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Höher, schneller, weiter: Das Motto passt auch auf den Gigabitausbau in Deutschland. Neue digitale Anwendungen erfordern immer höhere Bandbreiten. Das Netz muss schneller werden, immer weiter reichen. Der Ausbau digitaler Infrastruktur kann dabei anhand verschiedener Technologien erfolgen.

Warum überhaupt Gigabit?

Gigabitnetze sind wesentlicher Bestandteil der Digitalisierung. Doch hohe Downloadraten alleine genügen inzwischen nicht mehr. Die Netze der Zukunft müssen darüber hinaus auch hohe Übertragungsgeschwindigkeiten im Upload gewährleisten, ebenso wie eine umfassende Stabilität der Verbindungen und minimale Reaktionszeiten (Latenz). Eben diese Anforderungen können nur durch Netze abgedeckt werden, die maßgeblich auf Glasfasertechnologie basieren. Dazu zählen vor allem leitungsgebundene Technologien wie FTTB/FTTH oder HFC-Netze. Aber auch kabellose Alternativen wie der neue Mobilfunkstandard 5G sowie 4G/LTE sind wesentliche Bestandteile des Gigabitausbaus in Deutschland.

FTTB/H – zukunftssichere Basis für die Gigabit-Gesellschaft

Glasfaser bis in die Wohnung – Mit dieser NGA-Technologie bezeichnet man das Verlegen von Lichtwellenleitern bis in die Wohnung des Anschlussinhabers. Dort kann das Signal wahlweise über Lichtwellenleiter weitergeführt oder nach Signalumwandlung als elektrisches Signal bis zum Endgerät weitergeleitet werden. Mit FTTH sind aus technischer Sicht symmetrische Datenraten von über 1 Gbit/s möglich. FTTH wird insbesondere in Mehrfamilienhäusern und in der Wohnungswirtschaft eingesetzt. Im Bereich der Einfamilienhäuser sind FTTH und FTTB identisch. Hierbei spielt auch verstärkt die Verkabelung innerhalb des Gebäudes eine große Rolle, welche sich in der so genannten Netzebene 4 und 5 wiederfinden. 

Wissenswertes

Wie ist ein Lichtwellenleiter aufgebaut?

Ein Lichtwellenleiter (LWL) besteht aus Quarzglasfasern oder polymeren optischen Fasern, durch die das Licht geleitet wird. Vom Aufbau ist ein LWL konzentrisch in Schichten aufgebaut. Der Kern, der das Licht führt, liegt im Zentrum. Rundherum befindet sich ein Mantel mit einem niedrigeren Brechungsindex und eine Schutzschicht aus Kunststoff.

Was ist der Unterschied zwischen FTTB und FTTH?
  • FTTB (engl. Fiber to the Building) – Der Glasfaseranschluss wird am Hausübergabepunkt angeschlossen. Die Verteilung im Haus erfolgt über vorhandene Kupferkabel und kann die Bandbreite dadurch eventuell limitieren.
  • FTTH (engl. Fiber to the Home) – Der Glasfaseranschluss reicht bis in die Wohnung bzw. zum Endgerät.

Weitere Informationen zu den Gigabittechnologien:

Veranstaltung
Gigabitausbau: Technik beim Gigabitausbau im Detail
In dem Workshop werden die bereits vorhandenen Kenntnisse der Teilnehmer*innen in den Bereichen Markt und Technik vertieft.
Interview
7. Juli 2020
Im Webcast: Wie TK-Unternehmen und Kommunen die DB-Glasfasernetze nutzen können
Seit Anfang des Jahres bietet auch die Deutsche Bahn über die DB broadband GmbH, eine 100%-Tochter der DB Netz AG, ihre Glasfaserinfrastruktur interessierten Telekommunikationsunternehmen und weiteren Bedarfsträgern an. In einem […]

HFC-Netze setzen auf einen Mix aus Glasfaser und Koax

HFC Netze (engl. Hybrid Fiber Coax) bestehen aus einer Kombination aus Glasfaser- und Koaxialleitungen. Der Übergang von Glasfaser- auf Koaxialkabel erfolgt typischerweise im Zugangsnetz (Netzebene 3). Hierbei wird das Signal mit Hilfe eines optisch-elektrischen Wandlers (engl. Fiber Node) umgesetzt und auf der „letzten Meile“ über Leitungen weiter verteilt. Der Fiber Node kann in einem Kabelverzweiger (KVz) oder im Haus installiert sein. Je näher der Fiber Node sich am Endnutzer befindet und je weniger Anschlüsse er versorgt, desto höher ist grundsätzlich die verfügbare Bandbreite.

Koaxialnetze werden im Haus (Netzebene 4) in einer Sternstruktur angelegt. Dabei wird das am Übergabepunkt im Haus ankommende Signal in einen Verteiler (Multi-Tap) eingespeist und von dort über Koaxialkabel in jede Wohnung separat übertragen.

Innerhalb von koaxialen Netzen wird das Datensignal über den „DOCSIS“ Standard (Data Over Cable Service Interface Specification) übertragen, der zugleich die klassische Rundfunk- und TV-Übertragung in die Wohnungen sicherstellt. Mit dem DOCSIS 3.1 Standard sind aktuell Übertragungsgeschwindigkeiten von 1 Gbit/s möglich.

Mit VDSL, Super Vectoring und G.fast die bestehende Kupferinfrastruktur nutzen

Bei FTTC/FTTN (Fiber to the Curb / Fiber to the Node) werden die Glasfaserkabel bis in die Nähe der Wohnung verlegt, in der Regel bis zum Kabelverzweiger (KVz). Die weitere Übertragung zum Endnutzer erfolgt dann per Kupferkabel. In Deutschland ist diese Technologie unter VDSL bekannt. Die über Kupferleitungen realisierbare Bandbreite ist stark von der Beschaffenheit des Kupferkabels abhängig. Aktuell sind Bandbreiten zwischen 50 Mbit/s und 250 Mbit/s möglich (Entfernung vom KVz entscheidend). Bei FTTC sind geringere Investitionen notwendig als bei FTTB/H.

5G – mehr als der nächste Mobilfunkstandard

Die 5G Technologie ist der neue Standard im Mobilfunkbereich. Sie schafft die Grundlage für neue Nutzererlebnisse wie zum Beispiel 3D Live Spiele oder die Vernetzung von Maschinen in der Industrie und intelligenten Geräten. Außerdem unterstützt die 5G Technologie die Digitalisierung vieler Lebensbereiche. Seit September 2019 ist das 5G Netz in Deutschland für die Verbraucher verfügbar. Für diesen neuen Kommunikationsstandard werden zusätzliche Frequenzbänder benötigt. Die Bundesnetzagentur hat diese im Frühjahr 2019 versteigert.

Weil 5G viel mehr als nur eine Weiterentwicklung im Mobilfunk ist, greift die Bezeichnung als neuer Mobilfunkstandard zu kurz.

Die Anforderungen an die zukünftige Netzinfrastruktur sind komplex. Das 5G Netz ist in Zukunft die Grundlage für eine Vielzahl von Anwendungen, bei denen es im weitesten Sinn vor allem um Datenkommunikation geht. Deshalb lässt sich 5G auch besser als neuer Kommunikationsstandard klassifizieren.

5G – zentraler Enabler der Digitalisierung

Der 5G Standard wird neue Maßstäbe setzen. Er gewährleistet die notwendigen Anforderungen der Zukunft hinsichtlich Datengeschwindigkeit, Netzkapazität, Reaktionszeit und Datensicherheit. Dabei wird es eine Vielzahl von Netzebenen geben, die parallel unterschiedliche Anwendungen bedienen können, zum Beispiel für Kunden aus der Industrie. Jede Anwendung erhält eine eigene und passende Ebene. Diese Technologie, das Netz sozusagen in unterschiedliche „Scheiben“ zu schneiden, nennt sich Network Slicing. Das 5G Netz ist damit die Antwort auf die Anforderungen der Digitalisierung.

Weitere Informationen zu 5G

Veranstaltung
Gigabitausbau: Zukunftstechnologie 5G – Orientierungshilfe für Kommunen
In dem Workshop wird die Frage beantwortet, wie sich Kommunen auf den Ausbau mobiler Datennetze vorbereiten können bzw. welche Schritte unternommen werden müssen.

LTE und 4G – der aktuelle Standard

Der aktuelle Mobilfunkstandard ist unter dem Namen LTE (engl. Long Term Evolution) bekannt. Diese Technik erfüllt mit ihrer Netzabdeckung und der Netzgeschwindigkeit momentan fast alle Bedürfnisse von Privatkunden und stellt für verschiedene alltägliche Anwendungen, zum Beispiel mobiles Streaming von Sportangeboten oder Datenaustausch über Messenger, eine ausreichende Datenrate bereit.

LTE kann im einfachen Betrieb eine Bandbreite bis zu 150 Mbit/s erzeugen. In Städten sind sogar bis zu 300 Mbit/s möglich. Diese Bandbreite ist praktisch für den schnellen Download von größeren Datenmengen.

Stefan Heß, technischer Experte beim Gigabitbüro des Bundes

Die Einführung von 5G mit Datenraten von bis zu 10 Gbit/s, wird allerdings nicht das Ende von LTE bedeuten, sondern eine Weiterentwicklung zum bestehenden Netz darstellen. Durch den parallelen Betrieb beider Technologien können zukünftig größere Kapazitäten und schnellere Netzgeschwindigkeiten bedient werden. 5G – als Kommunikationsstandard von morgen – wird eine wesentlich höhere Bandbreite und dadurch neue Anwendungen ermöglichen. Das steigert das positive Erlebnis für den Nutzer erheblich. Bereits jetzt nutzen Milliarden von Menschen im Zuge der Digitalisierung mobiles Internet. Hinzu kommt die Zahl von mehr als 100 Milliarden vernetzter Gegenstände. 

WLAN und Richtfunk

Eine besonders weit verbreitete und bequeme Technologie für die Übertragung von Daten innerhalb des Gebäudes bzw. der Wohnung ist die Nutzung eines sog. WLAN (engl. Wireless Local Area Network). WLAN ist ein drahtloses, lokales Netzwerk mit einem oder mehrerer Antennen (Hotspots), deren Reichweite in der Regel 100 Meter nicht überschreiten. WLAN-Netze werden meistens parallel zu einem leitungsgebundenen Local Area Network (LAN) betrieben. Insbesondere mobile Endgeräte wie Smartphones, Tablets oder Notebooks können über ein solchen Wireless LAN (WLAN) in das Heimnetzwerk integriert und an das Internet angebunden werden, während beispielsweise Smart TVs oder Desktoprechner über LAN-Kabel mit dem Netzwerk verbunden werden. Die meisten Router für den Einsatz im Heimnetzwerk haben bereits WLAN integriert.

Die meisten WLAN Router verwenden den 2.4 GHz Funkstandard. Darüber hinaus existiert auch das 5 GHz-Band welches höhere Bandbreiten bietet, aber auch über eine kürzere Reichweite im Vergleich zu einem 2,4-GHz-Band verfügt. Bei Funkfrequenzen gilt, je höher die Frequenz, desto kürzer ist seine Reichweite. Netze mit dem neuen 5 GHz Standard sind dafür nicht so anfällig für Störungen und können Datenraten von bis zu 1,3 Gigabit erreichen.

Eine weitere Funktechnologie stellt der Richtfunk dar, bei dem zwischen den Teilnehmern Punkt-zu-Punkt-Funkverbindungen aufgebaut werden. Die Richtfunktechnik arbeitet in den lizenzpflichtigen Frequenzbereichen 2,5, 3,5 und 26 GHz, wobei sich alle angeschlossenen Teilnehmer die zur Verfügung stehende Bandbreite teilen müssen.

Der große Vorteil des Richtfunks ist, dass geografische Gebiete ohne kabelgebundene Anbindung schnell und relativ günstig versorgt werden, sofern Sichtkontakt zur Richtfunkantenne besteht.

Lokale Gegebenheiten beeinflussen die Wahl der Technologien.

Leistungsfähige und zukunftsorientierte Technologien sind die treibenden Faktoren der Digitalisierung unserer Gesellschaft und Wirtschaft. Lokale Gegebenheiten, wie Siedlungsstruktur oder Topographie, beeinflussen jedoch die Eignung der verschiedenen Technologien. Das Gigabitbüro des Bundes steht Ihnen als kompetenter Ansprechpartner für die Gestaltung Ihres Ausbauprojekts jederzeit zur Verfügung.

Stefan Heß

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