Internet per Kabel und/oder Mobilfunk? – Duett statt Duell

Kabel-Internet per Kupfer-, Koaxial- und Glasfaserkabel versus Funk-Internet per WiFi-6-WLAN und 5G-Mobilfunk. Was eignet sich wann wofür?

Will man Firmen und private Heime mit Internet versorgen, dann laufen die letzten Meter bis ins Gebäude über Kabel, Funk, oder beides. Die drei wichtigsten Kabelgattungen der letzten Meile sind Kupfer-Telefon-Litzen, Koaxial-Fernsehkabel und Glasfaserkabel. Die zwei wichtigsten Funkoptionen nennen sich WLAN-4-5-6 und 4G-5G-Mobilfunk. Braucht man hohe Ausfallsicherheit, und spielt Geld (fast) keine Rolle, dann lässt man mehrere Verfahren parallel laufen.

Beleuchten wir zuerst die Kabelsorten Kupfer, Koax und Glasfaser:

Kupfer-Telefonkabel bis VDSL 250/40 Megabit. 

Kupfer-Telefonstrippen alias Doppelader-Litzen gibt es seit über 100 Jahren. Sie führen fast in jedes Haus. Auch auf dem Lande, fast bis in jeden Kuhstall.

Zu Kaisers Zeiten waren die zwei verdrillten Kupferdrähtchen bloß zum analogen Telefonieren gedacht. In den 1980er Jahren kamen dann Modems auf, die auch digitale Daten über die analogen Telefondrähte senden konnten. Man musste wählen: Telefonieren oder (!) Surfen.

Ein großer Fortschritt war dann das ISDN für Sprach-und-Datenkommunikation, ebenfalls über Telefondrähte, aber voll digital, von 1989 (Kanzler Kohl) bis 2020 (Kanzlerin Merkel). Maximaler Datendurchsatz 2 x 64 = 128 Kilobit, also 0,128 Megabit (Mbps). Man konnte beides: Telefonieren und Surfen, gleichzeitig.

Per 2022 dominieren auf Kaiser Wilhelms Kupferdrähtchen schon DSL, ADSL und VDSL: VDSL-50 schafft 50 Mbps im Download (DL). VDSL-100 eben 100 und VDSL-250 eben 250 Mbps im DL. Im Upload (UL) bieten letztere meist 40 Mbps. Mit VDSL kann auch eine ganze Familie oder kleine Firma mehrere Videos aus dem Internet gleichzeitig schauen. Mit einer weiteren Kompression namens G.fast lassen sich sogar 600 Mbps aus des Kaisers Telefonlitzen herauspressen. 

Für alle genannten Übertragungsverfahren gilt: Je länger das Kupferkabel, desto langsamer der Daten-Speed. Haupt-Eigentümer des deutschen Kupfer-Telefonnetzes war unter anderem die Deutsche Bundespost und ist derweil die Deutsche Telekom.

Auch die Telefon-und-VDSL-Anschlüsse der Telekom-Mitbewerber Vodafone, Telefonica O2, 1&1 und regionaler Internet-Anbieter laufen, rein technisch, meist über das Kupfernetz der Deutschen Telekom.

 

Je kürzer das Kupferkabel vom grauen Verteilerkasten bis zum Haus, desto besser sind die realisierbaren Downstream-Raten pro Kupfer-Doppelader: VDSL 17a Vectoring schafft über Kupfer bis zu 100 Mbps, VDSL 35b Super-Vectoring bis 300 Mbps, und G.fast mit VDSL-Koexistenz bis zu 600 Mbps.

 

Koaxial-Fernsehkabel bis 1000/50 Megabit.

Das wohlbekannte Koaxial-TV-Kabel an der TV-Dose hinter dem Fernseher kann längst auch Telefonie und Internet übertragen. Dieses »Fernsehkabelnetz« gehörte überwiegend ebenfalls der Deutschen Bundespost und heute eben Vodafone (VF).

Derweil können Millionen von Haushalten neben dem Kabel-Fernseh-Angebot auch Telefonie sowie Internet mit bis zu 1000 Megabit im DL und 50 Megabit im UL von Vodafone genießen. So auch der Autor dieser Story. Genau gesagt: Mit einem WLAN-Router namens AVM Fritzbox 6660 Cable.

Meist kommen in der Münchner Wohnung tatsächlich 900 bis 1100 Megabit Netto im DL und 50 bis 55 Megabit im UL. Der DL ist mit circa 1000 Mbps schon fast erfreulich schnell. Der UL schafft mit 50 Mbps zwar nur 5 % vom DL. Das reicht aber immer noch, um etwa 4K-Videos binnen weniger Minuten auf Youtube hochzuladen. Millionen User in Deutschland dürften ähnlich gutes Kabel-Internet haben.

Der Internet-Kabel-Router namens AVM FRITZ!Box 6660 Cable könnte schon heute Downloads bis zu 6000 Megabit verarbeiten, falls VF denn schon so viel Speed anliefern würde. Tatsächlich arbeitet VF an der weiteren Aufrüstung seines TV-und-Datenkabelnetzes.

 

DSL-WLAN-Router werden oft mit DSL bis 16 Mbps oder mit VDSL bis 250 Mbps gespeist.

 

Glasfaser weit über 1000/1000 Megabit.

Internet über Glasfaser ist sowohl dem Kupfer- wie auch dem Koaxialkabel um Dimensionen überlegen. Und zwar beim Speed und bei der Reichweite. Das ist auch seit Jahrzehnten wohl bekannt und wird auch kaum von irgendwem bestritten. Trotzdem hat Deutschland den Glasfaserausbau unfassbar verschlafen. Mehr denn je führt aber kein Weg am Glasfaserausbau vorbei.

Meist endet die Glasfaser auch anno 2022 noch beim grauen Verteilerkasten auf dem Bürgersteig. Das heißt: Die letzten paar Meter bis ins Heim oder Büro laufen dann über Kupferlitzen als VDSL.

 

Hier läuft das Internet per Glasfaser bis zum grauen Verteilerkasten am Bürgersteig. Von dort per Kupferkabel bis ins Haus: Genau so werden die meisten DSL-WLAN-Router mit Internet versorgt.

 

Sogar im Glasfaser-Leuchtturmprojekt der Stadt München endet die Glasfaser von SWM und M-net überwiegend innerhalb des Mittleren Ringes. Und in den dortigen Mietshäusern endet die Glasfaser mehrheitlich im Keller der Gebäude. Das heißt: Der Rest bis in die Wohnungen oder Büros läuft oft noch über altes Telefonkupfer. Das nennt sich FTTB, Fiber-to-the-Building, also Glasfaser bis zum Keller, und keinen Meter weiter.

 

Gute Kabel-Internet-Anschlüsse bringen schon heute 1000 Mbps im Download. Die verwendete DOCSIS-3.1-Technik hat aber noch viel Reserve nach oben.

 

Nun zu den Funk-Optionen WLAN-4-5-6 und Mobilfunk 4G-5G:

Mobile Geräte wie Laptops, Handys oder Tablets kann und will man nicht direkt an Glasfasern, Koaxialkabel oder Kupferlitzen anschließen. Diese allerletzte Strecke zwischen Internet-Anschluss und Internet-Gerät überbrückt man lieber per Funk, über die Luft. Das ist mobiler und bequemer.

WLAN für kurze Strecken. 

Für kurze Luftstrecken innerhalb von Gebäuden nimmt man vorzugsweise WLAN. Längere Luftstrecken außerhalb von Gebäuden überbrückt man via Mobilfunk. Bei WLAN dominiert zurzeit noch WiFi-5 alias IEEE 802.11ac bis 1733 Megabit im Bestand. Stark im Kommen ist aber WiFi-6 alias 11ax bis 2400 oder 4800 Megabit.

Bislang funkt WLAN meist in zwei Frequenzbändern bei 2,4 und bei 5 GHz. Im Laufe des Jahres 2022 werden auch WLAN-Router mit WiFi-6E lieferbar, die zusätzlich bei 6 GHz funken können. Das schafft dann zusätzliche WLAN-Kapazität in der überfüllten Luft. Die WLAN-Funkbereiche bei 2,4 und 5 und 6 GHz stehen allen Usern kostenlos zur Verfügung. Sie sind unlizenziert. Es gibt Dutzende Anbieter von WLAN-Routern: Etwa AVM aus Berlin mit den sehr bekannten FRITZ!Boxen, aber auch Cisco, D-Link, HP Aruba, Huawei, Lancom, Netgear, Zyxel und viele weitere machen die WLAN-Szene bunt und bezahlbar.

Mobilfunk für längere Strecken. 

Mobilfunknetze dagegen darf nur betreiben, wer eine oft Milliarden-teure Lizenz vom Staat erworben hat. Traditionell sind das in Deutschland vor allem die Netzbetreiber Deutsche Telekom, Telefonica O2 und Vodafone. Als jüngster 5G-Netzbetreiber steht 1&1 in den Startlöchern. Zudem können große Firmen wie Autohersteller oder Chemiefabriken 5G-Lizenzen für lokal begrenzte 5G-Campusnetze erwerben. Letztere kosten nur einen Bruchteil der bundesweiten 5G-Lizenzen.

5G der Deutschen Telekom. 

Laut eigener Ausbaubilanz zum 31. Dezember 2021 hatte die Telekom 90.000 Mobilfunk-Antennen im Land verteilt. Davon 63.000 schon 5G-fähig, was einer Haushaltsabdeckung von über 90 % entspricht. Zählt man 4G alias LTE hinzu, dann seien sogar 99 % aller Haushalte versorgt.

Nun wohnen viele Freunde des Autors auf dem wunderschönen Lande zwischen München, Garmisch und Salzburg. Und da jammern halt mehr als nur ein Prozent, dass sie täglich mit dem Laptop in die nächstgrößere Stadt fahren müssen, wenn sie größere E-Mails oder Dokumente senden und empfangen wollen. Dort scheint schnelles LTE also bei Weitem noch nicht recht verfügbar zu sein, geschweige denn 5G.

Je schneller der Mobilfunk, desto höher die Frequenzen beim Senden und Empfangen. Doch je höher die Frequenzen, desto kürzer die Funkreichweite, und desto stärker die Ausbremsung durch Gemäuer. Konkret:

Die langsameren LTE-Versionen wie etwa LTE-800-MHz strahlen tief in Heime und Büros hinein. Die höheren LTE-Versionen wie LTE-1800-MHz oder gar LTE-2600-MHz werden spätestens an der zweiten Wand auf Tröpfelwerte heruntergebremst. Also läuft man mit dem 4G-Handy besser gleich ans Fenster und stellt auch den 4G-zu-WLAN-Router im Zweifel unweit vom Fenstersims auf. Und zwar an jenem Fenster, das zur nächsten Mobilfunk-Antenne zeigt.

Die richtig schnellen 5G-Versionen senden und empfangen sogar oberhalb von 3000 MHz. Und diese kommen oft nicht einmal durch die erste Hauswand hindurch. Man müsste das 5G-Handy dann aus dem Fenster halten oder einen 5G-Internet-Router auf den Balkon stellen, und zwar in Richtung 5G-Mobilfunk-Masten.

Das brachte die Telekom zu der genialen Idee, ihren modernsten VDSL-zu-WLAN-Router (Telekom Speedport Smart 4) ab September 2022 gegen Aufpreis mit einem wetterfesten 5G-Empfangs-Kästchen zu ergänzen. Dank mitgeliefertem Klebeband und Rohrschellen kann man das Kästchen von außen an eine Scheibe kleben, oder an ein Balkongeländer schrauben.

Im Normalfall wird der Telekom Smart 4 über Kupfer-Telefonlitzen dann zwar nach wie vor mit kostengünstigem VDSL-Internet versorgt. Sobald es aber tröpfelt und ruckelt, sprich zu wenig Internet kommt, wird 5G aus der Luft mit bis zu 500 Megabit über den 5G-Booster-Kasten auf den Smart-4-Router hinzugeschaltet.

Diese Hybridlösung aus VDSL und 5G eignet sich vor allem für ländliche Regionen, wo es für Endkunden kein Internet aus Glasfaser oder aus Koaxialkabel gibt, und wo auch das DSL oder VDSL aus dem Kupferkabel zu wenig Speed liefert.

So ein 5G-Booster-Kästchen ist also ein großer Hoffnungsschimmer für Firmen und private Heime mit schönen Immobilien in traumhaften Lagen, aber miserablem Internet.

Der 5G-Empfänger der Telekom hat wie die meisten 5G-Handys einen Schlitz für eine 5G-SIM-Karte. Ein mitgelieferter PoE-Injector schickt den Betriebsstrom über das LAN-Kabel an den 5G-Booster. So muss man (gerade im Freien) keine 230 Volt an das Kästchen heranführen. Das flache Ethernet-LAN-Kabel kann auch durch Fenster- und Türschlitze laufen.

Momentan können 800 Pilot-Kunden den 5G-Booster der Telekom testen. Ab September 2022 soll es ein reguläres Produkt werden. Der finale Preis stand Anfang 2022 noch nicht fest.

 

Hybrid 5G bringt bis zu 500 Mbit aus der Luft.

 

5G von Vodafone. Vodafone (VF) hat im November 2021 ein Pressefoto verschickt, auf dem das 5G-Handy einen gigantischen Nettodurchsatz von 2,483 Gigabit anzeigt. Ob und ab wann auch ganz normale 5G-Kunden so einen brachialen Speed irgendwo in Germany bekommen können, ist uns nicht bekannt.

Wir nehmen aber eine weitere VF-Presse-Info vom 11. Januar 2022 zum Anlass, die Zusammenhänge zu erläutern:

Es gibt viele Varianten von 5G: Mit Frequenzen von unter 700 Megahertz (MHz) bis über 26 Gigahertz (GHz). Viele 5G-Handys beherrschen alle diese Techniken bereits weitgehend, von Apple über Huawei und Samsung bis zu ZTE.

Die viel größere Frage lautet aber: Ab oder seit wann bringen die 5G-Mobilfunk-Netzbetreiber diese Frequenzen in welchen Städten und Gemeinden, Bahnen, Zügen, Straßen, Autobahnen? Vodafone etwa kommuniziert vier Frequenzbereiche für 5G:

  • Das 5G Low-Band funkt bei 700 MHz, und schafft damit einen Radius von 5-8 km rund um den Mobilfunkmasten, allerdings nur bis zu 200 Mbps Datendurchsatz.
  • Das 5G Mid-Band funkt bei 1800 MHz alias 1,8 GHz, und schafft damit einen Radius von 2-3 km rund um den Mobilfunkmasten, allerdings nur bis zu 500 Mbps Datendurchsatz.
  • Das 5G High-Band funkt bei 3500 MHz alias 3,5 GHz, und schafft damit einen Radius von 1 km rund um den Mobilfunkmasten, immerhin aber bis zu 1000 Mbps Datendurchsatz. Das ist in etwa das Minimum, was der normale Kunde sich von 5G erhofft. Das WiFi-6 der AVM FRITZ!Box 6660 Cable um 250 Euro schafft netto weit über 1000 Mbps im 5 GHz Frequenzband. Allerdings nur innerhalb der eigenen Wohnung, genauer gesagt nur in 1-2 Zimmern, danach wird der Speed durch Wände drastisch heruntergebremst.
  • Das 5G Ultra-High-Band funkt bei 26.000 MHz alias 26 GHz, und schafft damit einen Radius von 200 Metern rund um die Mobilfunk-Antenne, immerhin bis zu 10.000 Mbps Datendurchsatz, alias 10 Gigabit. Das ist genau der Speed, der schon seit 10 Jahren von den 5G-Herstellern visionär gepredigt wird.

Bei weiteren 5G-Anbietern wie Telekom, Telefonica O2 und 1&1 gelten die gleichen physikalischen Zusammenhänge und sie arbeiten auf ähnlichen (benachbarten) Frequenzen.

 

5G ist nicht gleich 5G. Es existieren Varianten von 5G mit unterschiedlichen Frequenzen und Bandbreiten.

Die unterschiedlichen 5G-Frequenzen eignen sich für bestimmte Anwendungsfälle besonders gut.

Ob 5G nun direkt bis ins Büro und ins private Heim mitten hinein strahlt, oder nur über ein externes 5G-Booster-Kästchen im Freien per Flach-LAN-Kabel an einen Telekom Smart 4 VDSL-Router heran geführt wird, hängt von den verwendeten Frequenzen ab:

  • Die 5-8 km weite Low-Band-Strahlung bei 700 MHz eignet sich für große Flächendeckung, also auch für Büros und Heime auf dem Lande. In Zeiten von Corona auch vermehrt für das Arbeiten im Homeoffice. Oft sogar ohne 5G-Booster-Kästchen vor dem Fenster, weil 700 MHz Strahlung halt weit in das Gebäude hineinfunkt.
  • Die 2-3 km weite Mid-Band-Strahlung bei 1800 MHz eignet sich für die 5G-Versorgung in dicht besiedelten Metropolen und Städten. Der schnelle Funk durchdringt das Haus aber oft nur teilweise. Man muss den 5G-Internet-Router also schon in der richtigen Hälfte des Hauses aufstellen. Also da, wo der Funk halt herkommt.
  • Die circa 1 km weite High-Band-Strahlung bei 3500 MHz eignet sich für die 5G-Versorgung in Fabrikhallen, Bahnhöfen, Flughäfen oder Stadien. Also Umgebungen mit hoher Dichte an 5G-Usern wie Menschen, Maschinen, Robotern und 5G-Routern. Idealerweise sitzen die 5G-Antennen hier sogar innerhalb der Gebäude, weil sie von außen nur noch schlecht durch das Gemäuer dringen können.
  • Die circa 200 Meter weite (kurze) Ultra-High-Band-Strahlung bei 26.000 MHz eignet sich für die 5G Versorgung in extrem User-dichten Umgebungen wie Fußballstadien oder Konzerthallen. In aller Regel hängen die 5G-Antennen dann innerhalb (!) der Stadien und Hallen. Und zwar zusätzlich zu der normalen 5G-Versorgung, die von außerhalb in die Hallen und Arenen hereinstrahlt.

5G-Handys, Laptops, Tablets. 

Um alle diese 5G-Internet-Varianten nutzen zu können, braucht man einen passenden Mobilfunk-Vertrag und passende 5G-Endgeräte wie Handys, Laptops, Tablets.

Die meisten 5G-Handys beherrschen die wichtigsten oben genannten Frequenzen weitgehend. Es gibt schon hunderte von 5G-Smartphone-Modellen, von Apple über Huawei und Samsung bis zu ZTE. Diese 5G-Handys überspringen wir hier mal komplett. 5G-Laptops und 5G-Tablets ebenso.

5G-zu-WLAN-Router. 

Will man nun Dutzende vorhandene WLAN-Geräte wie Handys, Laptops und Tablets mit dem schnellen 5G versorgen, dann müsste man Dutzende 5G-Einzelverträge abschließen und auch in jedem Endgerät den modernsten 5G-Funk verbaut haben, oder nachrüsten. Das kann in der Summe teuer werden.

Viel schlauer ist es oftmals, einen Router anzuschaffen, der das Internet per 4G-5G-Mobilfunk empfängt und dann innerhalb der Firma oder des privaten Heimes per WLAN an mehrere Geräte gleichzeitig weiter verteilt. Dann braucht man nur einen einzigen 5G-Vertrag für den 5G-Router und kann alle vorhandenen WLAN-Geräte ohne Nachrüstung am 5G-zu-WLAN-Router betreiben.

Weltweit gibt es schon Dutzende solcher 5G-zu-WLAN-Router. Einige kommen sogar aus Deutschland, etwa von AVM oder Lancom Systems.

AVM 5G-Fritzbox. 

Die AVM FRITZ!Box 6850 5G holt das Internet mit maximal 1300 Megabit im DL und 600 Megabit im UL aus der Mobilfunk-Luft.

Sie unterstützt die 5G-Bänder n1 (2,1 GHz), n3 (1,8 GHz), n5 (850 MHz), n7 (2,6 GHz), n8 (900 MHz), n20 (800 MHz), n28 (700 MHz), n38 (2,6 GHz), n40 (2,3 GHz), n41 (2,5 GHz), und n78 (3,5 GHz). Daneben kann diese 5G-Fritzbox das Internet auch noch per 4G-LTE oder über 3G-UMTS/HSPA+ aus der Luft ins Haus hereinholen.

Die hausinterne Verteilung des 5G-Internets läuft über WLAN AC bis 866 Megabit und WLAN N bis 400 Megabit Brutto. Schnurlose Telefonie wird zudem über die DECT-Basisstation der 5G-4G-3G-Fritzbox hausintern verteilt.

Und ja, es gibt natürlich einen SIM-Slot an der Fritzbox, der die 5G-4G-3G-SIM-Karten von Telekom, O2, Vodafone oder anderen 5G-Anbietern aufnimmt. So ähnlich wie bei jedem 5G-Handy halt.

Die 5G-Fritzbox ist seit Sommer 2021 lieferbar. Per Anfang 2022 lag sie bei circa 600 Euro.

LANCOM 1926VAG-5G Router. 

Der LANCOM 1926VAG-5G Router unterstützt die 5G-Bänder n1 (2100 MHz), n2 (1900 MHz), n3 (1800 MHz), n5 (850 MHz), n28 (700 MHz), n41 (2500 MHz), n66 (2100 MHz), n71 (600 MHz), n77 (3700 MHz), n78 (3500 MHz), und n79 (4700 MHz). Daneben verspricht das Datenblatt auch 4G-LTE und 3G-UMTS/HSPA+. Die erzielbaren Datenraten für 5G-4G-3G werden dort aber nicht genannt.

Ob WLAN eingebaut ist, bleibt ebenfalls offen. Zur Not kann man aber zusätzliche WLAN-Access-Points bei Lancom oder anderen WLAN-Herstellern dazu kaufen. Es gibt viele weitere Anschlussmöglichkeiten für den Profi- und Business-Einsatz. Und einen SIM-Karten-Slot rechts unterhalb der äußersten Antenne.

Der Lancom-5G-Router war per 01-2022 ab circa 1800 Euro bestellbar. Die meisten Händler kommunizierten eine Lieferzeit von 60 Tagen. Er scheint also gerade lieferbar zu werden.

Telekom-5G-Empfänger.

Der für Herbst 2022 angekündigte 5G-Empfänger als Ergänzung zum (bereits erwähnten) Telekom-DSL-WLAN-Router Smart 4 verspricht bis zu 500 Megabit Internet über 4G-LTE und 5G. Die 5G-Bänder überspannen den Bereich von 700 bis zu 3800 MHz. 

Eingebautes WLAN erwartet man bei diesem 5G-Booster nicht, denn das wird ja vom gekoppelten Telekom Smart 4 DSL-WLAN-Router erbracht. Kaufpreis oder Monatsmiete für Endkunden steht noch nicht fest.

5G-Campus-Lösungen.

Die hier exemplarisch vorgestellten 5G-Lösungen eignen sich vor allem für private Heime, Heimbüros und kleinere Firmen. 

Über 5G-Campus-Lösungen für große Firmen haben wir schon in der Ausgabe 3-4-2021 von »manage it« eine Coverstory publiziert [1].

 


Dr. Harald Karcher
arbeitet als Technik-Tester, Berater
und Autor in München

 

 

[1] siehe auch: https://ap-verlag.de/evolution-der-funktechnik-5g-mobilfunk-versus-wifi-6-wlan/68508/

 

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