktivem Equipment).
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel können auf Grundlage des Ortslagen-Mobilfunknetzes auch noch die übrig gebliebenen, noch nicht ausgeleuchteten Straßenkilometer mit weiteren Funktürmen ausgebaut werden. Hierzu werden entlang der anzuschließenden Straßen weitere Glasfaserkabel verlegt, an die dann Mobilfunkstationen angeschlossen werden.
Mit dem so gebildeten Glasfaser-5G-Straßen-Mobilfunknetz kann dann einerseits autonomes Fahren von der Infrastruktur her ermöglicht werden, andererseits kann parallel die Nutzung von Telekommunikations-Services erfolgen.
Auf diese Weise können 76,2% aller Straßen in Deutschland dann für autonomes Fahren versorgt werden. Eine 100%-ige Versorgung aller Straßen kann Berechnungen zufolge mit maximal weiteren 94.566 Funktürmen (ausgehend von einem Ausleuchtungsradius von 1 km) sichergestellt werden.
Nachfolgend werden die Vorteile der beschriebenen Ausführungsbeispiele weiter erläutert, wobei zunächst auf die Kosten für den Ausbau eines derartigen Netzes eingegangen wird. Als Vergleichsgröße dienen dabei die geschätzten 100 Mrd. EUR, die für den Ausbau von FTTH (Fiber-To-The-Home) bei herkömmlicher Verlegetechnik mittels Glasfaserverlegung der Fläche für ein vollständiges Glasfaser-Festnetz in Deutschland veranschlagt werden sowie die 80 Mrd. EUR, die für ein flächendeckendes Mobilfunknetz geschätzt werden, was in Summe 180 Mrd. EUR als Vergleichsmaßstab ergibt. Die Kosten für ein Kommunikationsnetz gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung ergeben sich jedoch wie folgt.
Für das in obigen Ausführungsbeispielen beschriebene Glasfaser-Grundnetz liegen die geschätzten Kosten bei 1,5 Mrd. EUR. Für die darauf aufbauende Erweiterungsstufe Ortslagen-Erweiterungsnetz, d. h. den Anschluss weiterer Ortslagen mittels Ringschlüssen bildenden Ortslagen-Erweiterungskabeln liegen die Kosten voraussichtlich bei 11,0 Mrd. EUR.
Für die darauf wiederum aufbauende Erweiterungsstufe Ortslagen-Mobilfunknetz, bei der in den Ortslagen-Erweiterungskabeln Anschlusspunkte zum Anschluss von Mobilfunk-Basisstationen vorgesehen sind, ist mit Kosten in Höhe ca. 8,5 Mrd. EUR zu rechnen. Da hierdurch ein Abdeckungsgrad von 74,7% der Bevölkerung erreicht wird, fehlen jedoch noch 25,3%. Vorläufigen Berechnungen zufolge kann mit weiteren maximal 46.245 Funktürmen eine annähernd 100%-ige Abdeckung erreichen, was weitere Kosten in Höhe von 8,5 Mrd. EUR bedeutet, also insgesamt 17,0 Mrd. EUR.
Mit der Umsetzung dieser Ausbaustufe wäre ein Äquivalent zur Erfüllung der Funktionen Fiber-To-The-Home des herkömmlichen Ansatzes erreicht. Insofern können summarisch die Kosten von 1,5 Mrd. EUR plus 11,0 Mrd. EUR plus 17 Mrd. EUR = 29,5 Mrd. EUR angesetzt werden.
Für einen vollständigen Vergleich mit den 180 Mrd. EUR für den herkömmlichen Netzausbau im Bereich Festnetz und Mobilfunknetz müssen noch die letzten Wohnstraßen-Kilometer ausgehend von dem Zugangspunkten in den Ortslagen in der Verlegung hinzugerechnet werden. Für den Ausbau des Glasfaser-Ortslagenfestnetzes, also der der allerletzten Meilen (die Anbindung aller Häuser und Gebäude durch die Verlegung von Glasfaserkabeln in den Wohnstraßen, die an das das Glasfaser-Ortslagen-Erweiterungsnetz gemäß 3 angeschlossen sind) ist dann mit Kosten von ca. 62,8 Mrd. EUR für die restlichen 314.183 Wohnstraßen-km (bei Verlegung von Glasfaserkabel auf beiden Seiten der Straßen) zu rechnen.
Es verbleibt dann noch der Hausanschluss für ca. 19. Mio. Wohngebäude * 500 EUR/Wohngebäude, was ca. 9,5 Mrd. EUR ergibt.
Diese Berechnungen führen zu einer Summe von 101,8 Mrd. EUR für die vollständige Verlegung eines Glasfaser-Netzes in Deutschland versus 180 Mrd. Euro geschätzten Kosten im Bereich der konventionellen Verlegung, ohne die spezielle Topologie gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung
Durch die verlegungstechnische Optimierung und der Verbindung von Fest- und Mobilfunknetz ergeben sich somit erheblichen Synergien.
Der Kostenvorteil liegt also bei über 70 Mrd. EUR, wobei es sich hier jedoch nicht nur um einen Kostenvorteil, sondern auch um Materialeinsparung und eine schnellere und weniger aufwändige Verlegung, also um eine Reduktion des technischen Aufwands handelt.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele sowie deren Komponenten beschrieben.
Eine besonders günstige Verlegungsmöglichkeit zur Erstellung des Glasfaser-Grundnetzes ist - wie bereits beschrieben - die Verlegung von Glasfaserkabel in die Kabelführungssysteme eines Schienennetzbetreibers, etwa der Deutsche Bahn AG. Dies ermöglicht es, in kürzester Zeit ein sich landesweit erstreckendes Netz legen zu können, da die Rahmen bzw. die Kabelführungssysteme, bereits größtenteils aufgebaut sind.
Das so verlegte Glasfaser-Grundnetz des Glasfasernetzes erreicht eine sehr große Flächenabdeckung. Auf der Basis des Glasfaser-Grundnetzes wird ein darüber hinaus reichendes Glasfasernetz als Ortslagen-Erweiterungsnetz aufgebaut, welches ausgehend von Anschlusspunkten PoP des Grundnetzes in jede Ortslage, auch die des Hinterlandes, hineinreicht, die über Ortslagen-Erweiterungskabel gemäß 1 oder 2 angeschlossen sind.
In einem Erweiterungsschritt wird dann das in jeder Ortslage vorhandene Glasfaserkabel für die Anbindung einer neuen 5G-Mobilfunkinfrastruktur gemäß 4 genutzt. Jeder Anschlusspunkt jeder Ortslage erhält dabei 1-3 Funktürme, die über das Ortslagenerweiterungsnetz an das Grundnetz angeschlossen werden und für 5G verwendet werden können. Im Open-Access kann sich beispielsweise jeder 5G-Lizenznehmer auf die Funktürme seine eigenen Sendeanlagen bauen.
Auf diese Weise wird ermöglichst, dass jede Ortslage auch einen Zugang zur neuen Technologie 5G erhält. Jede Ortslage bekommt damit einen Glasfaserzugang (über den Anschlusspunkt) und einen 5G-Mobilfunkzugang (über die Basisstation). Dies hat eine erhebliche Konsequenz für die Gigabit-Datenübertragungsversorgung der Fläche: Mit einer Kombination beider Systeme kann ab dem Zeitpunkt des Aufbaus der Infrastruktur jeder Haushalt in jeder Ortslage mit sehr hohen Datenübertragungsraten arbeiten. Die für den Anschluss erforderlichen letzten Meilen für die Haushalte, die sich nur noch im Bereich mehrere Hundert Meter bewegen und mittels derer das Glasfasen-Erweiterungsnetz direkt zu den Gebäuden geführt wird (FTTH), kann zeitlich entzerrt erfolgen.
Schließlich kann auf der Basis des so aufgebauten Netzes jede Straße noch mit Funktürmen versehen werden, um autonomes Fahren zu ermöglichen und parallel hohe Datenübertragungsraten in die Fahrzeuge zuzulassen.
Nachfolgend wird die Planung der Topologie des Gesamtnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Zur Berechnung der Netzwerkplanung wird gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Datenbank aufgebaut und ein Geoinformationssystem (GIS-System) verwendet. Alle einzelnen Strecken (sowohl Schienenstrecken wie auch das Straßen- und Wegenetz) sind dabei auf kleinere Einheiten oder „finite Elemente“ heruntergebrochen, die in der Datenbank zusammen mit den einem Streckenelement zugeordneten Bevölkerungsdaten abgelegt sind, d. h. welche Anzahl an Bewohnern in einem „finiten Element“ wohnen. Eine Einheit des Netzes kann so als Straßen- oder Schienenabschnitt mit einem daran entlang verlegten Glasfaserabschnitt dargestellt werden, wobei zu jedem Abschnitt die damit angebundene Bevölkerungszahl und/ Haushalte sowie die Verlegekosten für den Streckenabschnitt in der Datenbank abgelegt sind. Das Gesamtnetz kann so als Summe von einzelnen Streckenabschnitten und Straßenabschnitten oder finiten Elementen dargestellt oder modelliert werden, entlang derer Glasfaserkabel verlegt sind. Ein Streckenabschnitt ist dabei beispielsweise eine klar definierte Distanz zwischen zwei Haltestellen der des Schienenbetreibers und orientiert sich am Verlauf der Eisenbahnlinie, ein Straßenabschnitt ist beispielsweise ein Abschnitt einer Straße mit einer bestimmten Länge.
Die Netzwerkplanung für das Gesamte Glasfasernetz hat damit für das Grundnetz als Grundelement den Streckenabschnitt, für das Ortslagenerweiterungsnetz hingegen den Straßenabschnitt als in der Datenbank abgelegte Grundelemente. Zusätzlich können auch in der Datenbank Randbedingungen vorgegeben werden.
Als weitere in der Datenbank abgelegte Daten können beispielsweise die geographischen Lagen von Anschlusspunkten abgelegt werden sowie die diesen zugeordneten Erstellungskosten, abhängig von der geographischen Lage.
Jeder Streckenabschnitt des Grundnetzes wird dann in der Modellierung durch die Datenbank bzw. das GIS-System komponentenweise aufgebaut, wobei folgende Grundkomponenten zum Einsatz kommen: Das Glasfaserkabel, die Anschlusspunkte oder Anschlusspunkte zum Netz („Point-of-Presence“ bzw. kurz PoP), die Knotenpunkte oder Kreuzungspunkten im Netz (auch bezeichnet als „Cross-Connection-Points“ bzw. CCP), Spleißstellen sowie Network-Operations-Center (kurz NOCs).
Es erfolgt dann eine Modellierung des Gesamtnetzes unter Einbeziehung sämtlicher anzuschließender Ortslagen mit ihren Straßen durch Straßenabschnitte und Ablegen der Straßenabschnitte mit zugeordneter Bevölkerungsverteilung sowie zugeordneten Verlegekosten für die Verlegung eines Glasfaserkabels an diesem Straßenabschnitt in der Datenbank.
Daneben erfolgt eine Modellierung des außerhalb von Straßen für die Verlegung von Glasfaserkabeln in Frage kommenden Geländes durch Ablegen von Verlegekosten für die Verlegung von Glasfaserkabel entlang einer finiten Streckenlänge innerhalb des Geländes in der Datenbank.
Ferner können Randbedingungen für die Topologie des aufzubauenden Kommunikationsnetzes vorgegeben werden, wobei die Randbedingungen beispielsweise eines oder mehrere der Folgenden umfassen können:

1) Ortslagen, die an das Schienennetz angeschlossen sind, werden an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen
2) Anschlusspunkte für das Ortslagen-Erweiterungsnetz innerhalb der Ortslagen des Glasfaser-Grundnetz können vorgegeben oder durch einen Optimierungsalgorithmus werden.
3) Anschlusspunkte, an die mittels Ringschluss Ortslagen an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen werden sollen, können vorgegeben oder durch einen Optimierungsalgorithmus gewählt werden.
4) eine Mindestabdeckung an Haushalten kann für das Ortslagen-Erweiterungsnetz einer Ortslage vorgegeben werden
5) eine Mindestabdeckung an Haushalten kann für das Mobilfunk-Erweiterungsnetz einer Ortslage vorgegeben werden
6) die außerhalb des Grundnetzes liegenden und anzuschließenden Ortslagen können vorgegeben werden;

Weitere Randbedingungen sind ebenfalls vorstellbar. Insgesamt lässt sich dann basierend auf den abgelegten finiten Elementen durch Variation des Aufbaus des gesamten Netzes bei Einhaltung der vorgegebenen Randbedingungen mittels Durchlaufen eines Optimierungsalgorithmus ausgehend von den in der Datenbank abgelegten Daten diejenige Topologie für das zu verlegende Kommunikationsnetz berechnen, bei der unter den gegebenen Randbedingungen die anzuschließenden Ortslagen mit minimalem Verlegeaufwand an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen werden können. Ausgehend von der so berechneten Topologie erfolgt dann der Aufbau des so berechneten optimierten Kommunikationsnetzes.
Als Glasfaserkabel kommen gemäß einem Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit der jeweiligen Strecke Kabel des Standards ITU 652.D mit 48, 96 oder 216 Fasern zum Einsatz. Als Anhaltspunkt für die Dimensionierung der Kabel kann dabei die DB-Einordnung der entsprechenden Eisenbahnlinie (bspw. ICE-Strecke vs. RB-Strecke dienen, da dies einen guten Näherungswert für den erwarteten Traffic bzw. die Nachfrage bildet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist nicht nur an jedem Bahnhof, sondern auch an jeder Haltestelle der DB ein Anschlusspunkt („PoP“) zum Glasfaser-Grundnetz vorgesehen („Jede Haltstelle erhält ihren PoP“). Vorzugsweise werden die PoPs dabei auf Grundstücken der DB platziert, wodurch im Betrieb die Mitarbeiter freien Zugang zur Technik haben, ohne auf interne Prozesse der DB zugreifen zu müssen.
Vorzugsweise an allen, gemäß eines Ausführungsbeispiels an den weitaus meisten der Kreuzungspunkte der Eisenbahnlinien auch Kreuzungspunkte des Glasfaser-Grundnetzes, sogenannte Cross Connection Points CCP, installiert. Die CCP werden dabei vorzugsweise durch mittels vorkonfigurierter Container aufgebaut, die sämtliche aktiven Komponenten des Netzes enthalten. In den CCPs werden die Glasfaserkabel hineingeführt und herausgeführt.
Dazwischen liegen Racks mit allen für die Verschaltung erforderlichen passiven und aktiven Komponenten, wobei vorzugsweise einige oder alle dieser Komponenten eine direkte Verbindung zu einem Network Operations Center (NOC) haben, um von dort überwacht und angesteuert werden zu können.
Vorzugsweise ist dabei jeder CCP mit mindestens einem NOC und einem redundanten NOC verbunden. Die in den CCPs verbauten Komponenten, insbesondere ROADMs und DWDMs, ermöglichen dabei vorzugsweise ein gezieltes Routing der Signale durch das gesamte Grundnetz, d.h. sie ermöglichen es, an jedem CCP, in einem Ausführungsbeispiel auch an jedem Anschlusspunkt, für einen bestimmten eingehenden Datenstrom zu entscheiden, über welche ausgehende Faser er weiter geroutet werden soll.
In Abhängigkeit der Länge der einzelnen Streckenabschnitte sowie der Platzierung der PoPs und CCPs sind dabei gemäß einem Ausführungsbeispiel je nach Länge der verwendeten Glasfaserkabel mit einem Abstand von 4 km Splicingstellen mit entsprechenden Muffen vorgesehen. Ersatzweise können gemäß einem Ausführungsbeispiel zur Standardisierung die Muffen durch PoPs ersetzt werden.
Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben.
5 zeigt schematisch einen Streckenabschnitt des Grundnetzes zwischen den Orten A und B. Man erkennt, dass am Bahnhof A ein Anschlusspunkt PoP vorgesehen ist, von dem ein Ortslagen-Erweiterungskabel abzweigt, während am Bahnhof B ein Kreuzungspunkt CCP von Kabeln des Grundnetzes vorgesehen ist.
Die konkrete Verlegungstopologie der einzelnen PoPs und CCPs sowie der daran angeschlossenen Kabel zur Bildung des Ortslagen-Erweiterungsnetzes ergibt sich gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einer Optimierungsrechnung basierend auf einer Datenbasis, in der die einzelnen Schienenstrecken und Straßen, entlang derer dass Gesamtnetz verlegt werden kann, sowie die jeweils dort lebende Bevölkerungszahl in Form einzelner finiter Elemente abgelegt ist, aus denen dann unterschiedliche Netzwerktopologien modelliert werden können und hinsichtlich des Aufwands ihrer Erstellung und ihrer Abdeckung der Bevölkerung verglichen werden können. Die konkrete optimierte Topologie lässt sich dann bei Vorgabe der Randbedingungen wie gewünschter Netzwerkabdeckung der Bevölkerung sowie ggf. der Vorgabe der Lage einzelner PoPs und CCPs mittels eines Optimierungsverfahrens wie oben beschrieben berechnen, wobei das Optimierungsverfahren im Wesentlichen dem Minimal Spanning Tree-Verfahren entspricht.
Auf einer gemäß einem Ausführungsbeispiel implementierten Datenbasis ergibt sich für ein so aufgebautes Netz eine Länge von ca. 27.471 km, wobei 5.139 Anschlusspunkte plus 437 CCPs (insges. also 5.576 PoPs) vorgesehen sind. Dabei werden dann insgesamt über 2,8 Mio. Glasfaserkilometer verlegt.
Für das Grundnetz entlang der Schienenstrecken der Deutschen Bahn lässt sich anhand der Datenbasis des GIS-Systems berechnen, dass ca. 28% der deutschen Bevölkerung in weniger als einem Kilometer Entfernung zu einem Anschlusspunkt (PoP oder CCP) des Grundnetzes leben, falls in jedem Bahnhof ein solcher Anschlusspunkt vorgesehen ist. In einem Umkreis von 2 km um einen Anschlusspunkt leben bereits 46%, in einem Umkreis von 5 km ca. 80% der deutschen Bevölkerung. Wird ein Radius von 10 km um einen PoP oder CCP für die Verlegung des Ortslagen-Erweiterungsnetzes angesetzt, können fast 95% an das Breitbandnetz angeschlossen werden.
Nachfolgend wird die Umsetzung des Ortslagen-Erweiterungsnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel genauer beschrieben.
Auf Basis des zuvor beschriebenen Glasfaser-Grundnetzes werden durch das Ortslagen-Erweiterungsnetzes gemäß einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise alle, alternative eine gewisse Mindestanzahl (z. B: mehr als 95%) der 45.195 Ortslagen in Deutschland an dieses System angeschlossen.
Dieses Ortslagen-Erweiterungsnetzes wird dabei mittels Ringschlüssen der jeweiligen Ortslagen gebildet, wobei die Ringe wiederum an 2 Punkten an das Grundnetz angeschlossen werden. Diese Ringschlüsse werden mithilfe von Optimierungsmethoden wie oben beschrieben unter Verwendung eines GIS-Systems und der darin abgelegten Daten so gebildet, dass das verwendete Optimierungsverfahren (z. B. unter Verwendung von Lösungsansätzen wie etwa dem Minimum Spanning Tree-Verfahren) unter den gegebenen Randbedingungen den effizientesten Anschluss der Ortslagen an das Grundnetz liefert. Ausgehend von dem Grundnetz lässt sich unter Vorgabe des Ziels der Optimierung der Verlegeaufwands für die Bildung des Ortslagen-Erweiterungsnetzes bei Vorgabe einer gewünschten Netzabdeckung die optimale Topologie berechnen, sofern für die finiten Elemente des GIS-Systems, aus denen das Gesamtnetz gebildet wird, jeweils die Kosten bzw. der technische Aufwand für die Verlegung und den Anschluss der einzelnen Elemente abgelegt ist.
Vorzugsweise werden dabei die Ortslagen durch Ringschlüsse an zwei Anschlusspunkten des Grundnetzes angeschlossen. So erhält jede Ortslage in Deutschland einen Anschlusspunkt zum Grund-Glasfaserzubringersystem. Für diese Verlegung von Ringen werden max. gemäß Luftlinienberechnung 100.932 km und 141.305 km bei Straßenverlegung benötigt.
Alle Daten sind in einem Geoinformationssystem (GIS-System) abgelegt und zugreifbar. In diesem GIS-System sind neben einerseits den Grunddaten in Form von Schienenwegen, ein evtl. bereits vorhandenes Glasfasernetz sowie die gesamten Ortslagen und die die kompletten Straßenabschnitte in der abzudeckenden Region (z. B. Deutschland) aufgeführt. Daneben sind auch die jeweiligen Bevölkerungsverteilungen der Einwohner abgelegt, die an den Straßenabschnitten wohnen.
Mit einer solchen Datenbasis kann gemäß einem Ausführungsbeispiel die optimale Topologie für das Gesamtnetzwerk berechnet werden, bei der unter Vorgabe der Mindestabdeckung (z.B. es sollen alle Ortslagen angebunden werden), die optimale Topologie für das Gesamtnetz berechnet werden kann. Daneben besteht die Möglichkeit, neben der graphischen Darstellung der Abdeckung auch Datenanalysen zu berechnen, wie etwa „Reichweite des Netzes in Bezug auf Bevölkerung“, oder „Reichweite des Netzes in Bezug auf Straßenausleuchtung“ etc.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind alle 45.195 Ortslagen in Deutschland über das Ortslagen-Erweiterungsnetz an das Grundnetz angeschlossen, wobei die Ortslagenanbindung wie zuvor beschrieben über Ringschlüsse erfolgt. Die Länge der zu verlegenden Glasfaserkabel wird dabei wie zuvor beschrieben durch die Bildung von Ringschlüssen und vorzugsweise durch Berechnung der optimalen Topologie minimiert. Dies kann dazu führen, dass ein Ringschluss durch zwei Anschlusspunkte an das Grundnetz gebildet wird, die sich wie in 1 dargestellt innerhalb von Ortslagen des Grundnetzes befinden. Alternativ dazu können die Anschlusspunkte für die Ringbildung wie in 2 dargestellt auch außerhalb der Ortslagen des Grundnetzes liegen. Die dritte Möglichkeit, die nicht graphisch dargestellt ist, besteht darin, dass ein Anschlusspunkt des Ringschlusses innerhalb einer Ortslage des Grundnetzes und ein weiterer außerhalb einer Ortslage des Ringschlusses liegt. Wo die Anschlusspunkte für einen Ring liegen und durch welche Ortslagen das Ortslagen-Erweiterungskabel verläuft, ergibt sich vorzugsweise aus einer Optimierungsrechung zur Minimierung des Verlegeaufwands für das gesamte zur verlegende Glasfasernetz.
Wird an jedem Bahnhof/Haltestelle des Schienennetzes in Deutschland ein Anschlusspunkt verlegt, so liegen ausgehend von den insgesamt 45.195 Ortslagen ca. 78,27% aller Orte in weniger als 5 km Entfernung zu den Anschlusspunkten des Grundnetzes, Grundnetz, 94,94% in weniger als 10km Entfernung (für den Fall einer Direktverlegung von Glasfaserkabeln ausgehend von den Anschlusspunkten bis zu den jeweiligen Ortslagen ohne Ringschlüsse). Wird jede einzelne Ortslage direkt, also „per Luftlinie“ ohne Ringschluss an das Grundnetz angeschlossen, so würden für Deutschland insgesamt 254.984 km Glasfaser benötigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, werden jedoch nur 100.932 Luftlinienkilometer durch die Verlegung von Ringen mit Hilfe des Minimal Spanning Tree-Verfahrens benötigt, es werden also 154.052 km Verlegung eingespart, das entspricht einer Einsparung von 60,4%.
Den falls die Ortslagen durch einen Ringschluss verbunden werden, wobei die einen Ringschluss bildenden Ortslagen wir an einer Perlenschnur aufgezogen angeschlossen werden, sind per Luftlinie lediglich ca. 100.932 km Glasfaser (82.066 km originäre Verlegungen plus 18.866 km Ringlegungen = 100.932 km) zu verlegen.
Werden die Glasfasern dabei neben bestehende Straßen gelegt, wird maximal das 1,4-fache an Verlegeleistung benötigt, also 141.305 km Glasfaser. Auf diese Weise kann dann für jede Ortslage ein eigener PoP bzw. ein in der Ortslage verlegtes Ortslagen-Erweiterungsnetz vorgesehen werden, welche an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen sind.
Die konkrete Topologie ergibt sich aus einer Optimierungsrechnung zur Minimierung des Verlegeaufwands bei Vorgabe der Anschlusspunkte sowie ggf. weiteren Vorgaben wie der zu erzielenden Abdeckung bezüglich der Ortslagen (welche Ortslagen sind abzudecken) und der abzudeckenden Bevölkerung (welcher Bevölkerungsanteil ist abzudecken). Ausgehend davon kann dann die optimale Topologie des Gesamtnetzwerks berechnet werden.
Ein Beispiel hierfür wird in 7 dargestellt. In 7 zeigt beispielhaft für ein Gebiet mit zwei Kabeln des Grundnetzes G1 und G2 die Netzwerktopologie mit den jeweiligen Ringbildungen. Ausgehend von den Ortslagen O1 und O2 ergibt sich ein Ringschluss über O3, O4 und O5. Ortslage O3 und O4 wiederum haben selbst einen Anschlusspunkt, von denen dann eine weitere Ringbildung über die Ortslagen O6 und O7 erfolgt. Die Ortslagen O8 und O9 hingegen sind über die Anschlusspunkte O10 und O11 mit dem Grundnetz verbunden, wobei O10 und O11 in diesem Beispiel keine Ortslagen sind.
Die Ringschlüsse auf Basis eines Glasfaser-Grundnetzes, welches flächendeckend für jede Ortslage deren Anbindung an das Grundnetz ermöglicht, ist Grundlage für die Lösung des technischen Problems, in der Fläche Glasfaseranschlüsse effizient verlegen zu können.
Nachfolgend wird beschrieben, wie gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgehend vom Glasfaser-Grundnetz bzw. dem Ortslagen-Erweiterungsnetz ein Mobilfunk-Erweiterungsnetz aufgebaut wird.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt der Aufbau des Mobilfunk-Erweiterungsnetzes direkt durch Vorsehen eines oder mehrerer Funktürme an dem Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes. Auf einem Funkturm können dann eine oder mehrere Mobilfunk-Basisstationen installiert werden, um die Ortslage, in der sich der Anschlusspunkt befindet, per Mobilfunk an das Glasfaser-Grundnetz anzuschließen.
Indem an jedem Anschlusspunkt des Grundnetzes ein bis drei 5G-Funktürme angeschlossen werden, können bereits 24,8% der Bevölkerung mit 5G versorgt werden, ohne dass ein Ortslagen-Erweiterungsnetz vorgesehen ist. Die Funktürme können dabei hinsichtlich ihrer Lage in der an dem Anschlusspunkt befindlichen Ortslage so optimiert werden, dass sie eine optimale Abdeckung der Ortslage des Anschlusspunktes ermöglichen. Von den so gewählten Aufstellungsorten werden sie dann mittels eines zu verlegenden Glasfaserkabels an den Anschlusspunkt des Grundnetzes angeschlossen. Diese Ausbaustufe des Netzes besteht dann aus den Elementen

a) Glasfaser-Grundnetz
b) Erweiterungskabel von den Anschlusspunkten des Grundnetzes zu den Aufstellungsorten der Mobilfunktürme
c) Mobilfunktürme, angeschlossen an das Grundnetz über Erweiterungskabel.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden an das Ortslagen-Erweiterungsnetz, das die nicht an den Bahnhöfen des Schienennetzes, sondern im Hinterland befindlichen Ortslagen an das Grundnetz anschließt, ebenfalls Mobilfunktürme an in den Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes errichtete Anschlusspunkte angeschlossen. Mit solch abseits der Schienenwege der DB angeschlossenen 5G-Funkmasten kann dann auch die Bevölkerung des Hinterlandes an das 5G-Mobilfunknetz angeschlossen werden. Vorzugsweise erfolgt dabei eine optimierte Standortplanung der Funktürme dahingehend, dass eine optimale Netzabdeckung bei minimalen Aufstellungskosten der Funktürme erreicht wird.
In den Ortslagen eines Ringschlusses des Ortslagen-Erweiterungsnetzes sind dann - vorzugsweise an in den jeweiligen Ortslagen optimal gewählten Stellen - Mobilfunktürme an Anschlusspunkten des den Ringschluss bildenden Glasfaserkabels vorgesehen. Auf diese Weise können mittels eines einzigen im Ringschluss verlegten Glasfaserkabels die Ortslagen der Bahnhöfe des Schienennetzes wie auch des Hinterlandes an das 5G-Netz angeschlossen werden, ohne dass das Ortslagen-Erweiterungsnetz sämtliche Straßen der Ortslagen durch verlegte Glasfaserkabel abdeckt.
In einer weiteren Ausbaustufe können dann alle Haushalte in den Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes durch Verlegung eines Glasfaser-Ortslagenfestnetzes auch mittels Kabel an das Glasfasernetz angeschlossen werden und ggf. auch weitere Funktürme installiert werden.
Auf diese Weise kann effizient und flächendeckend die 5G-Mobilfunkversorgung und die Glasfaserfestnetzversorgung auch in kleineren Orten in der Fläche sichergestellt werden.
Neben dem Aufbau von Funktürmen entlang der Eisenbahntrassen können auch in der Fläche Funktürme aufgebaut werden, wobei bei Aufbau eines engmaschigen Ortslagen-Erweiterungsnetzes auch der Anschluss von bislang abgelegenen Funkturmstandorten keine überproportionalen Kosten verursacht.
Es wird somit sichergestellt, dass jeder Ort seine 5G-Versorgung bekommt. Gleichzeitig kann die Mobilfunkversorgung übergangsweise die Gigabitversorgung in der letzten Meile übergangsweise durch Funk sicherstellen, bis die letzte Meile über den Ausbau des Ortslagen-Erweiterungsnetzes überall mit Glas verlegt ist.
Für das Mobilfunk-Erweiterungsnetz werden in einem Ausführungsbeispiel je nach Flächenausdehnung jeder Ortslage, 1-3 Funktürme ausgehend vom PoP mit einem Ausleuchtungsradius von 1 km um den PoP der Ortslage angesiedelt. Damit können je Ortslage zwischen 3 und ca. 7,5 km² mit 5G ausgeleuchtet werden. Durch die Anbindung der Funktürme an das Glasfaser-Grundnetz bzw. die Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes und das Management des Datentransfers jedes Funkturmes können so Gigabit-Datenraten jedes Teilnehmers in der Fläche umgesetzt werden. Für eine 74,7%-ige Versorgung der Bevölkerung sind beispielsweise ca. 46.245 Funktürme notwendig, wobei die Funktürme an einem Anschlusspunkt (PoP) an das Grundnetz oder das Ortslagen-Erweiterungsnetz angeschlossen werden.
Auf diese Weise kann sehr schnell und effizient eine flächendeckende Versorgung der Bevölkerung mit Gigabit-Datenübertragungsraten zu geringen Kosten und mit geringem Materialaufwand ermöglicht werden. Jeder zu verlegende Glasfasermeter ist vorzugsweise auf die topologisch günstigste Weise ausgehend vom flächendeckenden Grundnetz verlegt.
Durch eine weitere Verlegung von Glasfaserkabeln über die Ortslagen hinaus können gemäß einem Ausführungsbeispiel auch alle Straßen in Deutschland mit einer 5G-Anbindung für autonomes Fahren versorgt werden. Hierzu wird das Ortslagen-Erweiterungsnetz um Kabel entlang der Straßen jenseits der Ortslagen erweitert, wobei dann an Anschlusspunkten Funktürme vorgesehen sind. Eine 100-prozentige Versorgung aller Straßen Deutschlands kann dann mit maximal weiteren 94.566 Funktürmen (ausgehend von einem Ausleuchtungsradius von 1 km) sichergestellt werden.
7 zeigt schematisch die Netzwerktopologie eines Ausschnitts des Netzwerks. Man erkennt die entlang der Schienenstrecke gelegenen drei Anschlusspunkte A1, A2 und A3, die zu jeweiligen Ortslagen des Grundnetzes gehören, die sich entlang der Schiene befinden. Drei weitere, im Hinterland befindliche Ortslagen O1, O2 und O3, sind durch einen Ringschluss an das Grundnetz angeschlossen. In zwei der per Ringschluss angeschlossenen Ortslagen O1 und O3 ist ein Funkturm zur Ausbildung des Mobilfunk-Erweiterungsnetzes vorgesehen (jeweils durch einen gestrichelten Kreis dargestellt), in der Ortslage O2 hingegen sind drei Funktürme vorgesehen (dargestellt durch drei gestrichelte Kreise), um diese Ortslage abzudecken. Die Lage der Funktürme ist dabei vorzugsweise optimiert gewählt, etwa im geographischen Zentrum der Ortslage, um eine bestmögliche Abdeckung zu ermöglichen. Abhängig von der konkreten Bevölkerungsverteilung können aber auch andere Orte als das geographische Zentrum einer Ortslage besser geeignet sein, um mit einem Funkturm möglichst viele Benutzer abzudecken.
Berechnungen zeigen, dass mit einer solchen Topologie äußerst effizient eine 5G-Anbindung der Bevölkerung ermöglicht wird. Insbesondere ermöglichen die Ringschlüsse die Einsparung von Material und Verlegeaufwand, sie erreichen zusätzlich eine Redundanz im Fehlerfall. Die Kombination aus Glasfaser-Grundnetz und Ortslagen-Erweiterungsnetz durch Ringschlüsse, vorzugsweise in Verbindung mit dem beschriebenen Mobilfunk-Erweiterungsnetz und/oder dem Glasfaser-Ortslagenfestnetz ermöglicht somit eine kostengünstige, redundante und effiziente Anbindung der Bevölkerung an das 5G-Netz.

Claims

Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes, aufweisend: Verlegen eines Glasfaser-Grundnetzes, das aus Glasfaserkabeln gebildet wird, die entlang von Schienen eines Schienennetzes in zum Zeitpunkt der Verlegung der Glasfasern bereits vorhandenen Kabelführungssystemen des Schienennetzes verlegt werden und damit ein entlang von Schienen verlegtes Glasfaser-Grundnetz bilden, das Ortslagen, innerhalb derer Schienen des Schienennetzes verlaufen, miteinander verbindet; Vorsehen von Anschlusspunkten an dem Glasfaser-Grundnetz, wobei ein Anschlusspunkt zum Anschluss eines oder mehrerer von dem Glasfaser-Grundnetz abzweigender Ortslagen-Erweiterungskabel und/oder zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen oder von Funktürmen, auf denen Mobilfunk-Basisstationen montierbar sind, ausgebildet ist; Verlegen eines Ortslagen-Erweiterungsnetzes, das durch mehrere Ortslagen-Erweiterungskabel gebildet wird, die jeweils von einem ersten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes abzweigen, durch mehrerer Ortslagen führen, von denen in mindestens einer keine Schienen des Schienennetzes verlaufen, und die jeweils an einem zweiten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes mit dem Glasfaser-Grundnetz verbunden sind und somit einen Ringschluss bilden, wobei das Verfahren ferner umfasst: Vorsehen eines Anschlusspunktes zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen innerhalb mehrerer, vorzugsweise aller Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, sowie Anschluss von einer oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen in den mehreren Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes an die Anschlusspunkte des Ortslagen-Erweiterungsnetzes.
Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes nach Anspruch 1, wobei das Verfahren ferner umfasst: Vorsehen eines Anschlusspunktes zum Anschluss eines oder mehrerer Glasfaser-Erweiterungskabels innerhalb mehrerer, vorzugsweise aller Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, sowie Verlegen von Glasfaser-Ortslagenfestnetzen in den mehreren Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes ausgehend von den Anschlusspunkten des Ortslagen-Erweiterungsnetzes mit Erweiterungskabeln, die in den Straßen der mehreren Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes verlegt werden.
Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst: Aufstellen von einer oder mehreren Mobilfunkstationen innerhalb einer Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes an einem Ort oder an Orten, die bei einer gegebenen Zahl angeschlossener Mobilfunkstationen eine möglichst große Mobilfunk-Abdeckung der Bevölkerung der Ortslage ermöglichen, und Anschließen der derart aufgestellten Mobilfunkstation an einen Anschlusspunkt der Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes mittels eines oder mehrerer Erweiterungskabel, die in den Straßen der Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes verlegt werden.
Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Anschlusspunkt zur Bildung eines Ringschlusses so gelegt werden, dass die über den Ringschluss an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossenen Ortslagen mit minimalem Verlegeaufwand angebunden werden können.
Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner umfasst Vorsehen eines Anschlusspunktes in jeder Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes; in jeder Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes, Verlegen eines Glasfaser-Ortslagenfestnetzes, um die Haushalte/Gebäude der Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes mit dem so verlegten Glasfaser-Ortslagenfestnetzes über den Anschlusspunkt an das Glasfaser-Grundnetz anzuschließen; Vorsehen eines Anschlusspunktes für eine oder mehrere Mobilfunk-Basisstationen in jeder Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes; in jeder Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes, Aufstellen von einer oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen und deren Anschluss an den Anschlusspunkt, um die Haushalte/Gebäude der Ortslage des Glasfaser-Grundnetzes mit den so aufgestellten Mobilfunkstation über den Anschlusspunkt an das 5G-Mobilfuknetz anzuschließen; Vorsehen eines Anschlusspunktes in jeder der mittels Ringschlusses angeschlossenen Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes zum Anschluss eines Glasfaser-Ortslagenfestnetzes; in jeder mittels Ringschlusses angeschlossenen Ortslage, Verlegen eines Glasfaser-Ortslagenfestnetzes, um die Haushalte der mittels Ringschluss angebundenen Ortslage mit dem so verlegten Glasfaser-Ortslagenfestnetzes über den Anschlusspunkt an das Ortslagen-Erweiterungsnetz anzuschließen; Vorsehen eines Anschlusspunktes für eine oder mehrere Mobilfunk-Basisstationen in jeder mittels Ringschlusses angeschlossenen Ortslage; in jeder mittels eines Ringschlusses angeschlossenen Ortslage, Aufstellen von einer oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen und deren Anschluss an den Anschlusspunkt, um die Haushalte/Gebäude der Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes mit den so aufgestellten Mobilfunkstation über den Anschlusspunkt an das 5G-Mobilfunknetz anzuschließen.
Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes nacheinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner die Ermittlung einer optimierten Netzwerktopologie umfasst, aufweisend: Modellierung von Elementen der Glasfaser-Grundnetzes, insbesondere der Anordnung von Anschlusspunkten für Ortslagen-Erweiterungskabel und/oder Mobilfunkstationen, durch Abbildung in einer Datenbank, wobei bei einer gewählten Lage für einen Anschlusspunkt zu diesem zugeordnet Kosten für die Erstellung des Anschlusspunktes in der Datenbank abgelegt sind; Modellierung sämtlicher anzuschließender Ortslagen mit ihren Straßen durch Straßenabschnitte und Ablegen der Straßenabschnitte mit zugeordneter Bevölkerungsverteilung sowie zugeordneten Verlegekosten für die Verlegung eines Glasfaserkabels an diesem Straßenabschnitt, die in der Datenbank abgelegt sind; Modellierung des außerhalb von Straßen für die Verlegung von Glasfaserkabeln in Frage kommenden Geländes durch Ablegen von Verlegekosten für die Verlegung von Glasfaserkabel entlang einer finiten Streckenlänge innerhalb des Geländes in der Datenbank; Vorgabe von Randbedingungen für die Topologie des aufzubauenden Glasfasernetzes, wobei die Randbedingungen eines oder mehrere der Folgenden umfassen: Ortslagen, die an das Schienennetz angeschlossen sind, werden an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen; Anschlusspunkte für das Ortslagen-Erweiterungsnetz innerhalb der Ortslagen des Glasfaser-Grundnetz können vorgegeben oder durch einen Optimierungsalgorithmus gewählt werden; Anschlusspunkte, an die mittels Ringschluss Ortslagen an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen werden sollen, können vorgegeben oder durch einen Optimierungsalgorithmus gewählt werden; eine Mindestabdeckung an Haushalten kann für das Glasfaser-Ortslagenfestnetz einer Ortslage vorgegeben werden; eine Mindestabdeckung an Haushalten kann für das Mobilfunk-Erweiterungsnetz einer Ortslage vorgegeben werden; die außerhalb des Grundnetzes liegenden und anzuschließenden Ortslagen können vorgegeben werden; nach Vorgabe der Randbedingungen, Durchlaufen eines Optimierungsalgorithmus, der ausgehend von den in der Datenbank abgelegten Daten diejenige Topologie für das zu verlegende Kommunikationsnetz berechnet, bei der unter den gegebenen Randbedingungen die anzuschließenden Ortslagen mit minimalem Verlegeaufwand an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossen werden können, und Aufbau des so berechneten optimierten Glasfasernetzes.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend: Modellierung der Ortslagen in einem GIS-System, das die geographische Ausdehnung der einer Ortslage mit der jeweiligen in einem finiten Bereich der Ortslage lebenden Bevölkerungszahl abbildet; bei Vorgabe einer minimalen Mobilfunk-Abdeckung in Prozent der Haushalte einer Ortslage als Randbedingung, Berechnen des optimalen Aufstellortes und der minimalen Anzahl von Mobilfunkstationen zur Erreichung der vorgegebenen Mobilfunkabdeckung für die Ortslage.
Verfahren zum Aufbau eines Glasfasernetzes nacheinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Glasfaser-Grundnetz wie auch das Ortslagen-Erweiterungsnetz derart ausgebildet sind, dass i) an mehreren Schienen-Knotenpunkten des Schienennetzes auch Knotenpunkte des Glasfaser-Grundnetzes vorgesehen sind, und ii) an den Knotenpunkten und/oder Anschlusspunkten des Glasfasernetzes aktive Komponenten vorgesehen sind, die es ermöglichen, einen Datenstrom an den Knotenpunkten und/oder Anschlusspunkten des Glasfasernetzes gezielt in eine gewünschte Richtung zu leiten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Detektion eines Übertragungsfehlers oder einer Leitungsstörung auf einem Übertragungsweg von einem Sender über das von einem ersten Anschlusspunkt eines Ringschlusses abzweigende Ortslagen-Erweiterungskabel zu einem in einer Ortslage des Ringschlusses befindlichen Empfänger; Ändern des Übertragungsweges von dem Sender zu dem Empfänger derart, dass der Übertragungsweg von dem Sender über das von dem zweiten Anschlusspunkt des Ringschlusses abzweigende Ortslagen-Erweiterungskabel zu dem in der Ortslage des Ringschlusses befindlichen Empfänger führt.
Glasfasernetz, aufweisend: ein Glasfaser-Grundnetz, das aus Glasfaserkabeln gebildet wird, die entlang von Schienen eines Schienennetzes in zum Zeitpunkt der Verlegung der Glasfasern bereits vorhandenen Kabelführungssystemen des Schienennetzes verlegt werden und damit ein entlang von Schienen verlegtes Glasfaser-Grundnetz bilden, das Ortslagen, innerhalb derer Schienen des Schienennetzes verlaufen, miteinander verbindet; Anschlusspunkte an dem Glasfaser-Grundnetz, wobei ein Anschlusspunkt zum Anschluss eines oder mehrerer von dem Glasfaser-Grundnetz abzweigender Ortslagen-Erweiterungskabel und/oder zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen oder von Funktürmen, auf denen Mobilfunk-Basisstationen montierbar sind, ausgebildet ist; ein Ortslagen-Erweiterungsnetz, das durch mehrere Ortslagen-Erweiterungskabel gebildet wird, die jeweils von einem ersten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes abzweigen, durch mehrerer Ortslagen führen, von denen in mindestens einer keine Schienen des Schienennetzes verlaufen, und die jeweils an einem zweiten Anschlusspunkt des Glasfaser-Grundnetzes mit dem Glasfaser-Grundnetz verbunden sind und somit einen Ringschluss bilden; einen Anschlusspunktes zum Anschluss eines oder mehrerer Mobilfunk-Basisstationen innerhalb mehrerer, vorzugsweise aller Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, sowie eine oder mehreren Mobilfunk-Basisstationen in den mehreren Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, die jeweils an die Anschlusspunkte des Ortslagen-Erweiterungsnetzes angeschlossen sind.
Glasfasernetz nach Anspruch 10, aufweisend: einen Anschlusspunkt zum Anschluss eines oder mehrerer Glasfaser-Erweiterungskabels innerhalb mehrerer, vorzugsweise aller Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, sowie ein Glasfaser-Ortslagenfestnetz jeweils in jeder der mehreren, vorzugsweise allen Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes, das ausgehend von dem jeweiligen Anschlusspunkt der Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes mittels Erweiterungskabeln verlegt ist, die in den Straßen der Ortslagen des Ortslagen-Erweiterungsnetzes verlegt sind.
Glasfasernetz nach einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die ein oder mehreren Mobilfunkstationen innerhalb einer Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes an einem Ort oder an Orten aufgestellt sind, die bei einer gegebenen Zahl angeschlossener Mobilfunkstationen eine möglichst große Mobilfunk-Abdeckung der Bevölkerung der Ortslage ermöglichen, und die derart aufgestellten Mobilfunkstation an einen Anschlusspunkt der Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes mittels eines oder mehrerer Erweiterungskabel, die in den Straßen der Ortslage des Ortslagen-Erweiterungsnetzes verlegt sind, angeschlossen sind.
Glasfasernetz nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei, wobei der erste und zweite Anschlusspunkt zur Bildung eines Ringschlusses so gelegt sind, dass die über den Ringschluss an das Glasfaser-Grundnetz angeschlossenen Ortslagen mit minimalem Verlegeaufwand angebunden worden sind.
Glasfasernetzes nach Anspruch 10, ferner aufweisend: die Merkmale eines nach einem der Ansprüche 5 bis 9 verlegten Glasfasernetzes.