Alternativtechnologien für schnelles Internet. Roland Kretzschmann Landesanstalt für Kommunikation Baden-Württemberg (LFK) 20.

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1 Alternativtechnologien für schnelles Internet Roland Kretzschmann Landesanstalt für Kommunikation Baden-Württemberg (LFK) 20. November 2013

2 Roland Kretzschmann Technischer Referent der Landesanstalt für Kommunikation Baden-Württemberg Reinsburgstr Stuttgart

3 Überblick Alternativtechnologien für schnelle Internetzugänge Breitbandkabel / HFC-Netze (Hybrid Fiber Coax) LTE, LTE-Advanced (Long Term Evolution, 3.9G, 4G) Internetzugang über Satellit WLAN (Wireless Local Area Network) WiMAX und PLC (Worldwide Interoperability for Microwave Access und Powerline Communication) Dark Fibre - Lichtwellenleiter (LWL) Zusammenfassung und Ausbaustrategie 3

4 Breitbandkabel / HFC-Netze (Hybrid Fiber Coax) Marktanteil (bundesweit) bei der TV-Versorgung bei ca. 48 %, davon schnelles Internet ca. 15 % Marktanteil in BW bei schnellem Internet: Rund 43 % der 2,34 Mio. Kabelanschlüsse; entspricht einem Gesamt-Marktanteil von etwa 22 % (in der Metropolregion Rhein-Neckar noch höher) Leistungsmerkmale (Internet) Datenrate unabhängig von der Entfernung (gesamtes Netz) Bis 150 Mbit/s Download und bis 10 Mbit/s Upload für Privat- und Geschäftskunden Verfügbar in modernisierten rückkanalfähigen Kabelnetzen Leistungsbezogene Tarife, preiswerte Businessangebote Feste IP-Adressen, vollwertige Anschlüsse auch für Businesskunden Triple Play 4

5 Breitbandkabel / HFC-Netze (Hybrid Fiber Coax) LWL Rundfunk- Programme Headend CMTS Schnelles Internet landesweites Netz LWL Converter Combiner f < 862 MHz FTTC Fibre Node Kupfer-Koax 5

6 Breitbandkabel / HFC-Netze (Hybrid Fiber Coax) DOCSIS-MODEM CMTS Combiner f < 862 MHz Headend Upstream: 5 65 MHz Downstream: MHz Modulation: bis 256 QAM Euro-DOCSIS 3.0, 200 MBit/s CMTS = Cable Modem Termination System DOCSIS = Data Over Cable Service Interface Specification 6

7 HFC-Netze in der Metropolregion Rhein-Neckar Quelle: Breitbandatlas des BMWi, Auswertungen LFK 7

8 LTE (Long Term Evolution) Mobilfunksystem (Standard) der 4. Generation (3,9G; 4G) Modulation: OFDM (Downlink), SC-FDMA (Uplink) MIMO-Technik (Antennentechnologie) TCP/IP-Übertragungsschicht (Internet-Protokoll) Passt bestens in die Computer-Welt (verbindungsloses Netz) Schneller als UMTS und HSDPA (Vorgänger-Mobilfunksysteme) Skalierbare Bandbreiten und Datenraten Bandbreiten: 1.4, 3; 5; 10; 15 und 20 MHz Bis zu 150 MBit/s (Spitzendatenraten bis 300 MBit/s) im Downlink Bis 75 MBit/s im Uplink Spezifiziert für viele Frequenzbereiche 700 MHz, 800 MHz, 1.8 GHz, 2.0 GHz und 2.6 GHz Frequenzversteigerung durch BNetzA in 2010 Geringe Latenz (RTT < 5ms) 8

9 LTE (Long Term Evolution) LTE-Versorgung; Problem: Shared Medium Sendeleistung (EIRP): 23 dbm (200 mw) (Endgerät) LWL- Anbindung Sendeleistung (EIRP): 56 bis 64 dbm (Basisstation) Gateway LTE- Basisstation LTE-Funkzelle mit LWL-Anbindung Alle Kunden teilen sich die Kapazität einer Funkzelle! 9

10 LTE (Long Term Evolution) LTE-Vorteile Mobile, tragbare und stationäre Endgeräte (Smartphones, Phablets, Tablets, Laptops, mobile und portable Empfangsteile) Internet im ländlichen Raum (flächendeckender Ausbau mit 50 Mbit/s) LTE800; LTE1800 Digitale Dividende 2 (ab 2015) LTE Advanced (zukünftiges Entwicklungspotential, bis 1 Gbit/s) Ausbau hybrider Glasfaser-/ LTE-Netze zur Breitbandversorgung Zukunftsvision: Overlaynetze zur Verbreitung von Broadcast-Diensten Hybride Nutzung verschiedener Übertragungswege (z.b. LTE / DSL- Hybrid zur Steigerung der Datenrate) LTE langfristig für mobile Kommunikation (vorrangig) Hierfür unverzichtbar! 10

11 LTE-Versorgung Vodafone indoor outdoor HSDPA UMTS GSM Quelle: Vodafone 11

12 LTE-Versorgung Deutsche Telekom (T-mobile) Quelle: Deutsche Telekom 12

13 LTE (Long Term Evolution) Kritische Anmerkungen zur Funkversorgung und zu LTE Shared Medium Alle Nutzer teilen sich die Kapazität einer Funkzelle Datenrate nimmt mit der Entfernung von der Basisstation ab Leistungssteigerungen nur nahe der Basisstation (MIMO) Kein flächendeckendes Hochleistungsnetz (50 Mbit/s für alle bleibt Illusion) LTE ist nicht billig LTE ist hervorragend geeignet für Smartphones, Phablets, Tablets, Laptops Mobile Endgeräte (mobile und portable Empfangsteile) Internet im Auto (Car Communication) LTE ist kein Ersatz für leitungsbasiertes Internet! 13

14 Internetzugang über Satellit Marktanteil an der Breitbandversorgung gering Schnelle Realisierung unabhängig vom Standort Systemmerkmale (Technik) Datenraten im Downlink: bis zu 20 MBit/s (bis 100 MBit/s für Geschäftskunden und Erschließungsprojekte) Datenraten im Uplink: bis zu 6 MBit/s (typisch) Zweiwegesysteme (Uplink über Satellit ist heute üblich) Triple Play möglich (Telefonie über Satellit!) Stabiler Aufbau der VSAT-Anlage erforderlich! (Serviceproblem) Erschließungsangebote der Provider (Wohnquartiere, Gewerbegebiete, Kommunen - als Übergangslösung bis LWL verfügbar ist) Nachteil: Hohe Latenz (RTT) der Übertragung (gemessen: 600 ms bis 2 s) 14

15 Internetzugang über Satellit (Beispiel: KA-SAT) 29.5 GHz GHz 19.7 GHz GHz Zweiwegesystem Übertragungsprotokoll: UDP 27.5 GHz GHz 17.1 GHz GHz VSAT Router Gateway Sat-Modem Sendeleistung: 49,5 dbw Senderausgangsleistung: 3 Watt Reflektordurchmesser: 77 cm 15

16 Internetzugang über Satellit Erschließungsprojekt Satellit Rundfunk- Programme Headend CMTS Schnelles Internet Gateway Combiner f < 862 MHz Voraussetzung: Rückkanalfähiges Breitband- Verteilnetz oder -Anlage (BVN) Verteilanlage Kupfer-Koax 16

17 Funkversorgung mit WLAN-Technik Funktechnik aus der Standardfamilie IEEE (a, b, g,h,n, ac, ad) (WLAN = Wireless Local Area Network, Synonym: Wi-Fi) Einsatzschwerpunkt: Aufbau drahtloser Computernetze im Nahbereich von Access Points AP (klassischer Computerstandard) Geringe Sendeleistung kleines Versorgungsgebiet Frequenzbereich 2,4 GHz: bis 100 mw (20 dbm EIRP) Frequenzbereich 5,15 5,35 GHz: bis 200 mw (23 dbm EIRP) Frequenzbereich 5,47 5,725 GHz : bis 1 Watt (30 dbm mit TPC und DFS) Netto-Datenraten abhängig von Technik (MIMO), Modulation und Bandbelegung (ab 6 Mbit/s bis über 400 Mbit/s) Viele Konfigurationsoptionen und Betriebsarten (Ad-hoc, Meshing) Kein Mobilempfang (kein echtes Handover zwischen APs) Keine gesicherte Inhouseversorgung (wenn WLAN-AP outdoor betrieben wird!) 17

18 Funkversorgung mit WLAN-Technik WLAN 3 AP 3 outdoor indoor LWL- Anbindung WLAN-Access Point RiFu AP 1 2,4 und 5 GHz-Band AP 2 AP 0 Gateway WLAN 1 WLAN 2 WLAN-Netz mit Anbindung über Gateway und LWL AP =WLAN-Access Point 18

19 WiMAX Anbindungen ( Standardfamilie) Standard für WLAN-Funksystem (Worldwide Interoperability for Microwave Access) Funksystem nach IEEE-Standard im Frequenzbereich von 2 bis 66 GHz Entwicklung (der Standards): d, , e, m (viele Systemvarianten; fixed, portabel, mobil) m gilt als 4G-Technologie (WiMAX 2); komplexer Standard wie LTE Übertragungsraten bis zu 120 MBit/s (802.16m) und bis zu 30 km Entfernung; spezifiziert bis 1 GBit/s; Modulation: OFDMA Frequenznutzung in Europa: 3,5 und 5,8 GHz (Ausschreibung und Vergabe in D im Jahre 2006 an Netzbetreiber) Erwartungen an WiMAX als Beitrag zur BB-Versorgung unerfüllt; kaum noch Vorteile gegenüber LTE Stand: Keine große Bedeutung mehr für die Breitbandversorgung in D! 19

20 WiMAX Anbindungen ( Standardfamilie) Versorgungskonzept f = 3,5 und 5,8 GHz Gateway Stationäre Anbindung LWL- Anbindung WiMAX BS WiMAX- Basisstation Portabler Empfang WiMAX-MODEM mobiler Empfang m 20

21 Internet-Anbindungen über PLC Powerline Communication (PLC) ist der Internetzugang über das Stromnetz (Mittel- und Niederspannungsnetz) Frequenzbereich: 147 khz bis ca. 30 MHz (eingeschränkt!) Datenraten systembedingt relativ gering (schnelles Internet illusorisch) Probleme: Signalpegel auf Stromleitungen durch Auflagen stark eingeschränkt Nutzungsbestimmung NB 30 (2001) Sicherheitsfunk-Schutzverordnung SchuTSEV (2009) Ziel der Standardisierung: Neue harmonisierte EU-Norm 5502 Qualität der Datenübertragung von der Störbelastung, Leitungslänge und -Art abhängig (bis ca. 300 Meter und 1 2 MBit/s) Stand: So gut wie keine Bedeutung mehr für die Breitbandversorgung in D! SchuTSEV = Verordnung zum Schutz von öffentlichen Telekommunikationsnetzen und Sende- und Empfangsfunkanlagen, die in definierten Frequenzbereichen zu Sicherheitszwecken betrieben werden 21

22 Alternative Internet-Anbindungen über LWL Dark Fibre für Business-Anwender Leistungsfähigstes Medium > 100 Mbit/s im Up- und Downstream kein Problem (1 GBit/s heute Standard) Datenraten unabhängig von der Entfernung Übertragungsequipment kostengünstig (Industriestandards) Als Dark Fibre im Businessbereich zur Anbindung an entfernte Netzknoten sehr gut geeignet (z.b. als Zuführung zu Providernetzen) Dark Fibre in vielen Gebieten verfügbar; anforderungsbezogene Leitungsführungen realisierbar Etwa Privatkunden in D über Glasfaser angeschlossen Nur ca. 43 % nutzen den Anschluss 22

23 Alternative Internet-Anbindungen über LWL Dark Fibre-Lösung für Business-Anwender FTTB Internetprovider Verteiler Verteiler 1 GBit/s Dark Fibre Dark Fibre LWL- Netz FTTC nichtöffentliche Leitung bis zu 50 km DSLAM Verteiler KVz Kupferkabel Providernetze FTTB = Fibre to the building; FTTC = Fibre to the curbe/cabinet 23

24 Zusammenfassung und Ausbaustrategie Résumé: Es gibt keine gleichwertige funkgestützte Alternativtechnologie zu LWL-Netzen (als Ersatz für stationäre Breitbandanschlüsse) Deshalb: Gewerbe- und Wohngebiete mit LWL (Glasfaser) erschließen Ziel: FTTB (Fibre to the building) Mindestens FTTC (Fibre to the curb/cabinet); besser FTTB Mittelfristig alle KVz mit LWL (und Strom) erschließen Langfristig alle FTTC-Systeme (DSL) zu FTTB-Netzen umbauen Erschließung nur mit Funk ist nicht zukunftsträchtig (Übergangslösung) Funk als Festnetzersatz ist nur eine Übergangslösung Satellit (Richtfunk) für abgelegene Nutzer neben LTE eine Option Funk (LTE) ist für mobile Dienste unverzichtbar! 24

25 Ausbaustrategie langfristige Perspektive LWL- Verteiler FTTB FTTB LTE- Basisstation LWL- Verteiler Glasfaser (LWL) 25

26 Vielen Dank! 26