Alle reden über Gigabit. Was ist das? Brauchen wir das für unser Smartphone?

Digitalisierung braucht schnelle Netze

Die Politik setzt auf die “Gigabit-Gesellschaft” mit schnellen Netzen im Zuge der Digitalisierung. Zum Beispiel berichtet das Portal teltarif.de: “Gigabit-Netz bis 2025 bei GroKo-Verhandlungen”.

Die Digitalisierung braucht große Datenmengen, die schnell übertragen werden, z.B. für

  • “Industrie 4.0”: Höhere Produktivität und Effizienz durch intelligente Produktionsverfahren,
  • “Smart Home” und “Internet der Dinge”: Vernetzung von Elektro- und Elektronik-Geräten im privaten Haushalt, z.T. per Sprachsteuerung,
  • E-Mobility, Sharing, autonomes Fahren: Veränderung des Verkehrs zum Schutz der Umwelt.
  • “Tele-Medizin”: Diagnostik und Therapie unter Überbrückung einer räumlichen oder auch zeitlichen Distanz zwischen Arzt, Therapeut, Apotheker und Patienten.

Je besser die Netze ausgebaut sind, desto mehr Daten können transportiert werden. Für manche Nutzer bringen Digitalisierung und Netzausbau erstmals einen brauchbaren Zugang zum Internet. Für andere Nutzer bringt das mehr Komfort, bis hin zur “Luxus”-Versorgung.

Vergleich: Über eine mehrspurige Autobahn (vergleichbar mit einem schnellen Netz) können pro Stunde mehr Autos fahren als über eine Nebenstraße (herkömmliches Netz). Manche Verbindungen brauchen die Autobahn unbedingt, anderen genügt weiterhin die Nebenstraße.

In der politischen Diskussion werden leistungsfähige Netze oft als Breitbandnetze bezeichnet. Das ist sachlich nicht präzise. Netze, die z.B. Multimedia-Daten übertragen können (wie Foto, Audio, Video), gelten als “Breitband”-Netze. Dazu gehören die ganz langsamen Datennetze im ländlichen Raum ebenso wie die die Hochgeschwindigkeits-Netze, die sich im Aufbau befinden. Im Gegensatz dazu gibt es die “Schmalbandnetze”, die nur Telefongespräche und SMS übertragen können.

Gigabit ist nur eine Maßeinheit

Wir kennen vertraute Maßeinheiten für die Länge: Die Länge z.B. eines Bleistifts können wir in Millimetern beschreiben, er ist z.B. 15 Zentimeter (cm) oder 150 Millimeter (mm) lang. Die Entfernung von hier nach Hamburg könnte ebenfalls in mm angegeben werden. “Handlicher” sind Kilometer (km). Der Zusammenhang: 1000 mm sind 1 m, 1000 m sind ein km. Wenn ein Auto in einer Stunde 100 km fährt, ist die Geschwindigkeit 100 km/h.

Weniger vertraute Maßeinheiten gelten für die Datenmenge. Beispiel: Eine Lampe kann ein- oder ausgeschaltet sein. Um diese Zustände zu beschreiben, genügen zwei Werte, z.B. 1=EIN und 0=AUS. Die Maßeinheit für diese Datenmenge heißt “Bit”. Zwei Zustände (0 und 1) reichen nicht aus, um z.B. die 26 Buchstaben des Alphabets zu darzustellen. Dafür müssen mehrere Bits nach einer bestimmten Logik zusammengefasst werden. Noch mehr Bits und eine andere Logik werden gebraucht, um ein Foto oder gar ein Video darzustellen.

1 Gigabit sind 1 Milliarde Bit:

1 Bit
* 1024 = 1 KiloBit (KBit) ca. Tausend Bit
* 1024 = 1 MegaBit (MBit) ca. 1 Million Bit
* 1024 = 1 GigaBit (GBit) ca. 1 Milliarde Bit

Der Faktor 1024 statt 1000 ergibt sich aus dem “binären Zahlensystem” der Computer (weil es nur zwei Werte gibt: AUS und EIN). Die Schreibweise ist nicht einheitlich, man sieht Groß- oder Kleinbuchstaben, z.B. GBit oder Gbit.

Ein Gedankenspiel mit den Lampen: Wenn wir 1 Milliarde Bits (1 GBit) auf alle 80 Mio. Bundesbürger verteilen, bekommt jeder im Durchschnitt 12,5 Bits. Das könnte ungefähr der Anzahl der Lampen entsprechen, die jeder hat. 1 GBit würde also ausreichen, um jede einzelne Lampe in der Republik zu beschreiben, ob sie JETZT ein- oder ausgeschaltet ist. 1 GBit ist ziemlich viel, finde ich.

Wenn ein Datennetz in einer Sekunde 1 Milliarde Bits übertragen kann, ist die Übertragungsgeschwindigkeit 1 GigaBit pro Sekunde bzw. 1 GBit/s. Dann wird es umgangssprachlich als “GigaBit-Netz” bezeichnet.

Diese Begriffe sind etwa gleichwertig für die Leistung von Netzen: Datenübertragungsrate, Bitrate, Übertragungsgeschwindigkeit oder Datenübertragungs-Geschwindigkeit (umgangssprachlich).

Infrastruktur mit und ohne Gigabit

Das Gigabit-Netz ist sowohl im Festnetz wie im Mobilfunknetz realisierbar. Jedes der heute verfügbaren und geplanten Netze ist eine Mischung aus Kabeln und Funk. Die Kabel sind (alte) Kupferkabel und (neue) Glasfaserkabel. Die bevorzugte Technik für schnelle Datenübertragung ist das Glasfaserkabel. Kabel werden meist für weite Entfernungen benutzt, im Festnetz ebenso wie im Mobilfunknetz.

Für Übertragungen im Nahbereich (ein paar hundert Meter) unterscheiden sich die Netze. Im Festnetz wird die Strecke von der Vermittlungsstelle bis zum Hausanschluss per Kabel (meist Kupfer) überbrückt. Das ist die so genannte “letzte Meile” im Besitz der Telekom. Im Mobilfunknetz benutzt man den Funk für die Strecke vom nächsten Funkmast bis zum Smartphone.

GigaBit-Inseln im Festnetz und im MobilfunknetzFestnetz und Mobilfunknetz: Infrastruktur mit GigaBit-Inseln

Die Server der Netzbetreiber vermitteln zwischen dem Internet (im Bild oben) und den stationären bzw. mobilen Nutzern (unten). Die Nutzer können per Mobilfunknetz (rechts) ins Internet oder per Festnetz (links). Beide Netztypen arbeiten im Prinzip flächendeckend, haben aber schnelle GigaBit-Inseln und “normale” Verbindungen und extrem langsame Verbindungen bis hin zum Funkloch. Was dem einzelnen Nutzer im Netz zur Verfügung steht, hängt von der Infrastruktur an seinem aktuellen Standort ab.

Investitionen: Wenn die herkömmliche Infrastruktur (Kupferkabel) durch schnelle Glasfaserkabel ersetzt werden, werden erhebliche Arbeiten auf den Fernstrecken, in den Straßen bis zum Haus und im Haus erforderlich. Weil nicht alle Maßnahmen gleichzeitig umgesetzt werden können, entstehen zunächst gut versorgte “Inseln” in Bereichen mit hohem Bedarf (und vielen Zahlern). In späteren Ausbaustufen sollen die Inseln flächendeckend miteinander verbunden werden.

Die hohe Leistung von Gigabitnetzen kann verwendet werden, um kleine Inseln (z.B. Ballungsgebiete) mit der vollen Geschwindigkeit zu versorgen oder größere Inseln (z.B. ländliche Regionen) mit reduzierter Geschwindigkeit. Für bisher schlecht versorgte Regionen kann das der entscheidende Schritt aus dem “Funkloch” sein.

Unterschiedlicher Bedarf bei Smartphone und anderen Geräten

Unser Smartphone ist Teil der Digitalisierung. Es nutzt die Infrastruktur am aktuellen Standort für Nachrichten, Unterhaltung, Kommunikation etc. Dabei erleben wir, abhängig vom Standort, ob wir das Netz normal nutzen können oder nicht.

Ein Gigabit-Netz werden wir kaum bewusst erleben. Die ganz schnellen Geschwindigkeiten kann das Smartphone normalerweise nicht ausnutzen. Eine technisch anspruchslose E-Mail kann man im schnellen oder langsamen Netz lesen, ohne einen Unterschied zu bemerken. Der Nutzer kann aber sehr wohl davon profitieren, wenn ein Gigabit-Netz ländliche Regionen versorgt und damit Funklöcher schließt. Das ist dann nicht “turboschnell”, sondern “normal”. Das erkennt man nur im Vergleich vorher-nacher, nicht in der Momentaufnahme.

Im Vergleich zum Smartphone hat z.B. ein Fernseher einen viel größeren Bildschirm. Moderne hochauflösende Fernseher brauchen viel mehr “Bildpunkte”, um ein Bild scharf darzustellen. Ein großer “Ultra-HD”-Fernseher braucht für die gleiche Bildschärfe etwa die 30- bis 40-fache Übertragungsgeschwindigkeit im Vergleich zum Smartphone. Wer also per Internet Videos “nach Bedarf” abrufen will, fordert eher das Gigabit-Netz. Wenn das Bild nicht hoch aufgelöst ist, ist es “nur” normal aufgelöst (werden die Nachrichten dadurch schlechter?).

Noch viel größer können die Anforderungen an die Netze sein, wenn betriebliche Daten übertragen werden müssen. Für Betriebe in bisher schlecht versorgten Gebieten kann ein schnelles Netz bedeuten, dass sie erstmals konkurrenzfähig werden. Damit können sie “normal” z.B. mit Kunden und Lieferanten kommunizieren. Die Digitalisierung mit “Industrie 4.0” etc. braucht das Turbonetz, denn große Datenmengen müssen in kurzer Zeit oder sogar im “Live-Stream” übertragen werden.


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