1.01.03.03 Access- und Aggregationsnetz

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  • 1.01.03.03 Access- und Aggregationsnetz (Originalversion)

    von EnqueteSekretariat, angelegt
    1 Auf Seiten des (nachfragenden) Nutzers durchlaufen die
    2 Daten das Aggregations- und schließlich das Access-Netz.
    3 Erst auf dieser Ebene gewinnt die Unterscheidung zwischen
    4 mobiler und standortgebundener Nutzung und damit zwischen
    5 kabelloser oder kabelgebundener Anbindung des
    6 Endnutzer-Rechners an Bedeutung. In beiden Fällen stellt
    7 heute der Zugang des Endkunden zum Netz den größten
    8 potentiellen Engpass dar.
    9
    10 - Im Festnetz sind insbesondere parallele
    11 Nutzungsgewohnheiten der Mehrheit der Nutzer Ursachen für
    12 Engpässe zu bestimmten Zeiten. Diese treten – in
    13 Abhängigkeit von der genutzten Anschlusstechnologie –
    14 meistens im Aggregationsnetz auf. Auf Nachfrageseite bieten
    15 die heute üblichen Flatrate-Abrechnungsmodelle keine
    16 Anreize zu einer effizienten Nachfragesteuerung, die etwa
    17 zeitunkritische Nutzungen auf nachfrageschwächere Zeiten
    18 ausweichen ließe.
    19
    20 Insofern kann Abhilfe zurzeit nur auf Angebotsseite durch
    21 technische Aufrüstung
    22 erreicht werden. Durch Schaffung neuer Übergabepunkte kann
    23 der wachsenden Zahl konkurrierender Nutzer auf einer
    24 Infrastruktur entgegengewirkt werden. Hinzu kommt, dass die
    25 zugrundeliegenden Technologien stetig an Leistungsfähigkeit
    26 gewinnen. Einen wesentlichen Fortschritt erlaubt hier die
    27 Umstellung auf optische Infrastrukturen (Glasfaser) auch im
    28 Anschlussbereich (Fttx). Hierdurch werden dedizierte
    29 Leitungen für die einzelnen Nutzer im Access-Bereich zum
    30 Standard werden, die keine Konkurrenz mit anderen Nutzern
    31 mehr kennen. Daneben verringern effizientere
    32 Verteil-Technologien wie z.B. Multicast das Auftreten
    33 paralleler Datenströme, so dass diese zu einem möglichst
    34 späten Zeitpunkt in individuelle Datenströme gespaltet
    35 werden müssen.
    36
    37 Zudem wird heute auch in diesem Bereich innerhalb der
    38 Endkunden-Netze bereits priorisiert, indem für bestimmte
    39 zeitkritische und besonders datenintensive Dienste wie
    40 IP-TV, zum Teil auch VoIP-Anwendungen als Ersatz früherer
    41 leitungsvermittelter Sprachtelefonie, Bandbreiten
    42 reserviert und gegen konkurrierende Anwendungen geschützt
    43 werden.
    44
    45 - Im Mobilfunkbereich besteht hingegen notwendig eine
    46 Konkurrenz aller Nutzer innerhalb einer Funkzelle um die
    47 von ihr bereitgestellte Bandbreite. Auch wenn neue
    48 Funktechnologien stetig wachsende Bandbreiten zur Verfügung
    49 stellen, bleibt es bei der grundsätzlichen Rivalität
    50 verschiedener Nutzungen („Shared medium“). Zudem kann im
    51 Mobilfunknetz die Kundenverteilung aufgrund der
    52 prinzipbedingten Mobilität der User nur sehr bedingt
    53 vorhergesehen werden. Hierdurch kommt es unvermeidbar schon
    54 heute zu örtlich und zeitlich sporadisch auftretenden
    55 Kapazitätsengpässen.
    56
    57 Für die Zukunft ist im Mobilfunk noch eine deutlich
    58 stärkere Zunahme der Datenvolumina zu erwarten als im
    59 Festnetzt. Dies hat verschiedene Gründe.
    60 Die Zahl internetfähiger mobiler Endgeräte bzw. der Einsatz
    61 von mobiler Datenkommunikation zur Nutzung des Internets
    62 nimmt infolge der Verbreitung von Smartphones, Netbooks
    63 oder Tablets massiv zu. Aufgrund dieser Situation ist es
    64 schon heute nicht mehr ungewöhnlich, dass einzelne Nutzer
    65 im privaten wie beruflichen Kontext über mehrere SIM-Karten
    66 und verschiedene Endgeräte wechselnd mobile
    67 Internetverbindungen nutzen.
    68 Hinzu kommt eine starke Zunahme der Anwendungsvielfalt im
    69 mobilen Sektor, wobei mit dem Aufkommen HD-fähiger
    70 Endgeräte auch bandbreitenintensive Videoübertragungen
    71 realisierbar sind. Mit dem kommenden Mobilfunkstandard LTE
    72 wird diese Entwicklung weiter beflügelt werden, da sich die
    73 Bandbreiten im mobilen Access-Netz den Bandbreiten im
    74 DSL-Netz zumindest annähern werden. Je nach Entwicklung der
    75 Tarifmodelle für den breitbandigen mobilen Internetzugang
    76 ist unter diesen Rahmenbedingungen sogar für einen Teil der
    77 Endkunden eine Substitution des leitungsbasierten Zugangs
    78 durch mobilen Internetzugang denkbar. [Fußnote: Vgl. dazu
    79 etwa: Nielsen, “Call My Cell: Wireless Substitution in the
    80 United States,” September 2008.] Zusätzlich zur allgemein
    81 stärkeren Verbreitung des mobilen Internets nimmt somit
    82 auch der individuelle Bandbreitenbedarf der Nutzer zu.
    83 Rysavy Research hat in einer Studie den Versuch
    84 unternommen, den zu erwartenden Bandbreitenbedarf
    85 modellhaft – ausgehend von den anzunehmenden
    86 Nutzungsszenarien beim Endkunden – zu kalkulieren. Im
    87 Ergebnis geht die Studie, bezogen auf den US-Markt, davon
    88 aus, dass die heutige Spektrumsausstattung der
    89 Mobilfunknetzbetreiber mittelfristig (3 – 5 Jahre) nicht in
    90 der Lage sein könnte, den steigenden Bandbreitenbedarf
    91 flächendeckend zu befriedigen. [Fußnote: Rysavy Research
    92 ,Mobile Broadband Capacity Constraints And the Need for
    93 Optimization, S. 15 ff.;
    94 http://www.rysavy.com/Articles/2010_02_Rysavy_Mobile_Broadba
    95 nd_Capacity_Constraints.pdf]
    96
    97 - Ob und in welchem Umfang technische Weiterentwicklung und
    98 die Erweiterung der angebotenen Infrastruktur mit den
    99 rasant steigenden Datenmengen Schritt halten kann, wird
    100 unterschiedlich beurteilt.
    101 Im Mobilfunk stellt die Funkschnittstelle selbst die
    102 maßgebliche Kapazitäts¬begrenzung dar. Mit einer
    103 zunehmenden Anzahl aktiver Nutzer erhöht sich die
    104 Wahrscheinlichkeit eines Kapazitätsengpasses. Ein
    105 Mobilfunkbetreiber hat verschiedene Möglichkeiten, dieser
    106 Situation zu begegnen, um seinen Kunden einen
    107 zufriedenstellenden Netzzugang zur Verfügung zu stellen:
    108 - Kapazitätsausbau der Funkschnittstelle, durch mehr
    109 Spektrum oder effizientere Technologien;
    110 - Verdichtung des Netzes, d.h. mehr Basisstationen
    111 (Standorte) und Funkzellen;
    112 - sowie Maßnahmen zum Verkehrsmanagement.
    113
    114 In der Praxis wird ein Zusammenwirken aller drei Maßnahmen
    115 notwendig sein. Denn der Kapazitätsausbau mittels einer
    116 größeren Anzahl von Basisstationen bzw. Standorten ist
    117 technisch und ökonomisch nur beschränkt möglich und stößt
    118 zudem auf Akzeptanz-probleme in der Bevölkerung. Das heute
    119 verfügbare Funkspektrum wird Berechnungen zufolge bei
    120 anhaltender Nachfrage nach breitbandigem Mobilfunk im Laufe
    121 der nächsten Jahre ausgeschöpft sein, weshalb aus Sicht der
    122 Mobilfunknetzbetreiber die Identifizierung von zusätzlichem
    123 Spektrum nötig ist, was – dies zeigt die Diskussion um die
    124 Digitale Dividende - ein sehr zeitintensiver und politisch
    125 schwieriger Prozess ist. Aufgrund der geschilderten
    126 Ausgangssituation kann somit die Transportkapazität eines
    127 Funknetzes bei gegebener Frequenzausstattung per se - und
    128 insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten - nicht
    129 für beliebige Übertragungskapazitäten erweitert werden.
    130 Daher besteht im mobilen Access-Netz bereits kurzfristig
    131 die Notwendigkeit, die vorhandenen Transportkapazitäten
    132 möglichst optimal einzusetzen.
    133
    134 Es erscheint jedoch am wahrscheinlichsten, dass
    135 Kapazitätsengpässe zumindest auch auf mittlere Sicht
    136 insbesondere ein Phänomen im Rahmen mobiler Nutzung sein
    137 werden.

  • 1.01.03.03 Access- und Aggregationsnetz (Originalversion)

    von EnqueteSekretariat, angelegt
    1 Auf Seiten des (nachfragenden) Nutzers durchlaufen die Daten
    2 das Aggregations- und schließlich
    3 das Access-Netz. Erst auf dieser Ebene gewinnt die
    4 Unterscheidung zwischen mobiler und
    5 standortgebundener Nutzung und damit zwischen kabelloser
    6 oder kabelgebundener
    7 Anbindung des Endnutzer-Rechners an Bedeutung. In beiden
    8 Fällen stellt heute der Zugang
    9 des Endkunden zum Netz den größten potentiellen Engpass dar.
    10
    11 - Im Festnetz sind insbesondere parallele
    12 Nutzungsgewohnheiten der Mehrheit der Nutzer Ursachen für
    13 Engpässe zu bestimmten Zeiten. Diese treten – in
    14 Abhängigkeit von der genutzten Anschlusstechnologie –
    15 meistens im Aggregationsnetz auf. Auf Nachfrageseite bieten
    16 die heute üblichen Flatrate-Abrechnungsmodelle keine Anreize
    17 zu einer effizienten Nachfragesteuerung, die etwa
    18 zeitunkritische Nutzungen auf nachfrageschwächere Zeiten
    19 ausweichen ließe.
    20
    21 Insofern kann Abhilfe zurzeit nur auf Angebotsseite durch
    22 technische Aufrüstung
    23 erreicht werden. Durch Schaffung neuer Übergabepunkte kann
    24 der wachsenden Zahl
    25 konkurrierender Nutzer auf einer Infrastruktur
    26 entgegengewirkt werden. Hinzu
    27 kommt, dass die zugrundeliegenden Technologien stetig an
    28 Leistungsfähigkeit
    29 gewinnen. Einen wesentlichen Fortschritt erlaubt hier die
    30 Umstellung auf optische
    31 Infrastrukturen (Glasfaser) auch im Anschlussbereich (Fttx).
    32 Hierdurch werden
    33 dedizierte Leitungen für die einzelnen Nutzer im
    34 Access-Bereich zum Standard
    35 werden, die keine Konkurrenz mit anderen Nutzern mehr
    36 kennen. Daneben
    37 verringern effizientere Verteil-Technologien wie z.B.
    38 Multicast das Auftreten
    39 paralleler Datenströme, so dass diese zu einem möglichst
    40 späten Zeitpunkt in
    41 individuelle Datenströme gespaltet werden müssen.
    42
    43 Zudem wird heute auch in diesem Bereich innerhalb der
    44 Endkunden-Netze bereits
    45 priorisiert, indem für bestimmte zeitkritische und besonders
    46 datenintensive Dienste
    47 wie IP-TV, zum Teil auch VoIP-Anwendungen als Ersatz
    48 früherer leitungsvermittelter
    49 Sprachtelefonie, Bandbreiten reserviert und gegen
    50 konkurrierende Anwendungen
    51 geschützt werden.
    52
    53 - Im Mobilfunkbereich besteht hingegen notwendig eine
    54 Konkurrenz aller Nutzer innerhalb einer Funkzelle um die von
    55 ihr bereitgestellte Bandbreite. Auch wenn neue
    56 Funktechnologien stetig wachsende Bandbreiten zur Verfügung
    57 stellen, bleibt es bei der grundsätzlichen Rivalität
    58 verschiedener Nutzungen („Shared medium“). Zudem kann im
    59 Mobilfunknetz die Kundenverteilung aufgrund der
    60 prinzipbedingten Mobilität der User nur sehr bedingt
    61 vorhergesehen werden. Hierdurch kommt es unvermeidbar schon
    62 heute zu örtlich und zeitlich sporadisch auftretenden
    63 Kapazitätsengpässen.
    64
    65 Für die Zukunft ist im Mobilfunk noch eine deutlich stärkere
    66 Zunahme der Datenvolumina zu erwarten als im Festnetzt. Dies
    67 hat verschiedene Gründe.
    68 Die Zahl internetfähiger mobiler Endgeräte bzw. der Einsatz
    69 von mobiler Datenkommunikation zur Nutzung des Internets
    70 nimmt infolge der Verbreitung von Smartphones, Netbooks oder
    71 Tablets massiv zu. Aufgrund dieser Situation ist es schon
    72 heute nicht mehr ungewöhnlich, dass einzelne Nutzer im
    73 privaten wie beruflichen Kontext über mehrere SIM-Karten und
    74 verschiedene Endgeräte wechselnd mobile Internetverbindungen
    75 nutzen.
    76 Hinzu kommt eine starke Zunahme der Anwendungsvielfalt im
    77 mobilen Sektor, wobei mit dem Aufkommen HD-fähiger Endgeräte
    78 auch bandbreitenintensive Videoübertragungen realisierbar
    79 sind. Mit dem kommenden Mobilfunkstandard LTE wird diese
    80 Entwicklung weiter beflügelt werden, da sich die Bandbreiten
    81 im mobilen Access-Netz den Bandbreiten im DSL-Netz zumindest
    82 annähern werden. Je nach Entwicklung der Tarifmodelle für
    83 den breitbandigen mobilen Internetzugang ist unter diesen
    84 Rahmenbedingungen sogar für einen Teil der Endkunden eine
    85 Substitution des leitungsbasierten Zugangs durch mobilen
    86 Internetzugang denkbar. [Fußnote: Vgl. dazu etwa: Nielsen,
    87 “Call My Cell: Wireless Substitution in the United States,”
    88 September 2008.] Zusätzlich zur allgemein stärkeren
    89 Verbreitung des mobilen Internets nimmt somit auch der
    90 individuelle Bandbreitenbedarf der Nutzer zu.
    91 Rysavy Research hat in einer Studie den Versuch unternommen,
    92 den zu erwartenden Bandbreitenbedarf modellhaft – ausgehend
    93 von den anzunehmenden Nutzungsszenarien beim Endkunden – zu
    94 kalkulieren. Im Ergebnis geht die Studie, bezogen auf den
    95 US-Markt, davon aus, dass die heutige Spektrumsausstattung
    96 der Mobilfunknetzbetreiber mittelfristig (3 – 5 Jahre) nicht
    97 in der Lage sein könnte, den steigenden Bandbreitenbedarf
    98 flächendeckend zu befriedigen. [Fußnote: Rysavy Research
    99 ,Mobile Broadband Capacity Constraints And the Need for
    100 Optimization, S. 15 ff.;
    101 http://www.rysavy.com/Articles/2010_02_Rysavy_Mobile_Broadba
    102 nd_Capacity_Constraints.pdf]
    103
    104 - Ob und in welchem Umfang technische Weiterentwicklung und
    105 die Erweiterung der angebotenen Infrastruktur mit den rasant
    106 steigenden Datenmengen Schritt halten kann, wird
    107 unterschiedlich beurteilt.
    108 Im Mobilfunk stellt die Funkschnittstelle selbst die
    109 maßgebliche Kapazitäts¬begrenzung dar. Mit einer zunehmenden
    110 Anzahl aktiver Nutzer erhöht sich die Wahrscheinlichkeit
    111 eines Kapazitätsengpasses. Ein Mobilfunkbetreiber hat
    112 verschiedene Möglichkeiten, dieser Situation zu begegnen, um
    113 seinen Kunden einen zufriedenstellenden Netzzugang zur
    114 Verfügung zu stellen:
    115 - Kapazitätsausbau der Funkschnittstelle, durch mehr
    116 Spektrum oder effizientere Technologien;
    117 - Verdichtung des Netzes, d.h. mehr Basisstationen
    118 (Standorte) und Funkzellen;
    119 - sowie Maßnahmen zum Verkehrsmanagement.
    120
    121 In der Praxis wird ein Zusammenwirken aller drei Maßnahmen
    122 notwendig sein. Denn der Kapazitätsausbau mittels einer
    123 größeren Anzahl von Basisstationen bzw. Standorten ist
    124 technisch und ökonomisch nur beschränkt möglich und stößt
    125 zudem auf Akzeptanz-probleme in der Bevölkerung. Das heute
    126 verfügbare Funkspektrum wird Berechnungen zufolge bei
    127 anhaltender Nachfrage nach breitbandigem Mobilfunk im Laufe
    128 der nächsten Jahre ausgeschöpft sein, weshalb aus Sicht der
    129 Mobilfunknetzbetreiber die Identifizierung von zusätzlichem
    130 Spektrum nötig ist, was – dies zeigt die Diskussion um die
    131 Digitale Dividende - ein sehr zeitintensiver und politisch
    132 schwieriger Prozess ist. Aufgrund der geschilderten
    133 Ausgangssituation kann somit die Transportkapazität eines
    134 Funknetzes bei gegebener Frequenzausstattung per se - und
    135 insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten - nicht
    136 für beliebige Übertragungskapazitäten erweitert werden.
    137 Daher besteht im mobilen Access-Netz bereits kurzfristig die
    138 Notwendigkeit, die vorhandenen Transportkapazitäten
    139 möglichst optimal einzusetzen.
    140
    141 Es erscheint jedoch am wahrscheinlichsten, dass
    142 Kapazitätsengpässe zumindest auch
    143 auf mittlere Sicht insbesondere ein Phänomen im Rahmen
    144 mobiler Nutzung sein
    145 werden.