125-mal schneller als DSL
|Von: Jörg Geiger
VDSL ist schon schnell, doch die neue Breitband-Technik G.fast schickt Daten mit bis zu zwei GBit/s durch die Leitung. CHIP erklärt, wie das funktioniert. Im Video erfahren Sie zudem, welcher DSL-Provider nach einer Auswertung von 5 Millionen Speedtests aktuell die besten Datenraten liefert.
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Schnelle Internetverbindungen setzen sich in Deutschland nur langsam durch. Ende 2017 wies der Breitbandatlas der Bundesregierung die Verteilung der verfügbaren Geschwindigkeiten in Deutschland aus. Anschlüsse mit mindestens 16 MBit/s gibt es demnach schon für 91,9 Prozent aller Haushalte - schon für Geschwindigkeiten von mindestens 50 MBit/s fällt die Verfügbarkeit allerdings deutlich auf 80,5 Prozent.
Höhere Geschwindigkeiten werden gar nicht erst ausgewiesen und sind nach wie vor die Ausnahme. Damit sich das ändert, soll zum einen Glasfaser viel stärker als bisher zum Einsatz kommen. Gleichzeitig wird auch der VDSL-Nachfolger G.fast entwickelt. Der Clou: G.fast nutzt die bestehenden Kupferkabel und erreicht trotzdem in erster Ausbaustufe eine Bandbreite von 1 GBit pro Sekunde. In Ausbaustufe zwei soll die Technik sogar 2 GBit pro Sekunde durch die Leitung jagen, 125 Mal so viel wie der schnellste DSL-Anschluss. G.fast wird von der ITU (International Telecommunication Union) standardisiert (ITU-T G.9701) und steht für „Fast Access to Subscriber Terminals“. Ein Begleitstandard (G.9700) sorgt dafür, dass G.fast Funkstandards wie UKW-Radio (87,5 bis 108 MHz) nicht stört. Das ist deshalb nötig, weil der VDSL-Nachfolger einen alten Trick für mehr Leistung nutzt: sehr viel höhere Frequenzen. Ist bei VDSL entweder bei 17,7 oder 30 MHz Schluss, nutzt G.fast in den beiden Ausbaustufen 106 oder 212 MHz.
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Vectoring ist Pflicht
Doch hohe Frequenzen haben eine Schwäche: Schon nach wenigen Metern Leitungslänge steigt die Störanfälligkeit rapide an. Das größte Problem bei G.fast ist das sogenannte Nebensprechen. Dabei beeinflussen sich die Adernpaare in einem Kabel gegenseitig, was zu unsauberen Signalen und damit niedrigeren Übertragungsraten für alle Teilnehmer führt. Um dem vorzubeugen, wird G.fast nur zusammen mit Vectoring eingesetzt, das auch schon bei VDSL2 genutzt wird. Dabei berechnet eine Software direkt im Kabelverteiler ein invertiertes Störsignal für jedes Adernpaar der Leitung. Dieses Signal wird dann mit dem ursprünglichen Nutzsignal kombiniert. Durch diesen Trick wird das Nebensprechen neutralisiert und beim Kunden kommt ein sauberes Signal an. Während es bei VDSL Varianten mit und ohne Vectoring-Technik gibt, ist Vectoring bei G.fast Pflicht, denn ohne diese Entstörung wäre die Spitzengeschwindigkeit nicht erreichbar.
Fehlerkorrektur von G.fast
Vectoring ist nicht die einzige Technik gegen Störungen. Hier fährt G.fast noch weitere Geschütze auf, etwa die sogenannte Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction, FEC). Dabei werden Daten redundant gesendet, um möglichen Fehlern vorzubeugen. Treten bei der Übertragung Fehler auf, kann der Empfänger diese erkennen und meist ohne Rückfragen mithilfe der redundanten Daten korrigieren – ein neues Anfordern der Datenpakete ist unnötig.
Ein Blick unter die Haube zeigt, dass für G.fast aber nicht alles neu erfunden werden musste. Bei der Modulation zum Beispiel ändert sich im Vergleich mit VDSL nichts, beide nutzen DMT (Discrete Multitone Transmission). Dabei wird das Frequenzband in viele Subkanäle unterteilt. G.fast mit 106 MHz nutzt 2.048 Subkanäle mit einer Breite von jeweils 51,75 kHz. Bei der 212-MHz-Variante sind es 4.096 Subkanäle. Neu geregelt wird aber die Trennung von Downlink und Uplink. Bei DSL und VDSL wird jeweils ein fester Teil des Frequenzspektrums für Downloads und Uploads reserviert. Zwischen Downlink und Uplink geht sogar ein Teil des Spektrums verloren, weil ein kleiner Schutzabstand von einigen kHz die beiden Frequenzbänder trennt.
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Flexibler Up- und Downstream
G.fast setzt dagegen auf Time Division Duplex (TDD). Hier nutzen Downlink und Uplink jeweils den kompletten Frequenzbereich – abwechselnd. Ein Kombiabschnitt aus Downstream und Upstream ist bei G.fast rund 750 Mikrosekunden lang. In der Praxis ergibt sich daraus auch ein großer Vorteil für den Kunden. Während er es von DSL und VDSL gewöhnt ist, dass er eine feste Aufteilung zwischen Downstream und Upstream im Internet-Tarif bucht, kann G.fast sehr viel flexibler sein. So ist eine symmetrische Aufteilung, also zum Beispiel 500 MBit/s für Downloads und 500 MBit/s für Uploads denkbar, und die Technik spielt auch mit, wenn die Uploads schneller als die Downloads laufen sollen.
Sprinter statt Marathonläufer
G.fast ist ein Sprinter, kein Marathonläufer. Das bedeutet, die Spitzengeschwindigkeit wird nur auf sehr kurzer Strecke erreicht. Nach Tests des Fraunhofer Instituts wird der Top-Speed bei beiden G.fast-Varianten nur über eine 50 Meter lange Kupferleitung erreicht, danach fällt die Geschwindigkeit stark ab. Nach rund 250 Metern pendelt sich G.fast auf dem Niveau von VDSL2 ein. Für die Provider bedeutet die neue Technik also, dass sie bei ihren Verteilern nachrüsten müssen. Unter dem Schlagwort FTTdp (Fibre To The Distribution Point) sollen die Kupferdoppeladern von speziellen Verteilerkästen, sogenannten Micro-Nodes, abzweigen und zum Kunden führen. Diese Mini-Verteiler sollen wesentlich näher beim Kunden stehen als die klassischen DSL-Verteiler.
Nachfolger XG.fast
Dass G.fast aber auch nicht für die Ewigkeit gemacht ist, zeigen Tests von Alcatel Lucent. Unter dem Namen XG-Fast wird bereits am G.fast-Nachfolger geschraubt. Und die verwendeten Stellschrauben sind bekannt: Auch bei XG-Fast wird der Frequenzbereich noch einmal erweitert – auf 500 MHz. Die Übertragung nutzt beide Adernpaare der üblicherweise verlegten Anschlüsse. So konnten in ersten Tests über 30 Meter schon satte 10 GBit/s übertragen werden, das ist 625 Mal so schnell wie DSL.
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