Breitband: Technologievergleich

Mit xDSL, Kabel/DOCSIS, der Glasfasertechnologie, Radiosendungen und neuen Mobilfunkstandards sind auf dem Markt eine Vielzahl von Breitbandtechnologien verfügbar, die zuverlässige Breitbanddienste gewährleisten. Es ist jedoch wichtig, eine Technologie zu wählen, die für die jeweilige Region geeignet ist. Im Folgenden werden die Hauptmerkmale jeder Technologie zusammengefasst. Eine Übersichtstabelle ermöglicht einen schnellen Vergleich auf einen Blick.

Kabelgebundene Breitbandtechnologien

ADSL, ADSL2, ADSL2+

Downstream/Upstream-Rate: 24/3 Mbit/s

Wirkungsgradbereich: 5 km

Infrastrukturarchitektur: Internetzugang durch Übertragung digitaler Daten über die Drähte eines lokalen Telefonnetzes Kupferleitung endet an der Telefonzentrale

Eignung: Nutzung der bestehenden Telefoninfrastruktur; schnell zu installieren; Kleiner Wirkungsgradbereich durch Leitungswiderstand von Kupferanschlussleitungen

VDSL, VDSL2, Vektorisierung, 35b Supervectoring

Downstream/Upstream-Rate: 250/40 Mbit/s

Wirkungsgradbereich: bis zu 300 Meter - 1 km

Infrastrukturarchitektur: Internetzugang durch Übertragung digitaler Daten über die Drähte einer Kupferleitung des lokalen Telefonnetzes, die am Straßenschrank (VDSL) endet; Vectoring ermöglicht die Beseitigung von Quergesprächen für höhere Bandbreiten.

Eignung: Nutzung der bestehenden Telefoninfrastruktur; schnell zu installieren; Kleiner Wirkungsgradbereich durch Leitungswiderstand von Kupferanschlussleitungen

Zukunft der Technologie: weitere Geschwindigkeits- und Reichweitenverbesserungen durch die Verbesserung und Kombination neuer DSL-basierter Technologien (Phantommodus, Bonding, Vectoring); Brückentechnologie hin zur kompletten Glasfaserkabelinfrastruktur

G.Schnelle

Downstream/Upstream-Rate: Gbit/s Bandbreiten möglich

Wirkungsgradbereich: bis zu 100 m

Infrastrukturarchitektur: G.Schnell: Frequenzerhöhung bis zu 212 MHz für höhere Bandbreite

Eignung: Nutzung der bestehenden Telefoninfrastruktur; schnell zu installieren; Kleiner Wirkungsgradbereich durch Leitungswiderstand von Kupferanschlussleitungen

Zukunft der Technologie: weitere Geschwindigkeits- und Reichweitenverbesserungen durch die Verbesserung und Kombination neuer DSL-basierter Technologien (Phantommodus, Bonding, Vectoring); Brückentechnologie hin zur kompletten Glasfaserkabelinfrastruktur

CATV undamp; DOCSIS

Downstream/Upstream-Rate (DOCSIS 3.0): 1 Gbit/s/200 Mbit/s

Wirkungsgradbereich: 2-100 km

Infrastrukturarchitektur: Koaxialkabel in den Straßen und Gebäuden; Faser an den Zuführungssegmenten. Netzwerkerweiterungen zur Bereitstellung rückwärts gerichteter Kanalfunktionen

Eignung: Nutzung der bestehenden Kabelfernsehinfrastruktur; schnell zu installieren; hohe Übertragungsraten

Zukunft der Technologie: Die weitere Implementierung neuer Standards (DOCSIS 3.1 & 4.0) ermöglicht Endnutzern eine höhere Bandbreite. DOCSIS 4.0 ermöglicht symmetrische Multi-Gigabit-Geschwindigkeiten unter Beibehaltung der Abwärtskompatibilität mit DOCSIS 3.1.

Optisches Faserkabel

Downstream/Upstream-Rate: 10/10 Gbit/s (und mehr)

Wirkungsgradbereich: 10-60 km

Infrastrukturarchitektur: Signalübertragung über Glasfaser; Verteilung von Signalen durch elektrisch betriebene Netzwerkgeräte oder nicht angetriebene optische Splitter

Eignung: höchste Bandbreitenkapazitäten; hoher Wirkungsgradbereich; hohe Investitionskosten; Die Bandbreite hängt von der Umwandlung der optischen in elektronische Signale am Bordstein (FTTC), Gebäude (FTTB) oder zu Hause (FTTH) ab.

Zukunft der Technologie: Technologie der nächsten Generation, um zukünftigen Bandbreitenanforderungen gerecht zu werden

Drahtlose Breitbandtechnologien

LTE (Fortgeschritten) (4G)

Downstream/Upstream-Rate: 300/75 Mbit/s

Wirkungsgradbereich: 3-6 km

Infrastrukturarchitektur: mobile Geräte senden und empfangen Funksignale mit einer beliebigen Anzahl von Basisstationen am Zellstandort, die mit Mikrowellenantennen ausgestattet sind; Standorte, die mit einem kabelgebundenen Kommunikationsnetz und einem Switching-System verbunden sind

Eignung: sehr gut geeignet für die Abdeckung abgelegener Gebiete (insbesondere 800 MHz); schnell und einfach umsetzbar; gemeinsames Medium; Begrenzte Frequenzen

Zukunft der Technologie: kommerzielle Einführung neuer Standards mit zusätzlichen Funktionen (HSPA+, 5G) und Bereitstellung von mehr Frequenzspektrumblöcken (490–700 MHz); erfüllt zukünftige Anforderungen an Mobilität und Bandbreite

5G

Downstream/Upstream-Rate: 10/1 Gbit/s

Wirkungsgradbereich: 3-6 km

Infrastrukturarchitektur: mobile Geräte senden und empfangen Funksignale mit einer beliebigen Anzahl von Basisstationen am Zellstandort, die mit Mikrowellenantennen ausgestattet sind; Standorte, die mit einem kabelgebundenen Kommunikationsnetz und einem Switching-System verbunden sind

Eignung: hohe erreichbare Datenraten; geringe Latenz; hohe Zuverlässigkeit; höhere Frequenzbänder; fortschrittliche Multi-Antennen-Übertragung; Handhabung extremer Gerätedichten; Flexible Frequenznutzung

Zukunft der Technologie: den künftigen Mobilitäts- und Bandbreitenanforderungen gerecht wird; ermöglicht Konnektivität für eine Vielzahl neuer Anwendungen

GEO-Satelliten

Downstream/Upstream-Rate: 100/20 Mbit/s (ViaSat-2)

Wirkungsgradbereich: hoch

Infrastrukturarchitektur: Endbenutzer-Terminals (z.B. Satellitenschüsseln) senden und empfangen Signale zu/von geostationären Satelliten, die in ~36.000 km Höhe umkreisen. Diese Satelliten senden das Signal zu und von terrestrischen Bodenstationen (Gateway-Hubs), die mit dem globalen Internet-Backbone verbunden sind. Kommunikation schließt Fernfunkwellenausbreitung ein und führt höhere Latenz (~600ms) ein. Das gesamte Netzwerk umfasst Satellitennutzlasten, Bodeninfrastruktur und nutzerseitige Ausrüstung und bildet eine bidirektionale Verbindung zwischen Nutzern und Internetdiensten über weltraumgestützte Übertragung.

Eignung: sehr gut geeignet für die Abdeckung abgelegener Gebiete; schnell und einfach umsetzbar; Laufzeitlatenz; asymmetrische

Zukunft der Technologie: Geschwindigkeiten über 100 Mbit/s auf Basis der nächsten Generation von Hochdurchsatzsatelliten (z.B. ViaSat-3)

LEO-Satelliten

Downstream/Upstream-Rate: 50–250 Mbit/s nach unten / 10–40 Mbit/s nach oben, mit Latenz 20–40 ms, Signalverteilung an den Benutzer über WiFi/4G/5G

Wirkungsgradbereich: hoch

Infrastrukturarchitektur: Benutzerterminals (z. B. Phased-Array-Antennen) verbinden sich mit Satelliten in niedriger Erdumlaufbahn (ca. 340–2.000 km Höhe). Diese Satelliten bilden ein bewegliches Mesh-Netzwerk, das Daten dynamisch zwischen sich selbst und zu terrestrischen Bodenstationen weiterleitet, die mit dem Internet-Backbone verbunden sind. Da sich LEO-Satelliten ständig bewegen, erfordert ein kontinuierlicher Dienst Übergaben zwischen Satelliten und Bodenstationen. Das System umfasst Satellitenkonstellationen, Bodengateways, Benutzerterminals und Steuerungssysteme zur Verwaltung von Orbitalbahnen und Konnektivität, die einen Breitbandzugang mit geringer Latenz und hoher Geschwindigkeit in weiten und abgelegenen Gebieten ermöglichen.

Eignung: reduzierte Latenzzeit; erschwinglicher Internetzugang möglich; Die Steuerung nicht stationärer Flugsatelliten durch die notwendigen Bodenstationen ist eine große Herausforderung

Zukunft der Technologie: Internet-Service für sehr ländliche und abgelegene Gebiete möglich

INTERNET-Ballons

Downstream/Upstream-Rate: Signalverteilung an den Benutzer über WiFi/LTE/HSPA

Wirkungsgradbereich: ~80 bis 100 km Durchmesser pro Ballon

Infrastrukturarchitektur: Internetballons operieren in Höhenlagen von etwa 18–20 km in der Stratosphäre. Jeder Ballon trägt einen Transceiver, der eine drahtlose Verbindung mit bodengebundenen Antennen (auf Dächern oder Bodenstationen) über LTE- oder WiFi-Signale herstellt. Diese luftgestützten Basisstationen sind entweder über Satellitenverbindungen oder Punkt-zu-Punkt-Laser-/Funkkommunikation zwischen Ballons vernetzt. Die Daten werden dann über terrestrische Bodenstationen vom Ballon zum Internet-Backbone geleitet. Die Ballons werden mithilfe von Höhenanpassungen ferngesteuert, um Windströmungen zu steuern.

Eignung: sich derzeit in einer Testphase befindet; herausforderndes Controlling; Die Steuerung nicht stationärer Flugballons durch die notwendigen Bodenstationen ist eine große Herausforderung. Das Projekt Loon wurde 2021 wegen wirtschaftlicher Unrentabilität abgeschlossen.

Zukunft der Technologie: Internet-Service für sehr ländliche und abgelegene Gebiete möglich

WLAN (802.11n) (IEEE 802.11ad)

Downstream/Upstream-Rate: 600/600 Mbit/s (802,11 n); 6,7 Gbit/s (IEEE 802.11ad)

Wirkungsgradbereich: Innen 70/Außen 250 m (802.11n); 3,3 m (IEEE 802.11ad)

Infrastrukturarchitektur: Wi-Fi funktioniert über drahtlose Access Points (APs), die mit einem lokalen Netzwerk (LAN) oder Internet-Router verbunden sind. Benutzergeräte verbinden sich mit diesen APs über nicht lizenziertes Spektrum (z. B. 2,4 GHz für 802.11n; 60 GHz für 802.11ad). Die APs dienen als Brücke zwischen drahtlosen Nutzern und dem breiteren Internet und verwenden Ethernet- oder Glasfaserverbindungen für den Backhaul. Wi-Fi-Netzwerke sind in der Regel lokal und dezentralisiert.

Eignung: kostengünstig und bewährt; schnell und einfach umsetzbar; kleiner Wirkungsgradbereich; Gemeinsames Medium

Zukunft der Technologie: verstärkte Nutzung von Hotspots an zentralen Orten

WiMAX

Downstream/Upstream-Rate: 6/4 Mbit/s; 70 Mbit/s (IEEE802.16e)

Wirkungsgradbereich: 60 km Sichtlinie (LOS) in ländlichen oder flachen Gebieten; In städtischen Umgebungen ist die Reichweite viel kürzer.

Infrastrukturarchitektur: WiMAX verwendet feste oder mobile Basisstationen mit Sektorantennen, um Endbenutzerterminals drahtlos über lizenzierte oder nicht lizenzierte Bänder zu verbinden. Diese Basisstationen sind über Glasfaser- oder Mikrowellenverbindungen mit dem Internet-Backbone verbunden. Es unterstützt sowohl Point-to-Multipoint (PMP) als auch Mesh-Netzwerktopologien.

Eignung: kostengünstig und bewährt; schnell und einfach umsetzbar; hoher Wirkungsgradbereich; Gemeinsames Medium

Zukunft der Technologie: Es wurde ständig durch Wi-Fi- und 4G/5G-Technologien ersetzt. Dadurch spielt sie keine wesentliche Rolle mehr, weitere Entwicklungen sind nicht zu erwarten.

LiFi

Downstream/Upstream-Rate: Bis zu 224 Gbit/s unter Laborbedingungen; Die Bandbreite reicht in der Regel von Hunderten von Mbit/s bis hin zu niedrigen Gbit/s in praktischen Bereitstellungen.

Wirkungsgradbereich: mehrere Meter

Infrastrukturarchitektur: mobile Geräte übertragen und empfangen lichtbasierte Datensignale mit LEDs und Fotodetektoren. Diese Signale werden dann durch LiFi-Zugangspunkte geleitet, die mit einem kabelgebundenen Kommunikationsnetzwerk und einem Switching-System verbunden sind.

Eignung: liefert nur Kommunikation über kurze Reichweiten; geringe Zuverlässigkeit; hohe Installationskosten; Nur wirksam und dauerhaft in geschlossenen Räumen

Zukunft der Technologie: nützlich in elektromagnetisch empfindlichen Bereichen wie Flugzeugkabinen, Krankenhäusern und Kernkraftwerken, wo es drahtlose Kommunikation bereitstellen kann, ohne elektromagnetische Störungen zu verursachen.