Bigfon

BIGFON (Breitbandiges Integriertes Glasfaser-Fernmelde-Orts-Netz)

"Die digitale Zukunft im Blick - vom Systemversuch zur allgemeinen Anwendung"

Während die Kunst, dünne Fäden aus einer Glasschmelze zu ziehen, in Ägypten bereits zur Zeit der Pharaonen des 'Neuen Reiches' bekannt war, entdeckte man die Möglichkeit, Lichtwellen in einer solchen Glasfaser übertragen zu können, erst in den ersten Jahrzehnten des 20. Jahrhunderts. Schwache Lichtquellen sowie unterschiedlichste Verunreinigungen bei der Glasherstellung sorgten aber zunächst für hohe Leitungsverluste. Noch in den 1950er Jahren, hatten Glasfasern eine Dämpfung von etwa 1 dB pro Meter. Nach einer Strecke von nur 30 m war also gerade noch ein Tausendstel der eingespeisten Lichtenergie nachweisbar. An eine Überwindung längerer Strecken war unter diesen Umständen nicht zu denken.

Die Entwicklung des GaAs-Halbleiterinjektionslasers in 1962, die Verwendung einer hochempfindlichen Avalanche-Fotodiode, die als Detektor am Ende der Leitung Verwendung fand sowie eine wirkungsvolle elektronische Regenerierung verschliffener Impulsflanken, schafften etwa ab 1965 die Voraussetzungen, die nunmehr Pulscode-modulierten (PCM) Lichtwellen im Medium Glas auch über eine größere Entfernung zu tragen. Diese Technik wurde beim Ulmer Forschungsinstitut von Telefunken unter der Leitung des Physikers Dr. Manfred Börner (*1929 †1996) maßgeblich vorangetrieben, sodass diesem Unternehmen im Mai 1968 für dessen Arbeit das weltweit erste Patent erteilt werden konnte. Noch waren die verfügbaren Halbleiterlaser für den Dauerbetrieb ungeeignet und mussten zudem aufwändig mit Flüssigstickstoff gekühlt werden, aber ab 1972 arbeiteten sie auch zuverlässig bei Raumtemperatur. In den Folgejahren wurden auch die Glasfaserleitungen derart verbessert, dass man schließlich eine Dämpfung von nur noch etwa 4 dB/km erreichte. Mit einem solchen Kabel (bestehend aus acht Glasfasern) gelang es 1978 der Deutschen Bundespost, zwei Berliner Vermittlungsstellen über eine rund 4,5 km lange Strecke ohne weitere Zwischenverstärkung zu verbinden. Die Briten arbeiteten hingegen mit den "Bell-Laboratories" (ehemalige Grundlagenforschung der US-Telefongesellschaft AT&T) zusammen, deren Ingenieure seit 1971 ebenfalls intensiv an dieser Technologie forschten und bezüglich der Reichweite gegen Ende 1983 einen Quantensprung vermeldeten. So waren es schließlich die Techniker der British Telecom, die im Jahre 1985 erstmals PCM-Signale mit sehr geringer Bitfehlerrate ohne Zwischenverstärkung über eine Distanz von 250 km übertragen konnten.

Die Idee BIGFON entsteht

Die Möglichkeit, mit einer Übertragungsrate von vielleicht einigen Gbit/s, eine Vielzahl von Signalen digital und nahezu störungsfrei bis in jedes Haus leiten zu können, führte schon im April 1981 bei den Verantwortlichen der Deutschen Bundespost zu dem Schluss, sämtliche der bis dato getrennten Kommunikationskanäle anstatt in vielen separaten Kupferleitungen, in nur einem einzigen Glasfasernetz vereinigen zu können. Das betraf vor allem die Bereiche:

UKW-Radio (technisch bedingt nur regionsbedeutende Sender)

Fernsehen (technisch bedingt nur ausgewählte Sender)

Telefon (Standard-Endgeräte mussten ohne Umbau funktionieren, wie bisher)

Bildtelefon (Die Bildqualität sollte annähernd derjenigen des gewohnten Fernsehbildes entsprechen)

BTX (Bildschirmtext nach CEPT-Standard)

Telex (Fernschreiben)

Telefax

Computerdaten (das weltweite 'Internet' warf schon seine Schatten voraus)

So wurde das BIGFON-Projekt ins Leben gerufen, ein zu dieser Zeit hochinnovativer Ansatz, der in Deutschland zwischen 1983 und 1988, auch dank weitreichender politischer Unterstützung, in ausgesuchten Metropolen praktisch erprobt werden konnte. Unerwartet hohe Gewinne, die die Deutsche Bundespost um 1978 beim Brieftransport verzeichnen konnte, wurden in ein Förderprogramm umverteilt und machten damit das auf ca. 150 Mio. D-Mark veranschlagte Projekt finanziell tragbar.

[Anmerkung: Obwohl mit der Zeit stetig verbessert, ließ die Qualität der um 1980 verfügbaren, in ihrem Kern ca. 50 µm starken Multimode-Leitungen, noch viele Wünsche offen. Ein erster Durchbruch bezüglich verlustarmer Glasfaserleitungen gelang den Entwicklern des US-Unternehmens Corning Inc. zwar schon 1970 (hier wurde bereits eine Dämpfung von nur 17 dB/km erreicht), aber erst 1987 vermeldete das Hanauer Unternehmen Heraeus GmbH & Co. KG hochreines Quarzglas, mit stets gleichbleibenden optischen Eigenschaften, synthetisch herzustellen zu können. Damit war erstmals eine tragfähige Grundlage für nahezu alle der heute gebräuchlichen Lichtwellenleiter geschaffen. Zum Vergleich: in unseren Tagen haben Singlemode-Glasfaserkabel neuester Produktion z.B. bei einer Wellenlänge von 1550 nm nur eine Dämpfung von knapp 0,3 dB/km.]

Für den einmaligen BIGFON-Großversuch wurden sieben westdeutsche Metropolen ausgewählt, in denen Glasfaser-Inselnetze aufgebaut und in die dortigen Fernmeldenetze integriert werden mussten. Das Lastenheft hat man seitens der Bundespost bewusst 'überschaubar' gehalten. Man wollte von den Ideen unterschiedlicher Systemkonzepte profitieren und vor einer finalen Entscheidung Vergleiche zwischen diesen ermöglichen. Daher wurden die Netze von sechs verschiedenen Firmen konzipiert und errichtet:

Berlin (ausführende Firmen: Siemens, SEL, Krone)

Hamburg (ausführende Firma: PKI)

Hannover (ausführende Firmen: ANT, Fuba)

Düsseldorf (ausführende Firma: ANT)

Stuttgart (ausführende Firma: SEL) BIGFON-Telefon, hergstellt von TN

Nürnberg (ausführende Firma: PKI)

München (ausführende Firma: Siemens)

Anlässlich eines Besuchs beim Fernmeldetechnischen Zentralamt (FTZ) in Darmstadt, gab der damalige Bundespostminister Kurt Gscheidle (SPD) am 15. Mai 1981 den Startschuss für das BIGFON-Projekt. Bereits im Dezember 1983 konnten alle Arbeiten zum Aufbau der o.g. Netze abgeschlossen werden. Für den Großversuch waren nun deutschlandweit 320 Teilnehmer (29 davon in Hannover) direkt durch eine Glasfaser mit der jeweiligen BIGFON-Zentrale verbunden. Insgesamt erhielten aber nur 64 Teilnehmer die Möglichkeit des Bildfernsprechens. Dieses konnte ab 1986 sogar im Fernverkehr zwischen den einzelnen Metropolen genutzt werden. Die erste überregionale Glasfaser-Fernverbindung (BIGFERN) konnte schon im November 1984 zwischen Hannover und Hamburg in Betrieb genommen werden. Wenngleich dabei stolze 60 Singlemode-Fasern parallel zum Einsatz kamen, so war man in Anbetracht der damals noch recht großen Verluste gezwungen, die Signale entlang der Strecke nach jeweils rund 18 km zu regenerieren. Dies geschah zunächst mittels Konvertierung von optischen in elektrische Impulse. Es folgte die Wiederherstellung der auf der Strecke verloren gegangenen Flankensteilheit, denn stark verschliffene Digitalimpulse können bei der Auswertung zu Bitfehlern führen. Anschließend wurde das Signal verstärkt und schlussendlich zur Einspeisung wieder von elektrischen in optische Impulse zurückverwandelt.

Das erste Bildtelefongespräch via BIGFON wurde bereits am 13. Dezember 1983 innerhalb des Hannover-Netzes geführt. Die erreichbare Bildqualität war dem seinerzeit gewohnten Fernsehbild nahezu ebenbürtig. Allerdings musste das serienmäßige TV-Gerät vom Hersteller (das war i.d.R. Telefunken in Hannover) aufwändig modifiziert werden. Die relativ klobigen Farbkameras aus japanischer Produktion besaßen für das Bild noch eine Aufnahmeröhre (z.B. ein 'Saticon') und wurden auf das TV-Gerät gestellt. Neben den großvolumigen Zusatzmodulen im Fernsehgerät gab es ein noch größeres, enorm schweres Übergabegerät, welches für die Konvertierung zwischen dem Lichtwellenleiter und den angeschlossenen Endgeräten benötigt wurde und irgendwo an die Wand geschraubt werden musste. Dies war alles in allem eine ziemlich komplizierte und zudem auch kostspielige Angelegenheit. Ein Großteil der Geräte war ständig eingeschaltet und die Stromversorgung musste dezentral (also vom Teilnehmer) bereitgestellt werden.

BIGFON ohne Zukunft

Der deutschlandweite Glasfaserausbau bis direkt zum Teilnehmer blieb -der in allen wesentlichen Punkten erfolgreichen Testphase von BIGFON zum Trotz- bis heute Wunschdenken. Zwar plante die SPD/FDP-Regierung unter ihrem Kanzler Helmut Schmidt bereits im April 1981 diesen Schritt, der dann im Zeitraum zwischen 2015 und 2020 abgeschlossen sein sollte, dagegen stemmten sich jedoch einige Lobbyverbände, allen voran die Verleger. Auch die gerade 1983 in den Bundestag eingezogenen grünen Parteien boykottierten die Planungen für einen flächendeckenden Ausbau nach Kräften. Sie sahen, wahrscheinlich aufgrund der weitreichenden technischen Möglichkeiten, einen beginnenden "Überwachungsstaat". Im Oktober 1982 war zudem ein Regierungswechsel erfolgt. Die neue CDU/FDP-Regierung unter Kanzler Helmut Kohl verlagerte die Ausbauproblematik schließlich vom Bund in die Verantwortung der Länder, was alles nur verkomplizierte und die Sache auch nicht eben vorantrieb. Massive Kritik wurde zudem an der Qualität der damals verfügbaren Lichtleiter geäußert. Diese hat man aber bereits um 1988 stark verbessert und die Technik damit massentauglich gemacht. Auch gab es inzwischen ein geschärftes Verständnis, bezüglich der weitgehend verlustfreien Übertragung von Laserstrahlen in unterschiedlich gearteten Lichtwellenleitern.

Aufgrund der für Privathaushalte untragbar hohen Anschlusskosten äußerten Marketingexperten gegenüber der Bundespost schon früh die Vermutung, dass es nach Beendigung des BIGFON-Versuches nur etwa 1.500 Interessenten (allesamt weit verzweigte Unternehmen) für einen Glasfaseranschluss geben wird. Der neue politische Wille, zeitnah und kostengünstig auch private Fernsehprogramme für jedermann zugänglich zu machen, sorgte dann ab 1984 auch maßgeblich dafür, dass für den Fernseh- und UKW-Radioempfang (zunächst nur mit den für diese Region relevanten Programmen) in allen westdeutschen Metropolen anstatt eines Glasfasernetzes Koaxialkabel verlegt wurden. Durch den jahrzehntelangen Einsatz bei Antennen-Gemeinschaftsanlagen galt die damalige Analogtechnik längst als hinreichend erprobt und war für nur rund ein Drittel der Kosten einer Glasfaserinstallation zu haben. Allerdings hatte man eine reduzierte Bandbreite, benötigte selbst für sehr kurze Strecken eine Reihe von Zwischenverstärkern und es gab später, infolge einer Unzahl unzureichender Abschirmungen, teils massive Störungen anderer Funkdienste. Mitte 2001, nach dem eher unfreiwilligen Verkauf der Kabelfernsehnetze durch die in 1995 aus der Fernmeldesparte der Bundespost erwachsenen Telekom, hat man diese (dank der Einführung eines Rückkanals) für den bidirektionalen Anschluss von Computern aufgerüstet. Später sukzessive von Vodafone übernommen, sind die anachronistischen Koaxialkabel, wenngleich sie inzwischen ebenfalls digitale Signale übertragen, als Alternative bis heute in Betrieb. Die BIGFON-Anlagen in den Fernmeldeämtern und bei den Teilnehmern gibt es hingegen schon lange nicht mehr. Als Forschungsprojekt konzipiert, hatten sie ihre Schuldigkeit getan und wurden später demontiert.

Die Zeit nach BIGFON - Das deutsche Glasfasernetz erfindet sich neu

Nachdem Deutschland -einstmals Erfinder und Vorreiter bei der Technik der Glasfaserübertragung- in puncto schnellem Internet nach und nach bis in das hintere Mittelfeld aller europäischen Staaten zurückgefallen war (im Vergleich mit den weltweiten Industriestaaten sieht die Sache leider noch um einiges düsterer aus), nimmt der Glasfaserausbau hierzulande seit einigen Jahren wieder sichtbar Fahrt auf. Insbesondere im überregionalen Fernverkehr kommen in unseren Tagen praktisch nur noch Lichtleiter mit bis zu 198 einzelnen Singlemode-Fasern zum Einsatz. Private Anschlüsse werden häufig subventioniert oder zumindest kreditiert und sind damit bezahlbar geworden. Die heute benötigte Hardware ist mit der vom BIGFON-Projekt aber nicht annähernd vergleichbar. Sie wurde in den letzten Jahrzehnten stark miniaturisiert und kann zum großen Teil vom Anwender selber installiert und konfiguriert werden. Sie gilt zudem als Massenware und wird überall für wenig Geld angeboten. Die seinerzeit revolutionäre Bildtelefonie wird heute, Dank einer Reihe zuverlässiger Computerplattformen, als weltweit verbreitete und zudem kostengünstige Gewohnheit erachtet. Inzwischen versorgt neben der Telekom auch eine Vielzahl regionaler Anbieter die deutschen Teilnehmer mit einem eigenen Glasfaseranschluss. Insofern hat diese Technologie in unseren Tagen immerhin schon den Großraum der Metropolen erreicht.

[Anmerkung: Die aktiven elektronischen Komponenten, die zur Übertragung der Signale in einer Glasfaserleitung dienen, erbringen ihre spezifizierte Leistung nur über einen begrenzten Zeitraum, dann müssen sie ausgetauscht werden. Selbst die Glasfaserleitungen und deren Ummantelung halten nicht ewig. Sie haben, aufgrund unterschiedlichster (meist äußerer) Einflüsse, ebenfalls nur eine begrenzte Lebensdauer. Man spricht heute von etwa 25 Jahren, dann müssen auch sie i.d.R. erneuert werden. Die Lebensdauer der meisten Kupferkabel in der Fernmeldetechnik wird hingegen mit weit mehr als 50 Jahren veranschlagt.]

Unser Museum zeigt in einer Vitrine anhand einiger Exponate die Geschichte des heute nahezu vergessenen, wenngleich für die damalige Zeit weit in die Zukunft weisenden BIGFON-Projektes.