Fiberlink ein Plug-in-System, das eine optische Signalübertragung ermöglicht
Entwicklungsprojekt Fiberlink ein Plug-in-System, das eine optische Signalübertragung ermöglicht
Projektbeschreibung
Die Dämpfung von Koaxialkabeln nimmt mit deren Länge stetig zu. Selbst wenn sehr gute Kabel auch bei großen Längen noch eine moderate Dämpfung im Hochfrequenzbereich aufweisen (ECOFLEX 15, ca. 15dB bei 100m und 2GHz), so sind sie aufgrund ihres Durchmessers und Gewichtes aufwändig zu verlegen und stellen unter Umständen einen erheblichen Kostenfaktor dar (2x 100m ECOFLEX 15 belaufen sich auf ca. 1500€). Eine gängige Alternative ist es heutzutage in diesem Fall auf Glasfaserkabel umzusteigen. Zudem werden bei modernen Installationen auf Schiffen und Bohrplattformen verstärkt Glasfaser- anstatt Koaxialkabeln verlegt.
Ziel des Projektes war es demnach ein Plug-in-System zu entwickeln, welches eine optische Signalübertragung ermöglicht, sich aber sonst transparent für das vorhandene VSAT-System verhält und ohne großen Aufwand integrierbar ist.
Grundlagen
Im normalen Betriebsfall (Anschluss der Antenne mittels Koaxialkabel) ist ein Kabel für TX und ein Kabel für RX notwendig. Dabei transportiert das TX-Kabel die Versorgungsspannung, das Sendesignal und das Referenzsignal für die BUC. Das RX-Kabel versorgt die Antenne mit Spannung, transportiert das Empfangssignal vom LNB zum Modem und die bidirektionale Kommunikation zwischen Antenne und ACU (Antenna Control Unit). Da Glasfaserkabel keine Leistung übertragen können und ohne aufwändige optische Signalverarbeitung auch nur Signale in eine Richtung übertragen, sind zwei eigenständige Geräte notwendig:
- In der Nähe der ACU muss ein Gerät platziert werden, welches die anliegenden Signale (TX, RX, Kommunikation) in Sende- und Empfangssignale aufteilt. Die zu sendenden Signale (10MHz – 2500MHz) werden dann in ein optisches Signal gewandelt und die empfangenen respektive von einem optischen in ein elektrisches zurückgewandelt.
- In der Nähe der ODU muss ein Gerät platziert werden, was ebenfalls die optisch-elektrische Umsetzung bewerkstelligt. Zudem muss die Spannungsversorgung für BUC und ODU bereitgestellt werden und relevante Messwerte (Strom, Spannung, Klimadaten) müssen aufgenommen und für die ACU abrufbar bereitgestellt werden.
Herausforderung
- Da die Glasfaserkommunikation in einer Simplex-Konfiguration (zwei Kabel, welche die Signale jeweils nur in eine Richtung transportierten) abläuft, muss die Kommunikation zwischen ACU und Antenne mithilfe einer aufwändigen Zirkulator-Schaltung in seine RX- und TX-Komponenten aufgeteilt werden. Anschließend wird die TX-Komponente der Kommunikation mit dem entsprechenden DVB-Signal kombiniert. Dabei ist eine sehr große Richtwirkung des Zirkulators vonnöten, da schon ein geringes Übersprechen von TX zu RX (und große Pegeldifferenzen von bis zu 40dB zwischen TX- und RX-Signal) oder umgedreht einen deutlichen Verlust der Signalqualität und damit der einwandfreien Funktion zur Folge haben kann.
- Da die Außeneinheit in unmittelbarer Nähe zur Antenne platziert werden muss, ist die oberste Prämisse, dass das Gehäuse wetterfest und seewasserbeständig – und die Technik im Inneren entsprechend geschützt ist. Zudem müssen für die Antenne (je nach Größe und verbauter BUC) bis zu 400W an elektrischer Leistung zur Verfügung gestellt werden. Die entstehenden Wandlerverluste der integrierten Netzteile müssen demnach auch bei direkter Sonneneinstrahlung und hohen Lufttemperaturen ausreichend abgeführt werden. Des Weiteren muss die Anlage auch bei Außentemperaturen von bis zu -20°C wie vorgesehen funktionieren.
- Da die Spannungsversorgung der BUC und der Antenne nicht mehr direkt über die ACU erfolgt, fehlen Messwerte von Strom und Spannung, die jedoch ein wichtiger Indikator für die (ordentliche) Funktion des VSAT-Systems sind. Zudem lässt sich die Spannungsversorgung nicht mehr von der Software schalten. Um diese Probleme zu umgehen, wurde in die Außeneinheit ein zusätzlicher Controller integriert, der eine Fernsteuerung der Netzteile ermöglicht und entsprechende Messwerte (Strom, Spannung, Klimadaten) aufnimmt. Dieser ist in den Kommunikationskanal zwischen ACU und Antenne integriert worden.
Fazit
Das System wurde unter sehr erschwerten Umständen (Bauteilknappheit, Corona-Krise) innerhalb von 6 Monaten von der EANT entwickelt und ein erster Prototyp Anfang 2022 auf einer Bohrplattform in der Nordsee installiert. Im Testbetrieb ist keine Signalbeeinträchtigung messbar und das System verhält sich für die installierte VSAT-Anlage komplett transparent. Somit kann eine kostengünstige und funktionale Erweiterung für Glasfaserinstallationen angeboten werden.
Vor Ort ist neben einer Spannungsversorgung für die Außeneinheit (100V – 240V) lediglich notwendig, dass die gezogene Glasfaserleitung mit passenden Steckverbindern versehen und mit der Einheit im Serverraum und bei der Antenne verbunden wird. Wenn dann ACU und Antenne mit dem Fiberlink verbunden werden, ist das System ohne weitere Konfiguration sofort einsatzbereit.