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Inhaltsverzeichnis

1 Techniken der modernen Übertragungstechnologien

1 Techniken der modernen Übertragungstechnologien

1.1 Einleitung

Die zur Zeit wichtigsten Technologien sind für die Kategorie der mobilen Kommunikation die UMTS Mobilfunknetze mit HSDPA [1] und für die drahtgebundenen Übertragungswege die xDSL Technologie [2].
Der Bereich mobile Kommunikation scheint durch die zunehmende, flächendeckende Verfügbarkeit von UMTS Funknetzen, die mittelfristig höchsten Zuwachsraten verzeichnen zu können. Schon jetzt sind Verbindungsgeschwindigkeiten erreichbar, die denen von xDSL nahe kommen.Eine dritte Möglichkeit stellt die Internetverbindung per TV Kabel [3] dar.
Dort wo Kabel TV empfangen werden kann, steht prinzipiell auch ein schneller Internetzugang zur Verfügung. Auch diese Übertragungstechnologie soll an dieser Stelle näher beleuchtet werden.

1.2 UMTS mit HSDPA

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) bzw. die paketorientierte Protokollvariante HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) stellen Übertragungsgeschwindigkeiten von derzeit 3,6 MBit/s zur Verfügung.

Diese Weiterentwicklung des UMTS Standards wurde durch das 3GPP (Third Generation Partnership Project) [4] vorangetrieben.
Aktuell geplant sind Übertragungsraten im Downlink von 7,2 MBit/s. Die tatsächlichen Nettoübertragungsraten liegen aber meistens 1/5 bis 1/3 unter der theoretischen maximalen Übertragungsrate.

Warum ist HSDPA nun schneller als UMTS?
Die Übertragungstechnik beruht auf dem WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) [5] Verfahren, bei dem sowohl Sprach- als auch Datenverbindungen im selbem Funkkanal übermittelt werden.
Die Intervalle zwischen den einzelnen Datenblöcken wurden verkürzt.da mehrere Anwender den gleichen Funkkanal benutzen, wird dieser durch das Code Divisions Verfahren entsprechend aufgeteilt und partiell den Anwendern Übertragungszeit und Bandbreite zugeordnet.
Diese Datenblöcke sind für die einzelnen Anwender entsprechend codiert, so dass nur der Empfänger, den für ihn bestimmten Datenblock erhält.
Die Übertragung der Daten erfolgt über HS-DSCH (High Speed Downlink Shared Channels) [6], wobei die Datenblöcke den jeweiligen Kanälen nur für etwa 2 Millisekunden zugewiesen werden. Dieses Verfahren bietet mehrere Vorteile, zum einem wird die Übertragungsgeschwindigkeit erhöht und zum anderem wird die Empfindlichkeit gegenüber Funkstörungen herabgesetzt. Für HSDPA spricht ebenso die geringere Latenzzeit gegenüber älteren Übertragungsverfahren, was die Qualität von VoIP-Anwendungen erhöht. Auch im Uplink wird durch ein spezielles Übertragungsprotokoll eine höhere Datenrate möglich werden.
Es handelt sich hierbei um das HSUPA Übertragungsprotokoll (High Speed Uplink Packet Access). Mit so ausgestatteten Mobilfunknetzen können Uplinkgeschwindigkeiten bis zu 1,4 MBit/s realisiert werden [7]. In der nahen Zukunft wird durch neue Endgerätetechnologien (Mobilfunkgeräte, Modems, Router) eine Steigerung der Datenübertragungsraten auf 10,7 MBit/s erwartet.

UMTS Funkzelle

HSDPA Funkzelle

1.3 Internet per TV Kabel

Zur Zeit sind etwa 50 Prozent der deutschen Haushalte an das Kabel TV [8] angeschlossen, davon wiederum können ca. zwei drittel dieser Kunden einen Telefon -/ und Internetanschluss über diesen Übertragungsweg nutzen.Zur Zeit werden Geschwindigkeiten von 30 MBit/s angeboten,theoretisch möglich wären aber bis zu 5Gbit/s.

Grundlagen

Kabel

Die verfügbare Bandbreite wird derzeit von etwa 30 analogen Fernsehkanälen und zwei weiteren Kanälen für UKW Rundfunk belegt.In der Praxis müssen sich aber auch hier mehrere Nutzer eine vorhanden Bandbreite teilen, so das die 5GBit/s in naher Zukunft ein theoretischer Wert bleiben dürfte. Momentan stehen 8 Fernsehkanäle für die Datenübertragung ins Internet zur Verfügung. Jeder dieser Kanäle kann etwa 50 MBit/s an Daten transportieren. Welcher Kanal dabei belegt wird, wird während der Verbindungsinitialisierung zwischen Kabelmodem und Gegenstelle(CMTS)[9] ausgehandelt. Das DOCSIS 2.0 Protokoll [10] wird derzeit zur Datenübertragung benutzt.Eine Kanalbündelung oder ein Wechsel auf weniger ausgelastete Kanäle ist mit der Version 2.0 nicht möglich. Abhilfe wird hier die Version 3.0 [11]schaffen. Durch beispielsweise Kanalbündelung (Channel Bonding es werden mehrere Fernsehkanäle zusammengefasst) und die Digitalisierung der TV Programme [12] können Übertragungskapazitäten auf über 1,0 GBit/s erreicht werden, so das dann in der Praxis Übertragungsraten von 100MBit/s und mehr möglichen werden.

1.4 xDSL Übertragunsgtechnolgie

In diesem Kapitel wird vorrangig die ADSL Technologie näher beleuchtet. ADSL steht für Asymmetric Digital Subsriber Line, entwickelt wurde diese Technik zu Beginn der 90er Jahre vom ITU [13](International Telecommunkation Union) unter de Normung G.992.1 . Wie die Bezeichnung schon vermuten lässt handelt es sich hier um eine asymmetrisches Übertragungsverfahren. Das bedeutet in der Praxis unterschiedliche Geschwindigkeiten im Up -/ und Downstream. Als s.g. Upstream wird dabei die Übertragungsrichtung vom Endgerät (z.B. der heimische Personalcomputer) zum Serviceanbieter (z.B. Internetserviceprovider wie Deutsche Telekom u.a.) bezeichnet. Umgekehrt bedeutet das für den Downstream,die Übertragung vom ISP (Internetserviceprovider) zum heimischen Personalcomputer.

Abbildung 1

Die jeweils erreichbaren Übertragungsgeschwindigkeiten unterscheiden sich deutlich voneinander, wie in der folgenden Tabelle ersichtlich.

Abbildung 2

Das Prinzip der DSL Technologie beruht auf der Ausnutzung bestimmter Frequenzbereiche des Telefoniespektrums. Es ist dabei unerheblich ob ein analoger -/ oder digitaler Telefonanschluß installiert vorhanden ist. Die Nutzung des nicht benutzten Frequenzbereiches wird durch das s.g. FDM ( Frequency Division Multiplexing)[14] Verfahren ermöglicht. Das DMT ( Discrete Multitone ) [15] teilt den Frequenzbereich in 256 separate Kanäle,mit einer Bandbreite von jeweils 4kHz auf.In Uplink-Richtung stehen damit 32 und in Downlink-Richtung 190 Kanäle zur Verfügung. Die maximal zur Verfügung stehende Bandbreite hängt sehr stark von der Länge des Übertragungsweges ab.So ist z.B. eine Übertragungsrate von 25 MBit/s zwar theoretisch erreichbar, doch in der Praxis wäre hier die maximale Kabellänge auf ca. 500m beschränkt. Allgemein gilt, je länger der Übertragungsweg ist, desto geringer ist die erreichbare Übertragungsgeschwindigkeit.