Diese Zugangstechnologie beschreibt breitbandige Anschlüsse über existierende koaxiale Kabelfernsehnetze. Dieses TV-Kabelnetz wurde in der BRD, staatlich gefördert, zu Beginn der 80er Jahre aufgebaut. Auch in den neuen deutschen Bundesländern wurde nach der Wiedervereinigung diese Technik überwiegend verbaut. Daher verfügen heute ca. 68 % aller deutschen Haushalte über einen TV-Kabelanschluss. Anfangs bestanden diese Netze ausschließlich aus Koaxialkabeln. Heute existieren mit so genannten Hybrid-Fiber-Coax-Systemen (HFC) überwiegend Netze, welche in der Fernebene Glasfaser und im Teilnehmerzugangsbereich Koaxialkabel verwenden. Am Übergang von Glasfaser auf Koaxialkabel sorgen sogenannte Optical Nodes für eine entsprechende optisch-elektrische Wandlung der Signale. Ursprünglich war das Kabelnetz für eine unidirektionale analoge Übertragung von TV- und Rundfunksignalen ausgelegt. Dies erfolgt in Kabelnetzen durch eine gleichzeitige Übertragung von sehr vielen Einzelsignalen. Das heißt, die gesamte Bandbreite wird in viele Trägerkanäle aufgeteilt, die jeweils individuell für ein Nutzsignal verwendet werden. Digitale Bild- und Tonsignale können jedoch sehr effektiv komprimiert werden, was die benötigte Bandbreite erheblich reduziert. Digitale Übertragungsverfahren sind zudem weniger störanfällig und anwendungsneutral. Dadurch ist es möglich, einen Kanal zur gleichzeitigen Übertragung von Bildern, Tönen und anderen Daten zu nutzen. Aus diesem Grund rüsten die Kabelnetzbetreiber ihre Netze seit einigen Jahren in großem Umfang um. Zusätzlich zur Digitalisierung wird oftmals das Frequenzband ausgeweitet. Wichtigster Teil des Ausbaus ist jedoch die Schaffung eines integrierten Rückkanals für die Bereitstellung breitbandiger Anschlüsse und die damit verbundenen bidirektionalen Anwendungen. Die Übertragung der Daten erfolgt i.d.R. auf Basis der Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS)1. Das HFC-Netz ist ein so genanntes Shared Medium. Innerhalb eines Anschlussbereiches teilen sich die Kunden die am Optical Node verfügbare Bandbreite über eine i.d.R. baumförmige Netzstruktur. Daher ist eine entsprechende Dimensionierung der Netze zur bedarfsgerechten Versorgung der Kunden mit ausreichend Datenrate nötig. Bislang erfolgt die Signalübertragung überwiegend auf Basis des EuroDOCSIS 2.0-Standards.

Wie in den Datenraten der verschiedenen EuroDOCSIS-Standards zu erkennen, lassen sich in Zukunft durch Bündelung mehrerer Kanäle im neuen EuroDOCSIS 3.0-Standard die Datenraten noch einmal deutlich erhöhen.

Wie diese Abbildung verdeutlicht, stellt die Nutzung von Koaxialkabelnetzen nicht nur aufgrund der hohen Datenübertragungskapazitäten sondern vor allem auch durch die im Vergleich sehr hohen Reichweiten eine leistungsfähige und attraktive Alternative zur Breitbandversorgung in ländlichen Gebieten dar.

Stellt die Reichweite, anders als in kupferbasierten Netzen, also eher kein Problem dar, herrschen Kapazitätsgrenzen vor allem durch die Eigenschaft des Shared Mediums. Dies betrifft hauptsächlich das für den Rückkanal verwendete Frequenzband. Durch die Baumstruktur der HFC-Netze existieren mehrere Versorgungsleitungen, auf denen im Netz generierte Störgeräusche in Richtung des jeweiligen Optical Nodes eingespeist werden. Diese Störgeräusche summieren sich auf dem Weg in Richtung Node. Je größer die Störgeräusche umso geringer ist die für den Upstream zur Verfügung stehende Bandbreite. Hier hilft eine Vorverlagerung der Glasfaser weiter in den Anschlussbereich hinein, die einzelnen Cluster zu verkleinern, somit Störgeräusche aus dem Teilnehmeranschlussnetz zu verringern und die Anzahl der Nutzer, die sich die zur Verfügung stehende Datenrate teilen müssen, zu reduzieren.

Allen beschriebenen Technologien gleich, ist der Zugang zum Internet über das bestehende kupferbasierte Telefonnetz.

Der analoge Netzzugang erfolgt unter Verwendung eines Analog-Modems, das die digitalen Daten des Teilnehmers in analoge Signale für den Transport auf der Teilnehmeranschlussleitung (TAL) wandelt. Die TAL ist im Regelfall das Teilstück eines Teilnehmeranschlussnetzes, welches als Leitung vom Hauptverteiler (HVt) in der Vermittlungsstelle (TVSt) bis zum Endkunden reicht und besteht normalerweise aus Kupferdoppeladern. In der TVSt werden die analogen Signale für die digitale Weiterleitung über das Weitverkehrsnetz wieder demoduliert. Der Zugang per Analog-Modem ist mit einer Datenrate von maximal 56 kbit/s möglich. Das Integrated Services Digital Network (ISDN) stellt die erste Form eines digitalen Zugangs über das Teilnehmeranschlussnetz dar. Bei ISDN werden die Daten digital auf der Teilnehmeranschlussleitung übertragen, eine Analog-Digital-Wandlung ist also nicht mehr erforderlich. Ein Zugang ins Internet per ISDN kann mit einer maximalen Datenrate von 128 kbit/s (mit Kanalbündelung) erfolgen. Sowohl der Analog-Zugang als auch der Zugang per ISDN zählen aufgrund der niedrigen Datenraten zu den schmalbandigen Technologien.

Die Zugangsform DSL nutzt ebenfalls die vorhandene Kupferinfrastruktur des Telefonnetzes. Das ist Ursache dafür, dass DSL heutzutage die am weitesten verbreitete Breitbandtechnologie ist. DSL steht für Digital Subsciber Line und bezeichnet eine Protokollfamilie für die breitbandige digitale Datenübertragung über die Kupferdoppeladern zwischen dem Endkundenanschluss und dem nächsten HVt. Für die verschiedenen Arten an DSL-Techniken hat sich die Abkürzung xDSL als Oberbegriff durchgesetzt. Das x dient als Platzhalter für andere Buchstaben bzw. Buchstabenkombinationen, mit denen die verschiedenen Techniken unterschieden werden. Vereinfacht können die xDSL-Verfahren in zwei Gruppen unterteilt werden: Symmetrical DSL (SymDSL, SDSL) und Asymmetrical DSL (AsymDSL, ADSL). Die Bezeichnungen beziehen sich darauf, wie die zur Verfügung stehende Datenrate für die jeweilige Richtung des Datentransports aufgeteilt wird.

AsymDSL ist besonders auf den Privatkundenmarkt ausgerichtet. Die Besonderheit hierfür ist der namensgebende asymmetrische Datenstrom, d. h. die Bitrate in Richtung zum Teilnehmer, die sogenannte Abwärtsrichtung oder auch Downstream (DS), ist höher als in der Gegenrichtung, der sogenannten Aufwärtsrichtung oder auch Upstream (US). Diese Eigenschaft passt zum typischen konsumierenden Nutzungsverhalten privater Teilnehmer und bietet durch geeignete technische Maßnahmen die Möglichkeit, im Vergleich zu symmetrischen Bitraten höhere Reichweiten zu erzielen. Das zweite typische Merkmal von AsymDSL ist die zusätzliche Übertragung des Telefondienstes. AsymDSL verwendet auf der Telefonleitung ein Frequenzband oberhalb des für analoge Sprachtelefonie oder ISDN genutzten Frequenzbereiches. So können während des DSL-Betriebs oder bei Störungen Fax, analoges Telefon oder ISDN weitergenutzt werden. Die heute überwiegend im Einsatz befindlichen Vertreter von AsymDSL sind ADSL2 und dessen Modifizierung ADSL2+, die vor allem höhere Bitraten in DS-Richtung ermöglicht. In Tabelle 2 werden die maximal möglichen Datenraten der Verschiedenen ADSL-Verfahren wiedergegeben.

Die aktuellste Version der SymDSL-Familie stellt die DSL-Art namens SHDSL.bis dar. Mit diesem Verfahren können symmetrisch bis zu 7,5Mbit/s über relativ große Entfernungen bereitgestellt werden. Da dieser Internetzugang unabhängig vom Telefonanschluss bereitgestellt wird, weist er eine hohe Upstream-Geschwindigkeit auf und wird daher oft von kleineren Geschäftskunden bevorzugt. SHDSL.bis erlaubt auch das Zusammenschließen mehrerer Kupferdoppeladern, sogenanntes bonden. Dadurch können die Bandbreite bzw. die Reichweite erhöht werden. Dieses Verfahren eignet sich somit auch in Gebieten, die mit ADSL-Verfahren nicht versorgt werden können. Es bietet sich außerdem zur Anbindung von Basisstationen in Mobilfunk- und sonstigen Funknetzen an das Weitverkehrsnetz an.

Durch die Nutzung eines breiten Frequenzbandes können mit den xDSL-Verfahren vergleichsweise hohe Datenraten erzielt werden. Zudem steht jedem Nutzer eine dedizierte Leitung exklusiv zur Verfügung. Die anliegende Datenrate muss also nicht mit anderen aktiven Nutzern geteilt werden. Doch auch bei den xDSL-Verfahren beeinflussen verschiedene Faktoren die Datenrate. So können Resonanzeffekte, Verzerrungen und Fremdeinstrahlungen die benutzten Teile des Frequenzspektrums beeinträchtigen. Sowohl mit steigender Frequenz als auch mit zunehmender Entfernung zum HVt erhöht sich die Leitungsdämpfung. Im Umkehrschluss nimmt mit steigender Datenrate die Reichweite ab bzw. verringert sich die Datenrate mit steigender Länge der Leitung.

Die physikalischen Möglichkeiten der Kupferdoppelader sind mit ADSL2+ beinahe komplett ausgereizt. Um noch höhere Datenraten erzielen zu können, wurde daher VDSL entwickelt. Aber erst die zu ADSL kompatible Nachfolgetechnik VDSL2 konnte sich hierzulande durchsetzen. Mit dieser recht neuen Technik können bis zu 100 Mbit/s symmetrisch über einige hundert Meter übertragen werden. Probleme ergeben sich bei dieser Technologie durch gegenseitige Beeinflussungen auf den Doppeladern bei wachsenden Beschaltungsgraden. Mittels eines Verfahrens namens Dynamic Spectrum Management Level 3 (DSM L3) wird eine zukünftige Verdoppelung der bisherigen Datenraten bzw. eine deutliche Erhöhung der Reichweiten im Vergleich zum heutigen VDSL2 angestrebt. Die VDSL-Technologie stellt somit eine Möglichkeit dar, die Einsatzzeit der Kupferleitungen noch etwas zu verlängern. Aufgrund der niedrigen Reichweiten muss die aktive Technik aus der TVSt allerdings näher zum Teilnehmer rücken. Zu diesem Zweck werden sogenannte DigitalSubscriber Line Access Multiplexer (DSLAM), auch Multifunktionsgehäuse (MFG) genannt, in einigen hundert Meter Entfernung zum Kunden i.d.R. an den Standorten bisheriger Kabelverzweiger (KVz) installiert. Die DSLAMs werden über Glasfaser mit der TVSt verbunden. Aus diesem Grund werden die VDSL-Technologien mit den Glasfasertechnologien in Verbindung gebracht, denn in der Tat stellen sie eine hybride Lösung aus Kupfer und Glasfaser dar.

Neben der beschriebenen VDSL-Technologie als hybride breitbandige Infrastruktur existieren TAL, die aus einer Kombination von Kupfer- und Glasfaserleitungen oder aus reiner Glasfaser bestehen aber von den bisher beschriebenen hybriden Lösungen unbedingt abzugrenzen sind. Dieses Hybride Teilnehmeranschlussnetz (HYTAS) ist eine deutsche Besonderheit, dessen Verbreitung nur durch das von der Europäischen Investitionsbank unterstützte Aufbauprogramm für die neuen Bundesländer zu erklären ist. Zur Förderung strukturschwacher Gebiete begann 1993 der Anschluss von ostdeutschen Wohneinheiten mittels HYTAS.

Die HYTAS-Netze weichen vom Aufbau des klassischen Teilnehmeranschlussnetzes nur geringfügig ab. Dabei besteht für gewöhnlich das Hauptkabelnetz aus Glasfaserkabeln während das Verzweigerkabelnetz weiterhin aus Kupferkabeln besteht. I.d.R. ist also die Schnittstelle von Glasfaser- und Kupferkabel, die sogenannte Optical Network Unit (ONU), an dem die optischen Signale in elektrische Signale umgewandelt und aufbereitet werden, der KVz. Demzufolge wird die zur Umwandlung nötige Technik, der ONU, im KVz-Gehäuse installiert. Die Deutsche Telekom unterscheidet in ihren Bezeichnungen zwei Varianten ihrer eingesetzten HYTAS-Technik: Die Optische Anschlussleitung (OPAL) und das Integrierte System zur Bereitstellung von Netzinfrastruktur auf optischer Basis (ISIS). OPAL ist die häufiger in den neuen Bundesländern vorzufindende Variante. Bei ihr reicht die Glasfaser oft bis in oder bis an die Häuser und erfordert folglich eine entsprechende Vorverlagerung der ONU an eben diese Stelle. Bei der seit 1995 im Rahmen von Ersatz- oder Neuinvestitionen in Neubaugebieten auch in Westdeutschland hauptsächlich verlegten Variante ISIS reicht die Glasfaser in der Regel nur bis zum KVz.

Eine DSL-Versorgung ist nach heutigem Stand der Technik in diesen HYTAS-/OPAL-Gebieten nur mit hohem Mehraufwand möglich. Die Realisierung einer DSL-Versorgung über ein solches Netz wäre aufwendiger als ein neuer Kupferkabel-Ausbau, weshalb in den meisten dieser Gebiete zurzeit keine DSL-Anschlüsse erhältlich sind.

Während die Bestrebungen, mittels xDSL-Technologien die bestehenden TAL aus Kupferdoppeladern so lange wie möglich weiter zu nutzen, mit der Zeit an ihre Grenzen stoßen, gewinnt das Übertragungsmedium Glasfaser für zukünftige Breitband-Anschlüsse zunehmend an Bedeutung. Mittels Zugang per Glasfaser-Technologien können wesentlich höhere Datenraten erreicht und deutlich größere Distanzen überbrückt werden. Dazu sind jedoch tiefgreifende und teilweise langfristige Netzausbauarbeiten nötig, die i.d.R. mit hohen Verlegekosten verbunden sind. Daher wird zur Erhöhung der Datenraten im Teilnehmeranschlussnetz statt eines rein optischen Zugangs oft die Glasfaser in kombinierten Lösungen, die auf den letzten Teilstücken weiterhin Kupfer- bzw. Koaxialkabel verwenden, näher an den Teilnehmer gebracht. Die verschiedenen Lösungen werden unter dem Oberbegriff FTTx zusammengefasst. FTTx steht für Fiber To The x, wobei das x als Platzhalter für verschiedene Buchstaben fungiert, unter deren Verwendung unterschiedliche Ausbaustufen voneinander abgegrenzt werden. Allen Ausbauvarianten gleich ist die Verkürzung des letzten Leitungsabschnittes zum Nutzer, der sogenannten letzten Meile. Ziel ist die Beseitigung der Bandbreitenbegrenzung, dem sogenannten Bottleneck, zwischen den Weitverkehrsnetzen und dem Nutzer.

FTTC - Fiber To The Curb:

Der wörtlichen Entsprechung zufolge endet bei dieser Ausbauvariante die Glasfaser am Bordstein. Gemeint ist damit i.d.R. der Abschluss der Glasfaser auf Teilnehmerseite am Standort des KVz2. Dieser ist oft in der Nähe von Bordsteinen installiert und in dicht besiedelten Gebieten kaum mehr als 300 Meter vom Teilnehmerbereich entfernt. Diese Entfernungen können aber stark differieren. In weniger dicht besiedelten Gebieten stehen die KVz meist viel weiter vom Teilnehmerbereich entfernt. Um dem Rechnung zu tragen, wird dann oft von Fiber To The Node/Neighborhood (FTTN) bzw. Fiber To The Cabinet (FTTCab) gesprochen.

FTTB - Fiber To The Building:

In diesem Fall reicht die Glasfaser bis auf privates Eigentum. Sie endet daher meist in den Kellern der Gebäude, schließt jedoch ab, bevor sie die Räumlichkeiten des Nutzers erreicht. Die Verbindung zum Kunden wird dann im Haus meist über vorhandene Kupferdoppeladern oder Koaxialkabel realisiert, auch können Funklösungen zum Einsatz kommen.

FTTH - Fiber To The Home:

Bei FTTH reicht die Glasfaser über das gesamte Zugangsnetz unmittelbar bis zum Teilnehmer. FTTH kann somit klar von den anderen Varianten abgegrenzt werden, indem hier für die Verbindung zum Kunden kein weiteres physikalisches Medium neben der Glasfaser zum Einsatz kommt.

Neben den Ausbau-Varianten unterscheidet man zusätzlich zwischen Technologien, bei denen die Teilnehmer entweder eine dedizierte Glasfaser nutzen oder sich die zur Verfügung stehende Bandbreite teilen. Sogenannte Punkt-zu-Punkt-Technologien (P2P) versorgen die Teilnehmer mit einer jeweils eigenen Glasfaser und ermöglichen mit der Ethernet-Übertragungstechnik Datenraten von 100 Mbit/s oder gar 1 Gbit/s pro Nutzer. Für gemeinsam genutzte Glasfasern eignet sich zum einen die Active-Ethernet-Technologie. Dazu wird ein aktiver Verteilpunkt, ein sogenanntes Ethernet-Switch, mit einer Bandbreite von bis zu 10 Gbit/s angefahren, die dann von allen dahinter liegenden Teilnehmern gemeinsam genutzt wird. Ab dem Ethernet-Switch wird die Datenübertragung allerdings sternförmig auf Glasfasern vorgenommen, die dem Nutzer wiederum individuell zur Verfügung stehen. Dies ist in den Passive Optical Networks (PON) i.d.R. anders. In diesem Fall wird die Bandbreite ab einem passiven Verteilpunkt, dem Splitter, in Form einer Baumstruktur auf die dahinter liegenden Teilnehmer verteilt. Das hat zur Folge, dass das Nutzungsverhalten Anderer, wie bei den Shared Medien üblich, durchaus Einfluss auf die jeweilige Datenrate haben kann. Der derzeit am europäischen Markt überwiegend eingesetzte PON-Standard ist das Gigabit Passive Optical Network (GPON). In GPON-Netzen kann die am Splitter zur Verfügung stehende Bandbreite auf bis zu 64 bzw. bis zu 128 Teilnehmer verteilt werden. Zur effizienten Verteilung kommt ein Verfahren zur dynamischen Bandbreiten-Anpassung zum Einsatz, das nicht genutzte Bandbreite inaktiver Teilnehmer auf andere Teilnehmer verteilt. Die unter Verwendung dieses Standards gemeinsam nutzbare Bandbreite beträgt aktuell 2,5 Gbit/s und wird in Zukunft bereits bei 10 Gbit/s liegen. Neue Entwicklungen erlauben es, in PON-Netzen die Kunden individuell über dedizierte Wellenlängen anzuschließen. D.h. jeder Kunde bekommt sowohl für den Upstream als auch für den Downstream eine jeweils eigene Wellenlänge auf der Glasfaser und erhält somit eine logische P2P-Verbindung.

Während kleinere deutsche Stadtnetzbetreiber teilweise bereits Glasfaserzugangsnetze in Form eines FTTB/H-Ausbaus errichten, setzt die Deutsche Telekom verstärkt auf einen VDSL-Ausbau in einer FTTC-Architektur. Vorwiegend im städtischen Bereich verlegt sie parallel zum bestehenden Kupfernetz auf den Hauptkabeltrassen Glasfaserkabel bis zu den KVz. Dadurch reduziert sich die Länge der TAL auf durchschnittlich 400 Meter. Ein weiterer Glasfaserausbau bis zum Teilnehmer ist dann für den Fall zu erwarten, dass der Bandbreitenbedarf die Leistungsfähigkeit der Kupferleitungen übersteigt.

Diese Technologie ist unter dem Namen Powerline Communications (PLC) bekannt und nutzt das Kupfer der Nieder- und Mittelspannungsnetze der Energieunternehmen. Zur Datenübertragung wird das Stromnetz zwischen dem Hausanschluss und den Trafostationen verwendet, an denen der Übergang zu den Weitverkehrsnetzen realisiert wird. Mit der Powerline-Technologie können mit einer Gesamtbandbreite von 8 Mbit/s über eine Reichweite von bis zu 200 m bis zu 150 Teilnehmer versorgt werden. Weiterentwicklungen dieser Technologie sollen unter Verwendung von Glasfaser in der Fernebene mit Gesamtbandbreiten von bis zu 80 Mbit/s bis zu 64 Haushalte versorgen können. Diese Gesamtbandbreiten teilen sich jedoch alle von einer Trafostation oder einer entsprechenden Einrichtung versorgten Anschlüsse. Somit sinkt die Datenrate der Teilnehmer mit der Zahl der Nutzer, die in einem solchen Cluster aktiv sind.

Hinzu kommt, dass die verwendeten Leitungen nicht abgeschirmt sind und es daher durch elektro-magnetische Strahlung zu Störungen durch Interferenzen mit Funkdiensten kommt. Zum einen kann dadurch die Datenübertragung durch andere Elektrogeräte gestört werden, zum anderen können der Empfang von Rundfunk- und Fernsehprogrammen oder Funkanwendungen z.B. von Amateurfunkern, Polizei oder Feuerwehr beeinträchtigt werden. Deshalb existieren in Deutschland vergleichsweise hohe Grenzwerte für die entsprechenden Störstrahlungen. Die Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (RegTP), jetzt Bundesnetzagentur (BNA), hat selbst festgestellt, dass sich in Deutschland die meisten Unternehmen aufgrund regulatorischer Hemmnisse und ungewisser Rahmenbedingungen für diese Technologie aus dem Geschäft zurückziehen. Daher ist die PLC-Technik aufgrund der sich ergebenden geringen Relevanz als Breitband-Zugangstechnik zu vernachlässigen.

Das weltweit am weitesten verbreitete Mobilfunksystem ist das Global System for Mobile Communication (GSM), auch Mobilfunksystem der zweiten Generation oder kurz 2G genannt. In Deutschland kommen die zwei Varianten GSM 900 und GSM 1800 zum Einsatz, die jeweils verschiedene Frequenzbänder nutzen. GSM ermöglicht die asynchrone und synchrone, leitungs- oder paketorientierte Datenübertragung und bietet Datenraten von 300 bit/s bis zu 9,6 kbit/s. Neben der Nutzung sogenannter Tele Services wie z.B. Faxübertragung oder Short Message Service (SMS) ist im GSM der drahtlose Zugang zum Internet per Wireless Application Protocol (WAP) möglich. Die digitale Übertragung im GSM ist jedoch durch Mehrwegausbreitung, Funkstörungen, entsprechend hohen Fehlerraten und die damit verbundene Notwendigkeit automatischer Fehlerkorrekturverfahren und Übertragungswiederholungen gekennzeichnet. Aber vor allem die extrem niedrigen Datenraten von maximal 9,6 kbit/s erschweren die Internetnutzung erheblich. Daher existieren verschiedene Weiterentwicklungen, die vor allem eine Erhöhung der Datenraten zum Ziel haben.

HSCSD:

Das Verfahren High Speed Circuit Switched Data (HSCSD) erlaubt die Bündelung mehrerer Datenkanäle. Somit können Datenraten von bis zu 57,6 kbit/s erreicht werden.

GPRS:

Der General Packet Radio Service (GPRS) kombiniert die Verfahren der Paketübertragung und Kanalbündelung. Während bei einer leitungsorientierten Übertragung der verwendete Kanal für die Dauer der Verbindung reserviert ist, wird bei der Paketvermittlung der Kanal nur belegt, wenn tatsächlich Daten übertragen werden. Dies erlaubt eine effizientere Nutzung der zur Verfügung stehenden Kapazitäten und erhöht die maximale Datenrate auf bis zu 160 kbit/s wobei in der praktischen Anwendung wohl kaum mehr als 100 kbit/s erreicht werden können.

EDGE:

Eine Weiterentwicklung auf Basis der zwei vorangegangenen Verfahren stellt das Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) dar. In diesem Zusammenhang existieren die Bezeichnungen Enhanced CSD (ECSD) für die Verbesserungen zur Erbringung leitungsvermittelter Dienste und Enhanced GPRS (EGPRS) für die Verbesserungen zur Erbringung paketvermittelter Dienste. EDGE verwendet ein anderes Modulationsverfahren, das die Bandbreite effizienter nutzt und somit zur Erzielung höherer Datenraten beiträgt. Bei qualitativ schlechten Verbindungen kann dies jedoch zu über der Toleranzgrenze liegenden Fehlerraten und in der Folge zur Umschaltung auf die ältere aber robustere Modulationsart führen. Mit derzeit marktüblichen Endgeräten können in einem EDGE-aufgerüsteten Netz im stationären Betrieb Datenübertragungsraten von bis zu 220 kbit/s im DS und 110 kbit/s im US erreicht werden.

Das Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), auch als Mobilfunksystem der dritten Generation oder kurz 3G bezeichnet, ist der Mobilfunk-Nachfolgestandard von GSM. Das Standardisierungsgremium 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ist für die Pflege und Weiterentwicklung der Spezifikationen von UMTS verantwortlich. Seit dessen Einführung wurden weitere Ausbaustufen in Form so genannter Releases entwickelt. Die UMTS-Spezifikation wird ständig den neuen Möglichkeiten der Technik und den Anforderungen des Marktes angepasst.

Bereits 1999 veröffentlicht, wird der UMTS-Standard seit 2004 in Deutschland eingesetzt und erreicht Datenraten von bis zu 384 kbit/s im DS und bis zu 128 kbit/s im US. Dessen größte Neuerung im Vergleich zu GSM besteht im komplett neu entwickelten Zugangsnetz und dem Einsatz neuer Multiplexverfahren zur Steigerung der Datenraten. Mit der im Jahr 2005 veröffentlichten ersten Ausbaustufe, dem Release 5, wurde der High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) als neues Übertragungsverfahren spezifiziert. HSDPA ermöglicht in den verschiedenen Spezifikationen deutlich höhere Datenraten im DS als UMTS. Mit dem Release 6 wurde zusätzlich das Übertragungsverfahren High Speed Uplink Packet Access (HSUPA) für höhere Datenraten im US veröffentlicht. Für die Kombination der beiden Verfahren wird auch der Begriff HSPA benutzt.

Seit 2008 ist die EDGE-Technik flächendeckend im GSM-Netz von T-Mobile verfügbar. Nachdem Vodafone begann EDGE in Gebieten bereitzustellen, in denen keine Versorgung durch das eigene UMTS-Netz geboten wurde, wird EDGE Inzwischen auch verbreitet in mit UMTS versorgten Gebieten eingesetzt. O2 begann ebenfalls mit der EDGE-Aufrüstung seines Netzes und auch E-Plus beabsichtigt sukzessive sein gesamtes Netz auf EDGE umzustellen. Parallel dazu wird auch die UMTS/HSPA-Versorgung in Deutschland immer besser. Der Zugang mit Datenraten von bis zu 7,2 Mbit/s im Downstream ist schon in vielen Gebieten Deutschlands möglich, allerdings noch nicht überall. Während vereinzelt die Netze bereits auf DS-Datenraten von 14,4 Mbit/s erweitert werden, kündigen einige Anbieter an, noch 2009 mit einer Netzaufrüstung auf HSPA+ zu beginnen. Mit dieser Erweiterung können mittels neuer Modulationsverfahren und dem Einsatz von Mehrfach-Antennentechnik, sogenannten Multiple Input Multiple Output-Systemen (MIMO), die aktuell möglichen Datenraten grob verdoppelt werden. Die Entwicklung der Nachfolgertechnologie wird unter der Bezeichnung Long-Term-Evolution (LTE) vorangetrieben. LTE ist eine Technologie, die UMTS ablösen soll und noch der dritten Generation zugeordnet wird. Mit ihr werden Datenraten von bis zu 100 Mbit/s im DS bzw. 50 Mbit/s im US angestrebt. Bereits im Jahr 2010 könnte es zu ersten entsprechenden Netzaufrüstungen kommen. Die gesteigerte Leistungsfähigkeit von LTE liegt in der Anwendung neuer Techniken begründet. Dazu zählen unter anderem neue Verfahren zur Kodierung. Für den Download kommt das Verfahren mit der Bezeichnung Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) zum Einsatz. Da dieses Verfahren auch bei der WiMAX-Technologie verwendet wird, werden beide Technologien oft miteinander verglichen.

In GSM- bzw. UMTS-basierten Netzen variiert die Ausdehnung der Funkzellen in Abhängigkeit der Teilnehmerdichte. D.h. die Reichweite zur Übertragung der Daten wird von der Anzahl gleichzeitig in einer Zelle kommunizierender Teilnehmer beeinflusst. Je mehr Teilnehmer in einer Zelle kommunizieren, umso mehr Störinterferenz, sogenanntes Rauschen, wird erzeugt. Damit steigt die notwendige Sendeleistung, um das Hintergrundrauschen zu überwinden. Jedes Empfangsgerät hat aber nur eine begrenzte Sendeleistung. Muss diese hochgeregelt werden, sinkt die Reichweite des Empfangsgerätes und somit auch die mögliche Entfernung zur Basisstation. Dies hat zur Folge, dass sich die Größe der Zelle verkleinert.

Zusätzlich hängt die maximal mögliche Entfernung eines Teilnehmers von dem verwendeten Spreizfaktor ab. Beim UMTS-Übertragungsverfahren werden die Daten mit einem sogenannten Spreading Factor gespreizt, um sie robuster gegen schmalbandige Störer zu machen. Die Spreizung erfolgt über eine logische Verknüpfung der Nutzdaten mit einem Spreading Code. Je kleiner der Spreizfaktor desto höher die Symbolrate und damit die benötigte Datenrate. Bei kleineren Spreizfaktoren muss jedoch, um eine korrekte Übertragung zu gewährleisten, wiederum die Sendeleistung erhöht werden. Verfahren zur Lösung dieser Probleme sind in den einzelnen UMTS-Standards nicht vorgeschrieben. Somit hängt die Determinierung der Zellgrenzen und somit die Reichweiten vor allem von der eingesetzten Technik der jeweiligen Netzbetreiber ab.

Darüber hinaus hängt sowohl die mögliche Reichweite als auch die erzielbare Datenrate aller Funktechnologien vom Frequenzbereich, der Breite des jeweils genutzten Frequenzbandes und der Zahl der benutzten Frequenzkanäle ab. Je höher der benutze Frequenzbereich umso niedriger ist die Reichweite zur Signalübertragung. Je breiter das Frequenzband und je größer die Zahl der benutzten Frequenzkanäle umso höher ist auch die erzielbare Datenrate.

Im Gegenzug teilen sich alle in einer Funkzelle gleichzeitig aktiven Nutzer die zur Verfügung stehende Datenrate. Diese Eigenschaft als Shared Medium ist allen Funktechnologien zueigen und sorgt dafür, dass eine große Zahl innerhalb einer Funkzelle zu versorgender Teilnehmer die in der praktischen Anwendung erzielbaren Datenraten potentiell senkt. Letztendlich beeinflussen auch die Anzahl und Beschaffenheit von Hindernissen sowie die Leistungsfähigkeit der Endgeräte die real erreichbaren Datenraten.

I.d.R. wird daher eine Basisstation zur Versorgung einer Funkzelle in mehrere Zellsektoren geteilt, um die Kapazitäten bedarfsgerecht zu erhöhen. Als Fazit bleibt dennoch festzuhalten, dass die in der praktischen Anwendung maximal erreichbaren Nettodatenraten im Schnitt nur etwa 50 % der theoretischen Maximalraten betragen. Somit bleiben auch die Weiterentwicklungen der Funktechnologien hinter der Leistungsfähigkeit leitungsgebundener Technologien zurück.

Wireless Local Area Network (WLAN3) bezeichnet die drahtlose Vernetzung von Computern auf Basis der von der IEEE verabschiedeten Standardfamilie 802.11x, die eine Erweiterung der ursprünglichen leitungsgebundenen LAN-Standards darstellt. Die Vernetzung geschieht i.d.R. auf Basis der vom Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) verabschiedeten Standardfamilie 802.11x. Innerhalb der Standardfamilie existiert eine Vielzahl von Standards, welche abgewandelte Funktechniken und Datenraten repräsentieren. WLAN-Netzwerke können derzeit in zwei lizenzfreien Frequenzbereichen bei 2,4 GHz und bei 5 GHz betrieben werden, ohne dass es dazu einer Einzelfrequenzzuweisung bedarf.

Bislang werden die meisten WLAN-Systeme im Frequenzband bei 2,4 GHz betrieben und benutzen vor allem die Standards 802.11b oder 802.11g. Damit sind theoretische Datenraten pro Kanal von bis zu 11 Mbit/s im b-Standard bzw. bis zu 54 Mbit/s im g-Standard möglich. Abwandlungen dieser Standards ermöglichen noch höhere Datenraten, bieten aber keine ausreichende Kompatibilität zu anderen Herstellern. Die zunehmende Auslastung des 2,4 GHz-Band hat die damalige RegTP veranlasst, eine Allgemeinzuteilung für WLAN-Anwendungen im 5 GHz-Bereich vorzunehmen, um der steigenden Nachfrage gerecht zu werden. Seitdem können die entsprechenden Frequenzbereiche gebührenfrei genutzt werden. Jedoch ohne Garantie von Qualität oder Störungsfreiheit, denn diese Bereiche werden, wie das 2,4 GHz-Band auch, ebenfalls von anderen Funkanwendungen benutzt.

Seit einiger Zeit wird an dem neuen Standard 802.11n gearbeitet. Mit speziellen Techniken soll die max. Datenrate auf bis zu 600 Mbit/s erhöht werden. Bei einer guten Funkverbindung werden in der praktischen Anwendung voraussichtlich zw. 130 Mbit/s und 300 Mbit/s übrig bleiben. Obwohl noch Draft-Standard, ist die 802.11n-Technik bereits sehr weit entwickelt. Auf dem Markt gibt es trotz noch nicht verabschiedetem Standard schon WLAN-Router mit integrierter 802.11n-Technik. Das IEEE hofft, eine endgültige Version Ende 2009 vorlegen zu können. Bereits jetzt gibt es Bestrebungen einen neuen WLAN-Standard zu schaffen, der Datenraten im Gigabit-Bereich erzielen soll.

WLAN-Netze können im Ad-hoc-Modus oder dem Infrastruktur-Modus betrieben werden. Im Infrastrukturmodus erfolgt die Koordination der Signalübertragung zw. den Endgeräten über einen zentralen Knotenpunkt, den mit einer Basisstation vergleichbaren Access Point. Ermöglicht der Access Point den Zugang zum Internet, spricht man auch von einem WLAN-Router. Aufgrund geringer Sendeleistungen und damit einhergehenden kurzen Reichweiten der WLAN-Access Points, sind zur Versorgung größerer Gebiete oft mehrere Access Points notwendig. Beim Ad-hoc-Modus werden im Gegensatz zum Infrastruktur-Modus keine Access Points verwendet. Stattdessen können die Endgeräte in diesem Fall ein spontanes Netz aufbauen und stellen alle für sich einen Netzknoten dar. Da die Endgeräte direkt miteinander kommunizieren, müssen sie sich ständig in gegenseitiger Funkreichweite befinden. Die Endgeräte verbinden sich zu einem vermaschten Netz, das sich selbständig aufbaut und konfiguriert. Daher werden diese Netze auch als mobile Ad-hoc-Netze, MANet oder Mesh-Netze bezeichnet.

WiMAX ist eine Technik, die auf drei unterschiedlichen von der IEEE konzipierten Standards basiert und einen drahtlosen Breitband-Internetzugang ermöglicht. Mit den Standards wird auf Funksysteme abgezielt, die mit den einzelnen Basisstationen größere Gebiete abdecken sollen. Auch hier existieren verschiedene Standards mit jeweils unterschiedlicher technischer Ausprägung. Das vorrangige Unterscheidungsmerkmal der Standards ist, ähnlich wie beim WLAN, der jeweils benutzte Frequenzbereich.

Der 2001 in der ersten Phase konzipierte Standard IEEE 802.16 wurde als Funkschnittstelle für Richtfunkanwendungen zum Einsatz in Metropolitan Area Networks spezifiziert. Mit der Überarbeitung des Standards im Jahr 2003 wurde der Frequenzbereich von ursprünglich 10 bis 66 GHz in Richtung 2 bis 11 GHz verlagert, wodurch eine direkte Sichtverbindung zwischen Sende- und Empfangsgeräten nicht mehr zwingend erforderlich ist. Im Jahr 2004 wurden die bisherigen Standards durch den neuen Standard IEEE 802.16-2004 ersetzt, nach dessen Spezifikation die meisten heute im Einsatz befindlichen Geräte arbeiten. Mit der Spezifizierung des Standards IEEE 802.16e-2005 im Jahr 2005 wurden Modifikationen erarbeitet, die auch eine mobile Nutzung bei niedrigen Bewegungsgeschwindigkeiten im Frequenzbereich unter 6 GHz ermöglichen. Voraussetzung dafür sind aber Endgeräte, die auch die entsprechende Technik enthalten.

Seit dem Jahr 2007 arbeitet die IEEE an einer neuen Standardversion namens 802.16m. Ziel ist es, in der stationären bzw. nomadischen Anwendung Datenraten von 1 Gbit/s zu ermöglichen. Im mobilen Einsatz sollen immerhin 100 Mbit/s erreicht werden.

Beim Zugang via Satellit ermöglichen die Ausleuchtungszonen der Satelliten-Transponder den Anschluss beinahe flächendeckend für Jedermann. Der Empfang der Signale erfolgt nutzerseitig per Satellitenschüssel. Da in der Vergangenheit mit der Satellitenschüssel nur Daten empfangen werden konnten, wurde der Upstream per Modem mit entsprechend geringen Datenraten über das herkömmliche Telefonnetz vorgenommen. Mittlerweile kann, mit so genannten Zwei-Wege-Systemen, auch der Upstream über Satellitenverbindung erfolgen. Da die Satelliten-Technologie ein Shared Medium ist, teilen sich alle aktiven Nutzer innerhalb der Ausleuchtungszone eines Satelliten-Transponders, die zur Verfügung stehende Datenrate. Die Anzahl und Kapazität der Transponder ist jedoch begrenzt und deren Ausleuchtungszone sehr groß. Daher sind mit dieser Technik derzeit lediglich Datenraten bis max. 2 Mbit/s möglich. Aufgrund dieser Eigenschaften und den Kosten der Satelliten-Technologie ist sie lediglich für den Anschluss eines begrenzten Teils der Nutzer geeignet.

Die Geschichte des Breitband-Internets

1945 wieß der Mathematiker und Physiker Arthur C. Clarke nach, daß jeder in 35.803 km Höhe über dem Äquator platzierte Satellit für eine Umdrehung genau 24 Stunden benötigt - jene Zeit, die auch die Erde für eine Umdrehung braucht. Clarke erkannte, daß drei im richtigen Abstand positionierte Satelliten die ganze Erdoberfläche mit Ausnahme der Polkappen erreichen. Am 4. Oktober 1957 begann mit "Sputnik 1" die Eroberung des Weltraums. Dies war der Start von Satellitentechnik, Kabel und Breitband.

Der Startschuss zum Internet fiel im Herbst 1969, als die ersten vier Großrechner der University of California in Santa Barbara und der University of Utah miteinander verbunden wurden. Am 29. Oktober 1969 war "Io" die erste gelungene Internetbotschaft, die versuchsweise von der UCLA an das Stanford Research Institut übermittelt wurde.

Aufgrund der steigenden Nachfrage begann mitte der 1990er Jahre das Internet rasant zu wachsen. Der stark steigenden Datenraten waren durch die damals verbreiteten Internetzugänge über Analog-Modem und ISDN-Anschluss kaum zu bewältigen und so setzte sich die neue DSL-Technologie durch, die deutlich höhere Übertragungsgeschwindigkeiten versprach.

Die Deutsche Telekom schaltete 1999 die ersten DSL-Anschlüsse in den Großstädten Berlin, Bonn, Düsseldorf, Frankfurt/Main, Hamburg, Köln, München und Stuttgart.

Die Erfolgsgeschichte des breitbandigen Internets setzte in den frühen 2000er Jahren ein, als die ersten DSL-Flatrates auf den Markt kamen. Der massive Wettbewerb zwischen den Anbietern jedoch führte zu einem enormem Preissturz und einer rasant wachsenden Zahl an schnellen Internetzugängen auch in Privathaushalten. Seit Mitte 2012 sind bereits 21,4 Millionen Haushalte in Deutschland mit DSL versorgt. Dies entspricht einem DSL-Marktanteil am Breitbandmarkt von ca. 86%.

Breitbandinternet im ländlichen Raum

Der Breitband-Boom hat sich in Deutschland im Jahr 2008 mit ca. 4 Mio. neu geschalteten Breitbandanschlüssen fortgesetzt. Insgesamt belief sich die Zahl der Breitbandanschlüsse am Ende des Jahres 2008 auf rund 24 Mio. Bei einer Haushaltsanzahl von ca. 39,3 Mio. verfügen damit ca. 60 % der Haushalte in Deutschland über eine Basisinfrastrukturversorgung zur Nutzung von modernen Sprach-, Daten- und (eingeschränkten) Videodiensten. Ca. 93 % aller Breitbandanschlüsse entfielen auf die xDSL-Technologie, die damit in Deutschland weiterhin die mit großem Abstand vorherrschende Anschlusstechnologie ist.

Bezogen auf Bevölkerungskennzahlen bedeutet dies, dass ca. 70 % der Bevölkerung (Sachsen 65,1 %) regelmäßig das Internet nutzen. Hiervon verfügen ca. 68 % über einen breitbandigen Anschluss (61,5 % xDSL, 4,7 % Kabelanschluss und ca. 1,7 % mobiler Zugang). Ca. 23,5 % der Bevölkerung wählen sich über ISDN bzw. einen analogen Anschluss ins Internet ein.

Für den ländlichen Raum sind insbesondere zwei Aspekte im Rahmen der Breitbandversorgung als problematisch anzusehen:

1. Nichtverfügbarkeit: Aufgrund von technischen Reichweitenproblemen und bei heutigem Ausbaustand können nur 96 % aller Haushalte mit einem xDSL-Anschluss versorgt werden. Die Bundesregierung hat sich deshalb als ehrgeiziges Ziel gesetzt, dass bis Ende 2010 die Lücken in der Breitbandversorgung geschlossen und flächendeckend leistungsfähige Breitbandanschlüsse verfügbar sein sollen.
2. Geringe Breitbandperformance: Die maximale Datenübertragungsrate ist bei der xDSL-Technologie abhängig von der Entfernung der zentralen DSLAM-Technik zum Hausanschluss. Bei Entfernungen von mehr als 4 km sinkt die maximal zur Verfügung gestellte Bandbreite erheblich ab, so dass entweder gar keine Breitbandanschlüsse oder nur Anschlüsse unter 1 Mbit/s geschalten werden können (sog. DSL-light Anschlüsse mit 384 oder 768 kBit/s). Diesbezüglich plant die Bundesregierung, dass bis 2014 für 75 Prozent der Haushalte Anschlüsse mit Übertragungsraten von mindestens 50 Megabit pro Sekunde zur Verfügung stehen sollen.

Für den Erzgebirgskreis kommt erschwerend hinzu, dass einige Gemeinden über Hytas-/OPAL-Netze verfügen, die einen klassischen Breitbandanschluss mittels DSL-Technologie nicht ermöglichen.

Unter dem Gesichtspunkt, dass insbesondere in deutschen Großstädten die ersten 100 Mbit/s-Netze gebaut werden, besteht die Herausforderung für das Erzgebirge in Bezug auf die Infrastrukturausstattung des Landkreises im Wettbewerb um Industrieansiedlungen und Einwohner nicht zurück zu fallen.

Förderung & Finanzierung

Der Freistaat Sachsen verfolgt das Ziel, insbesondere im ländlichen Raum die Versorgung mit Breitband-Internet zu verbessern. KISA betreibt im Auftrag des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft dazu eine Beratungsstelle für die Akteure der ländlichen Entwicklung in der Gebietskulisse Ländlicher Raum gemäß Ziffer 2.5 der Richtlinie ILE/2011.

Hier werden Kommunen, örtliche Klein- und mittelständische Unternehmen sowie Bürgerinitiativen bei der Nutzung der Förderinstrumente und in technischen Fragen unterstützt.