Telekom erklärt, wie eine Vermittlungsstelle funktioniert

Fast jeder nutzt sie täglich, ohne es zu bemerken: Vermittlungsstellen. Oder richtig: Betriebsstellen. Beide Bezeichnungen klingen wenig spektakulär. Doch dahinter verbergen sich zentrale Knotenpunkte der Telekom-Netzinfrastruktur – in denen auch die Umstellung auf die moderne IP-Technik erfolgt.

Schön warm, aber laut: Selbst im Winter kann Michael Bohlender die Heizung auslassen. Der Grund: In seiner Betriebsstelle ackert jede Menge moderne Highspeed-Informationstechnik auf Hochtouren. Michael Bohlender ist Systemtechniker bei der Deutschen Telekom Technik GmbH, verantwortlich für die Technik-Niederlassung Süd in Aschaffenburg – und Herr über drei Etagen Hochleistungs-Netzwerktechnik. Mit seinem Team von rund 15 Mitarbeitern sorgt er in der Betriebsstelle dafür, dass Haushalte und Unternehmen im weiten Umkreis mit schnellen Daten- und komfortablen Telefoniediensten versorgt werden. Denn immer, wenn wir telefonieren, im Internet surfen oder Entertain-Sendungen genießen, laufen unsere Gespräche und Daten über eine Betriebsstelle.

In Deutschland betreibt die Telekom mehrere Tausend dieser Hightech-Standorte. Sie sind so verteilt, dass Endkunden im gesamten Bundesgebiet erreicht werden können. Da es in Ballungszentren mehr Haushalte und Unternehmen gibt als in dünn besiedelten Gebieten, ist dort auch die Dichte der Betriebsstelle höher.

Moderne IP-Technik ersetzt leitungsgebundene Vermittlung

Betriebsstellen hießen bislang Vermittlungsstellen. Zubringer- und Abnehmerleitungen wurden für die Dauer beispielsweise eines Telefonats über ein Koppelfeld fest miteinander verbunden – also leitungsgebunden vermittelt. Diese Technik ist an ihre Leistungsgrenzen gestoßen. Daher vollzieht die Telekom seit einigen Jahren einen umfassenden, grundlegenden Wechsel: weg von der leitungsgebundenen Vermittlung, hin zur modernen, paketvermittelten IP-Technik.

„Die Technik der Netzinfrastruktur entwickelt sich rasant“, sagt Michael Bohlender. Das zeigt sich deutlich in den Betriebsstellen. Bereits vor über 20 Jahren hatte die Telekom all ihre Betriebsstellen auf digitale Vermittlungstechnik umgestellt. Die alten elektromechanischen Impulswähler sowie die seit den 1970er-Jahren eingeführten Transistor- und IC-Schalter wurden endgültig ausgemustert und durch moderne elektronische Baugruppen ersetzt. Dadurch konnte das Unternehmen die Zuverlässigkeit seiner Infrastruktur erheblich steigern. In diesem Prozess musste die bisherige hierarchische einer vermischten Netzstruktur weichen, in der alle Betriebsstellen direkt miteinander verbunden sind.

Hinzu kommt, dass immer mehr Infrastrukturkomponenten direkt per Glasfaser angeschlossen werden. Zum Beispiel MSAN (Multi Service Access Node) für schnelle (V)DSL-Anschlüsse, die in Multifunktionsgehäusen (MFG) in der Nähe der Teilnehmer installiert werden. Daher verdrängen moderne Lichtwellenleiter zunehmend bislang verwendete Kupferkabel. Ein weiterer Trend: Immer mehr Menschen gehen mit mobilen Endgeräten ins Internet. Dabei nutzen sie schnelle Mobilfunk-Datenverbindungen wie LTE.

Sämtlicher Sprach- und Datenverkehr aus den Festnetz- und Mobilfunk-Verbindungen fließt über die Betriebsstellen. Eine echte Herausforderung für IT-Profis wie Bohlender. Denn damit Endkunden Angebote wie MagentaZuhause Hybrid und MagentaMobil nutzen können, müssen in der Betriebsstelle rechtzeitig die Voraussetzungen dafür geschaffen werden. Das bedeutet: Die gesamte Infrastruktur in der Betriebsstelle muss für die Übertragung der enormen – und stetig zunehmenden – Datenmengen gerüstet sein und permanent aktualisiert werden. Angefangen von den Kabeln über das Backbone-Netz und intelligente Vermittlungs- und Routing-Technik bis hin zu redundant ausgelegten Hochgeschwindigkeits-Verbindungen zu den großen Internet-Knotenpunkten. „Eine besondere Herausforderung ist, dass das Aufrüsten der Technik für Kunden unterbrechungsfrei erfolgen muss“, erklärt der IT-Experte, „und das gelingt nur mit einem klar strukturierten Aufbau der Betriebsstelle.“

Aufbau der Betriebsstellen: flexibel und zukunftssicher

Dieser Aufbau sieht so aus: Im Keller des Gebäudes befindet sich der Kabelaufteilungsraum. Hier kommen die aus den Außenbereichen zugeführten Kabel an – zum Beispiel von Multifunktionsgehäusen in den Stadtvierteln. Diese Leitungen stoßen als dicke Erdkabel durch die Wand. Sie enthalten jeweils Hunderte dünne, verdrillte Telefonkabelpaare aus Kupfer oder dicke Bündel von Lichtwellenleitern (LWL). Im Innenbereich ist die Schutzhülle der Erdkabel überflüssig und wird entfernt. Die einzelnen Kupferkabel und Lichtleiter laufen über Führungen ins Erdgeschoss.Hier steht der raumfüllende Kupferhauptverteiler, kurz HVT. Auf der einen Seite hat das Team um Michael Bohlender die bis zu 2.000 Kupferdoppeladern pro Kabel auf Terminals geklemmt.

Auf der anderen Seite des HVT sind die Ports der DIV (Digitale Vermittlungstechnik) für den Telefonverkehr und der DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) und MSAN (Multi Service Access Node) für die Internetverbindungen abgeschlossen.

Hinter dem Anschlussterminal der DSLAM sitzt ein Splitter. Dieses Hoch- und Tiefpassfilter trennt wie der Schuh eines Reißverschlusses bei einer bestimmten Frequenz die Telefonie- von den Datensignalen und führt sie zwei separaten Ausgängen auf der Rückseite zu. Unter 120 kHz liegen die Telefonie und ISDN-Signale, Frequenzen oberhalb von 138 kHz stehen für DSL zur Verfügung. „So erhalten die nachfolgenden Geräte nur die Signale, die sie verarbeiten sollen, und werden nicht durch Überlagerungen und Impedanz-Varianzen gestört“, erklärt Bohlender. Die Splitter müssen qualitativ hochwertig sein. Denn minderwertige Bauteile können die Signale dämpfen beziehungsweise zu ungenau filtern, was die erreichbaren Datenraten verringert. Bereits hier zeigt sich, wie wichtig die Feinabstimmung aller Komponenten der gesamten Infrastruktur für das Erreichen von hohen Anschlussgeschwindigkeiten ist.

Telefonate werden anhand ihrer Zielrufnummer elektronisch und vollautomatisch zum gewünschten Gesprächspartner geroutet. Das Vermitteln übernehmen heute als Blade-System ausgeführte Platinenrechner, die in großen Racks stecken. „Diese elektronischen Baugruppen ersetzen praktisch das Fräulein vom Amt“, schmunzelt Bohlender. Das direkte Routing ist möglich, da die Betriebsstellen untereinander über zahlreiche 2-MBit/s-Leitungen vermascht sind. Jede einzelne Leitung kann rund 30 Telefonate übertragen. Diese 2-MBit/s-Leitungen werden mithilfe von Multiplexern zusammengefasst und als schnelle Datenleitungen über Glasfasern übertragen.

Die Datenpakete der Internetsignale fließen hingegen zu einem DSLAM. Dieser „Digital Subscriber Line Access Multiplexer“ terminiert die Kupferleitungen und setzt sie auf eine Glasfaserleitung um.

Vom Fundament zum Herz der Betriebsstelle

In der Betriebsstelle kommen, historisch bedingt, ganz unterschiedliche Übertragungstechniken zum Einsatz, zum Beispiel das heute allgegenwärtige Internet Protokoll (IP) und der Asynchronous Transfer Mode (ATM). ATM ist eine bewährte Switching-Technik für Weitverkehrsnetze, verliert aber im Zuge der konsequenten Umstellung auf IP bei der Telekom an Bedeutung. Auch unterschiedliche DSL-Techniken wie ADSL, ADSL+/++ und das moderne VDSL mit Bandbreiten von 6 bis 100 MBit/s kommen zum Einsatz. Zusätzlich gibt es an einigen Standorten auch FTTH (Fiber To The Home). Hier erhält jeder Kunde eine Glasfaser bis in die Wohnung. Hiermit werden zurzeit Bandbreiten bis 200 MBit/s bereitgestellt.

Bohlender und sein Team müssen dafür sorgen, dass während der gesamten Übergangsphase alle Übertragungsverfahren parallel genutzt werden können.

Bei Endkunden, die bereits einen reinen IP-Anschluss nutzen, werden die Signale im Hauptverteiler direkt zu einem MSAN (Multi Service Access Node) durchgereicht. Splitter und DSLAM entfallen. MSAN terminieren den Kupferanschluss, stellen neben den Datendiensten analoge Telefonleitungen und ISDN-Leitungen bereit und übernehmen die Umsetzung der Sprachdaten auf IP-Dienste wie Voice over IP (VoIP). Zudem findet hier auch der Wechsel auf Glasfaser als Übertragungsmedium statt.

Ein 1-GB-Uplink führt die Signale schließlich zum Broadband Network Gateway (BNG) – dem Herzstück der Betriebsstelle. Bohlender ist Herr über drei unterschiedlich ausgerüstete BNGs. „Daran sind alle MSAN angeschlossen – also sowohl Indoor- als auch Outdoor-MSAN“, erklärt Bohlender. „Der BNG ist die höchste Aggregationsstufe in der Betriebsstelle.“ Das bedeutet: Hier laufen alle Signale zusammen und werden über Glasfaserleitungen hoher Kapazität an die externen Internetknoten geleitet – etwa an den INXS (Internet eXchange Service) in München oder den DE-CIX in Frankfurt am Main. Letzterer ist, gemessen am Datendurchsatz, der größte Internetknoten der Welt. „Unsere BNG sind über zwei 10-GB-Uplinks vollredundant an zwei geografisch voneinander entfernte Internetknoten angebunden“, sagt Bohlender. Fällt ein Standort aus, übernimmt nahtlos der zweite.

Schnell wie das Licht

Bleiben noch die Lichtwellenleiter. Diese laufen über dicke schwarze Erdkabel oder durch besondere Leerrohre, die Speedpipes, in den Keller. Von hier werden die Lichtwellenleiter über Innenkabel ins Erdgeschoss geführt und enden im Glasfaser-Hauptverteiler. Dieser beherbergt zahlreiche Schubladensysteme. „In jeden Auszug laufen bis zu zwölf Glasfaserleitungen ein“, erklärt Bohlender. „Genutzte Leitungen beschalten wir mit einem Lichtwellenleiter, der zum weiterverarbeitenden Equipment auf der Technikseite führt.“Eine Glasfaserleitung kann problemlos bis zu 10 GBit/s übertragen. Um die Kapazität weiter zu erhöhen, wird eine spezielle Technik verwendet: das Wellenlängenmultiplexen (Wavelength Division Multiplexing, WDM).Hier gibt es zwei verschieden Verfahren:

1. Das PCWDM Verfahren (Passive Coarse WDM)Bei diesem Verfahren werden bis zu 16 verschiedenfarbige Signale über einen passiven Koppler geführt und anschließend über ein Glasfaserpaar übertragen.Dieses Verfahren wird im Kurzstreckenbereich angewendet und erlaubt Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 1 GBit/s pro Kanal
2. D-WDM Verfahren (Dense WDM)Bei diesem sehr aufwendigen Verfahren können bis zu 80 verschiedenfarbige Lasersignale über ein Glasfaserpaar übertragen werden. Die Übertragungsgeschwindigkeit beträgt heute bis zu 100 GBit/s pro Kanal

Mit IP gerüstet für die Zukunft

Betriebsstellen sind die zentralen Servicepunkte im Netz der Deutschen Telekom. Hier erfolgt primär der Wechsel zur modernen IP-Technik. Durch diesen Schritt macht die Telekom ihre Produkte von der zugrunde liegenden Infrastruktur unabhängig, was den gesamten Betrieb vereinfacht. Neue Dienste lassen sich schnell aufschalten und praktisch an jedem Ort nutzen. So profitieren auch die Kunden von der verbesserten Technik.