Datenkommunikation Prof. Jürgen Plate

2. Öffentliche und private Datenkommunikationsdienste

• Telexnetz: Textkommunikation mit 50 BPS im CCITT-Nr.-2-Code über spezielle Fernschreibgeräte (im Aussterben begriffen).
• Telefonnetz: Datenübertragung über die normale Fernsprechleitung mittels eines angeschlossenen Modems.
• DATEX-L: DATEX ist eine Abkürzung für "Data Exchange" (Datenaustausch). Das L sagt aus, daß es sich um ein leitungsvermitteltes Netz handelt, d. h. es wird ein Leitungsweg zwischen zwei Kommunikationspartnern zur Verfügung gestellt.
• DATEX-P: Das P steht für "Paket-Vermittlung". Die Daten werden in Form genormter und mit Adressinformation versehener Datenblöcke (Datenpakete) übertragen.
• ISDN
• ADSL
• Mailboxen: "Mailboxen" sind Computer, die man per Telefon und Modem erreichen kann, und die bestimmte Dienstleistungen anbieten (entweder über die o. g. Datendienste oder per Wählanschluß). In Diese Rubrik kann man auch Online-Dienste und den alten Bildschirmtext einordnen).

Betrachten wir nun die erwähnten Dienste näher - teils von der Technik (DATEX, ISDN, ADSL), teils vom Diensteangebot (Mailboxen, Online-Dienste). Zuvor aber ein Blick in die Geschichte. Zur Datenfernübertragung nutzen viele Onliner ein Modem - den Modulator/Demodulator. Das Modem ist schon eine betagte Erfindung:

1940	George Robert Stibitz bedient in einer spektakulären Demonstration von New York aus per Teleprinter seinen Computer-Vorläufer New Hampshire. Die Verbindung zwischen den beiden Geräten stellt er über eine Telefonleitung her. Damit ist die DFü geboren.
1958	In den Vereinigten Staaten verkauft man bereits erste richtige Modems. Die Geräte kommen von AT&T und schaffen übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 300 BPS. In Deutschland beginnen die Hersteller erst 1985 mit dem Verkauf von Modems.
1982	Akustikkopper - eigentlich Vorläufer des Modems - kommen auf den deutschen Markt. Die Geräte schaffen ebenfalls übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 300 BPS. Zur Orientierung: Damit überträgt man 30 Zeichen pro Sekunde - die meisten Menschen lesen schneller.
1988	ISDN (Integrated Services Digitat Network) kommt nach der Testphase nun zu den Endanwendern. Damit lassen sich Geschwindigkeiten von bis zu 128 Kbit/s erreichen.
1993	werden die schnellen ISDN-Kanäle erst beliebt und zunehmend als Internet-Leitung genutzt.
1999	Es gibt erste ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)-Anschlüsse für Business-Anwender. Vorraussetzung: Der Standort muß im Umkreis von 5 km um den Provider liegen. Nun ist es für jedermann möglich, einen 768 Kbit/s schnellen Datenstream zu nutzen.

2.1 Datex-P und Datex-L

2.1.1 Datex-P

Datex-P bietet asynchrone Übertragung mit 300, 1200 und 2400 BPS und synchrone Übertragung mit 2400, 4800, 9600, 48000 und 64000 BPS. Neben den virtuellen Wahl-Verbindungen sind auch permanente virtuelle Verbindungen möglich, die wie eine Standleitung benutzt werden können. Das folgende Bild zeigt die öglichkeiten zu Datex-P. Datex-P eignet sich besonders für kurze Dialoge (Datenbankabfragen, Buchungsvorgänge, etc.) über weltweit 150 Datennetze in 80 Ländern. Die Gebührenstruktur von Datex-P ist recht kompliziert; die Kosten setzen sich aus Verbindungszeit, Entfernung und übertragener Datenmenge zusammen. In Deutschland sind Vermittlungsstellen in allen größeren Städten.

Bei Datex-P erhält jeder Teilnehmer eine Benutzerkennung, wobei zwischen reinen Informationsanbietern (z. B. Mailboxen) und "normalen" Benutzern unterschieden wird. Der Anbieter erhält einen Datex-P-Hauptanschluß mit einer eigenen Datex-P-Telefonnummer (NUA = Network User Address). Über diesen Hauptanschluß ist nur Datenaustausch möglich. Der Teilnehmer beantragt bei der Telekom eine Benutzerkennung (NUI = Network User Identification), die es dem Vermittlungsrechner gestattet, die Gebühren abzurechnen. Auch R-Gespräche sind möglich, bei denen der Angerufene die Kosten übernimmt. Zur Aufnahme der Verbindung wird der nächstgelegene Vermittlungsknoten angerufen und dann die NUI eingegeben. Danach kann man den gewünschten Partner angeben und die Verbindung herstellen lassen. Dann läuft alles wie mit der Modem-Verbindung über die normale Telefonleitung.

2.1.2 Datex-L

2.2 ISDN

"I" steht für "Integration"

"S" steht für "Services"

"D" steht für "Digital"

"N" steht für "Netz"

Beim ISDN-Basisanschluß stehen zwei parallel nutzbare Kanäle mit einer Übertragungsrate von je 64000 BPS zur Verfügung. Für Steuer- und Verwaltungszwecke gibt es einen weiteren Kanal mit 16000 BPS, der jedoch nicht frei verfügbar ist. Diese Teilnehmerschnittstelle S₀ ist genormt; es lassen sich bis zu acht Endgeräte anschließen. Für größere Anlagen gibt es einen Multiplexer, der zwölf Basisanschlüsse zeitmultiplex verwaltet. Schließlich kann der ISDN- Konzentrator bis zu 500 Basisanschlüsse mit der Ortsvermittlung koppeln. Derzeit gibt es folgende ISDN-Dienste:

• Telefondienst (3,1 kHz und 7 kHz)
• Telefax Gruppe 3 und Gruppe 4 (400 Bildpunkte/Inch)
• Bildschirmtext
• Teletex
• Datenübertragung 64 kbit/s

Als Dienstmerkmale bietet ISDN:

• Anzeige der Rufnummer des Anrufers
• Anklopfen
• Anrufweiterschaltung
• Durchwahl zu Nebenstellen
• Wahl der Endgeräte am Bus
• Gebührenanzeige
• Telefaxübertragung während eines Gesprächs
• Datenübertragung während eines Gesprächs
• Wechsel des Endgerätes ohne Unterbrechung der Verbindung

Damit die Übertragung trotz der relativ hohen Datenrate störungsfrei verlaufen kann, wird durch eine Adaptionslogik und ein gesteuertes Filter das ISDN-Gerät an die Eigenschaften der Leitung angepaßt, um so Störungen optimal auszufiltern. Das folgende Diagramm zeigt schematisch den Aufbau.

Adaptionslogik und Filter sorgen dafür, daß dem Mischverstärker ein Signal zugeführt wird, das dann dem Störsignal genau entgegengesetzt wirkt. So wird die Störung am Empfänger ausgelöscht.
Beim Telefonieren zeigt sich aber ein Problem: man muß die Sprache digitalisieren, digital übertragen und dann beim Empfänger wieder in ein analoges Signal zurückwandeln. Die Digitalisierung erfolgt mit einer Abtastrate von 8 kHz; jeder Wert wird als 8-Bit-Zahl aufgenommen (8 kHz * 8 bit = 64 kBit/s). Über den zweiten Kanal kann noch das Bild der Teilnehmer übertragen werden, fertig ist das Bildtelefon.

ISDN begann 1987 mit zwei Pilotprojekten in Mannheim und Stuttgart. Mittlerweile sollte überall in Deutschland ein ISDN- Basisanschluß zu erhalten sein. Das Problem ist derzeit, daß es außer Telefonnebenstellenanlagen bisher kaum ISDN-fähige Geräte gibt. Über einen sogenannten "Terminaladapter" (TA) lassen sich jedoch die bisher verwendeten analogen Endgeräte (Telefax, Telefon, Modem) an das ISDN-Netz anschließen.

Eine besondere Eigenschaft von ISDN macht dieses System auch für die Verbindung von Computernetzen interessant. Der Verbindungsaufbau erfolgt im Sekundenbereich. Man kann also die ISDN-Verbindung durch geeignete Hard- und Software nach "außen" hin so erscheinen lassen wie eine Standleitung. So fallen nur dann Gebühren an, wenn wirklich Daten übertragen werden.
Die Datenkommunikation über ISDN kann entweder per ISDN-Schnittstellen (ISDN-Modem oder ISDN-Steckkarte) in den Rechnern zweier Teilnehmer erfolgen (64000 BPS), es gibt jedoch auch Übergänge zu anderen analogen und digitalen Diensten (z. B. Datex-P). Hier hängt die Übertragungsgeschwindigkeit vom Partner ab (Datex-P bis 9600 BPS). Über Terminaladapter mit V.24-Schnittstelle sind Raten bis zu 56000 BPS möglich. Um der Software die Kommunikation mit dem ISDN-Interface zu ermöglichen, existieren zwei Standard-Softwareschnittstellen: CAPI (Common Application Programming Interface) bietet eine genormte Schnittstelle für ISDN-Karten und -Schnittstellen. Der entsprechende Treiber wird vom Hardwarehersteller geliefert. CFOS ist ein FOSSIL-Treiber, der den Befehlssatz analoger Modems emuliert. Er setzt auf dem CAPI-Treiber auf und erlaubt die Ansteuerung der Schnittstelle mit herkömmlichen Kommunikationsprogrammen.

Seit Anfang 1994 steht neben dem nationalen ISDN (nach FTZ 1TR6) ein für ganz Europa einheitliches System, Euro-ISDN (DSS1 = Digital Subscriber Signalling System 1), zur Verfügung. Es unterscheidet sich in einigen Dienstmerkmalen und dem Steuerprotokoll auf dem D-Kanal. Euro-ISDN hat inzwischen das nationale ISDN abgelöst.

In den USA werden abweichende D-Kanal-Protokolle verwendet, der nationale Standard ISDN-1 und das von AT&T eingeführte 5ESS-Verfahren. Bedingt durch eine andere Codierung im B-Kanal werden damit bei der Datenübertragung nur 56 kBit/s erreicht. Je nach Anschluß steht ferner teilweise nur ein einziger B-Kanal zur Verfügung.

Die Technik ist ganz einfach: An die zwei Drähte Ihres bisherigen Telefonanschlusses wird ein Netzabschlußgerät (NT), die Anschlußeinrichtung mit zwei ISDN- Steckdosen (IAE), angeschaltet.
Damit stehen zwei Nutzkanäle (B-Kanäle) für die Datenübertragung mit einer Leistung von 64 KBit/s und ein D-Kanal an Ihrem ISDN-Basisanschluß zur Verfügung. Über den D-Kanal wird der Versand der Daten gesteuert.

Informationen aus Teilnehmersicht:

Quelle: BTX, Seiten *200003551411# ff.

Die Merkmale des Euro-ISDN-Basisanschlusses

Der Euro-ISDN-Basisanschluß als Mehrgeräteanschluß.

An einen Mehrgeräteanschluß können insgesamt 12 ISDN-Steckdosen angeschlossen werden, wobei die Anzahl der angeschlossenen Endgeräte grundsätzlich auf 8 Geräte beschränkt ist (+ 4 Daten-Endeinrichtungen). Es dürfen max. 4 ISDN-Telefone betrieben werden, da sonst die Spannungsversorgung des NT (Netzabschluß) nicht ausreicht. Wenn die Telefone ihre eigene Stromversorgung besitzen, gilt diese Beschränkung natürlich nicht. Die ISDN-Steckdosen (IAE) werden dabei parallel geschaltet.
Vom Netzknoten der Telekom bis zum Netzabschluß beim Kunden reicht eine Kupferdoppelader aus, um einen ISDN-Anschluß zu realisieren. Vom Netzabschluß (NT), der eine 230-Volt-Versorgung braucht, werden die einzelnen Endgeräte im Bussystem vieradrig verdrahtet. Das heißt, es kann in der Regel das vorhandene analoge Leitungsnetz zur Einrichtung eines ISDN-Anschlusses genutzt werden.

Der Euro-ISDN-Basisanschluß als Anlagenanschluß

Auch bei einem Mehrgeräte-Anschluss kann übrigens eine Telefonanlage mehrere (meist auch analoge) Geräte versorgen, doch erhöht sich dadurch die Anzahl der verfügbaren Rufnummern nicht, denn zu diesem Anschlusstyp gehören ja maximal zehn MSNs. Gespräche innerhalb der Telefonanlage kosten keine Gebühren, während ein Telefonat zwischen den direkt am S₀-Bus angeschlossenen Telefonen eines Mehrgeräteanschlusses dasselbe kostet wie ein Ortsgespräch zu einem ganz anderen Teilnehmer.

Anlagen- und Mehrgeräteanschluss verwenden zwar dasselbe D-Kanal-Protokoll, übertragen jedoch auf Grund der unterschiedlichen Anforderungen nicht die gleichen Daten. Ein ISDN-Gerät muss daher nicht nur zum D-Kanal-Protokoll, sondern auch zum Anschlusstyp passen. Die meisten lassen sich umschalten, viele merken auch automatisch, an welchem Anschlusstyp sie stecken. Ähnliches gilt beim Anlagenanschluss für ISDN-Geräte, die innerhalb der Telefonanlage eingesetzt werden sollen. Viele dieser Anlagen verwenden intern den Bus-Typ U_P0 der zum herkömmlichen S₀-Bus inkompatibel und in manchen Punkten herstellerspezifisch ist. In der Regel kann man daher beispielsweise eine ISDN-Karte nur an einer Telefonanlage benutzen, wenn diese auch über einen internen S₀-Bus verfügt.

Der Euro-ISDN-Primärmultiplexanschluß (PMxAs)

Allgemeines zu den Leistungsmerkmalen im Euro-ISDN (Auszüge)

Leistungsmerkmale am Basisanschluß als Mehrgeräteanschluß

* = Leistung im Grundpreis enthalten
- = Leistung nicht im Grundpreis enthalten

Leistungsmerkmale am Basisanschluß als Anlagenanschluß

* = Leistung im Grundpreis enthalten - = Leistung nicht im Grundpreis enthalten

Leistungsmerkmale am Primärmultiplexanschluß als Anlagenanschluß

* = Leistung im Grundpreis enthalten - = Leistung nicht im Grundpreis enthalten

Leistungsmerkmale im Standardpaket

Halten einer Verbindung (nur bei Mehrgeräteanschlüssen)

Umstecken am Bus (nur bei Mehrgeräteanschlüssen)

Durchwahl zu Nebenstellen in TK-Anlagen (nur bei Anlagenanschlüssen)

Mehrfachrufnummer (nur bei Mehrgeräteanschlüssen)

Übermittlung der Rufnummer des Anrufers zum Angerufenen

Leistungsmerkmale im Komfortpaket

Übermittlung der Verbindungsentgelte am Ende der Verbindung

Anrufweiterschaltung

1. Direkte Anrufweiterschaltung
   Ankommende Gespräche werden direkt zum vorher programmierten Ziel weitergeleitet.

2. Anrufweiterschaltung bei Nichtmelden innerhalb von 15 Sek.
   Ankommende Gespräche können innerhalb von 15 s am ISDN-Telefon, von dem aus die Anrufweiterschaltung eingeleitet wird, abgefragt werden. Nach dieser Zeit geht der Ruf zum einprogrammierten Ziel.

3. Anrufweiterschaltung bei Besetzt

   Ankommende Gespräche auf ein besetztes Endgerät werden zu einem vorher programmierten Ziel weitergeschaltet.

Tarifierung der Anrufweiterschaltung

Anklopfen

Zusätzliche Leistungsmerkmale im Euro-ISDN

Geschlossene Benutzergruppe

Dreierkonferenz

Aufteilung der Verbindungspreise

Übermitteln von Informationen über die Rufnummer des Angerufenen

Unterdrückung der Übermittlung von Informationen über die Rufnummer an den Anrufer

Subadressierung

Teilnehmer- zu Teilnehmer-Zeichengabe (inzwischen gesperrt)

ISDN-Adapter für PCs

1. Sie verwenden Ihr Analog-Modem weiter, entweder am Analoganschluss einer Nebenstellen-Anlage oder an einem speziellen Terminaladapter für analoge Endgeräte - aber wozu dann überhaupt ISDN?!
2. Sie benutzen einen externen ISDN-Datenadapter, der wie ein Modem an die serielle PC-Schnittstelle angeschlossen wird. Eine Kanalbündelung und die Nutzung spezieller Dienstmerkmale (z.B. Weiterverbinden, Konferenz) werden gewöhnlich nicht unterstützt.
3. Sie verwenden einen externen Adapter, der über eine parallele Drucker-Schnittstelle mit dem PC verbunden wird. Diese Lösung ist erheblich besser als die vorher genannte Nutzung einer seriellen Schnittstelle, dennoch ist die Geschwindigkeit der parallelen Schnittstelle (die ja ursprünglich nur zur Drucker-Ausgabe gedacht ist) sehr vom benutzten Rechner abhängig.
4. Sie benutzen eine interne ISDN-Karte im Desktop-PC, z.B. AVM-Fritz, Teles-S0, Elsa und so weiter.
5. Sie benutzen einen PC-Card-Adapter im PCMCIA-Slot eines Laptops - eine Lösung, die einer internen ISDN-Karte völlig gleichwertig ist.
6. Sie benutzen einen USB-Adapter (Universal Serial Bus): Solange Sie den USB-Anschluss nicht gleichzeitig mit umfangreichen Datentransfers z.B. durch Benutzung eines Scanners "zustopfen", ist diese Lösung fast so gut wie eine interne ISDN-Karte, allerdings ist die Latenzzeit (Antwort-Verzögerung) etwas höher.
7. Sie verwenden einen ISDN-Router über eine Netzwerkverbindung.

Interne ISDN-Karten sowie externe Adapter, die als USB-Gerät (Universal Serial Bus) oder über die parallele Schnittstelle mit dem PC verbunden werden, werden mit sogenannten CAPI-Treibern geliefert (Common Application Program Interface). Dahinter verbirgt sich ein von der CAPI Association definierter Standard, wie Anwendungs-Programme via ISDN Daten austauschen können.

Für den Fall, dass ein Programm eine ISDN-Karte nicht direkt über die CAPI-Schnittstelle ansprechen kann, z.B. ein Fax-Programm oder das Windows-DFü-Netzwerk, gibt es Emulations-Programme, die einen virtuellen COM-Port simulieren und das Benutzen von AT-Befehlen wie bei Modems erlauben. Beispiele dafür ist der CapiPort-Treiber von AVM für Windows-Anwendungen. Bei Windows-Treibern wird oft auch ein Fax-Modem der Klasse 1 oder 2 emuliert. Manchmal bietet der Treiber sogar die Möglichkeit, eine Verbindung zu einem Analog-Modem aufzubauen; da allerdings die CPU eines PC für eine Signalverarbeitung in Echtzeit weniger gut geeignet ist als spezielle Modem-Chips, stellt das nur eine Notlösung dar und ist einem echten Modem hinsichtlich erreichbarer Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit stets unterlegen.

2.3 ADSL

Ende der 80er Jahre hat man SDSL (Single Line Digital Subscriber Line) und HDSL (High Data Rate Digital Subscriber Line) entwickelt. HDSL und SDSL bieten eine symmetrische Verbindung, d. h. die Daten werden sowohl im Up- als auch im Downstream mit der gleichen Geschwindigkeit übertragen. Hier sind Geschwindigkeiten bis 2,3 Mbit/s auf einer Kupfer-Doppelader bzw. 4,6 Mbit/s auf zwei Kupfer-Doppeladern möglich. HDSL hat einige Vorteile gegenüber SDSL: Drei- bis vierfache Leitungslänge ohne Regeneratoren durch Verwendung eines andern Leitungsprotokolls und einer leistungsstarken Echokompensation. Außerdem verursacht HDSL relativ geringe Störungen der benachbarten Adern, diese können bei SDSL wegen der starken Einstrahlung kaum für andere Anwendungen (Telefonie) verwendet werden.
ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) und VDSL (Very High Data Rate Digital Subscriber Line) wurden Anfang der 90er Jahre entwickelt, hierdurch wird noch mehr Bandbreite zur Verfügung gestellt.

SDSL bzw. G.SHDSL (erstes echtes, international standardisiertes symmetrisches DSL nach 28 - de 5/2002 ITU-T) werden vor allem bei professionellen Anwendungen wie kleinen Servern benutzt, die auch eine hohe "abgehende" Datenrate benötigen. HDSL wird vor allem als Ersatz für 2-Mbit-Strecken eingesetzt. Die oben genannten Maximaldatenraten werden aber wegen so genannter "bottlenecks" (Flaschenhälse) im Backbone-Bereich nicht immer erreicht, gelten aber für die letzte Meile.

Überblick xDSL

Bezeichnung	ADSL	SDSL	HDSL	VDSL
Bitrate in Senderichtung (Nutzer zum Netz)	16 bis 768 kBit/s	1,544 MBit/s bzw. 2,048 MBit/s	1,544 MBit/s bzw. 2,048 MBit/s	1,5 bis 2,3 MBit/s
Bitrate in Empfangsrichtung (Netz zum Nutzer)	1,5 bis 9 MBit/s	1,544 MBit/s bzw. 2,048 MBit/s	1,544 MBit/s bzw. 2,048 MBit/s	13 bis 52 MBit/s
überbrückbare Leitungslänge	2,7 bis 5,5 km	2 bis 3 km	3 bis 4 km	0,3 bis 1,5 km
benötigte Adernpaare	1	1	2 bei 1,544 MBit/s, 3 bei 2,048 Mbit/s	1
Verfügbarkeit	seit Mitte 90er Jahre	seit Anfang 90er Jahre	Seit Anfang 90er Jahre	ab Ende 90er Jahre
benutzte Bandbreite	bis ca. 1MHz	ca. 240 kHz	ca. 240 kHz	bis ca. 30 MHz
POTS im Basisband	ja	nein	nein	ja
ISDN im Basisband	nein	nein	nein	ja

POTS: Plain Old Telephone Service: Das herkömliche Analogtelefon.

Bleiben wir bei ADSL, das für den privaten Verbraucher am interessantesten ist. Ob man per ADSL angeschlossen werden kann, hängt in erster Linie von der Beschaffenheit des Ortsnetzes ab. Führen die Kupferdrähte des Telefonanschlusses direkt in die Vermittlungsstelle, dann gibt es normalerweise kaum Probleme. Anders dagegen, wenn die Leitungen schon vor der Vermittlungsstelle zusammengefaßt werden. Diese "Digital Loop Carrier" (DLC) fassen den Daten- und Sprachverkehr von mehreren Telefonleitungen zusammen und übertragen den resultierenden Datenstrom über Breitbandleitungen oder per Glasfaser an die Vermittlungsstelle. Bei ADSL müssen beide Modems direkt mit dem Kupferkabel verbunden sein, DLCs verhindern die Datenübertragung per ADSL.

Die Telekom sieht wegen der hervorragend ausgebauten Ortsnetze beim ADSL-Regelbetrieb keinerlei Probleme: Nahezu alle Teilnehmer sin direkt angebunden und 70 bis 80 Prozent der Anschlußleitungen sind kürzer als 1,7 Kilometer. In der Vermittlungsstelle endet die Telefonleitung im sogenannten DSL Access Multiplexer (DSL-AM). Er leitet den Telefonverkehr an den Telefonnetz-Switch weiter; der Datenverkehr wird direkt dem Datennetz des Betreibers zugeführt.

ADSL - Die Technik

Beim ADSL gibt es zwei verschiedene Übertragungsverfahren. Zum einen ist hier das so genannte Carrierless-Amplitude-Phase-Modulationsverfahren (CAP) zu nennen. Es arbeitet ohne einen festen Träger und belegt das gesamte verfügbare Spektrum. Für die Modulation im Sender und die Demodulation im Empfänger werden digitale Filter eingesetzt. CAP wurde in frühen ADSL-Systemen verwendet. Vom American National Standards Institute (ANSI) ist mittlerweile ein anderes Verfahren als ADSL-Standard definiert worden. Es handelt sich um die Discrete Multitone Modulation (DMT). DMT hat sich gegenüber anderen Verfahren) wegen seiner guten Übertragungseigenschaften durchgesetzt, insbesondere auf drahtgebundenen, kurzen Leitungen. DMT ermöglicht eine efriziente Nutzung der Bandbreite und ist Störungen gegenüber sehr robust. Das ADSL-Spektrum ist in 255 Kanäle (Channels) mit einem Kanalabstand von 4,3125 kHz pro Kanal aufgeteilt. Dabei sind in der Upstream-Richtung bis zu 32 Kanäle und im Downstream die verbleibenden Kanäle vorgesehen. Auf Grund der Leitungs-Eigenschaften ist es nicht immer sicher, daß die Signalqualität auf allen Trägern gleichermaßen gegeben ist.
Ab etwa 30 kHz beginnt ADSL mit der breitbandigen Datenübermittlung. Die Echokompensation ist von der konventionellen Modemtechnologie gut bekannt: Up- und Downstream teilen sich den Frequenzbereich zwischen 30 kHz und 1,1 MHz. Das gesendete Signal stört zwar das ankommende, doch da der Transceiver genau weiß, welche Signale seine Sendestufe aussendet, kann er sie recht genau aus dem Empfangssignal herausrechnen. Die Standardisierungsgremien ANSI und ETSI legen in ihren ADSL-Standards fest, daß jede Trägerfrequenz maximal 15 Bit pro Signalwechsel transportiert. In der Regel werden aber meist nie mehr als 10 Bit pro Kanal übertragen. Die Art der Signalübertragung hat eine gewisse Ahnlichkeit mit FDM-Systemen (Frequenzmulitiplex) früherer Zeiten. Jedoch ist die ADSL-Technologie durch integrierte Funktionen zur Reduzierung der Übertragungsfehler deutlich komplexer. Während des Synchronisierungsvorgangs zwischen dem Kunden-Modem und DSLAM (Gegengerät in der Vermittlungsstelle) - dieser Vorgang wird auch als "Training" bezeichnet - werden die Leitungseigenschaften geprüft und in Abhängigkeit von Leitungsdämpfung und Störabstand die Datenbits dynamisch auf die einzelnen Kanäle verteilt. in einer Bitzuweisungstabelle (Bit loading table) wird für jede Trägerfrequenz die optimale Modulation festlegt. Känale, die Störungen ausgesetzt sind, z.B. Einstrahlungen von Rundfunksendern, und damit einen geringen Signal-Geräusch-Abstand aufweisen, bekommen eine niedrigere Bit-Tiefe (Bitload) zugeteilt als andere oder werden für die Übertragung nicht genutzt. Aus den brauchbaren Trägern werden so viele herausgesucht, dass die vom Anbieter vorgesehene Bitrate erreicht wird.
Die Bitzuweisungstabelle erlaubt es dem ADSL-Anbieter auch, die maximal verfügbare Bandbreite vorab einzustellen. So kann er die angebotenen Datendienste differenzieren und zu unterschiedlichen Preisen anbieten - alles auf Grundlage einer einheitlichen Hardware.

Wie groß die maximale Datenrate bei einem ADSL-Anschluß ist, hängt vom Zustand und vor allem von der Länge der Leitungen ab. Je länger die Leitung ist, umso größer ist die Dämpfung der Signale - vor allem die im oberen Frequenzbereich. Entfernungen bis zu drei Kilometer erlauben Datenraten zwischen 6 und 8 Mbit/s. Je weiter der Teilnehmer von der Ortsvermittlung entfernt ist, umso kleiner ist die maximal erreichbare Datengeschwindigkeit.

Wer ADSL anbietet, muß dafür sorgen, daß beim Kunden ein POTS-Splitter installiert wird. An und für sich keine große Sache, im Prinzip genau das gleiche Vorgehen, das wir vom NTBA für den ISDN-Anschluß gewohnt sind. Doch die Marktführer Compaq, Intel und Microsoft sehen darin offensichtlich ein größeres Problem, daß ihrer Meinung nach die schnelle Verbreitung von ADSL-Anschlüssen verhindern oder zumindest verlangsamen könnte. Aus diesem Grund soll mal wieder ein Süppchen am Rande der weltweiten Standardisierung gekocht werden, die sogenannte Universal ADSL Working Group UAWG. Neben den meisten großen nordamerikanischen Netzbetreibern wie AT&T oder MCI und der japanischen NTT, sind seit kurzem auch die wichtigsten europäischen Telekommunikationsunternehmen der UAWG beigetreten - auch die Deutsche Telekom. Erklärtes Ziel der UAWG ist es, eine einfache ADSL-Variante zu entwickeln. Dieses Universal-ADSL, auch als UDSL bezeichnet, soll ohne POTS-Splitter auskommen, so daß der Anbieter keinerlei Installationsarbeiten beim Kunden ausführen muß. Zudem sollen weitere technische Vereinfachungen dafür sorgen, daß ADSL-Modems billiger hergestellt und verkauft werden können. So muß ein UDSL-Modem zum Beispiel statt der vom ANSI und ETSI festgelegten 15 lediglich 8 Bit pro Zustandswechsel auf die Trägerfrequenzen aufmodulieren können. Der Preis: UDSL erzielt Datenraten von max. 1,5 MBit/s im Downstream und 512 kBit/s im Upstream. Die Telekom will in der UAWG dafür Sorge tragen, daß bei der Spezifikation des Universal-ADSL auf ISDN Rücksicht genommen wird. Sie ist mit der splitterlosen Lösung nicht glücklich und präferiert eine saubere Trennung zwischen den Verantwortungsbereichen "Kunde" und "Netzbetreiber" - ähnlich wie beim ISDN-NTBA. Ob sich die UAWG letztendlich durchsetzen kann, ist fraglich.

Auf Grund der Eigenschaften der Leitung ist es nicht immer sicher, daß die Signalqualität auf allen Trägern gleichermaßen gegeben ist. Eine der ersten Prüfungen, die insbesondere bei älteren Kabelsystemen vorgenommen werden sollten, ist die überprüfung der vorhandenen Topologien. Der häufigste Grund warum ADSL nicht zur Verfügung steht, ist die Entfernung zur Vermittlungsstelle. ADSL ist eine entfernungsabhängige Technologie: Je länger die Kabelverbindung ist, desto niedriger sind die möglichen Transfergeschwindigkeiten. Hier einige Entfernungsangaben und die dazugehörigen maximalen Downloadraten:

Entfernung	Downloadrate
5,5 km	1,5 MBit/s
4,8 km	2 MBit/s
3,6 km	6 MBit/s
2,7 km	8 MBit/s

In den vergangenen Jahren wurden insbesondere längere Leitungen zur Verbesserung ihrer übertragungseigenschaften für Sprache mit sogenannten Pupin-Spulen (load coils) versehen. Diese arbeiten allerdings nur im niederfrequenten Bereich bis zu 4 kHz wirkungsvoll und bewirken bei höheren Frequenzen das Gegenteil. Daher ist der Einsatz von Pupinspulen für Leitungen, auf denen ein ADSL-Anschluss geschaltet werden soll, ungeeignet. Neben bespulten Leitungen sind auch sehr lange Kabel mit ungünstigen Kapazitätswerten von einer Nutzung für einen ADSL-Anschluss auszuschließen. Die Anschlussleitungslängen sind stark limitiert.

Der Drang nach einer schnelleren Internetverbindung wird in den Haushalten immer stärker. Deshalb wurde die mögliche Bandbreite immer weiter nach oben geschraubt. so bildet ADSL2+ den Nachfolger von ADSL. Auch hier wird, wie bei ADSL, eine Doppel-Kupferader genutzt. Anders als der Vorgänger nutzt dieser jedoch die Frequenzbereiche von bis zu 140 kHz im Upstream und bis zu 3,3 MHz im Downstream. Dadurch können auf kurze Distanz größere Bandbreiten erreicht werden. Waren es bei ADSL noch bis zu 8 MBit/s, so sind es bei ADSL2+ bis zu 25 MBit/s – allerdings setzen die DSL-Anbieter in der Praxis auf 16-MBit/s-Anschlüsse. Die Reichweite von ADSL2+ beträgt derzeit nur bis zu 3 km. Die gängigen Geschwindigkeiten sind DSL 2000, DSL 6000, DSL 16000 (die Zahlen verweisen auf die Übertragungsrate in kBit/s). Die meisten DSL-Anbieter folgen beim Internetanschluss dieser von der Telekom initiierten Systematik.

Neben der ADSL2+-Technologie kann auch bei Verfügbarkeit die noch schnellere VDSL-Technik genutzt werden. VDSL (Very High Data Rate Digital Subscriber Line) ist eine DSL-Übertragungstechnik. Im Vergleich zu ADSL arbeitet sie mit noch höherer Übertragungsgeschwindigkeit. Bei VDSL wird das Signal bis zu den Verteilern über Glasfaser übertragen, die letzten Meter allerdings wie gewohnt über die Kupferleitungen. Die Geschwindigkeit von VDSL hängt daher maßgeblich von dieser Entfernung ab: je länger die Kupferleitung bis zum Anschluss ist, desto schwächer wird das Signal. VDSL 25 bzw. 50 wird mit folgenden Übertragungsgeschwindigkeiten bereitgestellt:

VDSL 25	Downstream: 16.704 bis 25.064 kbit/s Upstream: bis zu 5.056 kbit/s
VDSL 50	Downstream: 27.968 bis 51.392 kbit/s Upstream: bis zu 10.048 kbit/s

Zu beachten ist auch noch, dass sich die Angaben auf die maximal möglichen Werte beziehen. Die Anbieter verwenden sogenannte Übertragungskorridore, die schon bei ca 60% des Maximalwertes beginnen.

Probleme mit ISDN

Die häufigsten Fragen zu T-DSL

Quelle: Deutsche Telekom AG

• Wer braucht T-DSL?
  Wer schon heute weitaus mehr online kommuniziert als telefoniert und faxt. Für wen Electronic Commerce, Teleworking, Telelearning vor allem im Beruf schon heute unverzichtbar sind. Wer sich auch bei breitbandigen Angeboten blitzschnellen Seitenaufbau und kürzeste Downloadzeiten wünscht. Wer schließlich plant, seine geschäftlichen Aktivitäten immer ausgeprägter ins Internet zu verlagern, für den wird T-DSL schon bald zu einer technischen Voraussetzung, um in Zukunft breitbandige Informationen schneller als andere zu erhalten und zu versenden und sich damit wichtige Wettbewerbsvorteile zu sichern.

• Welche Geschwindigkeiten stellt T-DSL zur Verfügung?
  Mit der neuen Technik können im Idealfall Geschwindigkeiten von max. 8 Mbit/s downstream und bis zu 768 kbit/s upstream realisiert werden. Im Pilotprojekt NRW wird zum Beispiel ein schneller Internetzugang für Privatkunden mit den Geschwindigkeitsgrenzen von 1,5 Mbit/s downstream und 128 kbit upstream getestet. Die jeweils tatsächliche erreichbare Geschwindigkeit richtet sich selbstverständlich nach den entsprechenden technischen Gegebenheiten.

• Wann und wo kann man T-DSL nutzen?
  Die erste Ausbaustufe ab Ende des 1. Quartals 1999 wird professionelle User in Teilen der Großstädte Hamburg, Hannover, Berlin, Düsseldorf, Köln, Bonn, Dortmund, Frankfurt/Main, Stuttgart und München mit der neuen Technik versorgen. Im Jahre 1999 ist eine Erweiterung auf rund 40 bedeutende Ballungszentren vorgesehen; das Highspeed-Angebot wird dann Zug um Zug auch privaten Anwendern zur Verfügung stehen. Der weitere Ausbau wird nach einem regionalen Stufenplan sukzessive erfolgen.

• Ersetzt T-DSL den Telefonanschluß?
  Eindeutig: nein! Wer auch in Zukunft Qualität und Sicherheit des klassischen Telefondienstes nutzen will, braucht dazu selbstverständlich weiterhin seinen T-Net- oder T-ISDN-Anschluß. T-DSL ist überhaupt kein Anschluß, definiert zum Beispiel durch eine eigene Rufnummer, sondern eine Zugangstechnologie. Die einzige Gemeinsamkeit mit dem Telefonanschluß besteht darin, daß alles über die gleiche vorhandene Kupferleitung bereitgestellt wird. T-DSL bzw. ADSL für sich bietet lediglich den schnellen Zugang zum Internet bzw. zu speziellen breitbandigen Online-Anwendungen.

• Reicht ISDN fürs Internet nicht mehr aus?
  Auch in Zukunft bietet der T-ISDN-Anschluß neben seinen zahlreichen Komfortleistungen im Telefondienst hervorragende Voraussetzungen für einen schnellen und sicheren Zugang zum Internet. Da T-ISDN überall in Deutschland zur Verfügung steht, ist der nächste Internet-Provider in der Regel zum günstigen Citytarif erreichbar. Auf Jahre hinaus ist T-ISDN deshalb die einzig richtige Lösung für Kunden, die sich ein Allround-Optimum für ihre Kommunikation sichern wollen - und das zu einem unschlagbar günstigen Verhältnis von Leistung und Preis.

• War die Entscheidung für ISDN falsch?
  Nein. Ganz zu schweigen von den zahlreichen Vorteilen, die T-ISDN-Kunden beim Telefonieren und Faxen nutzen, sind sie schon heute auch für die meisten Entwicklungen von morgen optimal gerüstet. T-DSL ist dagegen die hochspezialisierte Lösung für den schnellen Zugang zu Internet und breitbandigen Online-Angeboten und wird darüber hinaus erst nach und nach und dann auch nicht überall verfügbar sein. Mit der Ergänzung T-DSL wird der ISDN-Anschluß künftig zum Nonplusultra der Kommunikation.

• Macht T-DSL die vorhandenen Telefone und Faxe unbrauchbar?
  Nein. Auch, wenn T-DSL über die gleiche Leitung läuft wie Ihr T-Net oder T-ISDN-Anschluß - der Telefon- und Faxbetrieb bleibt davon unberührt. Wie gewohnt nutzen Sie Ihre vorhandenen Endgeräte.

• Braucht man für T-DSL teures Equipment?
  Nein. In vielen Fällen reicht die vorhandene PC-Ausstattung aus. Wenn überhaupt, so sind im Regelfall nur geringe Investitionen für ein technisches Upgrade des PC (zum Beispiel CPU, RAM) erforderlich. Die Deutsche Telekom wird die notwendigen Zusatzgeräte (Ethernet-/ATM-Karte, ADSL-Modem, Splitter) bei der Markteinführung zu fairen Konditionen zur Verfügung stellen. Mittelfristig wird es neue, multifunktionale Endgeräte-Alternativen und -generationen geben, zum Beispiel die Set-Top-Box, die den Fernseher zum Multimedia-Allrounder macht. T-DSL bildet auch in dieser Hinsicht eine zukunftssichere Basis - zu den funktionalen Qualitäten kommt die Bequemlichkeit.

• Wo gibt es weitere Informationen?
  Unsere kostenfreie Hotline 0800 33 01180 beantwortet sämtliche Fragen zum Thema T-DSL und T-ISDN.

Tabelle wichtiger Abkürzungen

Abkürzung, Begriff	Erläuterung
ADSL	Asymmetric Digital Subscriber Line, Asymmetrische digitale Teilnehmeranschlussleitung
ATU-C	ADSL Tranceiver Unit - Central Office, ADSL Übertragungseinheit in der Vermittlungsstelle im DSLAM
ATU-R	ADSL Transceiver Unit - Remote (ADSL-Modem beim Kunden
BRAS	Broadband Remote Access Server, Netzknoten der die Einwahl auf eine Netzplattform ermöglicht
CAP	Carrierless Amplitude and Phase Modulation, Trägerlose Amplituden- und Phasenmodulation
DMT	Discrete Multi Tone, Vielträgermodulationsverfahren
DSLAM	Digital Subscriber Line Access Multiplexer
FDM	Frequency Division Multiplex, bei diesem Multiplexverfahren wird ein breites Frequenzband in mehrere schmale Bänder aufgeteilt, die den einzelnen Datenkanälen zugeordnet werden und über die Zeichen oder Signale gleichzeitig und völlig unabhängig voneinander übertragen werden können.
HDSL	High Bit Rate Digital Subscriber Line, Übertragungssystem mit einer symmetrischen Bitrate von 2 Mbit/s
Interleaving	Datenpakete werden bei diesem Verfahren in veränderter Reihenfolge im "Reißverschluss"-Verfahren übertragen und so können Störsignale erkannt und beseitigt werden. Das Interleaving ist derzeit von ungefähr 2ms bis 20 ms einstellbar. Für die Antwortzeiten bedeutet dies eine Erhöhung um den doppelten eingestellen Interleaving-Wert, da die Strecke, auf der das Interleaving wirksam wird, ja zweimal durchlaufen wird.Man kann das Interleaving allerdings auch ganz abschalten und genau das verbirgt sich hinter dem Begriff "Fast-Path".
POTS	Plain Old Telephone Service, Bezeichnung für einen analogen Telefonanschluss
QAM	Quadratur Amplitude Modulation, Einwahlknoten-Rechner
QoS	Quality of Service
SDSL	Symmetric Digital Subscriber Line, Symmetrische digitale Teilnehmeranschlussleitung
Splitter	Dient zur Trennung von Schmalbandsignal (POTS/ISDN) und ADSL-Signal, besteht aus einer Kombination aus Tiefpaß und Hochpass
xDSL	Oberbegriff für alle DSL-Systeme, das x steht z.B. für A bei ADSL

Praxis-Tipp: Zwischen DSL-Splitter und DSL-Modem sollte das Kabel relativ kurz sein (sonst gibt es Probleme mit der Decodierung der Signale). Sollte das Modem in einem Router (eventuell mit WLAN-Ausstattung) eingebaut sein, dessen Standort nicht direkt dort ist, wo der Anschluss an die Amtsleitung erfolgt, sollte der Splitter mit umziehen. Verlegen Sie dazu ein Kabel mit vier Adern; zwei Adern für die Verbindung Amt - Splitter und zwei Adern für die Verbindung zum Telefon bzw NTBA (der vermutlich bleiben soll wo er ist).

2.4 Datenübertragung per Funk mit Modacom

Adressierung

Datenblock 1

CRC

Adressierung

Datenblock 2

CRC

Adressierung

Datenblock 3

CRC

Die Modems senden bei etwa 417 MHz und empfangen auf ca. 427 MHz. Es stehen je 32 Kanäle im 12,5-kHz-Raster zur Verfügung. Die Modulation erfolgt mit einem vierstufiges FSK-Verfahren mit Trellis-Codierung. Fehlerhafte Pakete werden wiederholt. Das Verfahren entspricht weitgehend dem X.25-Standard. Mehrere Funkmodems teilen sich eine Frequenz durch zeitlich verschachtelte Aussendung der Datenpakete. Je nach Netzbelastung ist die Nettodatenrate geringer als 9600 BPS, typischerweise kann man mit 2000...5000 BPS rechnen. Die Infrastruktur des Netzes ist in Zellen aufgebaut, ähnlich wie die Sprach-Mobilnetze C und D. Die Basistationen stehen in 10 ... 30 km Abstand. Ein Funkmodem bucht sich bein Einschalten automatisch bei der Basisstation, die es mit der größten Feldstärke empfängt. Während der Fahrt erfolgt ein automatisches Weiterreichen ur nächsten Basisstation.

Jedes Modacom-Modem hat eine feste Terminalnummer, über die es im Netz adressiert und identifiziert wird. Um Daten an ein Modem zu senden, muß man nur dessen Nummer, nicht aber seinen Aufenthaltsort zu kennen. Ist ein Modem nicht erreichbar, speichert das Modacom-Netz Daten bis zu 45 KByte (bzw. 100 Datenpakete) über mehr als 24 Stunden. Auch die Modems selbst haben einen Zwischenspeicher (10 ... 64 KByte), der die Daten aufnimmt, wenn der angeschlossene Computer abgeschaltet ist. Das Modacom-Netz ermöglicht drei unterschiedliche Verbindungsarten, die auch Auswirkung auf die anfallenden Gebühren haben:

• Messaging: Alle Beteiligten verwenden Funkmodems. Je Gerät fallen 70 Mark Grundgebühr an; 36000 übertragene Bytes sind darin enthalten. Jedes weitere 36-Byte-Segment kostet 0,8 Pfennige. Wegen der Adressierunginfo ist spezielle Software im Computer nötig.
• Datex-P-Einzelverbindung: Ein Funkmodem kann jeden Datex-P-Host anwählen. Zur 70-Mark-Grundgebühr kommen nochmals 15 Mark und die Verbindungsgebühren. Die Datex-Vermittlung sorgt für die Adressierung, daher kann jedes Kommunikationsprogramm verwendet werden.
• Flottenverbindung: Ein betriebseigener Datex-P10-Host kann die Funkmodems anwenden (auch mehrere gleichzeitig). Dafür fallen monatlich je Funkmodem 70 Mark Grundgebühr und 10 Mark an. Der Datex-Host kostet 300 Mark (einschließlich 3,4 MByte Daten). Im Datex-Host ist eine X.25-Schnittstelle nötig, auf beiden Seiten wird spezielle Software benötigt.

2.5 Datenübertragung per Funk mit Packet-Radio

Neben terrestrischen Verbindungen sind auch Weitverbindungen über Satellit möglich. Die Terminalstation (Terminal-Node-Controller, TNC, meist ein Computer) zerlegt die zu sendenden Daten in einzelne Pakete und fügt Adressierungs- und Prüfinformation hinzu. Die Datenblöcke entsprechen dem HDLC-Format. Wie bei Modacom werden fehlerhaft empfangene Blöcke automatisch wiederholt. Ein Datenpaket ist folgendermaßen aufgebaut:

Anfangsflag

Adreßfeld

Steuerfeld

Datanblock

CRC

Endeflag

Die Station steuert nach Verbindungsaufbau auch automatisch die Sende-/Empfangsumschaltung. Sie kann auch als Relaisstation dienen und die Datenpakete an eine andere Station weiterleiten. Durch das zeitlich verschachtelte Senden und die eindeutige Adressierung der Pakete kann zudem eine Frequenz von mehreren Stationen gleichzeitig genutzt werden. Dazu beobachtet der TNC die Arbeitsfrequenz und schickt erst dann ein Paket, wenn der Kanal frei ist. Senden zufällig mehrere Stationen gleichzeitig, kommt es zu einer Kollision. Jede sendewillige Station wartet dann eine bestimmte Zeit, bevor sie wieder sendet. Die Zeitdauer wird zufallsgesteuert.

2.6 GSM-Datenübertragung

Eine zweite Lösungen bieten spezielle GSM-Modems, die mit einem speziellen Modulationsverfahren die Eigenheiten des Sprachsignals nachahmen und auch die im Netz auftretenden Zeitverzögerungen berücksichtigen. Durch dieses Verfahren sind aber nur Datenraten bis 1000 BPS zu erreichen. Das TKL-GSM-Modem kann Daten wahlweise über den Sprachkanal (1000 BPS) oder den Datenkanal (9600 BPS) übertragen.

Für die Übertragung auf der Luftschnittstelle benötigt man Kanäle, um die Verbindung herstellen zu können. Dazu unterscheidet man in logische und physische Kanäle. Die logischen Kanäle werden aufgeteilt in Verkehrskanäle und in Signalisierungskanäle. Die Verkehrskanäle dienen der Übertragung von Nutzdaten, wie z.B. Sprache in leitungs- oder paketvermittelter Form. Die Signalisierungskanäle dienen der Übertragung von Daten, die für die Zuweisung von Kanälen oder der Lokalisierung der Mobilstation benötigt werden. Diese logischen Kanälen werden von den physikalischen übertragen. Für den GSM-Betrieb sind zwei Frequenzbänder mit 45 MHz Bandabstand reserviert. Der Frequenzbereich zwischen 935 und 960 MHz wird von den Feststationen (downlink) benutzt, der zwischen 890 MHz und 915 MHz dient als Sendebereich der Mobilstation (uplink). Insgesamt ist ein Trägerabstand von 200 kHz definiert und ein Grenzabstand von 100 kHz jeweils an den Grenzen des Frequenzbereiches, so das insgesamt 124 Kanäle zur Verfügung stehen. Diese Kanäle werden bei der TDMA-Technik durch ein Zeitmultiduplexverfahren in 8 Timeslots (Zeitschlitze) aufgeteilt, von jeweils 0,577 ms Länge. Die 8 Timeslots dieses Kanals werden zu einem TDMA-Rahmen zusammengefaßt. Die Timeslots werden durchnummeriert von 0 bis 7. Dieselben Timeslots in aufeinanderfolgenden Rahmen ergeben einen physikalischen Kanal. Eine Mobilstation verwendet im Uplink und Downlink dieselben Timeslots. Damit sie nicht gleichzeitig empfangen und senden muß, werden die TDMA-Rahmen des Uplinks mit drei Timeslots Verzögerung zum TDMA-Rahmen des Downlinks gesendet. Beim Verbindungsaufbau wird der zu einem Sprachkanal gehörende Timeslot über den Signalisierungskanal an die Mobilstation übermittelt. Die Nettodatenrate eines Timeslots der Luftschnittstelle beträgt im full-rate Verfahren 13 kb/s. Da die Luftschnittstelle verglichen mit leitungsgebundenen Übertragungswegen aber sehr fehleranfällig ist (Bitfehlerraten schlechter als 10^-3 sind keine Seltenheit), reduziert die aufwendige Fehlersicherung die effektiv nutzbare Datenrate auf 9,6 kb/s.

Jeweils ein Funkkanal-Paar kann also im Zeitmultiplex-Verfahren für bis zu acht Sprach- oder Datenverbindungen gleichzeitig genutzt werden. Die Gesamt-Rohdatenrate auf einem Funkkanal beträgt 270,83 kBit/s, wovon ein erheblicher Teil allerdings der Fehlererkennung und -korrektur dient.

	HLR Home Location Register	AC   Authenti- cation Center
	VLR Visitor Location Register	EIR Equipment Ident. Register				BTS Base Transceiver Station
		|				|
ISDN	_________	MSC Mobile Switching Center	______	BSC          Base Station Controller	_____	BTS Base Transceiver Station
						|
						BTS Base Transceiver Station
Aufbau eines GSM-Funknetzes

Beim Einschalten des GSM-Telefons wird anhand der Chipkarte in der AC-Datei geprüft, ob und bei welchem Netzbetreiber das Gerät registriert ist. In der Gerätedatei EIR können die Daten z.B. von gestohlenen Telefonen gespeichert werden, damit sie nicht mehr benutzt werden können. Wenn man den eigenen Heim-Bereich verläßt, wird eine Kopie der Gerätedaten von der HLR-Datei des Heim-MSC in die VLR-Datei des neuen regionalen MSC kopiert. Die Vermittlungszentralen (MSC) sorgen für den Übergang ins öffentliche ISDN und betreuen jeweils mehrere Basisstations-Zentralen BSC, von denen wiederum jede mehrere Basisstationen BTS steuern kann. Während der Fahrt erfolgt innerhalb weniger Millisekunden ein automatisches Handover zur nächsten Basisstation, ohne daß die Verbindung dadurch unterbrochen wird. Wenn man ins Ausland fährt, kann man sich dank Roaming in das Netz eines dortigen Providers einbuchen. Prinzipiell stellt der GSM-Standard die bei ISDN verfügbaren Dienstmerkmale wie z.B. Makeln (Wechsel zwischen zwei gehaltenen Gesprächen) zur Verfügung. Bei der Sprachübertragung arbeiten GSM-Telefone mit einem aufwendigen Kompressions-Verfahren (LPC, linear predictive coding, lineare Vorhersage-Codierung), um trotz der im Vergleich zu ISDN relativ geringen Datenrate eine halbwegs brauchbare Verständlichkeit zu erzielen. (Daß das noch keineswegs das Ende der Fahnenstange ist, beweist die nochmals halbierte Datenrate bei den Inmarsat-Phone-Geräten!)

GSM-Datenübertragung

1. Mobiltelefon mit Infrarot-Übertragung, im PC ist ein IRDA-Adapter sowie ein spezieller Treiber erforderlich.
2. Mobiltelefon mit speziellem V.24-Kabel; die GSM-Rohdaten-Decodierung erfolgt hierbei durch einen speziellen Windows-Treiber, das Kabel allein nützt also nichts, und dieses System ist nur unter Windows benutzbar!
3. Herkömmliches Mobiltelefon mit externem GSM-PCMCIA-Datenadapter für Laptops.
4. Reines Datenmodul (GSM-Transceiver mit V.24-, Antennen- und 12-V-Anschluß in der Größe einer Zigarettenpackung), z.B. Siemens-M1.
5. In PCMCIA-Karte eingebauter GSM-Transceiver, z.B. von Motorola.

2.7 GPRS

GPRS steht für "General Packet Radio Services" und hat die paketvermittelte Datenübertragung über die GSM-Luftschnittstelle zum Inhalt. GPRS unterstützt beinahe alle Datenübertragungsprotokolle, inklusive X.25 und IP. Damit kann der Benutzer mit jeder Datenquelle, wie z. B. dem Internet oder dem Intranet seines Unternehmens, verbunden sein. Der Benutzer zahlt bei GPRS das übertragene Datenvolumen und kann mit der Datenquelle ständig verbunden sein! E-Mails erreichen somit sofort seinen Empfänger und nicht erst nach Einwahl und Abfrage des Kontos beim ISP. Weiterhin sind bei GPRS höhere Datenübertragungsraten als bei "normalem" GSM möglich.

Bei einem GSM-Telefonat wird die Sprache in digitaler Form in Zeitschlitzen im System des Netzbetreibers übertragen. Hierbei teilen sich bis zu 7 Teilnehmer eine Sende-/Empfangsfrequenz. Ein weiterer Zeitschlitz wird zusätzlich für die Signallisierung benötigt. Die Wiederholrate dieser Zeitschlitze ist so hoch, das wir beim Telefonieren gar nicht merken, das die Sprache nicht kontinuierlich übertragen wird. Bei einer herkömmlichen Datenübertragung über das Handy wird also eine Leitung permanent für die Dauer der Verbindung aufrecht erhalten. Dies ist auch dann der Fall, wenn auf seiten des Anwenders gar keine Daten übertragen werden sollen, da er mit der Aufnahme von Informationen beschäftigt ist. Das ist für beide Seiten nachteilig: Der Netzbetreiber kann sein Netz nicht effizient ausnutzen, der Anwender muß ein teures Verbindungsentgelt bezahlen, obwohl er effektiv seine Verbindung nur einige wenige Minuten genutzt hat. Anders die Datenübertragung in lokalen Netzwerken (LAN) oder dem Internet. Diese Medien sind paketorientiert, das heißt die zu übertragenen Daten werden in kleine Pakete unterteilt und auf die Reise geschickt. Ist die Übertragung abgeschlossen, steht das Netz wieder für andere Anfragen zur Verfügung. Netzwerkkapazität wird also nur dann in Anspruch genommen, wenn sie benötigt wird, ist aber sofort wieder freigegeben, wenn keine Daten mehr übertragen werden müssen. GPRS basiert genau auf dieser paketvermittelten Technologie.

Bei paketvermittelten Diensten kann generell zwischen verbindungsorientierten und verbindungslosen Diensten unterschieden werden. Bei verbindungslosen Diensten (Datagrammdiensten) wird in jedem Paket die vollständige Adresse des Empfängers und Absenders abgelegt und unabhängig von den anderen Paketen durch das Netz geschleust. Pakete zwischen zwei Kommunikationspartnern im Netz gehen möglicherweise unterschiedliche Wege und können sich sogar überholen. Bei verbindungsorientierten Diensten ist der Übertragungsweg für die Dauer der logischen Verbindung fest vorgegeben. Verbindungsorientierung hat den Nachteil, daß für den Auf- und Abbau einer logischen Verbindung ein gewisser Verwaltungsaufwand entsteht und die Verbindung Ressourcen in den Vermittlungsstellen belegt. Sie bietet allerdings den Vorteil, daß die Reihenfolge der übertragenen Pakete gesichert ist und dem Anwender die Möglichkeit geboten wird, die Dienstqualität (quality of service, QOS) beim Verbindungsaufbau zu bestimmen. Die zur Verfügung stehende Übertragungskapazität wird bei GPRS von allen Teilnehmern in einer Funkzelle geteilt, d. h. ein Teilnehmer belegt die Funkstrecke nur, wenn wirklich Pakete übertragen werden. Es existieren Protokolle, die den fairen Zugriff auf die Funkstrecke gewährleisten. Desweiteren unterstützt GPRS den Übergang in öffentliche Paketnetze. Durch die Paketvermittlung kann einiger Overhead vermieden werden, wie er bei Leitungsvermittlung entsteht.So ergibt sich eine höhere Nettobitrate pro Zeitschlitz von 14 Kbit/s. Bei der maximalen Nutzung von acht Zeitschlitzen ergibt sich somit eine maximal erreichbare Nettobitrate von 110 Kbit/s. In GSM-Phase 2+ ist für GPRS eine Datenübertragungsrate bis knapp unter 100 Kbit/s vorgesehen.

GPRS unterstützt die Übertragung von Daten zwischen einem Sender und einem oder mehreren Empfängern. Sender bzw. Empfänger können mobile Geräte oder einfache Datenendeinrichtungen sein. Die Datenendeinrichtung ist entweder direkt an das GPRS-Netz oder an externe Datennetze angeschlossen, während mobile Geräte über die Basisstation an das GPRS-Netz angeschlossen sind. Die Realisierung von GPRS erfordert größere Änderungen in der Netzarchitektur von GSM, um die von GPRS unterstützte Paketvermittlung zu ermöglichen. Die wichtigste Änderung ergibt sich aus der Einführung der GPRS Support Nodes (GSN), die die Paketvermittlung übernehmen und als Gateway zu den Paketnetzen dienen. Die GSN sinf auch für das Mobilitätsmanagement (Roaming) der Teilnehmer verantwortlich. Hieraus ergeben sich die zwei Hauptfunktionen des GSN: die Gateway- und die Roamingfunktion. Für die Erfüllung dieser Funktionen sind zwei unterschiedliche Subsysteme vorgesehen. Die Gatewayfunktion wird vom Gateway GPRS Support Node (GGSN) wahrgenommen, während der Serving GPRS Support Node (SGSN) für das Roaming zuständig ist. Durch die Zuordnung einer temporären, dynamischen Adresse zur Mobilstation wird es dem SGSN möglich, beim Roaming eine Identifizierung der Mobilstation vorzunehmen. Aus der Sicht des Teilnehmers erfolgt die Adressierung wie gewohnt über seine IP-Adresse.

Um das reibungslose Nebeneinander von durchschaltevermittelten Kanälen (GSM) und paketvermittelten Kanälen im selben Netz gewährleisten zu können, muß auf der Luftschnittstelle eine dynamische Ressourcenverwaltung vorgenommen werden. Hierbei wird den durchgeschalteten Kanälen eine höhere Priorität zugeordnet, indem in der Aufbauphase einer GSM-Verbindung der betroffene Kanal für GPRS-Pakete gesperrt wird. Innerhalb eines Trägers können die verfügbaren Zeitschlitze nebeneinander von GSM und GPRS genutzt werden. Zu einem bestimmten Zeitpunkt kann so ein Teil der Zeitschlitze durch GSM genutzt werden, während ein anderer Teil der Zeitschlitze von GPRS-Diensten belegt ist.

Bei den von GPRS unterstützten Diensten wird unterschieden zwischen Point-to-Point-Diensten (PTP) und Point-to-Multipoint-Diensten (PTM):

• PTP-Dienste unterstützen die Übertragung eines oder mehrerer Pakete zwischen zwei Benutzern. Die Übertragung kann verbindungslos oder verbindungsorientiert erfolgen. Die verbindungslosen GPRS-Dienste (PTP-CLNS, connection-less network service) sind konsistent zu ISO 8348 (connection-less network layer definition). GPRS unterstützt laut Standard alle Applikationen, die auf dem Internet-Protokoll (IP) der TCP/IP-Protokollfamilie basieren. Verbindungsorientierte GPRS-Dienste (PTP-CONS, connection-oriented network service) stellen eine logische Beziehung zwischen zwei Benutzern her (virtuelle Verbindung), über die die Datenübertragung erfolgt, und sind konsistent zu ISO 8348.
• PTM-Dienste unterstützen die Übertragung von einem Absender zu einer Empfängergruppe, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem vorgegebenen geographischen Gebiet befinden. Jeder GPRS-Teilnehmer hat die Möglichkeit, sich für eine oder mehrere Teilnehmergruppen registrieren zu lassen. Diese Gruppen sind entweder Dienstanbietern oder Applikationen zugeordnet. Es gibt zweierlei PTM-Dienste:
  • PTM-Multicast (PTM-M): Die Daten werden in alle vom Absender angegebenen Gebiete übertragen, entweder an alle Empfänger in diesen Gebieten oder nur an die angegebenen Teilnehmergruppen.
  • PTM-Group Call (PTM-G): Die Daten werden nur an eine spezielle Teilnehmergruppe gesendet, und zwar nur in denjenigen Zellen eines geographischen Gebietes, in denen sich Teilnehmer der Gruppe befinden. Dies bedeutet, daß dem Netz, anders als bei PTM-M, alle Teilnehmer der Gruppe, die sich zum Sendezeitpunkt innerhalb des Gebietes befinden, bekannt sein müssen. Das geographische Gebiet wird bei PTM-G vom Absender des Gruppenrufs für alle Datenübertragungen, die sich auf diesen Ruf beziehen, festgelegt.

2.8 UMTS

Weil man sich jedoch noch nicht über die exakte Festlegung der Netzwerk-Architekturen einigen konnte, wird man in den Anfangstagen, also etwa ab dem Jahr 2002 (in Japan will man schon 2001 beginnen) noch die bestehenden Netz-Infrastrukturen benutzen. Man wird übrigens wegen der bestehenden Abwärtskompatibilität hier bei uns die jetzt in Betrieb befindlichen GSM-Handys weiter benutzen können.

1998 wurde ein Rahmenstandard ausgearbeitet. Darin enthalten sind sowohl die angestrebten Ziele bei der Verwirklichung des Projektes als auch ein Zeitplan bis zur Einführung des Systems.

1. Höhere Kapazität und Bandbreite:
   • mindestens 144 kbit/s (Ziel 384 kbit/s) bei einer maximalen Geschwindigkeit von 500 km/h in ländlichen Gebieten (rural outdoor)
   • mindestens 384 kbit/s (Ziel 512 kbit/s) bei einer maximalen Geschwindigkeit von 120 km/h in suburbanen Gebieten (suburban area)
   • mindestens 2 Mbps bei quasistationärem Betrieb bis 10 km/h in städtischen Gebieten
2. Dienste: Das UMTS soll ein breites Spektrum von Sprach-, Video- und sowohl leitungs- als auch paketvermittelten Datendiensten für Multimedia-Anwendungen und Internet-basierte Dienste über die Funkschnittstelle erlauben. Als Beispiele sind hier neben den gewohnten Sprach-, Paging-, und E-Mail-Diensten dann auch Multimedia-Dienste für Video-Mails, Musik- und Fernsehübertragung, Bildtelefonie und Datenbankabfragen als Implementation denkbar.
3. Universelle Funkschnittstelle: Eine einheitliche Luftschnittstelle (UMTS Terrestrial Radio Access, UTRA) für die schnurlose Telefonie, Satellitenfunk, den Mobilfunk und den drahtlosen Ortsanschluß (DECT) soll die Konvergenz der Netze fördern.
4. Interoperabilität: Innerhalb der Netze soll der Dual-Mode/Dual-Band-Betrieb von GSM und UMTS, sowie das Roaming zwischen GSM- und UMTS-Netzen unterschiedlicher Betreiber gewährleistet sein.
5. Dienstportabilität: Es soll ein nahtloser Diensteübergang zwischen unterschiedlichen Netzen möglich sein und dem einzelnen Nutzer in jedem Netz seine Virtual Home Environment zur Verfügung stehen.
6. Migrationsfähigkeit: Den Netzbetreibern soll ein "sanfter" Übergang von GSM- zu UMTS-Netzen ermöglicht werden.

Um die Übertragungsgeschwindigkeit bei UMTS auf die oben genannten Werte steigern zu können, bedarf es noch einigen Aufwands in der Übertragungstechnik. In der Special Mobile Group (SMG) der ETSI hatte sich die Entscheidung auf zwei konkurrierende Systeme zugespitzt, die zum Einsatz kommen sollen. Auf der einen Seite das von einer Allianz von Alcatel, Bosch, Italtel, Motorola, Nortel, Siemens und Sony favorisierte TD-CDMA-Zugriffsverfahren, das sich eng an das TDMA-Zugriffsverfahren (Time Division Multiple Access) von GSM anlehnt und auf der anderen das von Ericsson und Nokia propagierte WCDMA-System, das eine breitbandige Weiterentwicklung des CDMA-Verfahrens (Code Division Multiple Access) darstellt.

Bei der ETSI hat man sich entschieden, für die Luft-Schnittstelle (also fr die Übertragungs-/Modulationsart per Hochfrequenz) eine Kombination aus Mehrfachzugriff im Breitband-Code-Multiplex (Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA) und im Zeitmultiplex-Zugriff (Time Division Multiple Access, TD/CDMA) einzusetzen. WCDMA wird zur Versorgung größerer Gebiete und TD/CDMA für lokale Anwendungen genutzt werden. Insgesamt verspricht das CDMA-Verfahren eine hühere Kanalkapazität und niedrigeren Leistungsverbrauch im Handy bei GSM-ähnlicher Sprachqualität. Gearbeitet werden wird übrigens in Europa in zwei Frequenzbändern bei 1950 und 2150 MHz.

TD-CMDA
Entlang der Zeitachse, pro Trägerfrequenz, verwendet das TD-CMDA dieselbe Grundstruktur wie das GSM-System. Die Bandbreite eines Trägers ist bei TD-CMDA jedoch mit 1,6 MHz achtmal größer als die eines 200-kHz-GSM-Trägers. Dies erlaubt es, jedem Timeslot wiederum mit bis zu acht "Kode-Schlitzen" zu füllen, von denen wiederum jeder einen zusätzlichen Verkehrskanal definiert. Dabei wird das Sendesignal mit einer Chiprate von 2,167 Mchips/s über die gesamte Breite des Trägers von 1,6 MHz gespreitzt. Der Vielfachzugriff auf die Funkschnittstelle besteht demnach in der Zuordnung eines Trägers, eines Timeslots im Rahmensignal und eines zugehörigen Codes zu einem Verkehrskanal. Insgesamt ergeben sich so 64 Sprachkanäle pro Träger. Mit diesen 64 Kanälen kann man nun flexibel die verschiedenen Datenraten von 9,6 kbps bis 2 Mpbs einstellen, indem man die Kanäle kombiniert.

Die identische Rahmenstruktur und Taktung vereinfacht das Zusammenwirken mit den herkömmlichen GSM-Systemen beträchtlich. Die Handover-Prozeduren beim Wechsel von einer Funkzelle in die Nächste sind weitgehend die gleichen wie im bestehenden GSM-System und die Dual-Mode-Endgeräte lassen sich mit wenig Aufwand realisieren. Weiterhin läßt sich die GSM-Technik so schrittweise erweitern und das Risiko eines Systembruchs vermeiden. Durch eine paketvermittelte Datenübertragung würde der Nutzer den Übertragungskanal nur dann in Anspruch nehmen, wenn tatsächlich Datenpakete übertragen werden. So kann die gesamte Bandbreite des Übertragungsweges als Pool allen Anwendern zur Verfügung gestellt werden und somit effizienter als bei den leitungsvermittelten Übertragungsverfahren des jetzigen GSM-Systems genutzt werden.

WCMDA
Bei diesem System sind GSM und WCMDA zwei unabhängige Systeme. Zwar stützt sich das WCMDA-Netz in seiner Architektur auf die selben Komponenten wie die GSM-Netze, doch das Verfahren, mit dem der Zugriff auf die Luftschnittstelle erfolgt, ist grundlegend anders. WCMA trennt die verschiedenen Kanäle ausschließlich durch nutzerspezifische hochbitratige Codes, sogenannten Spreizcodes, mit denen das Sendesignal multipliziert und damit in ein über den gesamten Frequenzbereich verteiltes Rauschen transformiert wird, aus dem nur ein synchron mit dem selben Code operierenden Empfänger es wieder herausfiltern kann. Die Träger werden hierbei auf 5 MHz verbreitert, was eine bessere Steuerung der Sendeleistung der Mobilstation zulässt.

Das Verfahren erlaubt sowohl paket- als auch leitungsvermittelte Dienste mit mehrfachen Verbindungen gleichzeitig pro Sitzung. Beim Verbindungsaufbau muss nicht erst ein freier Timeslot oder eine freie Frequenz gesucht werden und der Wechsel der Nutzerbitrate gestaltet sich verhältnismäßig einfach. Auch müssen keine Frequenzpläne erstellt werden: Dieselben Frequenzen können in benachbarten Zellen erneut verwendet werden. Beim GSM-System darf wegen dem nötigen Störabstand erst in jeder 9. Zelle dieselbe Frequenz wiederverwendet werden, bei TD-CMDA wenigstens noch in jeder dritten.

Bei diesem Verfahren muß eine kompliziertere Handover-Prozedur verwendet werden, dadurch werden die Ressourcen von zwei Basisstationen gleichzeitig beansprucht. Zudem reagiert das System sehr sensibel auf Schwankungen des Signalpegels, was eine aufwendige Fast Power Control Prozedur zum Anpassen der Sendeleistung verlangt. Zudem würden die Abmessungen eines WCMDA-Handys größer ausfallen, weil zu dem WCMDA-Modul zusätzlich ein GSM-Modul und ein DECT-Sende- und Empfangsteil integriert werden müßte.

Da sich bisher keiner dieser beiden Vorschläge durchsetzen konnte, einigte man sich auf einen Kompromiss, der auf ein TD/WCMDA-System hinzielt. Danach soll dort, wo die UMTS-Schnittstelle mit Kanalpaaren im Frequenz Division Duplex für den Up- und Downlink-Channel arbeitet, die WCMDA-Technik zum Zuge kommen; beim FDMA-Betrieb im Time Division Duplex mit nur einem Träger für den Hin- und Rückkanal hingegen TD-CMDA. Das Wideband-CMDA wird damit stärker an die Zeitstruktur des GSM-Systems angepasst, und TD-CMDA kann die Aufgaben der Schnurlostelefonie und des asymetrischen Datenverkehrs übernehmen. Ob damit das Ziel eines einheitlichen Air Interface nur noch formal aufrecht erhalten wird oder ob es gelingt, die Stärken beider Systeme zu vereinen, bleibt abzuwarten.

HSDPA
HSDPA (High Speed Downlink Paket Access) steht für schnelle Übertragungen im Downstream-Bereich. HSDPA ist somit als eine softwareseitige Erweiterung der bestehenden UMTS-Netze anzusehen. Mithilfe dieser Technik werden die bestehenden UMTS-Netze besser genutzt, Datenpakete können durch HSDPA deutlich schneller übertragen werden. Standard-UMTS ermöglicht bisher Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 384 Kbit/s. Dank HSDPA werden deutlich höhere Downloadgeschwindigkeiten von zurzeit bis zu 1,8 MBit/s ermöglicht. Teilweise stehen sogar Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu 3,6 MBit/s zur Verfügung.

Durch den weiteren Ausbau der HSDPA Technik ist es dann möglich, dass der Nutzer mit bis zu 7,2 MBit/s im Funknetz surfen kann. Mit diesen angebotenen Leistungen ist das Funknetz UMTS schon fast mit DSL auf einem Niveau. Die HSDPA Technik, die auch als Express-UMTS, Breitband-UMTS oder UMTS-Broadband bezeichnet wird, ist als äußerst positive Erweiterung für bestehende UMTS-Netze anzusehen. Durch die neuen Techniken ist es möglich, die UMTS-Netze besser zu nutzen und Datenpakete bedeutend schneller zu übertragen.

Im Bereich der Upload-Geschwindigkeiten wird der HSUPA-Standard (High Speed Upload Packet Access) mit Werten zwischen 1,4 MBit/s und 2,0 MBit/s angegeben. Ab 2010 bauen einige Anbieter den Standard auf 2,0 MBit/s aus.

Weitere Infos und Möglichkeiten zum Gedankenaustausch bietet das UMTS-Forum:

http://www.umts-forum.org

2.9 LTE (Long Term Evolution)

LTE eignet sich sehr gut, um ländliche Gebiete mit Breitband-Internet zu versorgen. Derzeit gibt es in Deutschland noch rund 5000 "weiße Flecken", also Orte in Deutschland, in denen noch kein Internet mit DSL-Geschwindigkeit zur Verfügung steht. Dank LTE müssen keine langen Kabel von entsprechenden Knoten aus in die Dörfer gelegt werden und auch die Investitionen in ein dichtes Netz von UMTS-Masten entfällt. Ein einzelner LTE-Sendemast kann einen wesentlich größeren Bereich abdecken. Für die meisten Kunden stehen nur rund zwei Megabit pro Sekunde zur Verfügung, weil sie sich die maximale Datenrate mit den anderen Nutzern der Funkzelle teilen müssen.

In ihren Bemühungen diese "weißen Flecken" zu schließen, achtete die Bundesregierung im Rahmen ihrer Breitband-Strategie dann auch darauf, dass die unversorgten Gebiete als erste erschlossen werden. Oberste Priorität haben dabei breitbandlose ländliche Gemeinden mit weniger als 5000 Einwohnern. Die Landesregierungen der Bundesländer konnten dabei eine Liste von Orten anlegen, die von den Netzbetreibern zuerst versorgt werden müssen. Erst nachdem 70 % dieser Orte von den Netzbetreibern erschlossen wurden, dürfen auch dichter besiedelte Gebiete erschlossen werden. Bis zum Jahr 2016 sollen dann 90 % aller Haushalte versorgt sein.

Die Versteigerung der LTE-Frequenzen endete im Mai 2010. Neben dem 800-MHz-Bereich sind noch Frequenzen in den Bereichen um 1,8 GHz, 2,0 GHz und 2,6 GHz versteigert worden. Dabei waren vor allem die LTE-Lizenzen um 800 MHz hart umkämpft und gingen an die Telekom, Vodafone und O₂. Den 2,6-GHz-Bereich teilen sich alle vier Netzbetreiber, der Frequenzbereich mit 2,0 GHz ging allein an den Mobilfunker O₂.

Im Prinzip funktioniert LTE wie der Datenturbo HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) bei UMTS. Die Unterschiede liegen in den technischen Details:

• Frequenzen: Zuerst bauen die Netzbetreiber LTE-Sender im Frequenzbereich 800 MHz auf. Sie haben eine große Reichweite und sollen das platte Land versorgen. In den Innenstädten funken LTE-Sender auf 2.600 MHz für höhere Datenraten.
• Bandbreite: Im Gegensatz zu UMTS arbeitet LTE nicht nur auf verschiedenen Frequenzbereichen, sondern auch mit verschieden breiten Sendesignalen. Je höher diese Bandbreite ist, desto schnellere Datenübertragung. Auf 800 MHz erzeugen die Netzbetreiber höchstens zehn MHz breite LTE-Signale. Damit sind 50 Mbps möglich. Auf 2.600 MHz sind 20 MHz und Datenraten bis 100 Mbps möglich.
• Latenzzeiten: Diese sollen beim LTE-Standard kleiner als 5 ms sein. Noch ein weiterer Vorteil von LTE ist die ausschließliche paketorientierte Datenübertragung. Durch sie werden die Datenübertragungskosten für die Schnittstelle und der Stromverbrauch für Mobilgeräte geringer ausfallen.
• Störsicherheit: UMTS überträgt Sendesignale auf einem fünf MHz breiten Kanal, dabei treten oft Störungen auf. Bei LTE sind die 10 oder 20 MHz breiten Frequenzblöcke in jeweils 180 kHz breite Kanäle aufgeteilt.
• Antennen: LTE-Geräte besitzen mindestens vier Antennen, mit denen sie empfangen und senden. Die "Multiple Input Multiple Output"-Technik (MIMO) erhöht ebenfalls das Tempo. Bricht das Tempo ein, schaltet der LTE-Mast auf eine weniger schnelle, aber stabilere Übertragung um.

Weitere Infos: www.ltemobile.de/uploads/media/LTE_Einfuehrung_V1.pdf.

2.10 Bevor es Internet für alle gab: Mailboxen, Online-Dienste und BTX

Aus dieser Isolation heraus entstanden dann einerseits Mailboxdienste wie Compuserve, die weltweit Rechner unterhielten (Einwählpunkte, 'Points of Presence'). Die Daten laufen aber in einer Zentrale zusammen. Einen anderen Weg, die lokale Begrenzung zu überwinden, sind die Mailboxnetze wie z. B. Fidonetz, Zerberusnetz oder Mausnetz (von Spöttern als 'Tiernetze' tituliert). Hier tauschen die Mailboxrechner nachts oder sogar stündlich die neuen Mitteilungen vollautomatisch untereinander aus. Beim Fidonetz ging das beispielsweise hierarchisch zu. Übergeordnete Knotenrechner tauschten die Informationen mit der darunterliegenden Hierarchistufe aus. Dort wurde dann genauso verfahren, bis die Info am Ende der Kette (dem sogenannten 'Point') angelangt war. Ein weiterer Unterschied vieler Mailboxnetze war die Form der Datenweitergabe von Einträgen in 'schwarzen Brettern' und E-Mail. Beim Fidonetz wurden die Daten grundsätzlich nach dem gleichen Verfahren transportiert, es wurde hier in 'personal mail' (entpricht E-Mail) und 'netmail' (entspricht News) unterschieden. Später wurde bei fast allen größeren Mailboxen neben den lokalen Informationen auch ein Zugang zum Internet in Form von News und E-Mail geboten. Außerdem gab es Übergänge (Gateways) zwischen den Netzen.

Die verschiedenen Online-Dienste zeichneten sich durch teilweise sehr unterschiedliche Angebote aus. Die beiden größten in Deutschland waren AOL und T-Online. Sie boten alle ein großes Angebot an Tagesinformationen (Agenturnachrichten, Börseninformationen etc.), Computerinformationen und elektronischen Treffpunkten (Diskussionsforen und Konferenzen). Erst sehr spät kam Microsoft mit seinem 'Microsoft Network' (MSN) hinzu, das beim Launch von Windows 95 noch heftig beworben wurde. Aber inzwischen war der Internetzug unaufhaltsam am Rollen und die Truppe von Bill schaffte es gerade noch mit Hängen und Würgen, aufzuspringen. Heute sind MSN nur noch ein Portal, ALO eher ein Filmproduzent, T-Online wieder in T-Com eingegliedert und Compuserve gänzlich verschwunden.

Im weitesten Sinn gehörte auch das deutsche Bildschirmtext-System (BTX) zu den Mailboxen (aber eben vom Hoheitsträger betrieben). Die Deutsche Bundespost startete einen interaktiven Online-Dienst, der anfangs ein spezielles Btx-Gerät erforderte. Ab dem 15. September 1983 sollten alle Bundesbürger über Zugänge in Berlin, Düsseldorf, Frankfurt, Hamburg und München den Dienst nutzen können. Ab Mitte 1985 sollte Btx bundesweit zum Ortstarif erreichbar sein. Bis Ende 1986 werde Btx mehr als 1 Million Teilnehmer haben, verkündete damals die Bundespost zuversichtlich.

Aber auch hier gab es Vorgänger. Bereits im Jahre 1977 wurde ein BTX-Feldversuch auf Basis des britischen Viewdata-Systems gestartet. Die Briten experimentierten damals mit der Technik, Textdaten in der Austastlücke des Fernsehbildes zu versenden. Aus diesen Versuchen entstand der heute noch gebräuchliche Videotext. Der Feldversuch lief in Westberlin und Düsseldorf/Neuss mit rund 6000 Teilnehmern. Das allein kostete von 1977 bis 1988 rund 100 Millionen DM. Das erste BTX krankte an grober Grafik und langsamem Bildschirmaufbau. 1983 folgte dann der oben erwähnte erweiterten CEPT-Standard mit 4096 statt bisher 8 Farben und 340 statt 92 alphanumerische Zeichen. Das neue System zur "Bürgerkommunikation" kostete (neben einer einmaligen Anschlussgebühr von 55 DM) 8 DM Pauschale pro Monat. Pro Btx-Nachricht (heute: E-Mail) kassierte man 30 Pfennig. Anbieter konnten vom Nutzer bis zu 9,99 DM für den Aufruf einer einzigen Btx-Seite verlangen.

1993 wurde BTX Bestandteil des neu geschaffenen Dienstes 'Datex-J'. Die erwarteten Nutzerzahlen nach dem offiziellen Start 1983 wurden allerdings nie erreicht. So sollten es 1986 rund eine Million sein, tatsächlich waren es aber nur 60 000. Die Million wurde erst zehn Jahre später erreicht, nachdem Btx ab 1995 mit dem neuen T-Online-Angebot inklusive E-Mail und Internet-Zugang gekoppelt worden war. BTX verlor zunehmend seine Bedeutung aufgrund der Konkurrenz durch das offene Internet. Am 31. Dezember 2001 wurde der ursprüngliche Btx-Dienst offiziell abgeschaltet und nur noch eine abgespeckte Variante für Online-Banking bis zum 10. Mai 2007 betrieben.

Der Dienst wurde auch in Österreich und der Schweiz angeboten, bei den Franzosen führte man einen ähnlichen Dienst durch die Hintertür ein: Kleine Mintel-Bildschirme wurden kostenlos an Haushalte ausgegeben, wenn man auf papierne Telefonbücher verzichtete. 3,7 Millionen Haushalte akzeptierten bis 1987 das Angebot, eine weitere Million kaufte sich das Gerät.

Mit BTX wurde der Chaos Computerclub (CCC) deutschlandweit berühmt. Mit dem legendären BTX-Hack wurde schon kurz nach dem Start des Systems die erste Sicherheitslücke gefunden. Nachlesen kann man das in einen netten Interview mit dem CCC-Gründer Wau Holland (Bild) bei Heise.

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