© Kopien und Vervielfältigungen nur mit Zustimmung des Autors
Technische Aspekte der
Breitbandversorgung
Prof. Dr.-Ing. Olaf Friedewald
Hochschule Magdeburg-Stendal (FH)
© Kopien und Vervielfältigungen nur mit Zustimmung des Autors
Gliederung
11.03.2009
1
Situation, Ziele
2
Basistechniken
3
DSL-Zugänge
4
Kabelnetze
5
UMTS
6
WiMax
7
Fazit
2
Situation / Ziele
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
 Situation in Deutschland
 Festnetz:
• Ende 2008: 23,2 Mio Haushalte mit
Breitband (58%), davon:
– 21,2 Mio DSL
– 1,9 Mio Breitbandkabel
– 0,1 sonstige
• Ende 2009 wird erwartet, dass 26 Mio
Haushalte versorgt sind
 Funk:
• 16 Mio UMTS-Anschlüsse
 Flächendeckender Ausbau ca. 50 Mrd. €
Anhang
[Quelle: Bitkom, DSL-News]
11.03.2009
3
Situation / Ziele
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
 Situation in Deutschland
 Nordrhein-Westfalen, Bayern, Niedersachen
und Rheinland-Pfalz: 60% aller Haushalte
 Brandenburg, Sachsen-Anhalt und Sachsen:
weniger als 45 % aller Haushalte
 Gravierendes West-Ost Gefälle
 Ziel:
 durch 15 Maßnahmen soll Deutschland
Weltspitze in der Breitbandversorgung werden
 Schließen der Lücken in der Bereitbandinfrastruktur bis Ende kommenden Jahres
(mind. 1 Mbit/s),
 bis 2014: Datenrate von mindestens 50 Mbit/s
für 75 % der Haushalte
[Quelle: Bitkom,VDI-Nachrichten 20.02.09] 4
Basistechniken
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
 Kabelbasierende Techniken
 DSL (digital subscriber line)
 TV- Breitbandkabel (Kabelnetze)
 LWL - basierende Techniken
 FTTH (Fiber to the Home)
 Funkbasierende Techniken
 Mobilfunk
 WiMax
 Interessant sind Kombinationen
 z. B. WiMax-Verteilung in der Fläche und DSL
bis zur Wohnung, aber dazu müssten Anbieter
kooperieren bzw. regulatorische Bedingungen
geklärt werden
5
Basistechniken
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
 Kabelbasierende Techniken
Vorteile:
Netz ist weitgehend vorhanden
Nachteile: hohe Investitionskosten bei Neubau
 LWL-basierende Techniken
Hohe Übertragungsraten,
Vorteile:
zukunftssicher
Nachteile: hohe Investitionskosten bei Neubau
 Funkbasierende Techniken
Flexibler Ausbau, hohe
Vorteile:
Übertragungsraten
hohe Investitionskosten bei
Nachteile:
Flächendeckung
Es gibt nicht die Lösung, die auf alle Fälle passt.
11.03.2009
6
DSL-Zugänge
Telefon
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Situation/
Ziele
zwei Anwendungen
nutzen die selbe
Frequenz Anschlussleitung
L= einige hundert m
bis einige km
DSL
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
0
f
x
DSLAM
HVt
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
L
11.03.2009
7
Situation/
Ziele
9
Basistechniken
8
Aderquerschnitt
7
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
Eff. Leitungslänge
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DSL-Zugänge
0,4 mm
0,6 mm
0,8 mm
6
5
4
3
2
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
1
0
384
768
1536
2048
2304
3072
4096
6016
Übertragungsrate
[Quelle: Breitbandstrategie DTAG, Th. Zimmermann DTAG]
8
DSL-Zugänge
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
 Einschränkungen bei DSL




Entfernung Anschlusspunkt zur VSt
Qualität der Kabel
Störungen, gegenseitige Beeinflussungen
Belegung der Kabel (nicht alle Anschlüsse mit
DSL belegbar → gegenseitige Beeinflussung)
 ca. 80% aller Anschlüsse mit 2 Mbit/s erreichbar
 ca. 50% aller Anschlüsse mit 16 Mbit/s
erreichbar
Fazit
Anhang
11.03.2009
 Neue Techniken werden auch zukünftig den
Leistungsumfang von DSL erhöhen
9
Kabelnetze
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
[Quelle:Kabelnetz-Handbuch, dibkom ]
10
Kabelnetze
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Situation/
Ziele
Basistechniken
 Kabelnetze waren ursprünglich nur für die Verteilung

DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH


UMTS

WiMax

Fazit
Anhang
11.03.2009

von Fernseh- und Radioprogrammen gedacht
Zusätzlich Ausbau des Rückkanals, um Kabelnetze
internetfähig zu machen (+ Telefonie)
Bei kleinen Netzen: Rückkanalausbau nicht
wirtschaftlich
Bandbreiten: Bis zu 30 Mbit/s Download/ bis zu 10
Mbit/s Upload (künftig bis zu 100 Mbit/s Download)
Preise für Internet-/ Telefon-Flatrate: 30/ 40 €
Hauptanbieter in Sachsen-Anhalt:
Kabel Deutschland, Tele Columbus
Hohe Zuwachsraten bei Zahl der
Breitbandanschlüsse
11
FTTH
KVz
HVt
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
FTTC
FTTL
FTTH
Kabelnetz
e
FTTB
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
Fiber to the loop (in den HVt = ADSL
→ FTTL)
Fiber to the curb (in den KVz, z.B. VDSL → FTTC)
Fiber to the building (in das Haus
→ FTTB)
Fiber to the home (in die Wohnung
→ FTTH)
Kosten je Haushalt zwischen: 300,00 € und 1.500 €
Quelle:Vorträge FTTH Council Europe 2008; bezüglich Investitionskosten für FTTH pro
Anschluss
12
FTTH
Wireline broadband Japan, 1999 - 2008
plus prognosis 2008
Situation/
Ziele
Basistechniken
12.000
10 million FttH
July 4, 2007
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
10.000
thousands
© Kopien und Vervielfältigungen nur mit Zustimmung des Autors
14.000
Cable
8.000
xDSL
FttH
6.000
4.000
2.000
WiMax
0
Fazit
Anhang
11.03.2009


Mitte des Jahres 2008 wurden in Japan xDSL Anschlüsse von FTTH überholt
FTTH als „xDSL-Killer“
Quelle: Dirk van der Woude, An Overview of Fibre, 2008. Using www.stat.go.jp/data/getujidb/zuhyou/o02.xls
13
UMTS
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Situation/
Ziele
Basistechniken
Mobilfunknetze
• Zellulare Netze (je Zelle eine Basisstation)
•Übertragungskapazität je Zelle definiert
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Zellgrößen:
• GSM 900 bis 35 km
• GSM 1800 bis 8 km
• UMTS
•Piko bis 100 m
•Mikro bis 1 km
•Makro bis 3 km
Anhang
11.03.2009
[Quelle: ]
14
UMTS
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
[Quelle: Internet http://www.t-mobile.de/funkversorgung/inland ]
15
UMTS
 Nutzung der Mobilfunkfrequenzen für breitbandiges
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e



FTTH
UMTS


WiMax

Fazit

Anhang
11.03.2009
Internet, verfügbare Frequenzen reichen für
umfassende Nutzung als Breitbandbasis nicht aus
(Stichwort digitale Dividende)
4 Mobilfunkbetreiber (T-Mobile, Vodafone, E-Plus, O2)
nach UMTS-Standard Datenübertragung mit 384 kbit/s
Weiterentwicklung: HSDPA (High Speed Downlink
Packet Access) mit bis zu 3,6/ 7,2 Mbit/s
Ausbau aktuell bis 28 Mbit/s
Notwendige Ausstattung: Sendemasten, PC-Karten
Realisierung derzeit vor allem in den großen Städten
und Ballungsräumen
Künftige Entwicklung: LTE (Long Term Evolution) mit
bis zu 100 Mbit/s (nicht vor 2010/2011)
[Quelle: ]
16
WiMax
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
WiMax:
• Reichweite größer als Mobilfunk 5-20 km
• Übertragungsrate bis zu 10 Mbit/s
• In der Regel Außenantenne erforderlich
• Betrieb mit Lizenz
• 3 Lizenzinhaber in D
• Ausbau nur in
Ballungszentren
• für Empfang nahezu
Sichtverbindung erforderlich
• Ausbreitungsuntersuchungen
wurden für Magdeburg,
Pretzien und Umgebung
durchgeführt
[Quelle:Prof. Friedewald, Studie WiMax-Ausbreitung , 2006 ]
17
Fazit
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
 DSL ist weiterhin die „aktuell führende“


FTTH

UMTS


WiMax
Fazit

Anhang
11.03.2009
Breitbandtechnik (Reichweitenprobleme)
Glasfaser ist eindeutig die zukunftssicherste
Technik (Ausbaukosten)
Kabelnetz hat hohe Potenziale (nicht effizient in
ländl. Gebieten)
WiMAX als Lösung möglich
Mobilfunk: Flächenabdeckung nicht ausreichend
Es gibt keine „Patentlösung“: Jede Gemeinde muss
individuell die geeigneten Techniken prüfen
(Berater!)
Masterplan für Netzinfrastruktur wäre
wünschenswert
18
© Kopien und Vervielfältigungen nur mit Zustimmung des Autors
Kontakt
11.03.2009
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit.
Prof. Dr.-Ing. Olaf Friedewald
Hochschule Magdeburg-Stendal
FB IWID
Institut für Elektrotechnik
Tel: +49 391 886 44 72
[email protected]
19
Anhang
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Situation/
Ziele
Bandbreitenbedarf
ca. alle 2 Jahre Verdoppelung
Basistechniken
● Videoportale
● Podcasting
● IPTV
Touristen● Internet-information ● Teleteaching
● Telearbeit
Radio
● Videokonferenz
FTTH
● E-Ticketing
UMTS
● E-Banking
● E-Signatur
● E-Government
● E-Mail
Anhang
11.03.2009
● Telemedizin
● Animierte
Kabelnetz
e
Fazit
Einkaufen
● Gaming
● Video-on-demand
DSLZugänge
WiMax
● Virtuelles
● Fax ● Telefonie
9,6 Kbit/s
Mbit/s
56 Kbit/s
● E-Mail + Anhang
● E-Payment
384Kbit/s
1 Mbit/s
16 Mbit/s
100
[nach WIK Consult]
20
Anhang
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
[Quelle: Bitkom]
21
Anhang
Typ
Übertragungsrate Reichweite
IDSL
160 (144) kbit/s
5.5 km
Kabelnetz
e
HDSL
HDSL2
SHDSL
SHDSLbis
3.6-4.5 km
3 km
3 km
3 km
FTTH
ADSL
UMTS
ADSL2
WiMax
ADSL2+
2 Mbit/s (4-6W)
2 Mbit/s (2W)
2.3 Mbit/s
4.6 Mbit/s
6 Mbit/s DS
640 kbit/s US
8 Mbit/s DS
800 kbit/s US
16 Mbit/s DS
800 kbit/s US
Fazit
VDSL
Anhang
VDSL2
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Situation/
Ziele
Basis
techniken
DSLZugänge
11.03.2009
<= 52 Mbit/s
200 Mbit/s
(aggregate)
3.5-5.5 km
Basisanwendung
POTS Ersatz, Videokonf.,
Internet access
T1/E1 Ersatz
PBX Querverbdg.
wie HDSL
wie HDSL
wie HDSL
Private Nutzer,
video-on-demand
> ADSL
Internetzugang, VoIP
< 2 km
Internetzugang, VoIP
LAN interconnect,
300m - 1 km HDTV,
LAN interconnect,
bis zu 1.8 km HDTV
22
Anhang
Versorgung von anderem THome Knoten
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Outdoor
DSLAM
Keine T-DSL Versorgung
möglich
Ku
nd
e
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Gemeindebe
Anhang
reich
Vorwahlbere
ich
11.03.2009
Innovative Lösung:
Versorgung über OutdoorDSLAM. 6000 bis 16.000 kbit/s
Gf
CuDA
Beispiel:
Grenzwerte bei
55db Kabellängen
ab
4 – 6 km
T-Home
Knoten 1
(DSLAM)
Ku
nd
e
Outdoor
DSLAM
CuDA =
Kupferdoppelader
Gf = Glasfaser
Bereiche mit
Reichweitenproblemen
[Quelle: Breitbandstrategie DTAG, Th. Zimmermann DTAG]
23
Anhang
Kabelverzweiger (KVz)
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
Hauptverteiler
(HVt)
Maximale Reichweite für T-DSL
(abhängig vom Aderndurchmesser
und Übertragungsrate)
Neu Alt
HVt
Kupferhauptkabel (Alt)
Glasfaserhauptkabel (Neu)/FTTC
Glasfaser wird parallel zum
bestehenden und
beibehaltenen Kupfernetz
ausgelegt
Kupferkabel (alt)
Bestehende Kabel-verzweiger
werden um neue Technik erweitert
•Hohe Herstellungskosten vor allem bei
Kabelarbeiten
•weiterer Ausbau durch Kooperation der
Gemeinde und Telekom möglich
[Quelle: Breitbandstrategie DTAG, Th. Zimmermann DTAG]
24
Anhang
© Kopien und Vervielfältigungen nur mit Zustimmung des Autors
Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Fazit
Das Fachmagazin Computerbild legte die Ergebnisse von über 310.000
Messungen aus dem Computerbild-DSL-Test vor und demnach ist DSL oft
noch immer zu langsam. Der DSL-Test bietet Surfern seit Ausgabe 9/2008 die
Möglichkeit, den DSL-Anschluss ihres Anbieters mithilfe eines
Testprogramms zu überprüfen. Das Spezialprogramm kann die genauen
technischen Daten direkt im DSL-Router auslesen und damit sehr exakt die
aktuelle DSL-Geschwindigkeit messen.
Das Ergebnis ist wenig erfreulich für die DSL-Kunden, denn die Provider
locken mit hohen Datenraten aber tatsächlich ist die wirkliche
Geschwindigkeit geringer als angegeben.
Im Test hatte der überwiegende Teil der DSL-Anschlüsse weit unter dem Tarif
angegebenen maximalen Bandbreite gelegen. Das Unternehmen Hansenet
landete mit Alice DSL auf dem letzten Platz, denn bei DSL-Anschlüssen mit
"maximal 16.000 Kilobit pro Sekunde" war die gemessene Geschwindigkeit
nur halb so hoch.
Anhang
11.03.2009
[Quelle: DSL-News.de , Donnerstag, 19.Februar 2009 ]
25
Anhang
© Kopien und Vervielfältigungen nur mit Zustimmung des Autors
Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
Auf der Mobilfunkmesse GSM Mobile World Congress (MWC) wird das
schnelle mobile Internet zur Realität.
In Australien bietet das Unternehmen Telstra ihren Kunden bereits einen auf
HSPA+ basierenden Breitbandzugang mit bis zu 21 Megabit Bandbreite an.
Die Datenrate soll im Jahresverlauf noch auf 42 Megabit verzweifacht
werden.
Auf dem deutschen Breitbandmarkt wollen die Mobilfunkfirmen im Laufe
diesen Jahres eine Bandbreite von 28 Megabit pro Sekunde mit HSPA+
anbieten.
Das US-Telekommunikationskonzern Verizon Wireless hat auf dem MWC
angekündigt schon im nächsten Jahr den UMTS-Nachfolger kommerziell auf
den heimischen Mobilfunkmarkt einzuführen.
WiMax
Fazit
Anhang
11.03.2009
[Quelle: DSL-News.de , Freitag, 20.Februar 2009 ]
26
Anhang
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Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
 Internetempfang über Satelliten (Astra/ Eutelsat):
 Ursprünglich nur Empfang (Download) über Satellit,

Kabelnetz
e

FTTH
UMTS
WiMax
Fazit



Rückkanal (Upload) über die Telefonleitung
Neu: Zwei-Wege-Systeme über Satellit (bis zu 2 Mbit/s
im Download und 256 Kbit/s im Upload)
Anbieter: Filiago, StarDSL, Yato, Telekom
Ausstattung: Satellitenschüssel, Modem
Vorteil: Satellitenempfang nahezu flächendeckend
möglich
Nachteile: Relativ hohe Kosten; geringe Bandbreiten;
Verzögerungszeiten des Satellitensignals; u. U.
Engpässe bei den Satellitenkapazitäten
Anhang
11.03.2009
27
Anhang
© Kopien und Vervielfältigungen nur mit Zustimmung des Autors
Situation/
Ziele
Basistechniken
DSLZugänge
Kabelnetz
e
FTTH
UMTS
WiMax
Abkürzung
Bedeutung
DSL
Digital Subscriber Line
DSLAM
Digital Subscriber Line Access Multiplexer
FTTx
Fibre to the (Loop, Curb, Building, Home)
IP
Internet Protocol
LTE
Long Term Evolution
POTS
Plain Old Telefon Service, herkömml. Telefon
TAL
Teilnehmer-Anschlussleitung
UMTS
Universal Mobile Telecommunications System
WiMax
Worldwide Interoperability for Microwave Access
Fazit
Anhang
11.03.2009
28

Power-Point-Präsentation - Sachsen