Technik: Zu viele Nachteile als Ersatz für ein Festnetz (aus LKZ)

Mit den aktuell gängigen Mobilfunk-Standards GSM, UMTS und LTE sowie 5G als Nachfolger beschäftigt sich der dritte Teil unserer Technik-Serie in der Print-Ausgabe vom 23.01. der Leonberger Kreiszeitung – der Artikel kann mittlerweile auch online abgerufen werden.

 

Neben den bisher vorgestellten drahtgebundenen Wegen, DSL und Kabel, kann das Internet auch drahtlos über Mobilfunk genutzt werden. Dieses kommt vorwiegend bei Mobilgeräten zum Einsatz, kann aber auch als Festnetz-Ergänzung oder -Ersatz dienen. Laut Bundesnetzagentur gibt es in Leonberg mehr als 500 Sendeantennen in über 40 Sendeanlagen.

Beim ersten digitalen Mobilfunknetz GSM konnten bis zu 0,064 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) übertragen werden. Für UMTS, die dritte Generation der Mobilfunknetze (kurz: 3G), wurde der Frequenzbereich vergrößert und die Funkzellen verkleinert, was bis zu 42 Mbit/s ermöglicht. Bei diesen Verfahren werden alle Daten an alle Teilnehmer der gleichen Funkzelle verschlüsselt übertragen. Das Handy filtert die relevanten Daten heraus. Damit teilen sich alle Teilnehmer einer Funkzelle die Bandbreite. Diese bezahlen für Geschwindigkeiten, die sie nicht bekommen, wie der zweite Jahresbericht der Bundesnetzagentur vom 11. Januar 2018 bestätigt.

Kunden teilen sich die Bandbreite
LTE-Netze (Long Term Evolution) sind technisch betrachtet aufgebohrtes UMTS, weshalb sie nicht die vierte Generation, sondern nur 3.9G sind. 4G selbst wird als LTE-Advanced oder 4G+ beworben und ermöglicht derzeit bis zu 500 Mbit/s im Downstream und bis zu 50 Mbit/s beim Upstream. Dazu werden alle 3G-Eigenschaften übernommen, jedoch werden unterschiedlich große Frequenzbereiche genutzt. Zusätzlich hat die Mehrantennentechnik Einzug gehalten, das heißt gleichzeitiges Senden durch mehrere Antennen.

Als Festnetz-Ersatz werden LTE-Router verwendet. Natürlich teilen sich auch hier alle Teilnehmer einer Mobilfunkzelle die Bandbreite. Zusätzlich sind die Tarife in der Regel volumenbegrenzt, weshalb sie als vollwertiger Ersatz weniger geeignet sind. Ist DSL vorhanden, kann man DSL und LTE bündeln. Theoretisch könnte man da mit die Summe aus beiden Bandbreiten erreichen. In der Praxis kann die Geschwindigkeit aufgrund der Komplexität der Bündelung sogar geringer als bei reinem DSL sein. Letztlich haben beide Lösungen den Nachteil, dass Mobilfunksignale durch Wände geschwächt werden und die Entfernung zu den Sendemasten nicht unerheblich ist: Sind, wie auch in Leonberg, Haushalte gleich weit von zwei Sendemasten entfernt, führt dies zu schlechtem Empfang und häufigen Verbindungsabbrüchen, da das Endgerät ständig zwischen beiden Antennen wechselt.

5G setzt Glasfasernetze voraus
Mit der fünften Generation erhoffen sich die Mobilfunknetzbetreiber zukünftig Geschwindigkeiten von bis zu 10 000 Mbit/s. Diese 5G-Netze werden, eventuell zusammen mit DSL-Bündelungen, als Möglichkeit für das Gigabit-Ziel beziehungsweise als Ersatz für Glasfaser auf den letzten Metern zwischen Kabelverzweiger und Hausanschluss betrachtet. Die Lösung ist es nicht, denn alle Teilnehmer einer Funkzelle teilen sich weiterhin die Geschwindigkeit. Zudem werden flächendeckende 5G-Netze nicht ohne eine flächendeckende Glasfaserversorgung einhergehen, da jeder 5G-Funkmast daran angeschlossen werden muss – bereits heute ist der übliche Richtfunk für 4G-Netze nicht ausreichend.

Die Funklöcher bleiben weiterhin ein Ärgernis, da weder 3G noch 4G lückenlos ausgebaut wurden. Die Volumenbegrenzung beziehungsweise Drosselung beim eigenen Tarif sowie die Entfernung zu Sendemasten sind ebenfalls ein Problem. Zu guter Letzt ist und bleibt noch die Strahlenbelastung ein klassischer Kritikpunkt des Mobilfunks. Übrigens: GSM, UMTS und LTE sind sehr einfach abzuhören, zu überwachen und zu manipulieren, wie kürzlich auf der 34C3-Konferenz präsentiert wurde.

Technik: Von den Grenzen des Kupferdrahtes (aus LKZ)

In Zusammenarbeit mit der Leonberger Kreiszeitung bringen wir eine vierteilige Serie heraus, in denen wir den Lesern erklären, wie das Internet zu Ihnen nach Hause kommt. Im ersten Teil ging es um die Internetübertragung über das Telefonnetz. Der Artikel erschien am 10.01.2018 in der Print-Ausgabe und kann online abgerufen werden. Der erste Teil ist aufgrund kurzfristiger Kürzungsmaßnahmen grammatikalisch leider etwas missglückt und es sind zwei fehlerhafte Infos in die Print-Ausgabe gerutscht (z.B. die ab wann man Vectoring am Silberberg/in Gebersheim buchen kann). Diese wurden online korrigiert. Auch in unserem Blog finden Sie die korrigierte Fassung.

 

Fast jeder Haushalt, in Leonberg das Ezach III ausgenommen, besitzt einen Telefonanschluss bestehend aus zwei Kupferdrähten, der Doppelader, die ursprünglich nur für Telefonie ausgelegt waren. Ab Ende der 1980er konnte man mit den ersten Modems für Internetverbindungen darüber bis zu 0,056 Mbit/s nutzen. Dank des technischen Fortschritts konnten im darauffolgenden Jahrzehnt auch höherfrequente Signale über das Telefonnetz übertragen werden, von anfangs 0,768 bis später 16 Mbit/s im Downstream (Empfangsrichtung) – mit Ausnahme von Warmbronn (VDSL seit 2011) – die in Leonberg noch heute maximal buchbare Geschwindigkeit.

Telefonkabel war nie für die Übertragung hoher Frequenzen ausgelegt
Nun mag man sich die Frage stellen, warum nicht in jedem Haushalt 16 Mbit/s ankommen, und warum man die Geschwindigkeit nicht beliebig steigern kann. Die Telefonkabel waren nie für die Übertragung hoher Frequenzen ausgelegt: Je länger das Kupferkabel und je höher die zu übertragende Frequenz ist, desto höher ist die Dämpfung des Signals. Wird das Signal zu stark geschwächt, kommen beim Empfänger keine Daten mehr an. Je weiter also ein Anschluss von der Vermittlungsstelle als Knotenpunkt entfernt ist (in Leonberg auf dem Postgelände), desto geringer ist die nutzbare Geschwindigkeit. Daher können z.B. Bewohner im Ramtel nur mit 1-2 der bezahlten 16 Mbit/s surfen. Ebenfalls Einfluss auf die Geschwindigkeit nehmen Störsignale benachbarter Telefonleitungen in der Straße, die das Signal weiter schwächen (vergleichbar mit „Übersprechen“).

In der Praxis kann das Telefonkabel von der Vermittlungsstelle bis zum heimischen Anschluss bis zu 4 km betragen. Doch wie kürzt man die lange Leitung? Man verlegt Glasfaserkabel von der Vermittlungsstelle bis in die Nähe der Verbraucher, idealerweise gleich direkt bis ins Haus. Für die Privatwirtschaft mit hohen Erwartungen an Rendite und kurze Amortisationszeiten ist dies in der Regel zu teuer. Daher legen die Anbieter das Glasfaserkabel nur bis zu kleineren Kabelverzweigern, den grauen Kästen am Straßenrand. Diese werden zu Multifunktionsgehäusen aufgerüstet, welche die Lichtimpulse der Glasfaserkabel in elektrische Signale für die Telefonkabel umwandeln (und umgekehrt). Man spricht von FTTC (Fiber to the Curb/Cabinet), also „Glasfaser bis zum Randstein/Kasten“. In Warmbronn hat bereits 2011 die NetCom BW den FTTC-Ausbau vollzogen und bietet bis zu 50 Mbit/s Downstream an. Erst seit Sommer 2017 verlegt die Deutsche Telekom im restlichen Leonberg die Glasfaserkabel bis zu den Kabelverzweigern – und verkürzt dadurch die längsten Telefonkabel auf unter 1 km. Genau dafür gibt es zurzeit die vielen kleinen Baustellen, die über das Stadtgebiet verteilt sind.

Entfernung zum Multifunktionsgehäuse bestimmt die Geschwindigkeit
Durch das kürzere Telefonkabel lässt sich VDSL aufschalten, was bis zu 50 Mbit/s in Empfangsrichtung ermöglicht. Parallel lässt sich das oben genannte Übersprechen mit dem Vectoring-Verfahren korrigieren. Dadurch werden bis zu 100 Mbit/s in Empfangsrichtung und bis zu 40 Mbit/s in Senderichtung realisierbar. Allerdings bestimmt weiterhin die Entfernung zum Multifunktionsgehäuse maßgeblich die Geschwindigkeit. Bereits ab ca. 300 m kommen weniger als 100 Mbit/s an. Der Nachfolger Supervectoring, mit dem bis zu 250 Mbit/s in Empfangsrichtung möglich sein sollen, steht zwar in den Startlöchern, wurde aber jüngst von der Telekom auf 2019 verschoben. Allerdings werden nicht alle Leonberger in den Genuss der noch höheren Geschwindigkeit kommen. Wer mehr als 500 m vom Kabelverzweiger entfernt ist, für den ist mit Vectoring das Potential ausgeschöpft. Bei den Nachfolgern G.fast bzw. XG-fast, die Bandbreiten im Gigabit-Bereich ermöglichen, muss das Kabel so kurz sein, dass sie nur für die Verwendung innerhalb von Gebäuden interessant sind.

Übrigens: Die Senderichtung ist bei allen DSL-Varianten geringer als die jeweilige Empfangsrichtung (asymmetrischer Anschluss), da früher das Internet hauptsächlich nur in Empfangsrichtung genutzt wurde. In Zeiten von Foto- und Video-Uploads, Home-Office und Cloud-Computing wird die Senderichtung aber immer wichtiger.

Aber wenn der FTTC- bzw. Vectoring-Ausbau neue Probleme mit sich bringt, warum findet ein solcher dann statt? Der Ausbau ist für Telekommunikationsnetzbetreiber günstig und bietet zumindest mehr Geschwindigkeit als seither. Zudem muss die bestehende Kupferverkabelung im Gebäude nicht verändert werden. Dies gilt übrigens nicht für den heimischen DSL-Router, dieser muss sehr wohl vectoringfähig sein, etwas ältere DSL-Router werden daher für die Vectoring-Anschlüsse zwingend ausgetauscht werden müssen. Für Supervectoring und Nachfolger wird ein erneuter Austausch erforderlich, eventuell sogar bei der Technik in den Multifunktionsgehäusen. Dies ist, neben dem hohen Stromverbrauch der Multifunktionsgehäuse, auch unter Nachhaltigkeitsaspekten kritisch zu sehen.

Anbieterwechsel ist nicht erforderlich
Ein Wechsel Ihres bisherigen DSL-Anbieters ist übrigens nicht notwendig. Da die Telekom ihr Netz an Drittanbieter vermieten muss, können Sie die höheren Geschwindigkeiten bei jedem Anbieter buchen. Am Silberberg und in Gebersheim ist der Ausbau mehr oder weniger abgeschlossen bis Februar sollten alle Kunden die neuen Geschwindigkeiten buchen können. Die Leonberger selbst müssen sich noch voraussichtlich bis Mai gedulden.

Fazit: Kurzfristig ergibt sich durch Vectoring zum Teil eine deutliche Verbesserung, aber die Leistungsfähigkeit nach oben ist schon jetzt begrenzt – und der Bedarf sowie das Internet werden schneller wachsen als die Bandbreite über Kupferkabel mitwachsen kann, das hat schon die Vergangenheit deutlich bewiesen. Und die Kunden werden weiterhin für Geschwindigkeiten zahlen müssen, die sie technisch nicht bekommen können.