Kabelmodemtechnik (TV-Kabelnetz)
Neben dem Festnetz gibt es in Deutschland auch noch das TV-Kabelnetz, das ebenso aus fest installierten Leitungen besteht. Es hat seinen Namen vom "Kabel-TV-Empfang". Damit ist eine Technik gemeint, bei der TV- und Radio-Signale für den Fernseher über ein Kabelnetz übertragen wird. Davor war der Empfang von Rundfunksignalen (TV und Radio) über eine Hausantenne üblich. Allerdings war so nur der Empfang von 3 Sendern möglich. Eine Alternative zum Kabel-TV ist der Satellitenempfang.
Die TV-Kabelnetze sind weitflächige Netze auf denen TV- und Rundfunk-Programme bis zur Anschlussdose in die Wohnzimmer der Kunden übertragen werden. Da ist es naheliegend diese Netze für die Übertragung von Daten auszubauen und zu nutzen, um zusätzliche Dienste, wie Telefonie und Internet-Zugang anzubieten.
Die Kabelnetze wurden in Deutschland in den 80er Jahren aufgebaut. Ursprünglich waren sie nur für die Übertragung von Fernsehen und Rundfunk vorgesehen. Für einen Internet-Zugang oder Telefonie fehlte der erforderliche Rückkanal. Aus diesem Grund galten die deutschen Kabelnetze irgendwann als veraltet. Über mehrere Jahre haben die Kabelnetzbetreiber ihre Netze umgebaut und Rückkanal-fähig gemacht, um somit auch Telefonie und Internet-Zugänge anbieten zu können.
Der Internet-Zugang über TV-Kabel ist inzwischen eine ernstzunehmende Alternative zum DSL-Anschluss.
Netzbetreiber / Kabelgesellschaften / TV-Kabelnetzbetreiber
Die Betreiber der TV-Kabelnetze sind Kabelgesellschaften, die in der Regel regional tätig sind. Über ein weit verzweigtes Kabelnetz bieten sie ihren Kunden einen TV-Kabelanschluss an. Darüber kann man Fernseh- und Radiosender empfangen. Bundesweit erreichen die Kabelnetze nur drei Viertel aller Haushalte. Außerdem liegen die Kabel nicht in Gewerbegebieten, weil dort keine Fernseh-Anschlüsse gebraucht werden. Beim Aufbau des Kabelnetzes wurden ausschließlich Wohngebiete berücksichtigt.
Das Kabelnetz wurde ursprünglich in vier Netzebenen (NE) aufgeteilt. Nur die ersten drei Ebenen gehörten den Kabelgesellschaften. In der Aufbauzeit gab es nur die Deutsche Bundespost, später die Deutsche Telekom. Die wurde dann dazu gezwungen, die TV-Kabelnetze zu verkaufen.
Die Netzebene 4 wurde ursprünglich an kleine und mittelständische Unternehmen vergeben. Auch heute noch ist die Netzebene 4 im Besitz von ca. 1.000 unabhängigen Gesellschaften. Darunter befinden sich einige wenige mit Millionen oder Hunderttausende Anschlüsse. Die meisten von Ihnen bedienen nur einige tausend Kunden. Bei der Modernisierung und dem Umbau des Kabelnetzes müssen auch die Betreiber der Netzebene 4 aktiv werden. Doch nicht alle sind daran interessiert Internet über das TV-Kabel anzubieten.
Ob die einzelnen Netze rückkanaltauglich gemacht werden können, ist abhängig von der jeweiligen Netzkonfiguration, dem Nutzerprofil, dem sich daraus ergebenden Umsatzpotential und der Vertriebsstrategie. Jeder Betreiber muss sein Kabelnetz auf Wirtschaftlichkeit prüfen. Im Regelfall werden alle Kabelnetze irgendwann umgebaut.
Einige Kabelnetzbetreiber bieten in ihren Kabelnetzen Internet-Zugänge, sogar mit Flatrate, an. Weil die Kabelnetzbetreiber regional agieren gibt es keine bundesweit gültigen Angebote.
Frequenz-Aufteilung und Frequenz-Nutzung
Die verlegten Koaxial-Leitungen können einen Frequenzbereich von 5 bis 862 MHz abdecken. Doch der Frequenzbereich bis 862 MHz ist nicht vollständig für Datenverbindungen nutzbar. Über 30 analoge TV-Kanäle belegen den größten Teil des verfügbaren Frequenzbereichs. Dazu kommen noch ca. 200 digitale Programme. Weitere Kanäle sind durch den analogen UKW-Rundfunk belegt. Die TV-Kanäle zwischen 108 und 300 MHz haben eine Bandbreite von 7 MHz. Die Kanäle über 300 MHz haben eine Bandbreite von 8 MHz (30 MBit/s).
Theoretisch stehen 100 Kanäle mit je 8 MHz zur Verfügung. Unter Verwendung einer 256-QAM-Modulation kann man pro Kanal 50 MBit/s transportieren. Dabei entsteht eine Gesamtbandbreite von 5 GBit/s. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass diese Bandbreite irgendwann einmal ausschließlich für Internet-Zugänge genutzt wird. Das Kerngeschäft der Kabelnetzbetreiber ist nach wie vor die Verteilung von Fernsehprogramme. Deshalb beträgt die Gesamtbandbreite für den Internet-Zugang 1 GBit/s pro Kopfstation.
Nach dem Rundfunk-Staatsvertrag (RStV) muss jeder Kabelnetzbetreiber ein Drittel seines Angebots für festgelegte Sender reservieren. Ein weiteres Drittel kann er wahlweise mit Sendern belegen. Dabei gilt für alle analog genutzten Kanäle mit bundesweit empfangbaren Programme Bestandsschutz. Unter diesen Bedingungen bleibt vom Frequenzspektrum nur ein Bruchteil für Breitband-Internet und Telefonie übrig.
Ein Großteil des von 65 MHz bis 450 MHz wird für die Übertragung von Radio und TV benutzt. Jeder analoge TV-Kanal belegt eine Bandbreite von 50 MBit/s, in die rund 10 Digital-Programme mit einfacher Auflösung passen oder sich für den Internet-Zugang nutzen lassen würden. Der Bereich über 450 MHz lässt sich bis zu 862 MHz ausreizen. Dort liegt die praktische Grenze. Der Frequenzbereich zwischen 450 und 862 MHz kann je nach Ausbaustufe frei belegt werden. Ist die Kabellänge zum Kunden zu lang, lassen sich statt 862 nur 640 oder sogar nur 470 MHz nutzen. Auch bei einem Koaxkabel steigt die Dämpfung mit zunehmender Frequenz und Kabellänge. In der Praxis sind viele Netze bis 520 oder 570 MHz begrenzt. Erst durch die Verkleinerung der einzelnen Netzsegmente, also der Unterteilung einer Kopfstation in mehrere Kopfstationen oder Hubs, ist das Frequenzspektrum vollständig nutzbar. Doch kurz- bis mittelfristig ist mit keinem Engpass im Frequenzspekturm zu rechnen.
Der Rückkanal (Uplink) befindet sich in der Regel im Frequenzbereich von 5 MHz bis 65 MHz, wobei der Bereich von 5 bis 20 MHz wegen Ingress-Noise gemieden wird.
| Frequenzbereich | Bezeichnung | Kanäle | |
|---|---|---|---|
| 47 - 68 MHz | Bereich I | HF und VHF I | K2 ... K4 |
| 87 - 108 MHz | Bereich II | VHF II | UKW |
| 108 - 174 MHz | unterer Sonderkanalbereich | USB | S2 ... S10 |
| 174 - 230 MHz | Bereich III | VHF III | K5 ... K12 |
| 230 - 300 MHz | oberer Sonderkanalbereich | OSB | S11 ... S20 |
| 302 - 446 MHz | erweiterter Sonderkanalbereich (Hyperband) | ESB | S21 ... S38 |
| 470 - 622 MHz | Bereich IV | UHF IV | K21 ... K39 |
| 622 - 862 MHz | Bereich V | UHF V | K40 ... K69 |