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Breitbandtechnik

Breitbandtechnik umfasst Übertragungstechniken, Übertragungsverfahren und Netze, die eine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit haben. Mit Breitband ist gemeint, dass die hohe Übertragungsrate unter anderem dadurch zustande kommt, dass ein großer Frequenzbereich (ein breites Band) oder ein breiter Übertragungskanal benutzt wird, der viel Übertragungskapazität bereitstellt. Bei der Übertragung von Daten ist das ein wichtiges Kriterium. Je mehr Bandbreite, desto mehr Daten können pro Zeiteinheit übertragen werden.

In der Vergangenheit führte die Nachfrage nach mehr Bandbreite zu immer neuen Übertragungstechniken. Da dabei jedes mal die technischen Einrichtungen umgebaut oder ausgetauscht werden mussten, geht man heute andere Wege. Statt jedes mal eine neue Technik zu installieren, versucht man in der technischen Weiterentwicklung kleinere und dafür kontinuierliche Schritte zu gehen und die gerade aktuelle Technik bis an die physikalischen Grenzen auszureizen.

Mit ADSL2 und VDSL ist die Übertragungskapazität der alten Teilnehmeranschlussleitungen fast ausgereizt. Neue Übertragungstechniken erhöhen die Datenraten nur minimal. Die Dämpfung der Kupferdoppeladern auf breitbandige Signale ist einfach zu stark.
Zwar kommt die Mobilfunktechnik mit LTE in Bereiche, die ADSL und VDSL vorbehalten waren. Doch auch die Bandbreite im Mobilfunk ist begrenzt und eignet sich nur zur Verbesserung der Mobilität. Aus diesem Grund ist das Übertragungsmedium der Zukunft in der Breitbandtechnik die Glasfaser.

Breitband-Übertragungstechniken

In Deutschland ist "DSL" das Synonym für Breitband-Internet und wird in als ADSL2+ und VDSL in Deutschland nahezu ausschließlich von der Deutschen Telekom bereitgestellt.
Weit verbreitet sind TV-Kabelnetze, die in Deutschland noch zur Zeit der Deutschen Bundespost aufgebaut wurden. Die technische Entwicklung ermöglicht hier konkurrenzfähige Internet-Anschlüsse. Teilweise schneller als VDSL.
Alternativ gibt es noch Mobilfunknetze, die allerdings nicht mit kabelgebundenen Anschlüssen mithalten können.

Breitbandbedarf

Als die ersten Breitband-Internet-Zugänge mit (A)DSL bereitgestellt wurden, war vor allem die hohe Geschwindigkeit interessant. Das versprach den Abruf von Webseiten innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde. Auf einen Klick wurde die Webseite sofort angezeigt. Die Internet-Nutzer interessierten sich daraufhin erstmals für neue Inhalte, wie zum Beispiel Audio und Video. Dank DSL und TV-Kabel ist die Video-Übertragung im Internet kein Problem mehr.
Im Laufe der vergangenen Jahre ist die Übertragungsgeschwindigkeit der Breitband-Anschlüsse immer weiter gestiegen. Bei DSL (ADSL2+) sind es 16 MBit/s. Mit VDSL (VDSL2) sind 100 MBit/s möglich. Und mit TV-Kabel werden sogar bis zu 200 MBit/s und mehr versprochen. Normalerweise braucht niemand, schon gar nicht die breite Kundenmasse, einen Internet-Anschluss mit mehr als 50 MBit/s.
Allerdings setzen sich Cloud-Anwendungen immer mehr durch. Jegliche Art von Daten werden im Internet gespeichert und von dort bedarfsweise abgerufen. Außerdem gibt es immer mehr Video-Streaming-Dienste. Beides erfordert enorme Bandbreiten am Internet-Anschluss und in den Netzen der Netzbetreiber.

Anwendung Downlink Uplink
HDTV (3 Kanäle pro Haushalt/Anschluss) 60 MBit/s 1 MBit/s
Telefonie (3 Kanäle pro Haushalt/Anschluss) 0,5 MBit/s 0,5 MBit/s
Internet (P2P, Games, Surfen, E-Mail, Downloads) 6 MBit/s 3 MBit/s
Summe bis zu 66,5 MBit/s bis zu 4,5 MBit/s

Der durchschnittliche Breitbandbedarf wird in Zukunft weit über 50 MBit/s liegen. Das ist spätestens dann der Fall, wenn TV- und Video-Streaming in HD-, 4K- oder 8K-Qualität über den DSL-Anschluss bezogen wird.
Komprimierte 4K-Videos haben eine variable Datenrate, die zwischen 15 und 40 MBit/s liegt. Wie hoch genau hängt vom Video-Codec und den Bildinhalten ab. Klar ist, dass dafür ein DSL-Anschluss mit 16 MBit/s nicht ausreicht, um ein 4K-Video zu streamen. Ein DSL-Anschluss mit 25 MBit/s ist das mindeste.
Aber 4K-Streaming setzt dann doch schon einen 100-MBit-Internet-Anschluss voraus. Allein deshalb, weil wenn nur irgendein Client im gleichen Netz Internet-Verbindungen aufbaut, dann drückt das die Datenrate.
In den Abendstunden wird man kaum Ultra-HD-Videos schauen können, weil dafür die Bandbreite in den Zugangsnetzen der Provider nicht ausreicht. In dieser Zeit ist jeder zuhause und surft im Internet.

Breitbandbedarf

Mit den zunehmenden multimedialen Anwendungen und deren Nachfrage steigt auch der Breitbandbedarf an. Hochauflösendes TV-Streaming, Multiplayerspiele, Cloud-Dienste und -Anwendungen und die intensive Nutzung sozialer Netzwerke lassen den Bedarf auf 100 MBit/s und mehr pro Haushalt ansteigen. Als zukunftssicheres Übertragungsmedium kommt dafür nur die Glasfaser in Frage.

Anwendung für Breitband-Anschlüsse

Geschwindigkeit von Breitbandzugängen

Die beworbenen Geschwindigkeitszusagen von Breitbandzugängen, wie DSL und TV-Kabel, kommen in der Praxis häufig nicht beim Kunden an. Deshalb werden Geschwindigkeiten bei Breitbandzugängen in der Regel mit "bis zu" gekennzeichnet.
Aus technischer Sicht ist dafür die Dämpfung der Leitung der ausschlaggebende Punkt. Wobei die Länge und der Querschnitt der Leitung die Einflussfaktoren sind. Je kürzer und je dicker die Leitung, desto geringer die Dämpfung und desto schneller der DSL-Anschluss. Je länger und dünner die Leitung, desto größer die Dämpfung und desto langsamer der DSL-Anschluss.
Bei Kabelanschlüssen ist es ähnlich, aber hier gibt es einen anderen begrenzenden Faktor. Hier hängen mehrere Kunden an einem Kabelstrang. Sie teilen sich die Bandbreite bis zur Kopfstation. Je mehr Nutzer in einem Netzsegment gerade online sind, desto geringer ist die für den einzelnen Nutzer verfügbare Bandbreite.

Technisch wäre es sicherlich kein Problem, dem Kunden eine definierte Geschwindigkeitszusage zu machen. Allerdings spart man sich den Aufwand, weil man dann bei jedem Anschluss unterschiedliche Preise abrechnen müsste. Man müsste auf allgemeingültige Tarife verzichten. Das würde Marketing und Vertrieb verkomplizieren.
In der Praxis weichen die beworbenen "bis zu"-Werte von den tatsächlichen Werten ab. Ein Kündigungsgrund ist das meistens nicht, weil die technischen Einschränkungen in den Vertragsbedingungen definiert sind und der Kunde das mit seiner Unterschrift abnickt.

Die Geschwindigkeit des eigenen Anschlusses kann man mit Download-Managern testen. Leider sind auch das nur Schätzwerte, die stark voneinander abweichen können. Genauer geht es mit Routern, die detaillierte Informationen über die ausgehandelten Datenraten ausgeben. Hier spricht man dann von der Leitungskapazität, die maximal mit dem Anschluss erreichbar ist. Davon weicht dann die "aktuelle Datenrate" meistens nach unten ab.

Breitband-Techniken für den Netzzugang im Vergleich

Breitband-Technik Downlink Uplink Latenzzeit monatliche Kosten Volumenbeschränkung
DSL bis 16 MBit/s bis 512 kBit/s 30 ms bis 30 Euro keine
VDSL(2) bis 100 MBit/s bis 1 MBit/s 10 ms bis 50 Euro keine
TV-Kabel bis 100 MBit/s bis 6 MBit/s 15 ms bis 40 Euro keine
GSM/EDGE bis 220 kBit/s bis 110 kBit/s 400 ms bis 45 Euro bis 5 GByte
UMTS/HSPA bis 21 MBit/s bis 5 MBit/s 100 ms bis 45 Euro bis 10 GByte
LTE bis 50 MBit/s bis 10 MBit/s 20 ms bis 50 Euro bis 30 GByte
Satellit bis 10 MBit/s bis 4 MBit/s 600 ms bis 100 Euro bis 25 GByte

Breitband-Technik für die lokale Vernetzung im Vergleich

Innerhalb von Wohnungen und Einfamilienhäusern erfolgt die Verteilung der Bandbreite hauptsächlich über Funksysteme.

Vernetzungstechnik Reichweite Datenrate (Brutto) Datenrate (Netto)
Fast Ethernet 100 m 100 MBit/s 94 MBit/s
Gigabit Ethernet 100 m 1.000 MBit/s 940 MBit/s
WLAN IEEE 802.11g 30 m 54 MBit/s bis 25 MBit/s
WLAN IEEE 802.11n 30 m 300 MBit/s bis 100 MBit/s
WLAN IEEE 802.11ac 30 m 1.300 MBit/s bis 800 MBit/s
Powerline HomePlug AV 100 m 200 MBit/s bis 85 MBit/s
Powerline HomePlug AV2 100 m 500 MBit/s bis 160 MBit/s

Mobilfunk als Breitband-Ersatz?

Die Reichweite von DSL ist begrenzt und erreicht deshalb nicht jeden Haushalt. Deshalb gibt es in ländlichen Gebieten kaum DSL. Hier werden "LTE-Zugänge" als DSL-Ersatz angeboten. Allerdings ist die Übertragungsleistung pro Basisstation im Mobilfunknetz stark begrenzt. Wenn eine Funkzelle zum Beispiel eine Bandbreite von 75 MBit/s hat, dann müssen sich alle Teilnehmer im Versorgungsgebiet der Funkzelle diese Bandbreite teilen. LTE ist also nur bedingt eine Alternative. Auf dem Papier wird gerne mit 50 MBit/s und mehr geworben. Gleichzeitig gibt es noch eine Volumendrossel, die nach einem gewissen "Verbrauch" die Geschwindigkeit herunterbremst.

Breitband in Deutschland

Insbesondere DSL ist in Deutschland das Synonym für den Breitband-Internet-Anschluss und wird nahezu ausschließlich von der Deutschen Telekom bereitgestellt. Die Regulierungsbehörde in Deutschland ist gegen die marktbeherrschende Stellung der Deutschen Telekom bisher nur ungenügend vorgegangen. Sie hat in abwartender Stellung darauf vertraut, dass sich andere Zugangstechniken ohne Probleme durchsetzen werden. Da das Verlegen neuer Leitungen eine kostspielige Angelegenheit ist, war es naheliegend vorhandene Netze zu nutzen. Doch leider konnte Powerline technisch nicht überzeugen. Und die Kabelnetzbetreiber sind aufgrund der komplexen Struktur nicht schnell genug auf den Markt gekommen. Die Kabelnetze wurden in Deutschland zur Zeit der Bundespost aufgebaut. Deshalb war dieses Leitungsnetz ein Zeit lang im Besitz der Deutschen Telekom. Inzwischen haben die Kabelnetzbetreiber aufgeholt und sind teilweise schneller als die Deutsche Telekom mit VDSL.

Langfristig sind die Tage des Kupferkabels gezählt - egal, ob es für DSL, VDSL oder TV-Kabel genutzt wird. Glasfaserkabel ist das Übertragungsmedium der Zukunft, um Breitband-Zugänge zu realisieren.

Zukunft von Breitband in Deutschland

Der Gesetzgeber und die staatliche Regulierung will generell keine bestimmte Technologie unterstützen. Deshalb spricht man auch von Next Generation Access Network. Das klingt neutral und umfasst alle denkbaren breitbandigen Netzzugangsarten. Nur leider wird dabei vergessen, dass bestimmte Zugangsarten besondere Einschränkungen aufweisen und damit Zwängen unterliegen. Alle breitbandigen Zugangsarten sind nur bedingt vergleichbar und können genau genommen nicht in Konkurrenz zueinander treten.
So bedarf es beim Mobilfunk anderer Geschäftsmodelle als bei einem Festnetzbetreiber. Nicht ohne Grund sind die Netzbetreiber in unterschiedlichen Geschäftseinheiten unterteilt, obwohl sie zu ein und dem selben Konzern gehören.
So löst Mobilfunk zum Beispiel das Problem der Mobilität und nicht das des breitbandigen Zugangs. Obwohl LTE als breitbandige Mobilfunk-Lösung gerne als breitbandigen Festnetz-Ersatz herhalten muss. Doch genau genommen ist das auch nur eine Zwischenlösung mit der keiner der Beteiligten, weder Netzbetreiber, noch Kunde, wirklich glücklich sind.

Während in Ballungsgebieten das Angebot an schnellen Internet-Anschlüssen gut und immer besser wird, wird das digitale Gefälle zwischen den Nutzern und Nichtnutzern der modernen Kommunikationsmittel immer größer. Auch wenn das manche nicht so sehen, so ist ein Breitband-Zugang zum Internet für Gesellschaft, Wirtschaft und auch Politik essentiell, um Zugriff auf Medien, elektronische Kommunikationsmittel und Informationen zu bekommen. Außerdem reicht der technische Zugriff alleine nicht aus. Um in den Genuss des digitalen Informationszeitalters zu kommen bedarf es Know-how, dass sich auch erst entwickeln muss. Wer keinen Zugang hat, der kann dieses Know-how nicht entwickeln.

Weil (A)DSL und VDSL nicht in allen Regionen verfügbar ist, kommen Teile der Bevölkerung nicht in den Genuss eines breitbandigen Internet-Anschlusses. Schlicht und einfach deswegen, weil die Teilnehmeranschlussleitungen auf Basis von Kupferkabel für DSL und VDSL zu lang sind. Deshalb stellt sich die Frage, ob die Weiterentwicklungen der DSL-Technik auf Kupferkabeln überhaupt Sinn machen.
Grundsätzlich kommen wir beim Aufbau einer zukunftsfähigen digitalen Infrastruktur um Glasfaser nicht herum. Doch statt konsequent auf Glasfaser zu setzen, wird versucht mit der bestehenden Technik auf den vorhandenen Leitungen immer noch ein Stückchen mehr Bandbreite herauszuholen. Doch die Bandbreite beim Kupferkabel ist einfach begrenzt. Bei Glasfaser ist das nicht so. Hier ist die Bandbreite praktisch unbegrenzt.

Die hohen Investitionen für die Verglasung, an denen sich die Politik und Gesellschaft zum Wohl aller mitbeteiligten könnten, müssen von den Netzbetreibern (vor allem die Deutsche Telekom) selber getragen werden. Das verhindert den FTTH-Ausbau (Glasfaser bis ins Haus/Wohnung) in Deutschland.
Zugegebenermaßen dürfte der Bandbreitenbedarf der meisten Kunden mit einem ADSL- oder VDSL-Anschluss abgedeckt sein. Der Anteil der Kunden, die mehr als 16 GBit/s bestellen steigt nur langsam. Die meisten Breitbandkunden kommen mit weniger Bandbreite und günstigeren Anschlüssen aus.
Dabei wird vergessen, dass an Glasfaserhausanschlüssen (FTTH) mittel- bis langfristig kein Weg vorbeiführt. Bis dahin müssen wir uns mit den verschiedenen Zwischenlösungen, z. B. VDSL-Vectoring und G.fast, auf dem Weg zur Vollverglasung zufrieden geben.

Triple Play

Das Ziel der Netzbetreiber ist, Multimedia-Anwendungen, wie Video on Demand anbieten zu können. Unter dem Begriff Triple Play mutieren die Netzbetreiber zum Vollanbieter für Internet, Telefonie (VoIP) und Fernsehen (IPTV) über einen Anschluss. Was früher zwangsläufig über mehrere Übertragungsmedien, Systeme und Anbieter verteilt war, soll in Zukunft von einem einzigen Anbieter kommen.

Übersicht: Breitband-Übertragungstechnik

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