Internetzugang und Einwahl

Wie bereits im Modul Struktur des Internet erwähnt, besteht das Internet aus einer Vielzahl von lokalen Teilnetzen. Den Kern bildet hierbei der Zusammschluss von Internet-Service-Providern (ISPs), die über Hochgeschwindigkeitsnetze, d.h. Standleitungen aus Glasfaserkabeln mit sehr hohen Durchsatzraten (übertragene Datenmenge pro Zeiteinheit) miteinander verbunden sind. Mit Hilfe von Routern können nun auch andere Netze bzw. einzelne Rechner permanent oder vorübergehend an dieses Netz angeschlossen werden ("Internetzugang"). Dafür stehen verschiedene Arten von Verbindungen (Standleitung, Telefonkabel, Stromkabel, TV-Kabel, GSM- oder GPRS-Netz, Wireless-LAN,...) zur Verfügung.

Die obenstehenden Grafiken zeigen die Internet-Versorgung der Österreicher von 1996 bis 2003 sowie die Verwendung des Internet in Österreich.

Je nach Art der gewählten Verbindung kann nun eine gewisse Datenmenge pro Zeiteinheit übertragen werden ("Übertragungsrate"). Die Übertragungsrate wird angegeben in Bit pro Sekunde bzw. für größere Einheiten in kbit/s (Kilobit pro Sekunde, manchmal auch "Kbps", 1 kbit = 1000 bit) oder Mbit/s (Megabit pro Sekunde, 1 Mbit = 1000 kbit). Dabei muss unterschieden werden zwischen der Übertragungsrate für den Download (für das Empfangen von Daten, z. B. einer WWW-Seite) und für den Upload (für das Versenden von Daten, z. B. für das Versenden einer Email), da diese nicht unbedingt übereinstimmen müssen. Ein ADSL-Anschluss kann beispielsweise 768 kbit/s bei Download und von bis zu 128 kbit/s bei Upload bieten, d. h. Daten können mit bis zu 768 kbit/s empfangen und mit bis zu 128 kbit/s verschickt werden.

Zum Vergleich: nebenstehendes Foto mit 72 dpi Auflösung (ideal zur Bildschirmdarstellung) und einer Größe von 250 x 200 Pixel entspricht einem Datenvolumen von 13.689 Byte bzw. (1Byte = 8 Bit) 109.512 Bit oder 110 kbit. Wenn mit einem ADSL-Anschluss pro Sekunde 768 kbit empfangen werden können, so benötigt das Bild eine Ladezeit von ca. (110 / 768 =) 0,14 Sekunden. Ein "56k-Modem" bietet hingegen eine Übertragungsrate von 56 kbit/s und benötigt daher zum Laden des Bildes (110 / 56 =) 1,96 Sekunden, also 14 Mal so lange!

Unter diesem Aspekt wird deutlich, dass die Größe der Dateien, insbesondere von Bild- und Video-Dateien, aber auch PDF-Files o.ä. ein wichtiger Gesichtspunkt bei der Akzeptanz durch den Benutzer darstellt. Wenn eine Web-Seite mit vielen großen, hochauflösenden Bildern bestückt ist, muss man sich darüber bewusst sein, dass die Ladezeit für Benutzer z. B. mit "normalen" Modems recht lange sein kann. Muss er zu lange warten, klickt er unter Umständen schon wieder weg, bevor er noch die ganze Seite gesehen hat. Um Downloadzeit zu sparen, blockieren manche Benutzer den Empfang von Bildern. Deshalb sollte wenigstens die Navigation in einer Website auch ohne Bilder möglich sein.

Lokale Netzwerke wie das Ethernet (Netzwerktechnologie für LANs) erreichen eine Übertragungsrate von 10 bis 1.000 Mbit/s, WLANs (Wireless LAN = Lokale Funknetzwerke) bieten in der Regel 11 bis 54 MBit/s. Interne (Hochgeschwindigkeits-)Netze von Internet-Service-Providern arbeiten heute mit Übertragungsraten von vielen tausend Mbit/s.

Die Übertragungsrate für Upload und Download sind jedoch nicht nur technisch bedingt. Mit einem ADSL-Zugang können theoretisch maximal 8 Mbit/s Download und 800 Kbit/s Upload erzielt werden, wobei die tatsächliche Transferrate mit der Länge der Leitung ab dem Wählamt abnimmt. Vertraglich werden aber meist geringere Übertragungsraten (z. B. 768 kbit/s Download und 128 kbit/s Upload) vereinbart.

Telefonnetz

Über die Kupferleitung des Telefonnetzes lassen sich verschiedene Internetverbindungen realisieren:

Analoges Modem

Das Wort Modem steht für die Bezeichnungen Modulation/Demodulation. Das analoge Modem wandelt digitale Signale des Computers in analoge Signale um, die über die (analoge) Telefonleitung transportiert werden können. Auf der Empfängerseite wandelt das Modem die analogen Signale wieder in digitale Signale um, die im anderen Computer verarbeitet werden können. Diese Modems arbeiten im so genannten Sprachübertragungsbereich, d. h. sie senden und empfangen im selben Frequenzbereich. Heutige Modems schaffen eine Übertragungsrate von etwa 56 kbit/s und haben damit die theoretisch möglichen Übertragungsraten erreicht. Da nur eine einzige Amtsleitung hergestellt werden kann, ist während der bestehenden Internetverbindung das Telefon nicht benützbar.

Mögliche Clients sind PC oder Notebook. Diese müssen mit einem analogen Modem verbunden sein.

Dabei kann das Modem als PC-Karte in den PC eingebaut sein, ...
oder über die serielle oder USB-Schnittstelle mit dem PC verbunden sein. Ein solches Modem kann auch mit einem Notebook verwendet werden.
In Notebook kann das Modem auch als PCMCIA-Karte eingesteckt werden.

Das Modem muss über die Telefonsteckdose an die Telefonleitung angeschlossen sein.

ISDN-Modem

ISDN steht für Integrated Services Digital Network, d.h. die Übertragung der Daten erfolgt bereits digital, und die Telefonleitung ist nicht nur zur Sprach- sondern auch zur Datenübertragung gedacht. Eine ISDN-Leitung besteht grundsätzlich aus einem Signalkanal und mehreren Datenkanälen. Der Signalkanal übernimmt dabei die Protokollierung bzw. Steuerung der Verbindung. Mit Hilfe der Datenkanäle werden dann die eigentlichen Informationen transportiert. Der Vorteil gegenüber der analogen Telefonverbindung liegt daran, dass schon ein ISDN-Basisanschluss zwei Amtstleitungen unterstützt, d. h. es kann parallel eine Telefon- und eine Datenverbindung hergestellt werden, der Benutzer kann gleichzeitig ins Internet und ein Telefongespräch führen.

Die Verbindung zwischen PC oder Notebook und Telefonleitung erfolgt über ISDN-Modems, die genauso wie die analogen Modems mit dem Client (nämlich als interne Modemkarte, PCMCIA-Karte oder über den seriellen oder USB-Anschluss) verbunden sind.

Das Bild zeigt ein ISDN-Modem mit seriellem Anschluss.

DSL-Technologien

Digital Subscriber Line ist eine Modem-Technologie, die die bestehenden Telefonleitungen nutzt, aber höhere Bandbreiten realisieren kann. Es gibt verschiedene Varianten der DSL-Technologie, die im folgenden kurz erläutert werden sollen:

HDSL – High Rate Digital Subscriber Line

HDSL ist ein effizienter Weg, digitale Signale über Kupferleitung von bis zu 3,7 km zu übertragen, da diese Technologie keine Verstärker benötigt. Dabei werden Daten simultan in beide Richtungen mit einer Übertragungsrate von bis zu 2 Mbit/s übertragen.

SDSL – Single Line Digital Subscriber Line

SDSL ist die "Einzelleitungsversion" von HDSL. Sie übertragt digitale Signale über ein einziges twisted-pair Kupferkabel und ist fähig in einem Bereich oberhalb der normalen Telefonie zu arbeiten. So ist es möglich gleichzeitig Telefonie und Daten über ein einziges paar Kupferleitungen zu senden. Die Reichweite von SDSL beträgt etwa 3km.

ADSL – Asymmetric Digital Subscriber Line

Wie der Name schon sagt überträgt ADSL einen sogenannten asymmetrischen Datenstrom. Der Datenstrom zum Kunden hin ist also grösser, als der Datenstrom zur Zentrale zurück. Diese Technologie entspricht sehr gut den Anforderungen an einen Internetzugang für das World Wide Web. Dieses beinhaltet ja geringe Datenmengen für Anfragen (=Upload, vom Benutzer zum Provider) und große Datenmengen für Downloads (vom Provider zum Benutzer).

ADSL stellt die direkte Weiterentwicklung von HDSL dar. Die verwendeten Modems arbeiten bei ADSL, wie bei HDSL, in einem Frequenzbereich oberhalb des für die normale Telefonie genutzten Bereichs. So ist es möglich sowohl ein Telefongespräch, sowie Datenübertragung auf den selben Leitungen zu nutzen. Die Übertragungsraten bewegen sich bei maximal 1,55 Mbit/s bis 9 Mbit/s zum Kunden (Download) und bei 16 Kbit/s bis 640 kbit/s zur Zentrale (Upload). Welche Übertragungsrate tatsächlich erreicht werden kann, hängt auch mit der vertraglichen Vereinbarung mit dem Provider zusammen. Derzeit werden üblicherweise Zugänge mit 768/128 kbit/s für Download bzw. Upload angeboten.

VDSL – Very high rate Digital Subscriber Line

Wie der Name schon sagt, bezeichnet VDSL eine digitale Übertragungstechnologie zur Erzielung sehr hoher Datenraten auf Kupferdoppeladern und wird als leistungsfähiger Nachfolger von ADSL auch in Österreich diskutiert. Seine Bedeutung liegt nicht zuletzt darin, dass ein Ausbau des Hochgeschwindigkeitsnetzes über Glasfaserkabel bis zum Endkunden nur schrittweise und sehr langsam erfolgen kann und mit dieser Technologie die bestehenden Kupferleitungen weiter genützt werden können. VDSL unterstützt sowohl symmetrische als auch asymmetrische Datenströme in Up- und Downstream- Richtung.

Das große Interesse, das der Übertragungstechnologie VDSL entgegengebracht wird, beruht in erster Linie auf den hohen Datenraten, die die neue Technologie verspricht. Bitraten im Bereich von rund 10 bis 50 MBit/s bedeuten eine Vervielfachung der heute üblichen Geschwindigkeit (jedoch nur bei kurzen Leitungsabschnitten) und erweitern die Möglichkeiten für Anbieter wie Kunden gleichermaßen. Die Bitrate, die dem Teilnehmer letztendlich zur Verfügung gestellt werden kann, hängt – wieauch bei der verwandten Technologie ADSL – von einer Reihe von Einflussfaktoren ab. Dazu zählen im Bereich der letzten Meile (=letztes Teilstück der Leitung bis zum Endkunden) insbesondere die Länge und Durchmesser der Kupferdoppelader sowie Störeinflüsse auf der Leitung.

Technische Realisierung

Auch bei den DSL-Technologien kommen Modems zum Einsatz, die zwischen dem Client (PC oder Notebook) und der Telefonleitung angeschlossen werden. Für die verschiedenen DSL-Technologien werden dabei unterschiedliche Modems eingesetzt, so bietet ein ADSL-Modem beispielsweise höhere Download-Raten als für den Upload. DSL-Modems werden üblicher Weise über eine Netzwerkkarte mit dem PC oder Notebook verbunden.

Das Bild zeigt ein handelsübliches ADSL-Modem.

TV-Kabelnetz

Eine Alternative zum Telefonnetz stellt das TV-Kabelnetz dar, da auch in diesem Bereich bereits viele Haushalte verkabelt sind. Über einen einzigen TV-Kanal können ca. 56 Mbit/s übertragen werden. Da jedoch an einzelnen Ästen des Kabelnetzes bis zu mehrere Tausend Benutzer akvit sein können, wird diese Bandbreite entsprechend aufgeteilt, sodass Kabel-Dienstleister zwischen 128 kbit/s und 2 Mbit/s anbieten.

Ähnlich wie bei DSL benötigt der Benutzer ein spezielles Kabelmodem, das meist der Provider zur Verfügung stellt. Daran kann ein PC oder Notebook angeschlossen werden.

Satelliten

Gerade in ländlichen Regionen, die nicht an das TV-Kabelnetz angeschlossen sind, und die für xDSL aufgrund der Distanzen nicht geeignet sind, ist eine weitere Variante des Breitbandzugangs interessant, nämlich die Übertragung über Satelliten. Genauso wie TV-Kanäle über Satelliten empfangen werden, können auch Daten auf diesem Weg transportiert werden. Die maximalen Bandbreiten liegen hier zwischen 4 und 8 Mbit/s. Das Problem liegt darin, dass kaum ein Satelliten-Kunde auch über einen Satelliten-Sender verfügt. Darum wird der Upstream über die Telefonleitung (analog oder ISDN) realisiert.

Neben einer für den Empfang von digitalen Satellitensignalen ausgelegten Empfangsanlage (wie sie auch für den Empfang von Satelliten-Fernsehen verwendet werden) benötigt man für den PC oder das Notebook eine Empfangskarte und ein Modem.

Stromnetz

Nicht nur die Übertragung über die "letzte Meile", sondern auch die Verteilung innerhalb eines Hauses wird durch den Internetzugang über das Stromnetz gelöst. Hier dient der Anschluss an das Stromnetz zur Übertragung der Daten in beide Richtungen. Da dieses Verfahren über bis zu mehrere 100 m weit funktioniert, kann so z. B. in Städten jeweils die Strecke vom Endkunden bis zur nächsten Trafostation überbrückt werden. Von dort aus geht es mit einer Glasfaser- oder DSL-Verbindung weiter ins Internet. Die angebotene Bandbreite liegt im Bereich von 2 bis 5 Mbit/s, die sich mehrere Nutzer einer Versorgungszelle wieder teilen müssen. Der große Vorteil liegt darin, dass auch die Verteilung innerhalb des Hauses oder der Wohnung bereits gelöst ist, da auch intern das Stromnetz genutzt werden kann. In der Regel gilt ein Anschluss für einen Stromzähler - innerhalb des Stromkreises kann dann jede Steckdose als Verbindung zum Internet genutzt werden.

Der PC oder das Notebook wird dabei über ein sog. Powerline-Modem, das meist vom Anbieter zur Verfügung gestellt wird, mit der Steckdose verbunden. Zu beachten ist noch, dass manche Schutzschalter (z. B. von Verteilersteckern mit speziellem Überspannungsschutz) den Datentransport über das Stromnetz behindern können.

WLAN-Internetzugang

Unter einem WLAN-Internetzugang verstehen wir hier nicht die Möglichkeit, lokale Netzwerke drahtlos zu realisieren, sondern den direkten Internetzugang mit Netzwerkausrüstung nach dem WLAN-Standard (IEEE 802.11). D. h. der Benutzer braucht lediglich ein Notebook mit WLAN-Karte und hat dann die Möglichkeit, sofern er sich in Reichweite eines sog. Hotspot befindet, ins Internet einzusteigen. WLAN-Hardware ist nach den verschiedenen Teilstandards von IEEE 802.11 kategorisiert, welche unterschiedliche Bandbreiten zur Verfügung stellen. Die momentag gängigste Version ist 802.11b; mit solchen Geräten lassen sich bis zu 11 Mbit/s übertragen. Eine Weiterentwicklung stellt 802.11g für Bandbreiten von bis zu 54 Mbit/s dar. Die Reichweite eines Hotspot liegt zwischen 20 m und mehreren 100 Metern bei Einsatz einer zusätzlichen Antenne.

Zum Einstieg ins Internet über WLAN benötigt man also ein Notebook (oder eine PC) mit WLAN-Karte und einen Access Point - einen Hotspot - in der näheren Umgebung. Die maximal erreichbare Übertragungsrate bestimmen nun einerseits das schwächere Gerät bei Hotspot und WLAN-Karte des Notebook, andererseits auch die Anzahl der Teilnehmer, die über denselben Hotspot verbunden sind - diese teilen sich nämlich die verfügbare Bandbreite.

Das Bild zeigt eine WLAN-PCMCIA-Karte für das Notebook.

Mobiler Internet-Zugang (GSM, GPRS, UMTS)

Auch über weitere Strecken ist der drahtlose Zugang zum Internet möglich, nämlich unter Nutzung des Mobilfunknetzes. Zur Übertragung stehen verschiedene Mobilfunk-Technologien zur Verfügung, je höher die Bandbreite ist, desto eher eignet sich eine Verbindung auch als richtiger Internetzugang. Die gängige Technologie bei Mobiltelefonen GSM (Global System for Mobile Communication) ermöglicht Datenübertragung mit bis zu 9,6 kBit/s. Wenn man bedenkt, dass ein analoges Modem fast sechsmal so schnell ist, erkennt man, dass mit GMS ein Internetzugang nur sehr eingeschränkt möglich ist. Dafür wurde ein eigenes Protokoll entwickelt, nämlich WAP (Wireless Application Protocol). WAP ist ein globaler Standard, der u.a. das Surfen im Internet mit dem Handy möglich macht. Die Internetseiten müssen in einem speziellem Format (WML) bereitgestellt werden, um Anwendungen auf dem kleinen Display des Handys zu ermöglichen.

Auf dem Mobilfunkstandard GSM aufbauend und für die mobile Datenübertragung entwickelt ist GPRS (General Packet Radio Service). GPRS ermöglicht durch die paketorientierte und schnellere Datenübertragungsowie den rascheren Verbindungsaufbau eine erweiterte Nutzung von Mobiltelefonen (mobile Datendienste). Die maximale Bandbreite liegt bei 115 kbit/s. Da die Verbindung ständig aufrecht erhalten werden kann, jedoch nur bei Datenübertragung tatsächlich genutzt wird, werden GPRS-Verbindungen nach übertragener Datenmenge abgerechnet und nicht nach Zeit. GPRS stellt daher eine günstige Alternative zu GSM für den mobilden Datenverkehr dar.

In letzter Zeit war die neue Übertragungstechnik UMTS in aller Munde. UMTS - Universal Mobile Telecommunications System - ist der neue Mobilfunk-Standard der dritten Generation. Dank einer höheren Daten-Übertragungsrate als bei GSM/GPRS - nämlich theoretisch bis zu 2 Mbit/s, realistisch bis zu 384 kbit/s - eignet sich UMTS besonders gut für mobile Datendienste wie etwa das mobile Web-Surfen. Diese völlig eigenständige Technologie ermöglicht in Zukunft einen noch schnelleren Zugang zum Internet, zu mobilen Datendiensten und zu einem erweiterten multimedialen Angebot.

So ein mobiler Internetzugang wird meist in einem einzigen Gerät genützt: einem (Multimedia-)Handy mit etwas größerem, ev. farbigen Display oder einem Handheld (Palm o.ä.). Das Handy kann aber genauso als Modem für einen PC oder ein Notebook verwendet werden und ist dann mittels Kabel oder Infrarotschnittstelle mit dem Client verbunden.

Zusammenfassung

Folgende Tabelle soll den Unterschied zwischen dein einzelnen Zugangsarten zum Internet anhand von Übertragungsraten, Übertragungsdauer für typische Dateien noch einmal verdeutlichen. Die angegebenen Übertragungsraten stellen als Durchschnitt unterschiedlicher Anbieter lediglich Maximalwerte dar. Die tatsächliche Übertragungsrate liegt aufgrund verschiedener Gegebenheiten (Anzahl der Teilnehmer im Netz, ...) oft deutlich darunter!