Konzepte und Methoden zur ressourcenoptimierten Vorplanung von Topologie und Kosten beim Glasfaser-Breitbandausbau

Kurzfassung
Infrastrukturnetze können als die größten, flächenmäßig zusammenhängenden gebauten Strukturen angesehen werden. Glasfasernetze als Teilbereich allgemeiner Infrastrukturnetze bilden das Rückgrat der digitalen Gesellschaft. Steigende Datenraten und Datenvolumen erfordern den Ausbau von leistungsfähigen Glasfasernetzen bis in die Gebäude (Fiber-To-The-Building). Die Hauptprobleme des Glasfaser-Breitbandausbaus sind die enormen Kosten und die damit verbunden wirtschaftlichen Risiken. Kosten und Risiken sind jedoch derzeit nur äußerst schwer kalkulierbar und erst nach einer detaillierten Fachplanung bekannt; sie werden zu ca. 70% von den Tiefbaukosten bestimmt. Die geografische Position und Nutzungsart der Teilnehmeranschlüsse, der Verlauf und die Beschaffenheit bestehender Infrastrukturen (z. B. Straßenverkehrs- und Fußwege, Leerrohre, Bahnlinien, Gewässer) sowie die Bodenprofile ergeben das komplexe Optimierungsproblem „Trassenplanung“. Die Trassenplanung soll zum einen möglichst schnell und kostengünstig durchgeführt werden, zum anderen soll die kostengünstigste Ausbauvariante ermittelt werden. Beide Forderungen können in heute üblichen, manuellen Verfahrensabläufen nicht optimal erfüllt werden.

Dieses Forschungsprojekt befasst sich mit der Entwicklung eines integrativen Ansatzes zur ressourcenoptimierten Infrastrukturvorplanung im Bereich der Glasfasernetze. Der Ansatz koppelt (1.) bestehende Informationen aus Kartenmaterial, (2.) regionale und lokale Zusatzdaten (d.h. bestehende Infrastrukturen wie Straßen, Gebäude, Leerrohre sowie Bodenprofile) und (3.) tatsächliche Kostenfunktionen aus dem Kabel- und Leitungsbau. Die Entwicklung und Anpassung spezifischer Optimierungsalgorithmen soll eine automatisierte Generierung von Topologiealternativen für ein Ausbaugebiet ermöglichen. Eine daran anschließende, ebenfalls automatisierte Risikoanalyse soll ferner eine zuverlässige Bewertung der generierten Lösung ermöglichen. Die Berechnungsergebnisse sollen für den Nutzer anschaulich visualisiert und über Standardschnittstellen zur weiteren Detailplanung von Glasfasernetzen bereitgestellt werden. Das Ergebnis dieses Forschungsprojekts ist ein ganzheitliches und praktisch validiertes Konzept, das eine effiziente und benutzerorientierte baukostenoptimale Trassenplanung ermöglicht und aufzeigt, welche langfristig finanzierbaren Wege zu einem flächendeckenden Ausbau von Hochgeschwindigkeits-Glasfasernetzen eingeschlagen werden können.

Abbildung 1: Visualisierung einer Glasfaser-Topologie mit drei separaten Zugangsnetzen (rot, gelb, blau) und Verteilpunkten
Abbildung 2: Generierung eines Glasfaser-Zugangsnetzes mit nur einem Hauptverteiler

Projektart
Kooperation mit der FH Südwestfalen

Förderdauer
2014 - 2018

Projekt-bezogene Publikationen (Auszug)

  • Wiggenbrock, J., 2017. Rationale Planung von Glasfaser-Giganetzen. In: 29. Forum Bauinformatik. Dresden, 06.09.2017 (eingereicht).
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  • Wiggenbrock, J. & Smarsly, K., 2016. Integrated visualization of installation plans and installation costs of fiber optic networks. In: 10. ITG Fachkonferenz "Breitbandversorgung in Deutschland 2016". Berlin, 18.04.2016.
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Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Kay Smarsly
Bauhaus-Universität Weimar
Informatik im Bauwesen
Coudraystraße 7, Raum 518
99423 Weimar
E-Mail: kay.smarsly[at]uni-weimar.de

Prof. Dr.-Ing. Stephan Breide
Fachhochschule Südwestfalen
Breitbandkompetenzzentrum NRW
Lindenstr. 53, Raum: 1.3.14
59872 Meschede
E-Mail: breide.stephan[at]fh-swf.de

Jens Wiggenbrock, M.Sc., B.Eng.
E-Mail: jens.wiggenbrock[at]uni-weimar.de
Telefon: +49 291 9910 671