Fakten und Zahlen
Seit 2016 haben das Land, der Bund und die Kommunen mehr als 5 Milliarden Euro in den kommunalen Breitbandausbau in Baden-Württembergs investiert.
Kapitel 1 Entwicklung und Technologien
Leistungsfähige und flächendeckend verfügbare digitale Infrastruktur ist die Grundvoraussetzung, um die digitale Transformation der Wirtschaft und Gesellschaft voranzutreiben. Daher steht neben der Stärkung der digitalen Sicherheit und Souveränität der Ausbau der digitalen Infrastruktur im Fokus der landeseigenen Digitalisierungsstrategie. Verschiedene Breitband-Zugangstechnologien – wie z. B. Glasfaser, Mobilfunk oder Satellit – tragen dazu bei, den enorm wachsenden Bedarf an Breitbanddiensten zu decken.
Entwicklung des Peak Traffics: Der Datenhunger wächst
Der internationale Datenverkehr wächst kontinuierlich. An einem der größten Internetknoten der Welt, dem DE-CIX in Frankfurt, wurde am 19. September 2023 erstmals ein Datendurchsatz von 15,29 Terabit pro Sekunde (Tbit/s) verzeichnet – parallel zum Start der UEFA Champions League Saison 2023/24 und dem Software-Update eines namhaften Smartphone-Herstellers. Damit wurde die Schallmauer von 15 Tbit/s zum ersten Mal durchbrochen. Zum Vergleich: Dies entspricht der Übertragung von knapp 5 Millionen Videos in HD-Qualität zur gleichen Zeit oder 3,4 Milliarden beschriebenen DIN-A4-Seiten, einem Stapel von mehr als 370 Kilometern Höhe.
Die Spitzenwerte und Weltrekorde in Bezug auf den Datendurchsatz pro Sekunde (Tbit/s) am DE-CIX Frankfurt reihen sich in immer kürzer werdenden zeitlichen Abständen aneinander.
Diesem Wachstumstrend folgt auch deutschlandweit die Entwicklung des Gesamtdatenvolumens in Milliarden Gigabyte (Exabyte) und das durchschnittliche Datenvolumen pro Anschluss in Gigabyte (GB). Im Jahr 2022 belief sich das gesamte Datenvolumen in Deutschland auf 121 Milliarden GB. Das durchschnittliche Datenvolumen je Festnetzanschluss betrug im gleichen Jahr 275 GB. Auch beim Mobilfunk wächst der Bedarf an mobilen Datendiensten um 30 bis 40 Prozent pro Jahr. So belief sich das mobile Datenvolumen im Jahr 2022 auf insgesamt 6.714 Millionen GB.
Der Grund für das rasant wachsende Datenvolumen ist insbesondere die immens gestiegene Nutzung von Digitaldiensten im Alltag. Neue Anwendungen werden immer datenhungriger. Gleichzeitig nehmen deren Vernetzung und deren Interkonnektivität zu. Anwendungen wie 8K-Fernsehen, Virtual/Augmented Reality, Digital Learning, Internet of Things, Telemedizin oder autonomes Fahren werden in Zukunft immer wichtiger und erfordern stetig höhere Bandbreiten und Übertragungen in Echtzeit. Diesen Anforderungen können perspektivisch ausschließlich Glasfaser- und leistungsfähige Mobilfunknetze gerecht werden.
Überblick über verfügbare Breitband-Zugangstechnologien
Der rasant wachsende Bedarf an Breitbanddiensten stellt hohe Erwartungen an die Leistungsfähigkeit verfügbarer Zugangstechnologien. Je nach Anforderung oder Einsatzgebiet tragen die verschiedenen Zugangstechnologien zu einer flächendeckenden Versorgung mit schnellem Internet bei. Und abhängig davon weisen diese auch Vor- und Nachteile auf. Eine Zusammenfassung der verfügbaren Breitband-Zugangstechnologien ist in der Abbildung 1 dargestellt:
Koaxialkabel sind zweipolige Kabel mit konzentrischem Aufbau. Das hybride Glasfaser-Koaxialkabel (HFC), das sowohl Glasfaser als auch Koaxialkabel aus Kupfer kombiniert, ermöglicht mit dem Standard DOCSIS 3.1 Bandbreiten von bis zu 1 Gbit/s im Download. Mit der Weiterentwicklung zu DOCSIS 4.0 erhöht sich perspektivisch die maximale Downloadgeschwindigkeit auf 10 Gbit/s, das Uploadtempo steigt auf 6 Gbit/s.
Bei FTTC (Fiber to the Curb) werden die Glasfaserkabel bis in die Nähe der Wohnung verlegt, in der Regel bis zum Kabelverzweiger (KVz). Die weitere Übertragung zum Endnutzer erfolgt dann per Kupferkabel. Die über Kupferleitungen realisierbare Bandbreite ist stark von der Beschaffenheit und Länge des Kupferkabels abhängig. Mit FTTC sind Bandbreiten von bis zu 250 Mbit/s im Download möglich.
Während bei FTTB (Fiber to the Building) der Glasfaser- anschluss am Hausübergabepunkt angeschlossen wird, reicht bei FTTH (Fiber to the Home) der Glasfaseranschluss in die Wohnung bzw. zum Endgerät. In beiden Varianten sind symmetrische Bandbreiten von über 1 Gbit/s bei gleichzeitig geringer Latenz möglich.
Internet über Satellit ermöglicht eine schnelle, kostengünstige und flächendeckende Versorgung, insbesondere in Einzel- oder Randlagen. Je geringer die Entfernung der Satelliten zur Erdoberfläche, desto höhere Download- und Uploadgeschwindigkeiten sind möglich. Moderne Satellitengenerationen und -konstellationen erlauben bereits Bandbreiten von bis zu 100 Mbit/s im Download.
4G (LTE) und 5G sind Mobilfunkstandards der neusten Generation für mobile Endgeräte (Smartphones, Tablets, Laptops etc.). Mit 5G sind Geschwindigkeiten von über
1 Gbit/s im Download und Datenübertragungen in nahezu Echtzeit möglich.
KOAXIALKABEL
Bandbreite (Download) bis zu 1 Gbit/s
Vorteile: Sehr hohe Bandbreiten zu geringen Kosten
Nachteile: Shared-Medium, weitere Erschließung nicht vorgesehen, derzeit keine symmetrischen Bandbreiten
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FTTC (Glasfaser und Kupfer)
Bandbreite (Download) bis zu 250 Mbit/s
Vorteile: hohe Bandbreite, Ausbaufähighkeit, geringe Kosten
Nachteile: nicht gigabitfähig, längenabhängige Technologie, erneuter Tiefbau bei Migration auf FTTB/H
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FTTB/FTTH (Glasfaser)
Bandbreite (Download) > 1 Gbit/s
Vorteile: gigabitfähig, sehr hohe und symmetrische Bandbreiten
Nachteile: hohe Kosten durch Tiefbaumaßnahmen bis zum Haus
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SATELLIT
Bandbreite (Download) < 100 Mbit/s
Vorteile: flächendeckend schnell verfügbar
Nachteile: nicht gigabitfähig, Shared-Medium, vergleichbar hohe Latenz
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4G/5G
Bandbreite (Download) 4G bis zu 300 Mbit/s und 5G > 1 Gbit/s
Vorteile: mobile breitbandige Anwendungen, 5G gigabitfähig
Nachteile: Shared-Medium, Funkverbindung u. U. störanfälling, Standortsuche schwierig
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Die verschiedenen Zugangstechnologien schaffen die Grundvoraussetzung für neue Anwendungen, Geschäftsmodelle und Innovationen. Von besonderer Bedeutung sind die Zukunftstechnologie Glasfaser, die Mobilfunkstandards der neusten Generation sowie die Satellitentechnologie.
Die folgende Grafik stellt die verschiedenen Netzbestandteile und Netztechnologien sowie die darauf aufbauenden Anwendungen und Geschäftsmodelle beispielhaft dar.
Aktive Komponenten sind alle Geräte, die im Breitbandnetz verwendet werden, welche die aktiven Signale verarbeiten bzw. verstärken und hierzu eine Stromversorgung benötigen. Zu dieser Gruppe gehören u. a. Hubs und Switches, Router, Bridges, optische Nodes, optische Verstärker, Splitter, PoP (Point of Presence) und Firewalls.
Zur passiven Netzinfrastruktur zählen Komponenten eines Netzes, die andere Netzkomponenten aufnehmen sollen, selbst jedoch nicht zu aktiven Netzkomponenten werden; hierzu zählen unter anderem Leerrohre, Leitungsrohre, Einstiegsschächte, Verteilerkästen, Masten, Antennenanlagen und andere Trägerstrukturen öffentlicher Versorgungsnetze.
Der Backbone bildet die Basis jedes Breitbandnetzes. Es handelt sich dabei um ein auf Lichtwellenleitern (Glasfaser) basierendes technisches Basisnetz, das die zentralen Knotenpunkte (PoP = Point of Presence) auf regionaler Ebene verbindet.
Bei einem FTTC-Netz (Fiber to the Curb) wird die Glasfaser vom PoP bis zum letzten Kabelverzweiger im Ortsnetz verlegt. Von dort aus führen meist Kupferleitungen zu den Endkunden („letzte Meile“). Je größer die Entfernung zum Kabelverzweiger ist, desto geringere Datenübertragungsraten sind realisierbar.
Bei einem HFC-Netz (Hybrid Fiber Coax) führt das HFC- Kabel direkt ins Haus. Es wird u. a. zur Übertragung von Fernsehsignalen verwendet.
Bei einem FTTB-Netz (Fiber to the Building) führt die Glasfaserleitung direkt ins Haus. Dieses Netz wird auch Höchstgeschwindigkeitsnetz genannt.
Bei einem FTTH-Netz (Fiber to the Home) führen die Glasfaserleitungen zum Gebäude und diese werden über eine Inhouse-Verkabelung bis in die Wohnung verlegt.
Freileitungen bieten eine gute, kostengünstigere Alternative zu erdverlegten Glasfaserleitungen in Regionen mit schwieriger Siedlungsstruktur, schwieriger Topografie
oder schwieriger Geologie.
Mobilfunkmasten werden ebenfalls mit Glasfaser angebunden. In Extremlagen kommt auch Richtfunk zur Anbindung der Standorte zum Einsatz.
| 1. Mobilität Breitband ermöglicht intelligente Verkehrssysteme, die Staus und Emissionen vermeiden und fördert das moderne, automatisierte und nachhaltige Fahren. | 2. Gesundheit Breitband ermöglicht die digitale Prävention, Diagnose, Therapie und Vorsorge, optimal angepasst an die künftigen Bedürfnisse der Menschen. |
| 3. Bildung und Weiterbildung Breitband ermöglicht im Bildungswesen neue didaktische Mittel, Verbreitungswege sowie den Zugang zu Bildung und gesellschaftlicher Teilhabe. | 4. Wirtschaft Breitband ermöglicht die Wettbewerbsfähigkeit und die gegenseitige Vernetzung der Wirtschaft sowie die Ansiedlung neuer Unternehmen. |
| 5. Wissenschaft Breitband ermöglicht Spitzenforschung aus Baden-Württemberg dank des Zugangs zu Daten, wissenschaftlicher Literatur sowie Lehr- und Lernmaterial. | 6. Verwaltung und Kommunen Breitband ermöglicht, dass alle Verwaltungsleistungen online zugänglich sind und damit einen effizienten und bürgerfreundlichen Service. |