Hochgeschwindigkeits-Telekommunikationsnetze

Überspannungsschutz bis 1,5GBit/s

Die Übertragungen in der Telekommunikation werden immer schneller. Damit der Überspannungsschutz die Geschwindigkeit nicht beeinträchtigt, sind Hochgeschwindigkeits-Schutzgeräte erforderlich. Dabei gibt es einige technische Herausforderungen – und längst nicht alle Schutzgeräte eignen sich dafür.

(Bild: ©ShutterOK/shutterstock.com / Phoenix Contact Deutschland GmbH)

TK(Telekommunikations)-Endgeräte sind heute fester Bestandteil der Büro- und Unternehmenselektronik. Im Geschäftsleben gehört die uneingeschränkte Betriebsbereitschaft moderner und schneller Kommunikationssysteme schon lange zu den Grundvoraussetzungen. Mit der verstärkten Nutzung des Homeoffice erweitern sich geschäftliche Aktivitäten auch zunehmend in die eigenen vier Wände. Dabei verhindert ein gezielter Einsatz geeigneter Überspannungsschutz-Geräte einen plötzlichen Ausfall wichtiger TK-Einrichtungen, die für den reibungslosen Betrieb einzelner Anlagen sowie ganzer Unternehmen erforderlich sind. Aufgrund der Vielzahl unterschiedlicher TK-Systeme stellt sich die Frage, welche Geräte sich am besten eignen.

DSL-Schnittstellen und deren Übertragungsraten

Durch die hohe Übertragungsbandbreite bis zu 1,5Gbit/s eignet sich das Schutzgerät (oben links auf der Tragschiene) auch für besonders leistungsfähige Modems (unten Mitte) im Schaltschrank. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

DSL(Digital Subscriber Line)-Schnittstellen stellen Internet-Verbindungen mit Geschwindigkeiten von 16MBit/s (ADSL2) bis 300MBit/s (Super-Vectoring VDSL) zur Verfügung. Da immer größere Datenmengen übertragen werden, und da auf den letzten Metern häufig Kupfer-Telefonkabel zum Einsatz kommen, wurde das Verfahren ‚Vectoring VDSL‘ entwickelt. Hiermit werden Störungen durch das sogenannte Übersprechen im Telefonkabel reduziert. Die Übertragungsfrequenzen der verschiedenen Übertagungssysteme liegen hierbei zwischen 2,2MHz (ADSL) und 35MHz (Super-Vectoring VDSL). Diese Werte spielen bei der Auswahl von Schutzgeräten eine wichtige Rolle, da die Geräte mindestens diese DSL-Bandbreiten als Grenzfrequenzen besitzen sollten, um das Signal nicht zu verfälschen. Sinnvoll ist dabei ein Hinweis des Herstellers auf die maximale DSL-Geschwindigkeit. Wem die Geschwindigkeit von SV-VDSL nicht ausreicht, der nutzt mit ‚G.fast‘ eine noch schnellere Übertragung, mit der im Idealfall bis zu 2GBit/s möglich sind. Bei dieser Übertragungsart handelt es sich um den Nachfolge-Standard von VDSL2 (Vectoring VDSL). Beim G.fast ist jedoch zu beachten, dass auch der Provider diese Technik unterstützen muss. Zudem ist sie nur für kurze Strecken mit Kupferleitungen unter 100m möglich. Im industriellen Umfeld wird mit SHDSL (Single-Pair Highspeed Digital Subscriber Line) eine weitere Übertragungstechnik verwendet. Sie wird in digitalen Weitverkehrsnetzen eingesetzt, bei denen die Datenübertragungsraten im Up- und Downstream identisch sein müssen. Je nach Modem werden hierfür eine oder zwei Kupfer-Doppeladern benötigt.

Geeignete Schutzgeräte

Um das Signal bei der Übertragung nicht zu beeinflussen, muss die Dämpfung bei diesen hohen Frequenzen bzw. im verwendeten Frequenzband vernachlässigbar klein sein. Ein weiterer Aspekt der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, insbesondere beim Super-Vectoring, ist die Symmetrie der beiden Kupferadern gegen Erde. Dabei kommt es auf eine möglichst hohe Symmetrie beim Überspannungsschutz an. Die Kapazitäten der a- und b-Kupferader zur Erde dürfen sich nur um wenige pF (Pikofarad) unterscheiden. Bei dem neuen Überspannungsschutz-Gerät TTC-6-1X2-Tele hat Phoenix Contact ein großes Augenmerk auf diese Übertragungseigenschaft gelegt. So entstand ein Produkt, das das Signal bei hohen Datenraten bis zu 300MBit/s (VDSL) nicht unzulässig beeinträchtigt. Bei kurzen Leitungsstrecken unter 100m kann das Schutzgerät in dem noch schnelleren G.fast eingesetzt werden – 1,5GBit/s lassen sich so problemlos übertragen. Bescheinigt wird das gute Übertragungsverhalten von der Deutschen Telekom: Mit einer Prüfung, bei der SV-VDSL mit 300MBit/s und G.fast mit 1,5GBit/s verwendet wurde, bestätigt sie die Kompatibilität mit VDSL, Vectoring VDSL, Super-Vectoring VDSL und G.fast.

Durch Überlast-Schutzmechanismen wie thermischer Schutz an der Funkenstrecke und Stromsensoren in der Leitung wird das Gerät auch bei Fehlverdrahtung sowie Power-Cross geschützt. (Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH)

Schnell und sicher installiert

Dank der Push-in-Anschlusstechnik kann der Überspannungsschutz schnell und ohne Werkzeug an die Telefonleitung angeschlossen werden. Sollte eine Schraubklemme bevorzugt werden, ist auch das kein Problem. Durch einfaches Aufrasten auf die Hutschiene im Schaltschrank ist die Installation zudem schnell erledigt. Durch eine geringe Baubreite von 6mm nimmt das Gerät kaum Platz in Anspruch. Sollte beim Anschluss des Schutzgerätes ein falsches Kabel etwa mit zu hoher Spannung angeschlossen werden und eine Überlast drohen, erkennt der Überspannungsschutz das automatisch – und geht in den sicheren Zustand über. Dieses sichere Verhalten – hervorgerufen durch eine Überlast, dem soggenannten Power-Cross – wird durch einen integrierten Kurzschluss-Mechanismus sowie einen elektronischen Strombegrenzer erreicht. Der Strombegrenzer hat noch eine weitere Aufgabe. Durch die Elektronik wird die gefährliche Energie auf der Telekommunikationsleitung vom Endgerät – etwa einem Modem – ferngehalten. Der hier beschriebene Überspannungsschutz begrenzt somit nicht nur die zu hohe Spannung. Eine weitere Funktion hält die schädliche Energie fern, die das TK-Gerät sonst zerstören würde.

Geforderte Leistungsfähigkeit

In Bezug auf die notwendige Leistungsfähigkeit der Schutzgeräte gibt die Norm IEC61643-22 (VDE0845 Teil 3-2) Hinweise. Sie beschreibt die erforderlichen Leistungsklassen an den TK-Leitungen. Einzuhalten sind je nach Einbauort die Klassen D1, C2 oder C1. Diese und viele weitere Eigenschaften werden durch genormte Prüfungen gemäß der Produktnorm nachgewiesen. Bei einem gut dokumentierten Schutzgerät gibt es idealerweise Angaben zu mehreren Normimpulsen, denn oft hängt die zu erwartete Impulsstärke vom Installationsort ab. So sollten Schutzgeräte an der ersten Blitzschutzzone – am Gebäudeeingang – die Anforderungen der Kategorie D1 erfüllen. Eine zweite Stufe sollte der Anforderungskategorie C2 und eine dritte Stufe der Anforderungskategorie C3 entsprechen. Das hier beschriebene Schutzgerät weist alle genannten Kategorien auf und kann somit an jeder Blitzschutzzone – also überall auf dem Gelände – eingesetzt werden.

Fazit

Die durch Gewitter hervorgerufenen Überspannungsschäden sind vermeidbar, wenn alle gefährdeten Geräte mit Schutzgeräten beschaltet werden. Der Verzicht auf die Internet-Nutzung bei widrigen Wetterverhältnissen wie Gewitter gehört der Vergangenheit an – dank Überspannungsschutz. Geeignete Schutzgeräte, wie die von Phoenix Contact, weisen eine hohe DSL-Übertragungsrate aus, dabei nehmen sie im Schaltschrank nur wenig Platz in Anspruch.