Shared Medium bei Kabel, LTE, VDSL, Glasfaser und WLAN: Was dahinter steckt

10 Minuten
Internetkabel von Unitymedia
Bildquelle: Unitymedia
Wer über Internetzugänge spricht, hört auch immer wieder den Begriff Shared Medium – in der Regel als Begründung für einen zu langsamen Internetzugang. Doch warum wird Shared Medium überhaupt verwendet? Wo sind die Effekte von Shared Medium besonders deutlich welche Vorteile und Nachteile bringt Shared Medium überhaupt mit sich?

Definitionssache: Was ist Shared Medium?

Der Begriff Shared Medium wird im Internet-Bereich verwendet, wenn sich mehrere Personen die zur Verfügung stehende Bandbreite einer Technologie teilen müssen. Dabei geht es nicht primär darum, dass sich die Mitglieder eines Haushaltes die Bandbreite ihres Anschlusses teilen, sondern darum, dass fremde Menschen sich eine zur Verfügung stehende Netzkapazität teilen. Im Grunde passiert das bei allen Internetzugangsformen, egal ob DSL, VDSL, Glasfaser, Kabel oder Mobilfunk. Der Unterschied besteht darin, wie viele Menschen sich in einem Shared Medium die Kapazität teilen und wie groß diese Kapazität ist. Entsprechend positiv oder negativ sind die Auswirkungen von Shared Medium.

Shared Medium im Kabelnetz: Gefühlt negativ

Vor allem, wenn es um Internet per Kabel geht, wird Shared Medium immer wieder negativ behaftet erwähnt. Das liegt daran, dass die Kabelnetzbetreiber zu schnell zu stark gewachsen sind, aber ihre Netze nicht ausreichend ausgebaut haben. Der Ausbau der Kabelnetze erfolgt in Segmenten oder Cluster. In diesen Clustern steht die Gesamtkapazität zur Verfügung. Üblicherweise sind dieses etwas mehr als 1,2 GBit/s. Nach unbestätigten Informationen haben Kabelnetzbetreiber zum Teil mehrere hundert oder gar mehr als 1.000 Kunden auf einen solchen Cluster geschaltet, womit pro Kunde bei 1.000 Kunden noch 1,2 MBit/s zur Verfügung stehen, wenn alle Kunden gleichzeitig im Internet surfen. Wird ein Cluster verkleinert, so steigt die Bandbreite, die pro Nutzer bei gleichzeitiger Nutzung zur Verfügung steht. Relevant ist diese Überbuchung vor allem in den Abendstunden, wenn das Internet in vielen Haushalten zum Beispiel für Streaming-Anwendungen genutzt wird. Denn dann wird konstant hohe Bandbreite benötigt, während es beim normalen Surfen und Herunterladen am Rechner eher Traffic-Spitzen sind, die sich nur selten überschneiden. Die Verkleinerung eines Clusters ist in der Regel mit Bauarbeiten verbunden: Glasfaserleitungen müssen verlegt und Technik muss neu installiert werden.

In den Startzeiten von Kabel-Internet war der Ausbau auf diese Weise jedoch praktisch, denn anders als bei DSL oder VDSL musste nicht sofort flächendeckend verdichtet werden. Denn der Kabelstandard DOCSIS erlaubt es, die Daten über mehr als 60 Kilometer zu transportieren. Die Anbieter konnten sich den Bedarf und die Nachfrage in den einzelnen Gebieten ansehen und dann bedarfsgerecht nachjustieren und ausbauen.  Nur geschah das oftmals nicht rechtzeitig, weswegen Kabel-Internet immer noch einen schlechten Ruf in Bezug auf das Shared Medium hat. Und tatsächlich ist es auch heute noch in vielen Regionen hilfreich, vor dem Wechsel zu einem Kabelanbieter seine Nachbarn nach deren Erfahrung mit dem Anbieter zu fragen – vorausgesetzt, sie sind dort Kunde. Fairerweise muss aber auch gesagt werden: Es gibt zahlreiche Regionen in Deutschland, in denen der Ausbau rechtzeitig vorgenommen wurde und sich die versprochenen Kabelnetz-Datenraten von mehreren hundert Megabit pro Sekunde auch erzielen lassen.

Auch mit dem kommenden Standard DOCSIS 3.1 wird sich am Grundprinzip des Kabelnetzes in Bezug auf Shared Medium nichts ändern. Es bleibt ein Netz, in dem es eine Gesamtkapazität pro Netzsegment gibt. Diese teilen sich die aufgeschalteten Kunden. Allerdings wird die Kapazität bedeutend größer und die Kunden pro Segment gleichzeitig weniger. Wie das erreicht wird, zeigt ein Hintergrundtext zu DOCSIS 3.1.

Shared Medium im Mobilfunk: LTE, UMTS und GSM sind immer geteilt

„Surfen mit bis zu 300 MBit/s per LTE“ – das klingt in der Werbung zu schön, um wahr zu sein. Und das ist es auch. Denn jedes Mobilfunknetz ist ein Shared Medium. Ein Sendemast beziehungsweise ein Antennensegment versorgt immer mehrere Nutzer. Je nachdem wie eng die Antennen stehen und wie viele Menschen sich in einem Gebiet aufhalten, ist in der Folge auch das Antennensegment mehr oder weniger stark ausgelastet. Die beworbenen Maximal-Bandbreiten von – je nach Anbieter – 225, 300 oder 500 MBit/s gibt es trotzdem: Sie befinden sich als Gesamtkapazität in der Luft und wären dann nutzbar, wenn niemand anderes im gleichen Moment Daten überträgt. Da es grundsätzlich eine Art Grundrauschen der Smartphones gibt, ist es selbst nachts um 3 Uhr höchst unwahrscheinlich, diese beworbenen Datenraten voll ausschöpfen zu können – zumal einige Mobilfunkanbieter nachts Strom sparen und die Kapazität eines Antennenstandortes reduzieren.

Um das Phänomen der sinkenden Datenraten in Gebieten mit vielen Nutzern zu reduzieren, haben die Netzbetreiber zwei Möglichkeiten: Sie können die Antennenstandorte zum Beispiel weiter verdichten. So werden beispielsweise an stark frequentierten Orten mittlerweile Smallcells eingesetzt, die nur wenige hundert Meter im Umkreis versorgen – dafür aber mit voller Kapazität. Alternativ können die Netzbetreiber meistens auch noch weitere Frequenzen aufschalten. Je mehr Frequenzen und Frequenzbänder genutzt werden können, desto höher ist die Gesamtkapazität der Funkzelle und somit auch die Geschwindigkeit für jeden einzelnen Nutzer. Allerdings haben die Netzbetreiber nicht unendlich Frequenzen zur Verfügung – und sie müssen die Daten auch zum Sendemast transportieren können. Auch hier kann eine Überbuchung vorliegen, etwa wenn die Anbindung per Richtfunk erfolgt. 

Was kann ich gegen zu langsames LTE tun?

Wer von einem überlasteten Netz betroffen ist, hat wenig Möglichkeiten, etwas dagegen zu tun. Nicht immer ist ein Standortwechsel in eine nicht überlastete Zelle möglich, der Ausbau lässt sich auch nicht forcieren. Ein entscheidender Tipp kann jedoch sein, das Handy auszutauschen. Denn nicht alle Handys unterstützen alle Frequenzbänder und Technologien. So sind die vergangenen Jahre nicht nur weitere Frequenzen zur LTE-Nutzung hinzugekommen, sondern auch die Zusammenschaltung von Frequenzen (Carrier Aggregation) sowie moderne Antennen-Technologie (MiMo).
Shared Medium ist im Mobilfunk übrigens kein spezielles Phänomen von LTE oder UMTS: Auch die GSM-Netze waren bei Sprachverbindungen schon ein Shared Medium, denn pro genutzter Frequenz können nur 8 Gespräche gleichzeitig geführt werden. An die gefürchteten Netzüberlastungen zum Jahreswechsel werden sich viele Handynutzer noch erinnern.

Glasfaser per FTTH, FTTB und VDSL: Das unerwartete Shared Medium

Glasfasernetze werden als die zukunftsfähigsten und hoch performantesten Netze beschrieben. Von einer Gigabit-Gesellschaft ist gerne die Rede. Doch auch Glasfaser-Netze basieren auf dem Prinzip des Shared Medium.

VDSL: Moderner Glasfaser-Ausbau ist ein geteiltes Medium

VDSL wird in der Regel über Multifunktionsgehäuse (MFG) auf dem Bürgersteig realisiert. Bis zu diesem ist ein Glasfaserkabel verlegt, ab dort wird dann die Kupferleitung eingesetzt. Die Kupferleitung muss sich der Kunde nicht mit anderen Nachbarn teilen, allerdings können sich die Signale verschiedener Haushalte stören, was mit der Vectoring-Technik versucht wird, auszugleichen. Alle Kunden eines MFG müssen sich dann jedoch die Kapazität der Glasfaserleitung teilen. Pro MFG werden je nach Gebiet mehrere hundert Kunden versorgt. Hätten nun 500 Kunden jeweils 100 MBit/s gebucht, so müsste der Anbieter, der dieses MFG betreibt diesen mit 10 GBit/s anbinden, damit kein Shared-Medium-Effekt zu spüren ist.
Da jedoch nie alle Kunden gleichzeitig ihre Leitungen voll ausnutzen, wird mit einer Überbuchung gearbeitet. Doch die Telekom beruhigt in einem Statement gegenüber der Redaktion von inside handy ihre Kunden: „Wir haben unsere Netze ständig im Blick, insbesondere bei der Zu- und Abführung des Verkehrs von unseren Anschlussnetzknoten“, teilte ein Sprecher der Redaktion von inside handy mit. Im Anschlussknotennetze messe die Telekom kontinuierlich im 15-Minuten-Takt die Auslastung auf der Glasfaseranbindung. „Erreicht sie einen definierten Schwellwert, wird automatisch eine Erweiterung angestoßen. So wird die Qualität für die Dienste der Kunden in unserem Netz immer gewährleistet.“

Überraschung: Auch FTTH und FTTB sind meistens ein Shared Medium

Die meisten FTTH-Netze, die Glasfaser bis zum Kunden in die Wohnung bringen, werden in Deutschland auf Basis der GPON-Technologie gebaut. Dabei handelt es sich um eine Shared-Medium-Technologie, bei der je nach Ausbauart bis zu 32 oder 64 Kunden auf eine einzelne Glasfaser geschaltet werden. Sie teilen sich eine Gesamtkapazität von 2,5 GBit/s. Bei Mehrfamilienhäusern wird dieser 2,5-GBit/s-Cluster in der Regel pro Haus realisiert, auch wenn dort keine 32 Wohneinheiten existieren. So lassen sich auch der für diese Technik benötigte optische Splitter im Technikraum installieren.

Doch kein Standard, ohne den es nicht schon eine Erweiterung gibt: Mit XGPON wären die Glasfasernetze auf GPON-Basis in der Lage, 10 GBit/s über die Leitung zu übertragen. Dafür seien keine Änderungen an der passiven Basisinfrastruktur – also den Glasfaserkabeln zwischen Central Office und Kundenwohnung – nötig, so die Telekom. Die nächste Generation PON-Systemtechnik sei mit GPON koexistent. In der Praxis werde das XG-PON System auf einer anderen Wellenlänge in den Faserbaum übertragen. Der Kunde, der diese hohen Datenraten benötigt, bekommt ein anderes Endgerät zugeschickt, alle anderen Kunden können ihr Endgerät behalten. Doch auch bei einer solchen Ausrüstung bleibt FTTH ein Shared Medium – wenngleich ein sehr gutes und schnelles.

Gegenüber inside handy bestätigte die Telekom, sie setze beim FTTH-Ausbau auf ein 1:32 Splitting bei einer 2,5 GBIt/s-Zuführung. „Bei den aktuellen Verkehrsprognosen ist das auch in den nächsten Jahren kein Problem. Falls wir beobachten, dass es eng wird, steht mit XGPON (10 G) schon die Nachfolgetechnologie bereit“, heißt es von der Telekom.

Sofern die Splitter in die Wohnung der Kunden verlagert werden, kommen die Datenströme aller Nachbarn in jeder Wohnung an. Der Splitter filtert die für ihn bestimmten Daten heraus. Die anderen, fremden Daten, können nicht ausgelesen werden. Vorteil dieser Methode: Es müssen weniger einzelne Glasfasern vom Netzknoten in die Häuser gezogen werden. Das reduziert die Kosten – auch für die Technik im Netzknoten.

Nur, wenn jeder Kunde eine eigene Glasfaser bis in die Wohnung bekommt und diese bis zur Vermittlungsstelle durchgebunden ist, kann davon gesprochen werden, dass es sich nicht um ein Shared Medium handelt. In Deutschland baut so zum Beispiel die Deutsche Glasfaser aus. Doch auch diese Glasfaser-Sammelpunkte haben eine Anbindung, die sich dann wieder alle Kunden teilen. Letztlich ist es bei jeder Technologie mal früher oder mal später so: Das Internet ist ein Shared Medium. 

Heimvernetzung: WLAN ist ein geteiltes Medium

WLAN-Netze sind heute die übliche Art, Internetsignale in der eigenen Wohnung zu verteilen. Damit holt sich jeder Internetkunde automatisch ein Shared Medium ins Haus. Denn nicht nur, dass sich alle Haushaltsmitglieder das WLAN-Netz und die Kapazität teilen – auch die Nachbarn nutzen WLAN. Und zwar oft auf den selben Frequenzen. Je mehr Nachbarn ein Haushalt hat, desto größer ist die Chance, dass andere Nachbarn die gleiche Frequenz in ihrem WLAN eingeschaltet haben. So lange diese keine Daten übertragen, ist das nur selten ein Problem. Übertragen aber alle gleichzeitig Daten, ist die Frequenz voll und die Netze stören sich gegenseitig. Hier kann ein Frequenzwechsel helfen – idealerweise direkt ins 5-GHz-Band, das hier etwas besser und nicht so überlastet ist.

FTTH, FTTB, FTTC: Wenn Glasfaser schnelles Internet brin

Deine Technik. Deine Meinung.

Und was sagst du?

Bitte gib Dein Kommentar ein!
Bitte gibt deinen Namen hier ein