VDSL2

VDSL2 ist ein schnelles Übertragungsverfahren für Breitband-Internet und Triple Play im Telefonnetz. Es hat eine deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeit als ADSL, ADSL2 oder ADSL2+. Allerdings wird die Geschwindigkeit nur auf einer kürzeren Distanz und nur in einem Hybridnetz erreicht. Erst der Einsatz eines Hybridnetzes, bestehend aus Glasfaser- und Kupferkabel, garantiert die angestrebten Übertragungsraten von 50 bis 100 MBit/s (symmetrisch).
Obwohl namentlich verwandt, ist VDSL1 nicht der technische Vorgänger von VDSL2. Prinzipiell gibt es einige Gemeinsamkeiten. Doch beide Verfahren sind nicht kompatibel zueinander. VDSL1 ist ein Verfahren, das sich in Deutschland nicht durchgesetzt hat. Das lag vor allem daran, weil die Reichweite und die Übertragungsgeschwindigkeit zu kurz war.
Weil es in Deutschland kein VDSL1 gab, wird VDSL2 in in der Öffentlichkeit manchmal als VDSL bezeichnet. Fachleute unterscheiden bei VDSL sehr wohl zwischen VDSL(1) und VDSL2. Der folgende Text bezieht sich auf VDSL2 und wird diese Technik auch so benennen.

VDSL2 ist zu ADSL, ADSL2 und ADSL2+ abwärtskompatibel. Es bietet sogar einen Fallback-Modus nach ADSL/ADSL2/ADSL2+. Das macht VDSL2 so interessant für die Netzbetreiber, die bereits ADSL2 und ADSL2+ einsetzen. VDSL2 gilt technisch als der direkte Nachfolger von ADSL2+.
In VDSL2 wurde die Unterstützung gleichzeitiger virtueller Verbindungen über eine physikalische Verbindung implementiert. So ist es möglich bestimmte Datenverbindungen zu priorisieren. Zum Beispiel für Telefonie oder TV. VDSL2 bietet Funktionen für Quality of Service, was für Triple Play wichtig ist. Zum Beispiel für die Übertragung von Video (TV) und Sprache (Telefonie).

VDSL-Infrastruktur

Während bei ADSL eine zentrale Netzstruktur aufgebaut wurde, ist bei VDSL eine verteilte Baumstruktur gefragt. Die DSL-Vermittlungsstellen (DSLAM) wandern von der Ortsvermittlungsstelle in die Kabelverzweiger (Ortsverteiler), die am Straßenrand stehen und als passive Verteilungspunkte dienen. Das VDSL-Netz ist ein Hybrid-Netz, eine Kombination aus Glasfaser- und Kuperleitungen. Die Glasfaserkabel werden von der Ortsvermittlungsstelle bis zu den Kabelverzweigern (KVz) am Straßenrand geführt. Der DSLAM wird also vom Glasfaserkabel gespeist. Die DSLAM versorgt rund 100 Haushalte pro Schrank mit VDSL. Im Vergleich zu ADSL wird die Kupferleitung deutlich aufgebohrt. Durch die Glasfaser wird die Kupferkabelstrecke verkürzt. Die Länge des Kupferkabels zum Nutzer beträgt nur wenige hundert Meter. So kann auf der Kupferleitung eine höhere Geschwindigkeit gefahren werden.
Diese Infrastruktur nennt man "Fiber to the Curb" (FTTC). Das bedeutet "Glasfaser bis zum Bordstein".
Bei VDSL2 wird der DSLAM auch als "VDSL Terminal Unit - Office" (VTU-O) bezeichnet. Auf der Teilnehmerseite (Kunde) steht das VDSL-Modem. Es wird auch als "Customer Premises Equipment" (CPE) oder als "VDSL Terminal Unit - Remote" (VTU-R) bezeichnet.

• Mehr Informationen zu Glasfaser-Netzarchitekturen

Übertragungsgeschwindigkeit

VDSL2 erreicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von 100 MBit/s sowohl im Downlink, als auch im Uplink. Das bedeutet 100 MBit/s symmetrisch oder Full Duplex. Vor allem die hohe Uplink-Geschwindigkeit ist ein Segen, wenn man häufig größere Datenmengen sendet.
Fälschlicherweise steht in mancher Fachliteratur etwas von 200 MBit/s. Irrtümlicherweise wurde hier der Uplink und Downlink addiert. Doch das ist nicht korrekt. Die Übertragungsgeschwindigkeit wird immer nur in eine Richtung betrachtet und nicht beide Richtungen zusammen. Bei 100BaseT (Ethernet mit 100 MBit/s) spricht auch niemand von 200 MBit/s, obwohl es 100 MBit/s symmetrisch oder Full Duplex beherrscht.
Die genannten Werte, egal ob 50, 68 oder 100 MBit/s sind aber nur theoretischer Natur. Die Höhe der Übertragungsrate hängt in der Praxis sehr stark von der Länge und Qualität des Kupferkabels vom Kabelverzweiger bis zum Teilnehmeranschluss (DSL-Modem) ab. Ist die Leitungsqualität sehr gut, dann erreicht man auf 1.000 Metern bis zu 50 MBit/s. Auf 1.600 Metern sinkt die Leistung auf ADSL2+-Niveau.
Ist die Teilnehmeranschlussleitung (TAL) kurz genug, dann kann man sowohl im Uplink als auch im Downlink bis zu 100 MBit/s erreichen. Ist die Leitung länger, dann reduziert sich die Übertragungsgeschwindigkeit, die mit ADSL2+ vergleichbar ist. In Deutschland erreicht VDSL2 ohne FTTC die gleiche Flächendeckung wie ADSL2+.

Bandbreite und Frequenzplan von VDSL2

Um mit VDSL2 eine Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 100 MBit/s (symmetrisch) zu erreichen, wird der Frequenzbereich bis 30 MHz in mehrere Downlink- und Uplink-Bereiche aufgeteilt. Manchmal wird auch nur ein Frequenzbereich bis 8 oder 17 MHz verwendet. Manchmal wird auch von einer Bandbreite von 8, 17 oder 30 MHz gesprochen. Das liegt daran, weil der Frequenzbereich bei 0 Hz beginnt.
Die Aufteilung wird in Bandplänen festgelegt. Wie der Bandplan aufgeteilt ist, entscheidet der Netzbetreiber. Er entscheidet auch mit Rücksicht auf bereits bestehende Dienste, damit keine Störungen entstehen.
In Deutschland wird der Frequenzbereich bis mindestens 138 kHz für POTS und ISDN ausgeblendet. Damit kann weiterhin auch analoge Telefonie oder ISDN parallel im unteren Frequenzband angeboten werden. Sicherheitshalber wird noch ein Sicherheitsabstand zwischen den Frequenzbereichen eingefügt, damit ganz sicher keine Beeinträchtigung durch andere Dienste auftreten kann.

Profile

Profile sind eine Neuerung, die es ermöglicht VDSL2 weltweit einzusetzen. Das Profil beschreibt die Einstellungen zur Übertragungscharakteristik.
Bei VDSL2 unterteilen Bandpläne das Frequenzspektrum in einzelne Bereiche für den Uplink und Downlink. Für einen Bandplan können verschieden Profile zur Auswahl stehen. In den Profilen ist die Grenzfrequenz (Frequenzspektrum), der Trägerabstand, der Frequenzplan, sowie die Signalstärke geregelt. Für nordamerikanische, europäische und asiatische Netze gibt es unterschiedliche Profile. Die Netzbetreiber wählen einen oder mehrere Profile für ihre Netze aus. Die unterschiedlichen Parameter führen zu unterschiedlichen Datenraten und ermöglichen die Koexistenz von ADSL, ADSL2, ADSL2+ und VDSL2.

Übertragungstechnik

VDSL2 ist der ADSL-Technologie sehr ähnlich. Die Modulation der Nutzdaten erfolgt mit DMT (Discrete Multitone Modulation). Dabei wird der genutzte Frequenzbereich auf bis zu 4096 einzelne voneinander unabhängige, zeitlich versetzte Träger unterteilt. Die Träger können wahlweise eine Bandbreite von 4,3125 kHz oder 8,625 kHz haben (abhängig vom Profil).
VDSL2 ist sehr robust gegen Störungen und kann wie ADSL2 dynamisch auf Störungen reagieren. So können die DSL-Parameter ohne Verbindungstrennung zwischen DSLAM und VDSL2-Modem angepasst werden.

• Bit Swapping
• DRR - Dynamic Rate Repartitioning
• SRA - Seamless Rate Adaption

Zwischen VDSL2-Modem und DSLAM werden die Daten ohne ATM-Codierung übertragen. Auf eine ATM-Technik und speziellen IP-Gateways wie bei ADSL wird verzichtet. Statt dessen wird direkt mit "IP over VDSL" oder "raw IP" übertragen. Dadurch wird der Datendurchsatz erhöht und die Infrastrukturkosten gesenkt. Die Kabelverzweiger werden über Glasfaser-Gigabit-Ethernet angebunden. Zur Daten- und Dienste-Priorisierung werden die Dienste durch VLANs (IEEE 802.1q) voneinander getrennt.

VDSL in Deutschland

Nach dem VDSL1 weltweit nur wenig Interessenten gefunden hat, gewinnt VDSL2 immer mehr an internationaler Bedeutung. Die Deutsche Telekom baut in Deutschland seit dem Frühjahr 2006 ein neues VDSL2-Netz auf. Diese Installation ist die weltweit größte und wird von vielen ausländischen Netzbetreibern mit Spannung verfolgt, denn auch diese wollen ein solches Netz aufbauen.
Insgesamt umfasst die gesamte neue Infrastruktur 18.000 km Glasfaserkabel und 74.000 neue Kabelverzweiger (KVz), die von der Deutschen Telekom in Deutschland aufgebaut werden muss. In einer ersten Ausbaustufe in den ersten 10 Städten wurden bereits 4.000 km Glasfaserkabel verlegt und 33.000 Kabelverzweiger (KVz) umgebaut (Stand: Oktober 2007).
Mit dem neuen Netz und den Rechten zum Senden von TV-Programmen hat die Deutsche Telekom das Potential sich zu einem großen Medien- und Kommunikationsunternehmen zu entwickeln. Damit gelingt der Deutschen Telekom das, was reinen Medienunternehmen verwehrt ist: die Lieferung von Inhalten und das Betreiben des dafür notwendigen Netzes.
Auch andere Netzbetreiber wollen VDSL2 einsetzen. Darunter Arcor, Netcologne und Hansenet. Auch in anderen Ländern setzt man auf die Kombination aus Glasfaserkabel und Kupferleitungen. Zum Beispiel Belgacom, KPN, AT&T, Telenor, Swisscom und France Telecom.

MFG - Multifunktionsgehäuse

Weil die Netzintelligenz (Vermittlungstechnik) bei VDSL2 näher an den Nutzer herangeführt wird, müssen die Kabelverzweiger (KVz), die meist irgendwo am Straßenrand stehen, umgebaut werden. In den vorhandenen Schränken ist meist kein Platz für die zusätzliche Vermittlungstechnik und Stromversorgung mit obligatorischer Klimaanlage. Statt einen neuen Schrank an einer anderen Stelle aufzustellen, wird der vorhandene Schrank auseinandergenommen und mit einem Multifunktionsgehäuse (MFG) überbaut. Den Innereien des alten Kabelverzweigers wird einfach ein neuer Schrank übergestülpt. Das spart Platz, Zeit und Geld. Die neue Technik verschwindet zusammen mit dem passiven Verteiler in den größeren Schrank.
Die Multifunktionsgehäuse bestehen aus einem Outdoor-DSLAM, einem aktiven Schaltverteiler, eine eigene Stromversorgung. Der integrierte Kabelverzweiger (KVz) wird per Glasfaserkabel an den Hauptverteiler (HVt) der Vermittlungsstelle (VSt) angebunden. Kupferkabel (Teilnehmeranschlussleitung, TAL) werden nur noch für die letzte Meile zum Kunden verwendet.
Der aktive Schaltverteiler ersetzt den passiven Schaltverteiler. Beim aktiven Schaltverteiler wird aus der Ferne eine elektrische Verbindung innerhalb der Schaltkreise geschaltet. Es entfällt die Arbeit eines Technikers, der vor Ort kommen muss, um ein Stück Draht vom ankommenden zum abgehenden Kabel im passiven Verteiler schalten muss.
Die DSLAM werden durch redundante 230V-Netzteile vom lokalen Stromversorger gespeist. Batterien in den Sockeln dienen als Notstromversorgung. Um die Wärmeentwicklung entgegenzuwirken ist der Überbauschrank nicht nur wetterfest, sondern gleichzeitig so konstruiert, dass thermische Energie von innen nach außen abgeführt wird. Schon die Aluminium-Konstruktion ermöglicht eine rein passive Wärmeleitung. So kann der Schrank bis zu 360 W Verlustleistung abführen. Reicht das nicht aus, kann ein aktiver Wärmetauscher nachgerüstet werden, der bis zu 1200 W Verlustleistung abführen kann.

Anwendungen

Normalerweise braucht niemand, schon gar nicht die breite Kundenmasse, einen Breitband-Internet-Anschluss mit 50 oder mehr MBit/s. Es gibt kaum eine Anwendung, für die eine Download-Rate von rund 6,5 MByte pro Sekunde interessant wäre. Schon allein deshalb nicht, weil kein Server im Internet für einen einzelnen Nutzer soviel Bandbreite freigeben würde.
Doch die Deutsche Telekom, die ihr Netz auf VDSL2 aufrüstet, ist an neuen Diensten und Anwendungen für ihr Netz interessiert.
Neben der Nutzung von VDSL als Internet-Zugang soll das Internet-Protocol (IP) für TV genutzt werden. Dem Kunden soll somit ein Paket aus Internet, Telefonie (VoIP) und Fernsehen geschnürt werden. Das gemeinsame Angebot von Internet, Telefonie und Fernsehen wird als Triple Play bezeichnet.

Tipp: Übertragungsgeschwindigkeit ausreizen

Die hohe Übertragungsgeschwindigkeit von VDSL2 konnte noch vor ein paar Jahren keiner absehen. Deshalb gibt es auf der Seite der Betriebssystem einige Probleme, die das Ausreizen der Übertragungsgeschwindigkeit Grenzen setzt. Und schon kleine Unregelmäßigkeiten in der Übertragungsstrecke kann jede schnelle Datenübertragung zusammenschrumpfen lassen. Wenn auch nur eine Station über die gesamte Übertragungsstrecke überlastet ist, dann kann die Übertragung sekundenlang stocken, bis die Fehlerkorrekturmaßnahmen greifen. Auch kann ein Server während der Übertragung die Datenrate einschränken, um sie auf mehrere Benutzer zu verteilen.
Theoretisch kann ein VDSL-Modem bei 25 MBit/s rund 3,2 MByte/s an Daten liefern. Wegen des Verwaltungsoverheads sind es etwas weniger. Doch es ist kaum möglich im Internet eine Gegenstelle zu finden, die eine solche Menge an Daten liefern kann. Trotzdem kann es vorkommen, dass es Gegenstellen gibt, die bis zu 2 MByte/s liefern können. Zumindest kurzfristig.
Leider sind nicht alle Computer auf einen VDSL-Anschluss und seine Übertragungsgeschwindigkeit ausgelegt. Man erkennt das daran, dass je mehr Stationen bis zur Gegenstelle liegen, desto langsamer verläuft die Datenübertragung. Der Grund ist ein Puffer, der bei TCP/IP für den Datenempfang verantwortlich ist. Er wird als Receive Window (RWIN) bezeichnet. Je kleiner dieser Puffer ist, desto häufiger muss die Gegenstelle warten, bis die Empfangsbestätigungen für die versendeten Datenpakete eintreffen. Denn nur bei ständigen Empfangsbestätigungen sendet die Gegenstelle die Datenpakete. Das Maß für die Entfernung der Gegenstelle ist die Round Trip Time (RTT). Sie gibt an wieviel Millisekunden es dauert, bis eine Antwort eintrifft. Je länger die Antwort dauert, desto größer sollte das Receive Window (Puffer) sein.
Um die volle Datenrate von VDSL zu erreichen muss das Receive Window (RWIN) so groß sein, wie das Produkt aus Datenrate des Anschlusses und der Round Trip Time (RTT). Anders ausgedrückt: Wenn RTT 1 Sekunde beträgt, dann muss bei einem 25-MBit/s-Anschluss das Receive Window 25 MBit betragen. Bei einem VDSL-Anschluss mit 25 MBit/s und einer möglichen RTT von ca. 300 ms sollte Receive Window schon 1 MByte betragen.

Das Receive Window (RWIN) oder Window Size findet man unter Windows XP im Regedit unter HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters. Dort muss ein Schlüssel mit der Bezeichnung TcpWindowSize im DWORD-Format eingetragen sein. Wenn der Schlüssel nicht vorhanden ist, dann wird ein Standard-Wert verwendet. Es lohnt sich aber schon einen Schlüssel selber anzulegen und ihn großzügig einzustellen. Die Änderung wird aber erst nach einem Neustart des Computers aktiv.

VDSL-Technik

• VDSL - Very High Speed DSL
• VDSL1
• DSM - Dynamic Spectrum Management

Weitere verwandte Themen:

• DSL - Digital Subscriber Line
• ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line
• DSL-Router
• NGN - Next Generation Network
• IP-TV (TV over IP)

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