Vom digitalen Zeitalter wird viel erzählt. Daten sollen sicher und schnell übertragen werden. Festnetz und Mobilfunk benötigt dazu Techniken, die nicht offensichtlich zur Verfügung stehen.
Schlaglöcher und Funklöcher sind im digitalen Zeitalter gleichbedeutend. Beim Fahren verbotene Telefonate auf der Autobahn oder in getrennten Bereichen im Zug nerven und verhindern vielleicht ein Geschäft von Bedeutung. Viele mittelständische Unternehmer und Freiberufler fern der Metropolen haben existentielle Sorgen: Schnellere Internetanschlüsse sollen den Wettbewerb begünstigen. Die noch amtierende Bundesregierung verspricht in Deutschland flächendeckende Breitbandversorgung. Regulierungsbehörden und Telekommunikationsanbieter wollen unter dem Begriff „5G“ ein neues schnelleres Mobilfunknetz. Dürfen wir das erhoffen bevor uns andere Staaten ausschalten?
Der Begriff „Breitband“ ist vor zehn Jahren über die Internationale Fernmeldeunion – eine Tochterorganisation der Vereinten Nationen – mit einer Datenrate von zwei Megabit in der Sekunde bekannt geworden, um E-Mails und Surfen im Internet zu ermöglichen. Die Ansprüche an die Weiterentwicklung der Kommunikationstechnik akzeptieren keinen langsamen DSL-Anschluss mit 6 und 16 Megabit pro Sekunde. Das heutige Breitband-Versprechen der Bundesregierung zieht eine Datenrate von 50 Megabit je Sekunde (MBit/s) heran. Die Breitbandverfügbarkeit in Deutschland ist mit mindestens 2 MBit/s für 99,9 Prozent aller deutschen Haushalte begrenzt. 16 MBit/s erreichen nur 88 Prozent der Haushalte; 50 MBit/s können in 70 Prozent der Haushalte erreicht werden.
Die offiziellen Werte beziehen sich auf das Herunterladen von Dateien, während für das Hochladen geringere Bandbreiten zur Verfügung stehen. Das kann nicht begründet werden, da der jeweilige Netzbetreiber entscheidet, in welcher Richtung er welche Geschwindigkeit zulässt. Professionelle Anwender haben mit der geringen Upload-Fähigkeit Probleme, wenn Konstruktionsdaten über das Netz zu versenden sind. Hinzu kommt, dass die theoretische Bandbreite meist nicht erreicht wird.
Gemäß Bundesnetzagentur stehen nur 12,4 Prozent der Nutzer die ausgewiesenen Bandbreiten zur Verfügung. Meist stehen an Sonntagen nur 34,65 Megabit (von 50 zugesagten) je Sekunde zur Verfügung. Ob der Telekommunikationsanbieter sein Versprechen hält, lässt sich auf der amtlichen Seite www.breitbandmessung.de erkennen. Ist der Rechner mit einem LAN-Kabel mit dem Router verbunden, wird das Ergebnis in der unmittelbaren Nähe des Routers nicht verfälscht. Andere Anwendungen müssen vorher gestoppt werden. Die Familie muss dazu „ausgebremst“ werden.
Glasfaserkabel machen Übertragungsraten von 50 Megabit je Sekunde möglich. Im Labor können Übertragungsraten von 40 Gigabit in der Sekunde erreicht werden. Das bedeutet mindestens ein Gigabit, wenn die Glasfaser bis direkt ins Haus führt. Im Glasfaserkabel werden Informationen durch Licht, mit einem Lichtwellenleiter übertragen. Das wäre kein Argument für die Glasfaser, denn auch die Elektronen bewegen sich theoretisch mit Lichtgeschwindigkeit. Allerdings ist der Mechanismus der Informationsübertragung anders zu sehen. Während im Lichtleiter Photonen auf die Reise gehen, schwingen die Elektronen im Metallkabel hin und her. Das ist mit Luftmoleküle bei der Schallübertragung zu vergleichen. Elektromagnetische Felder machen diesen Übertragungsweg störanfälliger (vgl. Winterhagen, Johannes)
Deutschland kennt bereits das „Vectoring“. Viele der etwa 40 Millionen Wohnungen in Deutschland nutzen Leitungen aus einer Zeit, als spärlich verbreitete Telefone noch eine Wählscheibe besaßen. Zwischen einer bis vors Haus führenden Glasfaser und Kupferkabel, verknüpft als Kabelverzweiger, werden Störgrößen erfasst und gefiltert. Das macht eine maximale Übertragungsrate von 100 Megabit möglich.
Ist es damit nicht genug? Im Familienalltag könnte es reichen, auch wenn mehrere heranwachsende Kinder im Haus sind, die online spielen oder Videos im Netz schauen, während die Eltern gerade gebannt einem Fußballspiel folgen. Doch wenn die freiberuflich tätige Ehefrau parallel aktualisierte Konstruktionsdaten für ein wichtiges Projekt herunterladen will, wird sie eventuell fluchen. In der Welt von morgen, in der Produktionsabläufe oder Operationen in virtuellen Welten simuliert werden und Maschinen selbständig permanent Daten miteinander austauschen, wird ohnehin in Megabit je Sekunde gedacht.
Mobilfunknetze sollen bis 2022 mit dem Mobilfunkstandard „5G“ („fünfte Generation“) in deutschen Metropolen zur Verfügung stehen. Bei voller Empfangsstärke soll eine Bandbreite von 10 Megabit je Sekunde möglich sein. Für technische Anwendungen zeigen 5-G-Netze Vorteile zwischen einer und zehn Millisekunden auf. Als Latenz wird die Verzögerung bezeichnet, die jedes Signal auf dem Weg zum Empfänger hat. Wenn die maximale Latenzzeit unter ungünstigen Randbedingungen eingehalten wird, ist dies als Echtzeit zu definieren. Dies wird für den Informationsaustausch autonom fahrender Autos verlangt. Daten von bis zu einem Gigabit je Sekunde werden über die Videosensoren gesammelt, aber nicht wie erkannte Gefahren über das Netz weitergereicht. Anstelle des Anspruchs an Übertragungsraten wird schnelles und sicheres Versenden kleiner Datenpakete verlangt.
Anders als der aktuelle LTE-Standard verlangt „5G“ den Komplettumbau der Übertragungstechnik. Funkzellen werden kleiner. Die Zahl der nun kleineren Antennen wird größer, um sich besser in das Stadtbild einzufügen. Die Masten sind über Glasfaserkabel verbunden. Diese Infrastruktur verlangt Investitionen, die den Aufbau nur auf die Ballungszentren konzentrieren lässt. Datenautobahnen ohne Schlaglöcher wird es vielleicht im Verlaufe des nächsten Jahrzehnts geben.
