Zugang über das Telefonnetz - Analoger Zugang, ISDN, xDSL

Allen beschriebenen Technologien gleich, ist der Zugang zum Internet über das bestehende kupferbasierte Telefonnetz.

Der analoge Netzzugang erfolgt unter Verwendung eines Analog-Modems, das die digitalen Daten des Teilnehmers in analoge Signale für den Transport auf der Teilnehmeranschlussleitung (TAL) wandelt. Die TAL ist im Regelfall das Teilstück eines Teilnehmeranschlussnetzes, welches als Leitung vom Hauptverteiler (HVt) in der Vermittlungsstelle (TVSt) bis zum Endkunden reicht und besteht normalerweise aus Kupferdoppeladern. In der TVSt werden die analogen Signale für die digitale Weiterleitung über das Weitverkehrsnetz wieder demoduliert. Der Zugang per Analog-Modem ist mit einer Datenrate von maximal 56 kbit/s möglich. Das Integrated Services Digital Network (ISDN) stellt die erste Form eines digitalen Zugangs über das Teilnehmeranschlussnetz dar. Bei ISDN werden die Daten digital auf der Teilnehmeranschlussleitung übertragen, eine Analog-Digital-Wandlung ist also nicht mehr erforderlich. Ein Zugang ins Internet per ISDN kann mit einer maximalen Datenrate von 128 kbit/s (mit Kanalbündelung) erfolgen. Sowohl der Analog-Zugang als auch der Zugang per ISDN zählen aufgrund der niedrigen Datenraten zu den schmalbandigen Technologien.

Die Zugangsform DSL nutzt ebenfalls die vorhandene Kupferinfrastruktur des Telefonnetzes. Das ist Ursache dafür, dass DSL heutzutage die am weitesten verbreitete Breitbandtechnologie ist. DSL steht für Digital Subsciber Line und bezeichnet eine Protokollfamilie für die breitbandige digitale Datenübertragung über die Kupferdoppeladern zwischen dem Endkundenanschluss und dem nächsten HVt. Für die verschiedenen Arten an DSL-Techniken hat sich die Abkürzung xDSL als Oberbegriff durchgesetzt. Das x dient als Platzhalter für andere Buchstaben bzw. Buchstabenkombinationen, mit denen die verschiedenen Techniken unterschieden werden. Vereinfacht können die xDSL-Verfahren in zwei Gruppen unterteilt werden: Symmetrical DSL (SymDSL, SDSL) und Asymmetrical DSL (AsymDSL, ADSL). Die Bezeichnungen beziehen sich darauf, wie die zur Verfügung stehende Datenrate für die jeweilige Richtung des Datentransports aufgeteilt wird.

AsymDSL ist besonders auf den Privatkundenmarkt ausgerichtet. Die Besonderheit hierfür ist der namensgebende asymmetrische Datenstrom, d. h. die Bitrate in Richtung zum Teilnehmer, die sogenannte Abwärtsrichtung oder auch Downstream (DS), ist höher als in der Gegenrichtung, der sogenannten Aufwärtsrichtung oder auch Upstream (US). Diese Eigenschaft passt zum typischen konsumierenden Nutzungsverhalten privater Teilnehmer und bietet durch geeignete technische Maßnahmen die Möglichkeit, im Vergleich zu symmetrischen Bitraten höhere Reichweiten zu erzielen. Das zweite typische Merkmal von AsymDSL ist die zusätzliche Übertragung des Telefondienstes. AsymDSL verwendet auf der Telefonleitung ein Frequenzband oberhalb des für analoge Sprachtelefonie oder ISDN genutzten Frequenzbereiches. So können während des DSL-Betriebs oder bei Störungen Fax, analoges Telefon oder ISDN weitergenutzt werden. Die heute überwiegend im Einsatz befindlichen Vertreter von AsymDSL sind ADSL2 und dessen Modifizierung ADSL2+, die vor allem höhere Bitraten in DS-Richtung ermöglicht. In Tabelle 2 werden die maximal möglichen Datenraten der Verschiedenen ADSL-Verfahren wiedergegeben.

Die aktuellste Version der SymDSL-Familie stellt die DSL-Art namens SHDSL.bis dar. Mit diesem Verfahren können symmetrisch bis zu 7,5Mbit/s über relativ große Entfernungen bereitgestellt werden. Da dieser Internetzugang unabhängig vom Telefonanschluss bereitgestellt wird, weist er eine hohe Upstream-Geschwindigkeit auf und wird daher oft von kleineren Geschäftskunden bevorzugt. SHDSL.bis erlaubt auch das Zusammenschließen mehrerer Kupferdoppeladern, sogenanntes bonden. Dadurch können die Bandbreite bzw. die Reichweite erhöht werden. Dieses Verfahren eignet sich somit auch in Gebieten, die mit ADSL-Verfahren nicht versorgt werden können. Es bietet sich außerdem zur Anbindung von Basisstationen in Mobilfunk- und sonstigen Funknetzen an das Weitverkehrsnetz an.

Durch die Nutzung eines breiten Frequenzbandes können mit den xDSL-Verfahren vergleichsweise hohe Datenraten erzielt werden. Zudem steht jedem Nutzer eine dedizierte Leitung exklusiv zur Verfügung. Die anliegende Datenrate muss also nicht mit anderen aktiven Nutzern geteilt werden. Doch auch bei den xDSL-Verfahren beeinflussen verschiedene Faktoren die Datenrate. So können Resonanzeffekte, Verzerrungen und Fremdeinstrahlungen die benutzten Teile des Frequenzspektrums beeinträchtigen. Sowohl mit steigender Frequenz als auch mit zunehmender Entfernung zum HVt erhöht sich die Leitungsdämpfung. Im Umkehrschluss nimmt mit steigender Datenrate die Reichweite ab bzw. verringert sich die Datenrate mit steigender Länge der Leitung.

Die physikalischen Möglichkeiten der Kupferdoppelader sind mit ADSL2+ beinahe komplett ausgereizt. Um noch höhere Datenraten erzielen zu können, wurde daher VDSL entwickelt. Aber erst die zu ADSL kompatible Nachfolgetechnik VDSL2 konnte sich hierzulande durchsetzen. Mit dieser recht neuen Technik können bis zu 100 Mbit/s symmetrisch über einige hundert Meter übertragen werden. Probleme ergeben sich bei dieser Technologie durch gegenseitige Beeinflussungen auf den Doppeladern bei wachsenden Beschaltungsgraden. Mittels eines Verfahrens namens Dynamic Spectrum Management Level 3 (DSM L3) wird eine zukünftige Verdoppelung der bisherigen Datenraten bzw. eine deutliche Erhöhung der Reichweiten im Vergleich zum heutigen VDSL2 angestrebt. Die VDSL-Technologie stellt somit eine Möglichkeit dar, die Einsatzzeit der Kupferleitungen noch etwas zu verlängern. Aufgrund der niedrigen Reichweiten muss die aktive Technik aus der TVSt allerdings näher zum Teilnehmer rücken. Zu diesem Zweck werden sogenannte DigitalSubscriber Line Access Multiplexer (DSLAM), auch Multifunktionsgehäuse (MFG) genannt, in einigen hundert Meter Entfernung zum Kunden i.d.R. an den Standorten bisheriger Kabelverzweiger (KVz) installiert. Die DSLAMs werden über Glasfaser mit der TVSt verbunden. Aus diesem Grund werden die VDSL-Technologien mit den Glasfasertechnologien in Verbindung gebracht, denn in der Tat stellen sie eine hybride Lösung aus Kupfer und Glasfaser dar.