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Signalverluste in Kabelnetzen: eine immer noch unbewältigte Herausforderung

Das Kabel ist ein beispielloses Kommunikationsmedium, das sich aus einem rudimentären Stückwerk aus Übertragungsleitungen und Komponenten, das vor Jahrzehnten von einer ehrgeizigen Gruppe von Technikpionieren geschaffen wurde, zu der uns heute allen vertrauten Breitbandarchitektur entwickelt hat. Die Überbleibsel dieses Stückwerks sind noch in vielen Bereichen moderner Kabelnetze, wie in den Technologien zur Lokalisierung von Signalverlusten, zu erkennen. Der nachstehende Artikel soll auf unterhaltsame Weise erläutern, welchen Weg diese Entwicklung genommen hat und wo wir heute stehen.

Die ersten Bemühungen zum Lokalisieren von Signalverlusten

Vor 1976 wurden etwa 19 analoge Kanäle über das Kabelnetz übertragen. Das untere Frequenzspektrum reichte von 54 bis 88 MHz und das obere von 174 bis 216 MHz. In diesen Bändern mussten sich die Kabelnetzbetreiber keine Sorgen darüber machen, dass Signale an die Umgebung abgestrahlt wurden. Das Problem bestand vielmehr darin, dass Rundfunksignale in ihr Kabelnetz eindrangen und auf den Kanälen ihrer Kunden niederfrequente Klopftöne erzeugten. Es war nicht einfach herauszufinden, an welcher Stelle diese Funksignale in das Kabel eintraten. Also haben innovative Techniker einen FM-modulierten Träger in den Downstream-Kanal eingespeist. Dieser erzeugte einen Ton, der erkannt wurde, wenn er an der gleichen Schwachstelle der Abschirmung durch das Kabel nach außen drang. Dieser Träger wurde mit einem Dämpfungssteller in Schritten von 5 dB über einen Bereich von 25 dB AM-moduliert. Dann stellt der Techniker sein Autoradio auf die Empfangsfrequenz ein und suchte nach den fünf Tönen. Wenn er alle hören konnte, war er sich sicher, dass sich die Störquelle in der Nähe befand. Obgleich man etwas Erfahrung benötigte, um mit diesem Verfahren Erfolg zu haben, hat es doch gut funktioniert. Das war die Geburtsstunde der Technologie zum Lokalisieren von Signalverlusten, also der Leckmessung in Kabelnetzen!

Störeinstrahlungen im Luftverkehr treiben Leckmessungen voran

Ende der 1970er-Jahre wurden Gegentaktverstärker sowie Verstärker mit Vorwärtskopplung eingeführt, die es erlaubten, den Kanalplan um einen mittleren Frequenzbereich von 108 bis 174 MHz zu erweitern. Dieses neue Band überlappte sich aber mit kritischen Luftfahrtfrequenzen. Da das Kabelsystem aber ein autonomes abgeschirmtes Netz war, dürfte es mit diesen sich überlappenden Kanalfrequenzen eigentlich keine Probleme geben. Zwei gut belegte Zwischenfälle in der Luftfahrt zeigen jedoch, dass diese Annahme falsch war.

Zu dem ersten kam es 1976 in Harrisburg, Pennsylvania, USA. Ein in etwa 8200 m Höhe fliegendes Verkehrsflugzeug meldete eine Störung der Funknavigation, vermutlich im Drehfunkfeuer (VOR), das im Bereich von 108 bis 118 MHz sendete. Waren die Kabelnetze nicht gerade um ein neues mittleres Frequenzband erweitert worden?

Als Reaktion auf diesen Zwischenfall hat die 1958 gegründete US-amerikanische Bundesluftfahrtbehörde FAA, der die Frequenzen gehörten, die 1934 gegründete Zulassungsbehörde für Kommunikationsgeräte FCC gezwungen, dafür zu sorgen, dass die Kabelnetzbranche die Luftfahrtfrequenzen nicht mehr nutzte. Die Kabelnetzbetreiber sicherten der FCC zu, dass sie selbst darauf achten würde, so dass dieses Problem gelöst wäre. Vielleicht erinnern Sie sich noch an den „Wavetek-Kuckuck“, der in diesen Anfangstagen der Leckmessung in allen Kabelnetzen zu hören war. Dann kam das Jahr 1979, als die Branche beschloss, den Videoträger um +/- 12,5 kHz, also insgesamt um 25 kHz zu versetzen, um eine Überlappung mit den Empfängern der Flugnavigation zu vermeiden. Mit diesem Schritt war auf einen Schlag etwa die Hälfte aller Störungen behoben. Der gewählte Versatzwert war dadurch begründet, dass die damals in den Flugzeugen verwendeten Empfänger für gewöhnlich eine Messbandbreite von 25 kHz besaßen. Durch den Trägerversatz sank also deutlich die Wahrscheinlichkeit, dass Signalabstrahlungen aus dem Kabelnetz die Flugnavigation stören würden.

Dann kam Flint Michigan …

Der zweite Zwischenfall ereignete sich 1980 über Flint im Bundesstaat Michigan (USA). Dieses Mal meldete ein Flugzeug, das nach einem Funkfeuer navigierte, beim Überflug den Ausfall der Rauschsperre. Vielleicht ist auch nur eine moderne Legende, aber eine Person, die damals im Kabelnetz von Flint Michigan arbeitete, gab an, dass es sich bei dem besagten Flugzeug um die Air Force One mit dem Präsidenten der USA an Bord gehandelt habe. Da ist nachzuvollziehen, dass sich die gesamte FCC-Niederlassung von Detroit zusammensetzte, um den Schuldigen zu finden. Bei Messfahrten fand die FCC ca. 10.000 Leckstellen und ordnete an, etwa 25 % des Systems stillzulegen. Damals nutzte das Kabelnetz Mehrfachabzweiger der Firma Michigan Bell. Diese Abzweiger besaßen einen Schraubanschluss sowie einen ca. 5 cm starken Mittelleiter und waren dafür bekannt, für Funksignale löchrig wie ein Sieb zu sein. Das ganze System wurde neu aufgebaut und in Rekordzeit wieder in Betrieb genommen. Anlässlich dieses Zwischenfalls forderte die FAA erneut, die Luftfahrtfrequenzen nicht zu nutzen. Die FCC veröffentlichte ihren ersten Bericht „Report and Order in Docket 21006“, in dem die heute noch geltenden Anforderungen für den kumulativen Leckage-Index (CLI) festgelegt wurden. Dieser Index entspricht der Summe aller Signalabstrahlungen eines Kabelnetzes und soll die ungefähre Störwirkung auf die überfliegenden Flugzeuge angeben.



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