Breitbandkommunikation

Definition

Bandbreite bezeichnet die Übertragungsrate einer Leitung [Kurose 2002]. Sie wird in Bit pro Sekunde (bit/s oder bps) gemessen. Unter Breitbandkommunikation versteht man die Übermittlung von Informationen über Systeme zur Datenübertragung, sie wird definiert durch die Kapazität der Verbindung und die Geschwindigkeit [International Telecommunication Union 2008]. Eine einheitliche Definition, ab welcher Datenübertragungsrate von Breitbandkommunikation gesprochen wird, gibt es nicht. Die Internationale Fernmeldeunion (ITU) spricht ab 2048 Kbit/s von Breitbandverbindungen [International Telecommunication Union, 2008], die Bundesregierung bereits ab 1024 Kbit/s. Mit fortschreitender Weiterentwicklung der Kommunikationstechnik steigt der Wert der Datenübertragungsrate. 

Technische Realisierung

Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur listet folgende Breitbandtechnologien:

• Digital Subscriber Line (DSL): DSL-Verbindungen nutzen Telefonleitungen aus Kupfer und stellen die am weitesten verbreitete Form von Breitbandzugängen dar. Charakteristisch für die meisten DSL-Anschlüsse sind unterschiedliche Up- und Downloadgeschwindigkeiten.
• Glasfaser bzw. Lichtwellenleiter (LWL): Die Daten werden als Lichtsignale übertragen. Es sind höhere Übertragungsraten als bei DSL möglich. Da die Glasfaserkabel jedoch extra verlegt werden müssen, werden sie in der Regel nur für Datenfernleitungen (Backbone) eingesetzt, für die „letzten Meter“ zum Endkunden werden vorhandene Kupferkabel genutzt.
• Fiber To The Building (FTTB): Glasfaser bis zum Gebäude. Bei einem Glasfaserausbau mit FTTB-Technologie endet die Glasfaser am Abschlusspunkt im Keller/Erdgeschoss des Gebäudes. Das Signal wird anschließend über vorhandene Kupferleitungen bis in die Wohnung weiter verteilt.
• Fiber To The Home (FTTH): Glasfaser bis in die Wohnung. Bei einem Glasfaserausbau mit FTTH-Technologie endet die Glasfaser in der Wohnung. Hierzu ist ein entsprechendes Glasfaer-Inhousenetz erforderlich.
• Satellit: Ermöglicht Übertragungsraten bis zu 18 Mbit/s im Download und 6 Mbit/s im Upload. Der Empfang erfolgt über eine Satellitenschüssel.
• TV-Kabel: Die Datenübertragung erfolgt über das auch zum Fernsehen genutzte Kabel. Bisher wurden Kupferkoaxialkabel eingesetzt, welche durch einen abschirmenden Kupfermantel eine höhere Resistenz gegen Störungen aufweisen als Telefonleitungen aus Kupfer. Neuerdings werden TV-Kabelnetze mit Glasfaseranteilen (CATV) eingesetzt, sogenannte HFC-Hybrid Fiber Coax-Netze, die den DOCSIS-Standard 3.1 verwenden. Bei diesen Netzen wird das Signal an bestimmten Verteilpunkten von der Glasfaer auf das Koaxialkabel übertragen, welches bis in die Wohnung reicht.
  
• Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)/ High Speed Packet Access (HSPA): Hierbei handelt es sich um eine mobile Breitbandtechnik. UMTS, die dritte Generation drahtloser Breitbandtechnologie wird vor allem in Ballungsräumen unterstützt. Mobile Endgeräte suchen in der Regel bevorzugt nach einem verfügbaren HSPA-Netz und greifen bei fehlender Verfügbarkeit auf ein Signal mit geringerer Bandbreite zurück.
• Wireless Local Area Network (WLAN): Ein WLAN stellt ein lokales, drahtloses Netzwerk dar, das vor allem bei Privathaushalten und Unternehmen Anwendung findet. An vielen Orten, bspw. in Zügen, Hotels oder Flughäfen, gibt es, teils kostenpflichtige, Hotspots, an denen Nutzer mit WLAN-fähigen Geräten online gehen können.
• Richtfunk: Hierbei handelt es sich ebenfalls um eine drahtlose Datenübertragungsform, die jedoch im Gegensatz zu WLAN über mehrere Kilometer funktioniert. Richtfunk wird genutzt, um örtliche Telekommunikationsnetze mit Netzknoten zu verbinden.
• Long Term Evolution (LTE): Dieser Mobilfunkstandard erlaubt schnellere Datenübertragung als UMTS und HSPA (bis zu 100 Mbit/s). Derzeit wird der Ausbau des LTE-Netzes in Deutschland vorangetrieben. LTE ist bereits in vielen Städten verfügbar.
• 4G: Dies beschreibt die vierte Generation drahtloser Breitbandtechnologie (LTE Advanced). Die Technologie soll Download-Geschwindigkeiten von 1000 Mbit/s ermöglichen.
• 5G: Dies beschreibt die fünfte Generation drahtloser Breitbandtechnologie. Die Technologie soll Übertragungszeiten (Latenzen) von unter einer Millisekunde und Datenraten bis 10 Gbit/s ermöglichen.
  

Laut Statistischem Bundesamt [2019] nutzen im Jahr 2019 90% der deutschen Haushalte einen Breitbandanschluss von mindestens 50 Mbit/s. 

Verbreitung

Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur führt einen sogenannten Breitbandatlas. Hier können gefiltert nach Bandbreite, Bundesland und Technologie diverse Karten erstellt und der derzeitige Verbreitungsstand eingesehen werden. Die Breitbandverfügbarkeit in Deutschland zum Stand Mitte 2019 ist in der folgenden Abbildung 1 visualisiert [BMVI 2019].

Abb. 1: Breitbandverfügbarkeit in Deutschland nach Bandbreitenklassen - alle Technologien [BMVI 2019]

Realisierte Dienste

Das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur nennt verschiedene Anwendungsfälle, die durch Breitbandinternetzugänge realisiert werden können:

• Smarte Persönliche Assistenten
  
• Instant-Messaging
• M2M (Machine to Machine): Automatisierter Austausch von Informationen zwischen Endgeräten, wie z.B. Maschinen, Automaten oder Fahrzeugen.
  

• Surfen/ E-Mail
• e-Services: Erbringen von Dienstleistungen über das Internet.
  
• Social Media
  

• Videotelefonie/-Konferenz
• Home Office/ Telearbeit
  
• Cloud Computing
• IoT (Internet of Things)
• Augmented Reality
• Virtual Reality
• 360 Grad Inhalte
• Autonomes Fahren
• Voice over IP (IP-Telefonie)
  
• IPTV (Internet Protocol Television)
  
• Online Backup
• Telemedizin: Patientenportale; Zugriff auf eigene Patientendaten über das Internet, wie beispielsweise Röntgenbilder
• Standort Vernetzung
• Media Streaming
  
• Ultra HDTV (Ultra High Definition Television)

Weiterführende Informationen

Viele Informationen zu Breitband-Internet, dessen Verbreitung und dessen wirtschaftlichen Auswirkungen findet man auf den Seiten des  Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur: www.bmvi.de

Der „Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e.V.“ (BITKOM) bietet ebenfalls viele Informationen zu Breitband-Internet an: www.bitkom.org

Literatur

Aktuelle Breitbandverfügbarkeit in Deutschland (Stand Mitte 2019). https://www.bmvi.de/SharedDocs/DE/Publikationen/DG/breitband-verfuegbarkeit-mitte-2019.pdf?__blob=publicationFile, zugegriffen 28.05.2020.

BITKOM: http://www.bitkom.org/, zugegriffen am 28.05.2020.

Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur: https://www.bmvi.de/DE/Themen/Digitales/

International Telecommunication Union: http://www.itu.int/osg/spu/publications/birthofbroadband/faq.html, zugegriffen am 28.05.2020

International Telecommunications Union: ITU-T G.993.1 / VDSL1.

International Telecommunications Union: ITU-T G.993.2 / VDSL2.

Kurose, J.; Ross, K.: Computernetze. Ein Top-Down-Ansatz mit Schwerpunkt Internet. Pearson Studium 2002.

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