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Wer hat das schnellste Internet im ganzen Land – Ein Überblick über Übertragungstechnologien

Stadt schlägt Land – Wenn es um die Schnelligkeit des Internets geht, haben Zentren deutliche Vorteile gegenüber ländlichen Gebieten. Quelle: www.fotolia.com © peshkov (#133440091)
Stadt schlägt Land – Wenn es um die Schnelligkeit des Internets geht, haben Zentren deutliche Vorteile gegenüber ländlichen Gebieten. Quelle: www.fotolia.com © peshkov (#133440091)

Die Geschichte des Internets ist maßgeblich durch ihre Übertragungstechnologien geprägt. Je schneller das Internet, desto mehr wird darin möglich. Auch wenn es 1995 schon die Möglichkeit gab, das Internet zu nutzen, so wäre ein Dienst wie YouTube überhaupt nicht denkbar gewesen. Das Internet war damals für die meisten Nutzer so langsam, dass die Übertragung eines kurzen Videos viele Stunden oder sogar Tage gedauert hätte.

Heutzutage ist das alles anders. Übertragungstechnologien sind so schnell geworden, dass sich die Frage stellt, ob es überhaupt noch Sinn macht, z.B. Filme herunterzuladen. Viel komfortabler ist das Streaming. Wozu Dateien auf dem eigenen Rechner oder Mobilgerät vorhalten, wenn sie doch jederzeit von den Servern des Anbieters abrufbar sind.

Noch ist das Internet weder schnell genug noch ausreichend verbreitet, um wirklich jedes erdenkliche Szenario abzudecken. Ländliche Gebiete sind immer noch nicht wirklich gut erschlossen. Die Einwohner müssen hier teilweise im Schneckentempo der 90er- und 00er-Jahre surfen. Außerdem werden Bilder und Filme immer größer. Full-HD kommt heute schon in die Tage. Für das neue und vier Mal größere Format 4K gibt es schon viele Filme und Serien. 8K kommt wahrscheinlich in den nächsten Jahren und der erste 8k-Film befindet sich bereits in Produktion.

Diese neuen Formate produzieren deutlich mehr Daten. Filme sind nicht mehr 5–10 Gigabytes groß, sondern haben ein Vielfaches der Datenmenge. Auch die schnellsten der aktuellen Übertragungstechniken sind dafür noch viel zu langsam.

Wie kam es überhaupt dazu, dass wir Daten über das Internet senden können? Wie funktioniert das Netz? Welche Technologien gibt es und welche Übertragungstechniken werden das Internet bald 100-mal schneller machen als heute? Das Deutsche Technikmuseum beantwortet diese Fragen in seiner Ausstellung „Das Netz. Menschen, Kabel, Datenströme.“ Vorab finden sich allerdings im folgenden Artikel die wesentlichsten Informationen.

Das Internet im schmalen Band oder wie alles anfing

Wir schreiben das Jahr 1995. So langsam interessieren sich in Deutschland immer mehr Einwohner für das Internet. Wer ins Internet wollte, musste sich meist eine CD von AOL oder Compuserve besorgen, um Zugangssoftware für das eigene Einwahlmodem zu erhalten. Die Anbieter – allen voran AOL – verteilten damals über alle erdenklichen Wege ihre CDs. Über Postwurfsendungen, Supermärkte, Kaufhäuser, Kinos, als Heftbeilagen kamen so Abermillionen CDs in die Hände der Nutzer. Das Internet boomte, aber die Geschwindigkeit mit der man damals im Internet surft, hat sich so angefühlt, als würde man versuchen, das sprichwörtliche Kamel durchs Nadelöhr zu drücken.

Das Modem: Mit musikalischen Signalen Daten über die Kupferleitung schicken

In den 1990ern kannten noch viele Internetnutzer den charakteristischen Klang eines Modems, das sich gerade ins Netz einwählt. Quelle: www.fotolia.com © dethchimo (#2308641)
In den 1990ern kannten noch viele Internetnutzer den charakteristischen Klang eines Modems, das sich gerade ins Netz einwählt. Quelle: www.fotolia.com © dethchimo (#2308641)

Das Wort Modem ist eine Kontraktion der beiden Begriffe Modulator und Demodulator. Die Begriffe beschreiben gut, was ein Modem macht. Es übersetzt ein sogenanntes „Symbol“ in ein akustisches Signal. Ein Symbol kann ein Buchstabe oder eine Zahl sein (technisch ein Bit). Wenn also jemand einen Buchstaben über das Internet versenden will, dann macht das Modem aus dem Buchstaben einen Ton. Es ist ein wenig so, als ob jemand sehr schnell Klavier über die Telefonleitung spielt. Die Signale hören sich aber nicht wirklich nach Musik an. Sie sind eher ein Rauschen. Nichtsdestoweniger lässt sich das Modem aber im Zusammenspiel mit anderen Geräten durchaus dazu nutzen, harmonische Töne aneinanderzureihen.

Die ersten Modems konnten ungefähr 300 solcher Signale in der Sekunde übertragen. Das bedeutete dann, dass das Modem eine Geschwindigkeit von 300 Baud hatte. Für ein Foto von einer modernen 10-Megapixel-Kamera würde ein 300-Baud-Modem wahrscheinlich mehrere Tage übertragen.

Die Technik entwickelte sich in den nächsten Jahren aber stetig weiter. Lange Zeit waren Modems mit 14.400 Baud und 28.800 Baud technischer Standard. Modems mit 56.000 Baud, also 56k waren die schnellsten damals erhältlichen Analogmodems – die Technologie hatte ausgedient. Das Surfen mit ihnen war aber immer noch extrem beschwerlich, wie dieser amüsante Beitrag eindrucksvoll beweist: Ich habe eine Woche lang ein 56-k-Modem benutzt – und es war die Hölle!

Neben der immer noch verhältnismäßig geringen Übertragungsgeschwindigkeit nervten den Modemnutzer zusätzlich häufige Verbindungsabbrüche. Größere Dateien von ein paar Megabytes musste man immer und immer wieder herunterladen, bis es dann irgendwann einmal geklappt hat.

ISDN: Die digitale Revolution?

ISDN steht für Integrated Services Digital Network. Aus dem Namen geht also schon hervor, dass ISDN eine digitale Technologie ist. Hier fließen keine akustischen Signale über die Telefonleitung, sondern digitale Informationen. So muss der Computer einen getippten Buchstaben nicht erst in einen Ton wandeln, er kann ihn einfach direkt über die Leitung schicken.

ISDN machte das Internet erstmals deutlich stabiler. Es kam viel seltener zu Verbindungsabbrüchen. Außerdem war eine ISDN-Leitung auch schneller als ein 56k-Modem – aber nicht viel. Eine ein Megabyte große Datei brauchte über ein 56k-Modem ca. 146 Sekunden, über eine ISDN-Leitung dann nur 128 Sekunden.

Der Vorteil von ISDN: Es lassen sich zwei Leitungen gleichzeitig für die Datenübertragung verwenden. In diesem Fall brauchte das Megabyte nur noch 64 Sekunden.

Ein großes Problem, sowohl mit Modems als auch mit ISDN, stellte die Tatsache dar, dass es zwischen 1995–2005 noch keine oder kaum Internetflatrates gab. Das ist heute undenkbar, aber damals kam es nicht selten vor, dass am Ende des Monats eine Telefonrechnung von 500 oder 1.000 Euro im Postfach lag. Und das obwohl das Internet trotz ISDN im Prinzip immer noch fast unnutzbar war.

Selbsttest mit Chrome

Wer einen kurzen Selbsttest durchführen möchte, kann das sehr einfach mit dem Browser Chrome probieren. Einfach in Chrome oben über das Menü folgenden Punkt auswählen: Ansicht / Entwickler / Entwicklertools. Dann in der Mitte den Punkt „Performance“ auswählen. Darunter „No network throtteling“ auswählen und auf „Add…“ klicken. Danach in das Feld „Profile Name“ z. B. ISDN eintragen und in die drei Felder dahinter 64/64/5. Dann auf Add klicken, schließen und dann das Profil ISDN auswählen und die Startseite von tip-berlin.de laden.

In unserem Selbsttest hat das Laden über 1:30 Minuten gedauert.
In unserem Selbsttest hat das Laden über 1:30 Minuten gedauert.

Das Band wird breit und das Internet schneller

Seit ca. 1999 wurden die Leitungen dann Schritt für Schritt immer breiter. Die Breitbandrevolution beginnt. Neue Technologien kommen langsam auf den Markt und der normale Bürger kommt endlich in den Genuss auch mal ein Video im Internet zu gucken, ohne stundenlang auf den Transfer warten zu müssen.

Datenleitungen müssen schneller werden, damit die User nicht in den virtuellen Stau geraten. Dabei spielt es keine Rolle, ob es um Bilder, Filme, TV, Videos, Musik oder auch Telemedizin, Telematiksysteme, Cloud-Dienste oder das vernetzte Zuhause geht.

DSL

Obwohl die Telekom über Jahre hinweg versuchte, das ISDN an den Kunden zu bringen und sich des analogen Telefonanschlusses zu entledigen, setzte sich letztendlich doch wieder eine analoge Technik für schnelles Internet durch: DSL oder Digital Subscriber Line. Das Besondere an DSL ist, dass es ebenfalls Daten in akustische Signale wandelt und über ein Modem versendet.

 

So funktioniert DSL. Das Modem kommuniziert mit dem DSLAM.
So funktioniert DSL. Das Modem kommuniziert mit dem DSLAM.

Um eine hohe Bandbreite zu erreichen, läuft diese akustische Kommunikation aber nicht bis zum Empfänger, also dem Internet Service Provider (zum Beispiel zur Telekom), sondern nur bis zum nächsten DSLAM. Ein DSLAM ist ein „Digital subscriber line access multiplexer“, also ein Schrank, der alle Anschlüsse bündelt, um die Daten dann weiter an die Zentrale zu leiten. Diese Weiterleitung der Daten geschieht dann aber nicht mehr über DSL, sondern digital.

Hier liegt dann auch eines der Probleme mit der DSL-Technik. Je weiter ein Haus von einem DSLAM entfernt ist, desto geringer ist die Geschwindigkeit.

 

Mit dem DSL erhielt das Internet sozusagen eine Auffahrt zur „Autobahn“ – die Geschwindigkeit vervielfachte sich hinsichtlich 56k Modem oder ISDN. Quelle: www.fotolia.com © eyetronic (#114151899)
Mit dem DSL erhielt das Internet sozusagen eine Auffahrt zur „Autobahn“ – die Geschwindigkeit vervielfachte sich hinsichtlich 56k Modem oder ISDN. Quelle: www.fotolia.com © eyetronic (#114151899)

 Geschwindigkeit

DSL gibt es in vielen verschiedenen Varianten:

  • ADSL
  • ADSL2
  • SDSL
  • HDSL
  • VDSL
  • VDSL2
  • fast

VDSL oder die Very High Speed Digital Subscriber Line ist der aktuelle und bisher schnellste erhältliche DSL-Anschluss. VDSL erreicht eine Bandbreite von 50 Mbit/s im Downstream und 11 Mbit/s in Senderichtung.

VDSL2 verspricht eine Bandbreite von 100 Mbit/s in beide Richtungen. Der noch sehr neue Standard G.fast soll sogar eine Gesamtdatenübertragungsraten von bis zu 1 Gbit/s haben. Die hohe Leistung ist aber nur auf einer sehr kurzen Strecke bis 250 m (vom Hausanschluss bis zum DSLAM) erreichbar.

 

Kritik

Grafik 3

DSL ist eine „alte“ Technik und somit auch eine Technik ohne Zukunft. So schnell DSL heutzutage auch ist, mit der Glasfaser kann es sich niemals messen. Zum Vergleich: Länder wie Südkorea und Japan haben bereits über 70 Prozent der Haushalte an Glasfaser angeschlossen. Viele Länder in Europa erreichen immerhin zwischen 10–30 Prozent der Haushalte mit Glasfaser. Deutschland hat hier gerade einmal die 1%-Hürde geschafft.

Ähnlich wie bei der Abschaffung von ISDN, bekommen Kunden in Zukunft aller Wahrscheinlichkeit nach ebenfalls eine Kündigung für ihren DSL-Anschluss, wenn alles auf die Glasfaser umgestellt wird.

Kabel

Internet über das Fernsehkabel, geht das? Ja, das geht. Dazu braucht man lediglich einen Anbieter und ein Kabelmodem. Das Kabelmodem versendaet seine Datenpakete dann über das Kabelfernsehnetz und nicht über die Telefonleitung.

Grafik 4
Quelle: http://anga.de/media/file/937.Anga_Factsheets-BB-online.pdf

Das deutsche Kabelfernsehnetz ist allerdings historisch nicht so gut ausgebaut, so dass an vielen Orten die Datenübertragung nur in eine Richtung erfolgen kann. Daran haben die Kabelnetzbetreiber in der Vergangenheit gearbeitet und mittlerweile gibt es in Deutschland bereits fast 7 Mio. Kabel-Internetanschlüsse. Im Vergleich zu den Telefonkabeln ist die Abdeckung in Deutschland allerdings immer noch relativ gering.

 

Die Kabelnetzbetreiber haben mit DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) einen eigenen Standard für die Datenübertragung, der aktuell in der Version 3.1 vorliegt. Die neuste Version erreicht bis zu 10 Gbit/s im Downstream und 1 Gbit/s im Upstream. Damit ist das Kabelinternet potenziell bis zu 10-mal schneller. In Frankreich, Österreich, der Schweiz und in den USA sind Kabelmodems weit verbreitet. In Deutschland muss man über einen der Kabelanbieter prüfen, ob der eigene Kabelanschluss das Kabelinternet unterstützt.

Aus technischer Sicht ist ein großer Vorteil der DOCSIS-Technologie, dass die Distanz bis zum Abnehmer über 100 km betragen kann, ohne dass darunter die Datenrate stark leidet.

Kritik

Ein großer Nachteil des Kabelinternets ist die Begrenzung des Datenvolumens. Die ist technisch darin begründet, dass viele Teilnehmer baumstrukturartig mit einem zentralen Verteiler verbunden sind. Sie teilen sich also untereinander die Bandbreite. Dies veranlasst Kabelbetreiber die Datenmengen, die ein Kunde monatlich übertragen darf, zu beschränken. Das ist in Zeiten von Streaming & Co wirklich nicht mehr zeitgemäß. Interessenten sollten sich vorher genau überlegen, ob sie sich für Jahre an einen Anbieter ketten wollen, der theoretisch eine hohe Bandbreite zur Verfügung stellen könnte, dies aber unter Umständen nicht tut. Hier gilt es, sich vorab beim Anbieter genau über die Downloadgrenzen zu informieren, sonst funktionieren am Monatsende z.B. Streamingdienste wie Netflix und Co. nicht mehr richtig.

Funktechnik

Wozu den Boden aufreißen, wenn sich Daten auch durch die Luft schießen lassen? Das Prinzip ist einfach: Auf einem hohen Gebäude installiert ein Anbieter eine Antenne. Auch der Kunde installiert eine Antenne und richtet diese auf die Anbieterantenne aus. Die Technik wird auch als Wireless Local Loop bezeichnet und ist im Prinzip schon sehr alt.

Im Mai 2016 wurde der neue Datenübertragungsweltrekord aufgestellt, den Wissenschaftler von der Universität Stuttgart und Karlsruhe erreichten. Sie installierten einen Sender auf dem 45. Stockwerk des Kölner Uni-Centers und richteten ihn auf eine Empfangsantenne des Fraunhofer-Instituts für Hochfrequenzphysik und Radartechnik in Wachtberg. Die Distanz betrug 36,7 Kilometer und die erzielte Datenrate betrug 6 Gbit/s.

Kritik

Internet über Richtfunkantenne wäre theoretisch sehr schnell. Aber die Anbieter konzentrieren sich in diesem Bereich ausschließlich auf Geschäftskunden. Pläne, diese Technologie flächendeckend für Privatkunden auszubauen, gibt es leider nicht.

Satellit

Wenn das Internet von einem Turm funken kann, wieso nicht direkt aus dem Weltraum? Das Internet via Satellit ist heute schon flächendeckend verfügbar. Es ist nur eine freie Sicht nach Süden notwendig, damit die Schüssel mit dem Satelliten kommunizieren kann. Damit ist diese Lösung ideal für Haushalte, die wirklich weit außerhalb liegen und sonst keine Möglichkeit haben ins Internet zu kommen. Das macht das Satelliten-Internet auch zum idealen Anschluss auf dem Wohnmobil.

Kritik

Die Kosten für das Satelliten-Internet beginnen bereits bei ca. 30 Euro monatlich. Im Gegensatz zum kabelgebundenen Internet wird allerdings mehr auf Bandbreitennutzung geachtet. Wer sehr viele Daten über das Netz laden möchte, der braucht in der Regel einen deutlich teureren Tarif. Da sich aktuell viele Satellitennutzer wenige Satelliten teilen, sind Viel-Downloader keine gern gesehenen Kunden. Inklusivvolumina liegen oft zwischen 5–60 GB pro Monat. Wer also jeden Tag 1–2 Filme in HD über Netflix schaut, hat hier schon schlechte Karten. Die Situation verbessert sich allerdings stetig und immer mehr Anbieter verzichten auch die sogenannte Fair Use Policy, unter der die Anbieter regeln, ab wie viel Gigabyte Datentransfer sie die Verbindungsgeschwindigkeit drosseln.

Ausblick

Wenn der berühmte Unternehmer Elon Musk seine Pläne wahr macht und 4.425 Satelliten ins All bringt, dann wird das Internet über Satellit wahrscheinlich zum neuen Weltstandard. Mit diesen Satelliten (4.425 sind mehr als alle bisher im All befindlichen Satelliten) möchte Musks Firma SpaceX superschnelles Internet auf der ganzen Welt anbieten. Die Rede ist von bis zu 1 Gbit/s Übertragungsgeschwindigkeit und das auf der ganzen Welt – auch in den am weitesten entfernten Gegenden. Full-Speed-Internet mitten in der Sahara und auch in der Antarktis.

Glasfaser bzw. Lichtwellenleiter (LWL)

Lichtwellenleiter. Quelle: www.fotolia.com © Klaus The (#104487081)
Lichtwellenleiter. Quelle: www.fotolia.com © Klaus The (#104487081)

Die Glasfaser wird als der Zukunftsstandard schlechthin gehandelt. Wie funktioniert die Datenübertragung über Glasfasern?

Wie der Name schon sagt, geht es um Fasern aus Glas. Die sind lang und dünn und werden aus reinem Quarzglas hergestellt. Damit sind sie sehr sauber und können Licht besonders gut leiten. Die Daten selbst werden dann als Lichtsignale kodiert. Licht ist bekanntlich das schnellste Medium im Universum und daher können die Daten mit bis zu 40 Gigabit pro Sekunde durch die Faser jagen.

 

http://www.vatm.de/index.php?eID=tx_nawsecuredl&u=0&g=0&t=1485878742&hash=d9200174f2278d8e40e07a5fd3d696a42d8cbc4d&file=uploads/media/VATM_TK-Marktstudie_2016_191016.pdf

Quelle: www.verivox.de

Die Datenübertragung über Glasfaserkabel ist darüber hinaus unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen und bietet eine höhere Abhörsicherheit als andere Leitungsnetze.

Das größte Problem bei den Glasfasern liegt in der Notwendigkeit Kanäle auszugraben, da bisher nur die wenigsten Haushalte eine Glasfaser bis zu ihrem Haus haben. Somit sind die Kosten für eine Glasfaserleitung auf der Seite des Anbieters recht hoch. Durchschnittlich 2.400 Euro müssen dabei veranschlagt werden, ein Haus mit einem Anschluss auszustatten. Um die Kosten zu reduzieren, soll eine neue Technologie namens Microtrenching dabei helfen, kosteneffizient Kabel zu verlegen.

Ob ein Glasfaseranschluss für die eigene Adresse verfügbar ist, kann man am besten beim Anbieter der eigenen Wahl überprüfen. Die Preise für den Internetanschluss der Zukunft liegen gleichauf mit den entsprechenden DSL-Angeboten. Sie bieten allerdings in der Regel eine deutlich höhere Uploadrate. 

Laser

Hat das Kabel in Zukunft ausgedient? Zurzeit scheint die Lasertechnologie auf dem Vormarsch. Bildquelle. www.fotolia.com © xiaoliangge (#132581765)
Hat das Kabel in Zukunft ausgedient? Zurzeit scheint die Lasertechnologie auf dem Vormarsch. Bildquelle. www.fotolia.com © xiaoliangge (#132581765)

Geht es noch schneller als mit Lichtwellenleitern? Forscher arbeiten bereits an einem superschnellen Laser, der Daten mit sage und schreibe 1,72 Terabit pro Sekunde durch die Luft und über eine Distanz von über 10 Kilometern transferiert. Das ist Weltrekord.

Aktuell arbeiten die Wissenschaftler beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) an der Stabilisierung der Technologie. Sollte es solche Geräte in Zukunft geben, dann stellt sich die Frage, ob wir in der Nacht überall bunte Laser sehen werden.

Fazit

DSL wird immer schneller und mit dem Kabelinternet gibt es für viele Kunden bereits eine gute Alternative. Haushalte auf dem Land oder in abgeschlagenen Gebieten können auf Satelliteninternet ausweichen. Die Glasfaser soll ab 2018 den Markt in Deutschland erobern. Es wird noch eine Weile dauern, bis wir 8k-Filme bekommen. Aber wenn es soweit ist, wird auch das Internet nachgezogen haben.