Schon in den dreissiger Jahren des vergangenen Jahrhunderts hatte man erkannt, dass sich Telefonleitungen zu mehr als nur zum Telefonieren nutzen lassen. Bis zu drei Langwellen-Rundfunkprogramme konnten beispielsweise von 1930 bis 1966 in Deutschland, der Schweiz und Italien via sogenanntem Drahtfunk mit recht hochwertiger Übertragungsqualität empfangen werden. Erst mit dem Umstieg von Langwelle auf Mittelwelle und Ultrakurzwelle wurde die Tonqualität des Drahtfunks durch die Rundfunkübertragung übertroffen. Auch bei der breiten Einführung des Internets liess sich durch Nutzung der bestehenden Telefoninfrastruktur viel gewinnen. Die kostengünstige Verfügbarkeit von Signalprozessoren erlaubte den Rückgriff auf die alte Idee, die Telefonleitung zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen zu nutzen – diesmal zur bidirektionalen Übertragung von hochfrequent modulierten digitalen Daten für Hin- und Rückpfad.
Maximale Transferraten erreicht?
Durch die Ausweitung der Übertragungsfrequenz, die durch die Verfügbarkeit immer schnellerer Signalprozessoren möglich wurde, erreichten die DSL-Technologien SHDSL, ADSL, ADSL2, ADSL2+, VDSL und VDSL2 immer höhere Bandbreiten und Übertragungsfrequenzen. Was mit HDSL und 2 Mbit/s, bei der Frequenz von 340 kHz begann, liefert zurzeit im reellen Betrieb im Downstream 50 Mbit/s und 10 Mbit/s im Upstream, bei einer Frequenz von bis zu 30 MHz. Naturgemäss nimmt bei zunehmender Frequenz die Dämpfung zu, sodass das Signal in der hochfrequenten Flanke immer schwächer wird. Gerade hier sind aber – wegen der hohen Frequenzen – die meisten Bandbreitengewinne zu erwarten.
Aufgrund dieser Problematik sah man das Ende der Nutzungsdauer der Kupferleitungen gekommen. Glasfasern mit ihren schier unerschöpflichen Möglichkeiten sollten das neue Übertragungsmedium sein, das die Bandbreite für zukünftige Anwendungen zur Verfügung stellt. Allerdings sind die Netzbetreiber nur zögerlich bereit, die Investitionen für die neue Glasfaserinfrastruktur zu tätigen. Was also liegt näher als der Versuch, das Potential der Telefonleitungen für einen Zwischenschritt zu steigern.
Vectoring VDSL solls richten
Da Telefonleitungen ungeschirmt in Bündeln mit bis zu 200 Teilnehmern eingebettet sind, ist eine DSL-Übertragung immer von einem Signalgewirr begleitet. Die Übertragungen der benachbarten Teilnehmer verstärken den natürlich vorhandenen Geräuschteppich, beispielsweise durch Radio, TV und andere Elektrogeräte. Dadurch wird die theoretisch zu erwartende Bandbreite von 250 Mbit/s nicht erreicht. Auch die 100 Mbit/s des VDSL2-Standards sind daher heute nur bei sehr kurzen Leitungslängen und ohne andere Teilnehmer im Bündel zu erreichen. Gelänge es, das Stimmengewirr in dem Leitungsbündel zu kompensieren, könnte sich auch bei mehreren Teilnehmern und einer Leitungslänge von 800 m eine Bandbreite von 100 Mbit/s realisieren lassen. Hier setzt «Vectoring» VDSL an.
Vectoring ist ein Verfahren, das dafür sorgt, die «normale» VDSL2-Übertragung zu verbessern und dadurch Bandbreite und/oder Reichweite zu erhöhen. Bislang sorgen bei VDSL2 elektromagnetische Störungen wie Übersprechen dafür, dass nach einigen hundert Metern die tatsächlich erzielte Übertragungsgeschwindigkeit deutlich abnimmt. Mit Vectoring lässt sich vom Zugangsknoten aus, von dem die Kupferkabel zu den Teilnehmern geführt werden, dieses Übersprechen grösstenteils ausschalten. Die Verfügbarkeit von zunehmend kostengünstiger Rechenleistung erlaubt eine Bearbeitung aller Teilnehmersignale und damit – via digitaler Kompensation – eine Erhöhung der Bandbreite. Konkret wird dazu im DSL-Zugangspunkt durch Messung aller Signale in einem Kabelbündel das Übersprechen ermittelt. Mit dieser Information lässt sich das VDSL2-Signal so modifizieren, dass sich entlang des Weges zum Teilnehmer alle Störsignale durch die künstlich addierten Signale aufheben. Nur der Geräuschteppich äusserer Störer bleibt übrig. So können 80 bis 100 Mbit/s über die Telefonleitung zuverlässig realisiert werden. Da hier kontinuierlich das Übersprechen aller Leitungen erfasst wird, liefert Vectoring VDSL auch sehr nützliche Informationen bei der Fehlersuche und Wartung der Leitungen.
Der Draht ist noch nicht am Ende
Auch 100 Jahre nach Installation der traditionellen Telefontechnik ist der gute alte Draht noch nicht am Ende. Mit 100 Mbit/s erschliesst Vectoring VDSL einen Bandbreitenbereich, der bis dahin nur effizient geschirmten Leitungen und Glasfaserübertragungsstrecken vorbehalten war.
Dr. Wolfgang Spahn
Dr. Wolfgang Spahn ist CTO der Keymile-Gruppe und Geschäftsführer von Keymile in Bern.
