Der schnelle Internetzugang via TV-Kabel

Es gibt verschiedene Alternativen zu ADSL. Internet via TV-Kabel ist in der Schweiz schon länger in Betrieb als ADSL, jedoch sehr an den Kabelanbieter bebunden. Der Kabelanbieter (z.B. Cablecom einer der grössten der Schweiz) muss die Technik so ändern, dass nicht nur Daten vom Anbieter ins Haus kommen, sondern auch retour. Das ist mit grossem Aufwand und Kosten verbunden, daher ist das noch nicht überall möglich.

• Verschiedene Schweizer Provider für ADSL, TV-Kabel, SkyDSL, WLL, etc.

Technologie

Ursprünglich war die Technologie nur für eine Einwegkommunikation vorgesehen.

Beschreibung folgt!

Vorher:

Für Interaktives Fernsehen und Internetdienste ist eine Zweiwegkommunikation (Bidirektionale Verbindung) nötig. Dafür müssen sämtliche Aktivkomponenten  erweitert resp. ersetzt werden. Um auch den nötigen Datendurchsatz nebst den vielen gewünschten TV-Programmen zu erhalten, mussten die Anbieter auf höhere Frequenzbänder ausweichen.

Nachher:

Kapazitäten und Flaschenhälse

Genau wie beim Telefonnetz mit seinen zweiadrigen Kupferleitungen gibt es auch im Breitbandverteilnetz einen Unterschied zwischen der Leistungsfähigkeit des zugrundeliegenden Kupferkoaxialkabels und den tatsächlich durch die eingebaute Technik genutzten Möglichkeiten. 
Zur Zeit wird im Netz der Telekom für die Verteilung der Programme das Frequenzspektrum von etwa 45 MHz bis zu einer oberen Grenzfrequenz von etwa 450 MHz genutzt. Im Bereich von 6 MHz bis rund 29 MHz sind einzelne Frequenzbänder für eventuelle Rückkanäle vorgesehen. Die Fernsehkanäle belegen den Bereich bis etwa 300 MHz mit jeweils 7-MHz-Fenstern.

Kanal- und Frequenzraster: Derzeit ist das Breitbandverteilnetz der Telekom überwiegend in 450-MHz-Technik aufgebaut. Die Rückkanäle sind von der Frequenzplanung her zwar vorgesehen, aber kaum durchgängig realisiert.

Dieser Bereich ist in praktisch allen Bereichen des Netzes voll belegt. Platz für neue Dienste findet sich dagegen in dem auch als Hyperband bezeichneten Frequenzbereich zwischen 300 und 450 MHz. Oberhalb der 300-MHz-Grenze beträgt die Bandbreite eines Kanals 8 MHz, insgesamt lassen sich also im Hyperband bis zu 18 Kanäle unterbringen.

Das Koaxialkabel kann darüber hinaus Frequenzen bis in eine Grössenordnung von 860 MHz übertragen. Einzelne Pilotprojekte belegen zur Zeit das Spektrum bis 600 MHz für den Test neuer Dienstleistungen. Insgesamt liessen sich damit oberhalb der 450-MHz-Grenze weitere 40 bis 50 Kanäle zu je 8 MHz Bandbreite realisieren.

Mit diesen Angaben kann man nun überschlägig die Kapazität des Koaxialkabels berechnen. In einem 8-MHz-Kanal lassen sich nach dem gegenwärtigen Stand der Technik 30 MBit/s übertragen. Unterstellt man, dass für Datenanwendungen im privaten Haushalt wie zum Beispiel Fast Internet 2 MBit/s ausreichen, so können mit der Kapazität eines Kanals 15 Nutzer unabhängig versorgt werden.

Die Kapazität des gesamten Hyperbandes reicht daher für 270 gleichzeitige Verbindungen. Weitere rund 600 Verbindungen zu je 2 MBit/s könnten zumindest theoretisch realisiert werden, wenn die Übertragungstechnik den Bereich bis 860 MHz ausreizen würde. Mit zunehmender Bandbreite sinkt natürlich die Zahl der gleichzeitigen Verbindungen. Eine künstliche Grenze stellt allerdings die 10BaseT-Schnittstelle dar, die üblicherweise Kabelmodems mit dem Computer verbindet und auf 10 MBit/s begrenzt ist. Erst mittels neuer Peripherie-Schnittstellen wie etwa FireWire (IEEE 1394) kann man die Kapazität von Kabelmodems ausschöpfen - FireWire erreicht bis zu 400 MBit/s, während Kabelmodems bis zu 36 MBit/s übertragen.

Aufbau eines Hybridnetzes: Die breitbandigen Datenströme führen Glasfaser-Overlay-Netze bis an die D-Linie heran. Dort erst werden sie in das Kupferkoaxialnetz eingespeist.

Umgekehrt steigt die Anzahl der Anwender, wenn dem einzelnen Anschluss nur noch eine geringere nutzbare Bandbreite zugeteilt wird. Bei 500 kBit/s zum Beispiel um das Vierfache auf rund 1080 gleichzeitige Verbindungen.

Schon diese kurze Abschätzung zeigt, dass die möglichen Kapazitäten des Kabels auf jeden Fall für kleinere Inselnetze völlig ausreichen. Bei grösseren Netzen mit einigen zehntausend Anschlüssen hängt die Performance des shared medium dagegen sehr stark von der tatsächlichen Nutzerzahl und dem Nutzerverhalten ab. 
Speziell Fast Internet hat einen Burst-artigen Charakter, das heisst, die Bandbreite von zum Beispiel 2 MBit/s wird vom einzelnen Anschluss nicht dauerhaft, sondern nur kurzfristig zu bestimmten Zeitpunkten (bei einem Download) in Anspruch genommen. Genau wie bei einem Ethernet-LAN könnten so wesentlich mehr Nutzer das Koaxkabel gleichzeitig nutzen. Und genauso wie im LAN wird die Performance ab einer bestimmten Last und Nutzerzahl schlagartig zusammenbrechen.

Die eingebauten Verstärker mit ihrer 450-MHz-Grenze und die mangelnde Rückkanalfähigkeit stellen in allen Koax-Netzen einen weiteren Engpass dar (zunehmend werden jedoch TV-Glasfasernetze verlegt, die Frequenzen bis zu 862 MHz und auch darüber hinaus übertragen).

Für das Dilemma der Koax-Netze gibt es zwei Lösungen. Der Netzbetreiber kann sich auf die vorgegebene Grenzfrequenz beschränken und den Rückkanal über einen anderen Weg realisieren. Oder aber er ersetzt die `aktiven´ Kabelstrecken mit breitbandiger Glasfaser und speist die Signale erst nach dem letzten Verstärker der C-Kabel in die D-Kabel ein. Vom ursprünglichen Koax-Netz würden nur die letzten passiven Netzausläufer benutzt. Dann lassen sich Rückkanäle ebenfalls über das Koaxialkabel realisieren, da das ursprüngliche Hindernis, die `aktiven´ Koax-Strecken, ausgeräumt ist. Ein zweiter Anschluss entfällt, und zudem kann der Rückkanal sogar breitbandig realisiert werden.

Über breitbandige Rückkanäle schliessen in den USA bereits seit Monaten verschiedene Gesellschaften ganze Landesbezirke an das Internet an. Beispielsweise startete Cox@home bereits im Dezember 96 (www.cox.com). In Belgien erschliesst derzeit die Firma Telenet in Zusammenarbeit mit Motorola ihr Fernsehkabelnetz für Telefonie und Datenübertragung (rund 2,4 Millionen Anschlüsse). Zu der Handvoll Anbieter in Deutschland zählt die Firma KMS in München mit ihrem Stadtnetz CyberCity (www.cablesurf.de). Viele Wiener Bezirke versorgt die Firma Telekabel mit einem Highspeed-Internet-Zugang (www.telekabel.at).
Eine Übersicht verschiedener Schweizer-Anbieter finde sie unter www.netville.ch/isp.htm .

Prinzip Kabelmodem

Bis hier ist sicher deutlich geworden, dass man ein Kabelmodem nicht mit einem herkömmlichen Modem am analogen Telefonanschluss vergleichen kann. Es ermöglicht keine Ende-zu-Ende-Verbindungen zwischen zwei Teilnehmern. Ähnlich xDSL ist es Teil eines möglichen Anschluss-Angebotes des jeweiligen Netzbetreibers. Von der Funktion her lässt es sich mit einer Ethernet-Karte vergleichen. Zu seinen Aufgaben gehören eben nicht nur die Funktionen Senden und Empfangen, sondern zum Beispiel auch die Steuerung des Zugriffs auf das shared medium Koax-Kabel.

Derzeit gibt es mehrere Gruppierungen, die an einem Standard arbeiten. Zu nennen wären unter anderem MCNS, IEEE 802.14 oder auch DAVIC (Digital Audio Visual Council). In den einzelnen Gruppen finden sich Hersteller, Kabelnetzbetreiber oder auch Programmanbieter in unterschiedlichen Konstellationen. Wie so oft bei Startphasen neuer Technologien, existieren entsprechend den unterschiedlichen Arbeitsergebnissen verschiedene Kabelmodemtypen. Im weiteren Verlauf werden überarbeitete Arbeitsergebnisse über die ITU in einen weltweiten Standard einfliessen. Bis dahin müssen sich vor allem die Netzbetreiber mit unterschiedlichen Lösungen abfinden. Die Inkompatibilitäten verhindern bisher den Mischbetrieb in einem Netz.

Kabelmodemsysteme speisen die Daten an der Kopfstelle zusätzlich zu den vorhandenen Programmangeboten in das baumförmige Netz ein. Die Geräte beim Nutzer fungieren als Netzabschlüsse und filtern die gesendeten Daten aus dem Gesamtspektrum heraus. Daher ist auch das Kabelmodem an das Frequenz- beziehungsweise Kanalraster gebunden. Das System belegt in dem jeweiligen Inselnetz ungenutzte 8-MHz-Kanäle für seine Zwecke - die ungenutzten Kanäle liegen je nach Netz in verschiedenen Bereichen.

In Downstream-Richtung kommt als Modulation 64 QAM zum Einsatz (Quadrature Amplitude Modulation), in Upstream-Richtung dagegen das Verfahren QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying). Unterschiede zwischen den Standardisierungsansätzen gibt es zum Beispiel bei der Frage nach der Einbindung von ATM, bei den benutzten Fehlerkorrekturverfahren oder beim Verfahren zur Verkehrssteuerung. 

Schallmauer Schnittstelle

Kabelmodems können nach derzeitigem Stand bis zu 36 Megabit pro Sekunde übertragen. Aktuelle Modelle werden noch über das Ethernet-Interface 10BaseT an den Computer angeschlossen, welches aber nicht über 10 MBit/s hinauskommt.
Es gibt mittlerweile modernere und weitaus schnellere Schnittstellen als 10BaseT.

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Stand: 26. April 2006