Breitbandtechnik

Die 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(2) 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 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.

Alternativ gibt es noch Mobilfunknetze, die allerdings mit kabelgebundenen Anschlüssen nicht mithalten können.

Breitbandbedarf

Als die ersten Breitband-Anschlüsse war vor allem wegen der hohen Geschwindigkeit interessant. Das versprach den Abruf von Webseiten im Internet 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 am Internet-Anschluss kein Problem mehr.
Im Laufe der Zeit ist die Übertragungsgeschwindigkeit der Breitband-Anschlüsse immer weiter gestiegen. Insbesondere Cloud-Anwendungen und Video-Streaming erfordern enorme Bandbreiten am Internet-Anschluss und in den Netzen der Netzbetreiber.

Anwendung Downlink Uplink
IPTV (3 HDTV-Kanäle pro Haushalt/Anschluss) 60 MBit/s 1 MBit/s
Telefonie (3 Verbindungen pro Haushalt/Anschluss) 0,5 MBit/s 0,5 MBit/s
Internet (WWW, Mail, etc.) 6 MBit/s 3 MBit/s
Summe bis zu 66,5 MBit/s bis zu 4,5 MBit/s

Der durchschnittliche Breitbandbedarf pro Haushalt liegt über 50 MBit/s und weiter steigend. 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 Breitbandanschluss mit mindestens 100 MBit/s notwendig ist, um genug Leistungsreserven zu haben, die andere Verbindungen am selben Anschluss benötigen.

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

  • Zugriff auf Daten in der Cloud
  • Download von umfangreichen Software-Updates
  • Video- und Audio-Streaming
  • private Remote- und VPN-Zugänge

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 Latenz
ADSL2+ bis 16 MBit/s bis 512 kBit/s 30 ms
VDSL2 bis 100 MBit/s bis 1 MBit/s 10 ms
VDSL2-Vectoring bis 150 MBit/s bis 40 MBit/s 10 ms
VDSL2-Super-Vectoring bis 250 MBit/s bis 40 MBit/s 10 ms
TV-Kabel bis 100 MBit/s bis 6 MBit/s 15 ms
Mobilfunk mit LTE bis 50 MBit/s bis 10 MBit/s 20 ms
Satellit bis 10 MBit/s bis 4 MBit/s 600 ms

Breitbandtechnik 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 3 (IEEE 802.11g) 30 m 54 MBit/s bis 25 MBit/s
WLAN 4 (IEEE 802.11n) 30 m 300 MBit/s bis 100 MBit/s
WLAN 5 (IEEE 802.11ac) 20 m 1.300 MBit/s bis 800 MBit/s
WLAN 6 (IEEE 802.11ax) 30 m    
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 wird Mobilfunk als DSL-Ersatz angeboten. Allerdings ist die Übertragungsleistung pro Basisstation im Mobilfunknetz stark begrenzt. Wenn eine Funkzelle zum Beispiel eine Bandbreite von 250 MBit/s hat, dann müssen sich alle Teilnehmer im Versorgungsgebiet der Funkzelle diese Bandbreite teilen. Mobillfunk ist also nur bedingt eine Alternative. Gleichzeitig gibt es noch eine Volumendrossel, die nach einem gewissen "Verbrauch" die Geschwindigkeit herunterbremst.

Triple Play

Das Ziel der Netzbetreiber ist, Multimedia-Anwendungen, wie IPTV 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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