Kabelmodemtechnik (TV-Kabelnetz)

Neben dem klassischen Festnetz gibt es in Deutschland auch das TV-Kabelnetz, das ebenso aus fest installierten Leitungen besteht. Es hat seinen Namen vom "Kabel-TV-Empfang". Damit ist eine Technik gemeint, bei der TV- und Radio-Signale über ein eigenes Kabelnetz übertragen wird. Davor war der Empfang von Rundfunksignalen (TV und Radio) über eine Hausantenne üblich. Allerdings war so nur der Empfang von wenigen Sendern möglich. Eine Alternative zum Kabel-TV ist der Satellitenempfang.

Die TV-Kabelnetze sind weitflächige Netze auf denen TV- und Rundfunk-Programme bis zur Anschlussdose in die Wohnzimmer der Kunden übertragen werden. Da ist es naheliegend diese Netze für die Übertragung von Daten auszubauen und zu nutzen, um zusätzliche Dienste, wie Telefonie und Internet-Zugang anzubieten.

Die Kabelnetze wurden in Deutschland in den 80er Jahren aufgebaut. Ursprünglich waren sie nur für die Übertragung von Fernsehen und Rundfunk vorgesehen. Für einen Internet-Zugang oder Telefonie fehlte der erforderliche Rückkanal. Aus diesem Grund galten die deutschen Kabelnetze irgendwann als veraltet. Die Kabelnetzbetreiber haben ihre Netze umgebaut und Rückkanal-fähig gemacht, um bidirektionale Kommunikationsdienste, wie Telefonie und Internet-Zugänge, anbieten zu können.

Der Internet-Zugang über TV-Kabel ist eine Alternative zum DSL-Anschluss.

Netzbetreiber / Kabelgesellschaften / TV-Kabelnetzbetreiber

In der Aufbauzeit gab es nur die Deutsche Bundespost. Später bei der Liberalisierung des TK-Marktes hat die Deutsche Telekom das Kabelnetz übernommen. Als Betreiber von zwei Netzen musste die Deutsche Telekom das TV-Kabelnetz an einzelne Betreiber verkaufen. Diese Betreiber sind Telekommunikationsanbieter, die aber nur überregional tätig sind, weshalb es keine bundesweit gültigen Angebote gibt. Im Unterschied zur Deutschen Telekom müssen Kabelnetzbetreiber ihre Infrastruktur nicht dem Wettbewerb für eine Mitnutzung bereitstellen.
Bundesweit erreichen alle TV-Kabelnetzbetreiber zusammen auch nur etwa drei Viertel aller Haushalte. Außerdem liegen die Kabel nicht in Gewerbegebieten, weil dort keine Rundfunk-Versorgung üblich ist. Beim Aufbau des Kabelnetzes wurden ausschließlich Wohngebiete berücksichtigt.

Übertragungstechnik

Wegen den unterschiedlich eingesetzten Übertragungsverfahren und Techniken ist es schwierig auf die Details der Technik einzugehen. Jeder Anbieter verwendet anderes Equipment.

Um das Frequenzspektrum für den Internet-Zugang nutzbar zu machen, wird das TV-Kanalraster mit einer Kombination aus Frequenz- und Zeitmultiplex unterteilt.
In Empfangsrichtung (Downlink) wird im Rundfunkmodus übertragen (Broadcast). Das heißt, alle Teilnehmer am selben Kabelstrang empfangen dasselbe Signal. Das Kabelmodem beim Kunden filtert dann die Pakete heraus, die an die eigene Teilnehmeradresse gerichtet sind. Die Zugriffe auf die Kanäle werden über Zeitschlitze gesteuert. Die bekommt das Kabelmodem zugewiesen.

Frequenz-Aufteilung und Frequenz-Nutzung (Darstellung veraltet)

Die folgende Beschreibung und Darstellung der Aufteilung des Frequenzbereichs ist veraltet. Es ist nur aus historischer Sicht interessant.

Frequenz-Aufteilung und Frequenz-Nutzung (veraltet)

Die verlegten Koaxial-Kanel können einen Frequenzbereich von 5 bis 862 MHz abdecken. Doch der Frequenzbereich bis 862 MHz ist nicht vollständig für Datenverbindungen nutzbar.
Ein Großteil des von 65 MHz bis 450 MHz wird für die Übertragung von Radio und TV benutzt. Der Bereich über 450 MHz lässt sich bis zu 862 MHz ausreizen und kann je nach Ausbaustufe frei belegt werden. Ist die Kabellänge zum Kunden zu lang, lassen sich statt 862 nur 640 oder sogar nur 470 MHz nutzen. Auch bei einem Koaxkabel steigt die Dämpfung mit zunehmender Frequenz und Kabellänge. In der Praxis sind viele Netze bis 520 oder 570 MHz begrenzt. Erst durch die Verkleinerung der einzelnen Netzsegmente, also der Unterteilung einer Kopfstation in mehrere Kopfstationen oder Hubs, ist das Frequenzspektrum vollständig nutzbar.
Der Rückkanal (Uplink) befindet sich in der Regel im Frequenzbereich von 5 MHz bis 65 MHz, wobei der Bereich von 5 bis 20 MHz wegen Ingress-Noise gemieden wird.

Kabelnetz-Architektur / HFC - Hybrid Fiber Coax

Die Kabelnetze entsprechen einem Hybrid Fiber Coax (HFC) Netz. Die Zuführung der Daten erfolgt über Glasfaser. Das Zugangsnetz besteht aus Koaxialkabel, wobei von einem zentralen Verteiler viele Kunden per Point-to-Multipoint versorgt werden.

Internet-Zugang über den Kabelanschluss

Kabelnetzbetreiber bieten zusätzlich zum Rundfunkempfang auch Internet-Zugang und Telefon-Anschluss an. Da die Kabelnetze eigentlich nur für die Senderichtung entwickelt und aufgebaut wurden, mussten die Kabelnetze nachträglich Rückkanal-tauglich gemacht werden. Seitdem gilt das TV-Kabel als Alternative zum DSL-Anschluss. Allerdings ist die Verfügbarkeit der TV-Kabelnetze regional sehr unterschiedlich.

DOCSIS - Data over Cable System Interface Specification

DOCSIS ist ein weltweit einheitlicher Standard für die breitbandige Datenübertragung mit Kabelmodems im TV-Kabelnetz. Mit DOCSIS wird das ursprünglich unidirektionale TV-Kabelnetz um ein bidirektionales Übertragungssystem erweitert, um damit Internet-Zugänge zu realisieren.

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