Glasfaser-Überwachung

Unter Glasfaser-Überwachung versteht man die fortlaufende Bewertung der Faserqualität durch den Einsatz von Softwaretools und Geräten, die ein integriertes Glasfaser-Überwachungs- und -Managementsystem bilden. Diese Komponenten ermöglichen in ihrer Gesamtheit, Fehlerstellen und schleichende Verschlechterungen an der Glasfaser sowie unberechtigte Zugriffe zu erkennen und den Systemadministrator bei einer Gefährdung der Integrität des optischen Netzes in Echtzeit zu alarmieren.

Überwachungssysteme bieten sich auch an, um die optische Dämpfung und andere Leistungsparameter im Zeitverlauf zu analysieren und Trends zu ermitteln.

Die Kommunikationsinfrastruktur unseres gesamten Planeten ist auf funktionierende Glasfasernetze angewiesen. Die naturgemäß empfindlichen Glasfasern sind zahlreichen Risiken ausgesetzt. Dazu zählen unter anderem Wassereinbruch, falsch durchgeführte Schachtarbeiten, Nagerbefall sowie Sicherheitsverletzungen durch unberechtigte Zugriffe. Um einen optimalen Zustand und maximale Leistungsparameter der Glasfasern zu gewährleisten, sind Überwachungsverfahren zur schnellen Identifizierung und Behebung von Störungen unverzichtbar.

Neue Technologien und der immer weitere Ausbau der optischen Netze führen dazu, dass sich die Möglichkeiten zur Glasfaser-Überwachung stetig weiterentwickeln. Seekabel werden als extrem lange Kabelstrecken in Gräben auf dem Boden der Ozeane geführt. Spezialschiffe verlegen bis zu 200 Kilometer und mehr pro Tag. Auch wenn der praktische Nutzen dieser optischen Übertragungsstrecken auf der Hand liegt, können für deren Installation und Wartung doch erhebliche Kosten anfallen. Beim Auftreten von Störungen werden möglicherweise Taucher oder ferngesteuerte Unterwasserroboter benötigt, um eventuelle Schäden zu untersuchen und zu reparieren. Hier kann eine robuste Fernüberwachung der Glasfasern dazu beitragen, Defekte eher zu erkennen und auch präzise zu lokalisieren. Dadurch ist es möglich, schneller zu reagieren und den Zeitaufwand für die Reparatur zu verringern.

Auch dringen Glasfaserkabel zunehmend in Bereiche vor, die einst konventionellen Koaxialkabeln und Telefonleitungen vorbehalten waren. Heute findet Fiber-To-The-Home (FTTH) zunehmend Verbreitung. Hierbei werden Glasfaserkabel bis in die Wohnung verlegt, was die Bandbreite erhöht und für die Nutzer die Integrität der Daten verbessert. Da die Reichweite der Glasfaserkabel immer weiter vergrößert werden muss, sollten die optischen Überwachungssysteme heute in der Lage sein, alle Störungen auf der Faser von der Quelle bis zum Teilnehmer zuverlässig zu erkennen.

Da Jahr für Jahr eine steigende Anzahl von unberechtigten Zugriffen und Datendiebstählen gemeldet wird, spielen Sicherheitsaspekte eine immer größere Rolle. Obgleich Glasfaserkabel im Allgemeinen sicherer als konventionelle Kupferkabel gelten, stellen Glasfaser-Anzapfungen die Behörden und die optischen Überwachungssysteme weiter vor große Herausforderungen.

Dabei werden die bei diesen unberechtigten Zugriffen verwendeten Methoden, wie zusätzliche optische Splitter oder Biegekoppler, immer raffinierter, um diese Abhörversuche zu verschleiern. An erster Stelle zur Abwehr solcher Angriffe ist sicherlich die Verschlüsselung der übertragenen Daten zu nennen. Aber auch die Glasfaser-Überwachung erlaubt, Veränderungen in der Ausbreitung der optischen Signale, die die Angreifer verbergen möchten, zu erkennen.

Ein innovatives Konzept der Glasfaser-Überwachung, das die Sicherheit mit minimalem Aufwand an zusätzlichen Geräten verbessern kann, ist das Aktive Faser-Monitoring (AFM). Dieses Verfahren erkennt kleinste Veränderungen in der Übertragung der Lichtsignale auf aktiven Glasfaserstrecken und löst Alarme aus, sodass angemessene Abwehrmaßnahmen ergriffen werden können. Mit AFM müssen keine zusätzlichen Glasfasern mehr für die Überwachung reserviert werden, da die aktiven Fasern, die sensible Daten übertragen, strategisch für die Beobachtung auswählbar sind.

Ein Glasfaser-Fernüberwachungssystem vermittelt von einem zentralen Standort aus einen aussagekräftigen Überblick über das gesamte optische Netzwerk, einschließlich unbeschalteter Glasfasern (Dark Fiber). Diese umfassende Methode erlaubt, die Leistungsparameter des optisches Netzes kontinuierlich zu bewerten und die mittlere Reparaturdauer (Mean Time to Repair, MTTR) weitestgehend zu verringern.

Die MTTR ist ein Kennwert, der die Gesamteffektivität eines Überwachungs- und Managementsystems für Glasfasern am besten beschreibt. Sie definiert den mittleren Zeitaufwand, der benötigt wird, um eine Störung zu beheben und das System wieder in einen funktionsfähigen Zustand zu versetzen. Ein wichtiger Teil des Reparaturprozesses ist das Auffinden (Lokalisierung) der Fehlerstelle. Bei einem schwerwiegenden Faserbruch oder einer starken Faserbiegung müssen vier bis fünf Techniker häufig 4–5 Stunden lang suchen, bevor man überhaupt mit der Reparatur beginnen kann. Die Fernüberwachung verringert diesen Lokalisierungsaufwand auf unter fünf Minuten. Zudem wird die Fehlerstelle aus der Ferne (online) und automatisch lokalisiert. Das entspricht für gewöhnlich 30–40 % der gesamten für den Reparaturprozess verfügbaren Zeit. Aus diesem Grund ist die Genauigkeit, mit der die Glasfaser-Fernüberwachung mit Hilfe der OTDR-Technologie eine Fehlerstelle auf der optischen Übertragungsstrecke lokalisieren kann, eine Voraussetzung zur Verringerung der MTTR und zur Verbesserung der Kundenzufriedenzeit.

Die von einem Fernüberwachungssystem erzeugten Alarmmeldungen können als E-Mail-, SMS- oder SNMP-Nachrichten übermittelt werden. SMS-Nachrichten sind Außerband-Textmitteilungen, die im Alarmfall automatisch an die vorgesehenen Nutzer gesendet werden. Damit ist es nicht mehr unbedingt erforderlich, die Überwachungsschnittstellen ständig im Blick zu haben. Das Simple Network Management Protocol (SNMP) ist ein Netzwerkprotokoll, das häufig verwendet wird, um vernetzte Geräte online zu überwachen und Alarme an einen zentralen Standort (Host) zu übermitteln.

Obwohl die OTDR-Technologie sehr effektiv ist, können Totzonen auf den optischen Übertragungsstrecken die Zuverlässigkeit der Überwachung beeinträchtigen. Bei OTDR-Messungen beschreibt eine Totzone den Teil der Glasfaser, auf dem ein stark reflektierendes Ereignis eine genaue Messung unmöglich macht. Ursachen können ein Luftspalt, ein Spleiß oder ein Steckverbinder sein, die eine so starke Reflexion einfügen, dass der Detektor des OTDRs vorübergehend gesättigt („geblendet“) wird.

Während dieser Zeit, in der der Detektor sich von der Sättigung erholen muss, kann das OTDR andere Ereignisse in der Nähe nicht mehr präzise unterscheiden. Das ist dann wichtig, wenn sich die neue, zu lokalisierende Fehlerstelle so dicht an einer starken Reflexionsquelle, wie einem Spleiß oder einer Steckverbindung befindet, dass sie von dieser überdeckt wird.

Eine „Dark Fiber“ ist eine weitere häufige Komponente in optischen Netzen, die sowohl Vorteile als auch Nachteile bietet. Dieser häufig verwendete englische Begriff beschreibt lediglich eine „dunkle“, also nicht beleuchtete oder nicht beschaltete Glasfaser im optischen Netzwerk. Gelegentlich wird damit auch ein Glasfaserkabel bezeichnet, das vom ursprünglichen Netzbetreiber unbeschaltet an einen anderen Anbieter vermietet wird.

Auch diese Dark Fiber muss jedoch getestet und überwacht werden, um deren Integrität sicherzustellen. Das gilt vor allem, wenn sie für den zukünftigen Netzausbau vorgehalten wird. Gelegentlich kann es sogar von Vorteil sein, unbeschaltete, aber abgeschlossene Glasfasern zu überwachen. Da Fehlerstellen zumeist alle Fasern in einem Kabel betreffen, stellt die Überwachung einer ausgewählten Dark Fiber eine effektive Möglichkeit dar, um die Unversehrtheit des gesamten Kabel nachzuprüfen, ohne die übertragenen Dienste auf den aktiven Glasfasern zu stören.

Mit der weiteren Verbreitung von Glasfaserinstallationen sowie der wachsenden Bandbreite erhöht sich auch die Notwendigkeit präziser und umfassender Glasfaser-Überwachungssysteme. Innovative P2MP-Netzarchitekturen, darunter passive optische Netze (PON), ermöglichen den weiteren Ausbau von FTTH-Netzen mit einem geringeren Stromverbrauch und einer größeren Festigkeit gegenüber elektrischen Störeinflüssen. Aufgrund der erwarteten höheren Komplexität optischer Netze wird die Glasfaser-Überwachung zudem wichtiger als je zuvor.

Innovationen, die die Messgenauigkeit und Leistungsparameter der OTDRs auf kurzen Kabelstrecken verbessern, begünstigen Glasfaser-Überwachungssysteme, da sie die Auswirkungen von Totzonen und anderer Artefakte, die von Angreifern ausgenutzt werden können, verringern. Da es keine Alternative zur Gewährleistung der Sicherheit von optischen Netzen gibt, muss sich die Überwachungstechnologie der Zukunft stetig weiterentwickeln, um diesen Herausforderungen immer einen Schritt voraus zu sein.

Weitergehende Informationen zu diesem Thema erhalten Sie auf der Webseite für Glasfasertests.

Was ist ein Remote Fiber Test System (RFTS)? Ein RFTS ist ein optisches Fernüberwachungssystem, das in allen Lebenszyklus-Phasen der Glasfaser einsetzbar ist. Bereits vor der Inbetriebnahme des optischen Netzes bietet sich ein RFTS an, um die Glasfasern sowie den Netzaufbau in den späteren PON-, DWDM- oder CWDM-Systemen vollständig zu testen. Hierfür wird das RFTS an der Vermittlungsstelle des PON-Netzes oder am Ende eines Hauptkabels angeschlossen, um alle Fehlerstellen auf dem Glasfaserkabel zu erkennen und exakt zu lokalisieren. Darüber hinaus kann das System ein Bestandsverzeichnis des geplanten Netzes führen und dieses bei der späteren Testausführung mit dem tatsächlichen Bestand vergleichen. Nach der Inbetriebnahme bietet sich das RFTS an, um die angebotenen Dienste zuverlässig zu aktivieren und zu überwachen. Die Produktfamilie ONMS (Optical Network Management Solutions) von VIAVI ist mühelos auf alle Arten von optischen Netzen skalierbar. Diese reichen von einzelnen Glasfasern bis zu netzwerkweiten Systemen, die jeden Tag Millionen von Tests auf Anforderung ausführen, Dienste zertifizieren und Transaktionen automatisch überwachen können.