Hast du gewusst, das DSL (Digital Subscriber Line) zu der Technologie gehört, die als "letzte Mile (Last Mile)" bezeichnet wird? Nein! - Dann solltest du dir diesen Beitrag zu Gemüte ziehen. :-)

Als "letzte Mile" wird der letzte Abschnitt, vom Lieferanten zum eigentlichen Endverbraucher bezeichnet. In diesem Fall der Telekommunikation versorgen die DSL-Anbieter, die nahezu untereinander mit Glasfaser verbunden sind, ihre Kunden über bestehende Kupferleitungen mit der DSL-Technologie. Dieser letzte Abschnitt der Leitung, stellt den Flaschenhals dar, der in der Regel ca. 5km zwischen Vermittlungskonten und dem Hausanschluss liegt.

Eine andere Technologie die ebenfalls als die "letzte Mile" bezeichnet wird, sind die sog. "Powerline-Komponenten". Das sind Endgeräte die in einem Haushalt über eine 220V Stromleitung angeschlossen werden, um eine Vernetzung von Hosts untereinander zu ermöglichen. Ebenso zählen auch die Koaxialnetze des Kabel-TV zu den Last-Mile-Technologien.

Als man noch vor Jahren mit ISDN, durch Bündelungen von 64-Kbit/s Kanälen, eine hohe Datentransferrate erzielt hatte, lies sich damit bereits mit Einschränkungen der Qualität Videokonferenzen durchführen.
Aufgrund des schnellen Fortschritts der Weiterentwicklung von anderen Multimediaübertragungen wie Abrufvideos (Streaming), benötigte man hier mind. 6 Mbit/s für eine angemessene Bildqualität. Ab diesen Moment ging der Technologie ISDN die Luft aus.

Selbst für Angestellte die einen Heimarbeitsplatz nutzen und auf große Firmen-Datenmengen zu greifen müssen, hatten mit ISDN erhebliche Probleme. Dank Forschung und Technik, wurde eine Datenübertragungstechnologie geschaffen, was sich heute DSL nennt.

Heutzutage kann fast jeder einen DSL-Anschluss nutzen …
… wenn im Haushalt ein Telefonanschluss (Analog oder ISDN) vorhanden ist.
… wenn ein DSL-Anbieter den gewünschten Region mit abdeckt. Die erforderliche Hardware wird meist vom Anbieter gestellt.

Die DSL-Technik

Jedes Kind weiß mittlerweile, dass ein Telefonkabel aus einer Kupferleitung besteht und zur Sprachübertragung dient. Was aber kaum jemand weiß, der nicht vom Fach ist, wie hochqualitativ dieses Kabel eigentlich ist. Kupferkabel können einen Frequenzbereich bis zu 1,1MHz abdecken.
Eine Telefongespräch jedoch nutzt nur eine Frequenz bis zu 4KHz. Das heißt, dass ein Telefonkabel durch die Telefonie nicht voll ausgereizt wird und noch viele Reserven hat.
Man könnte also noch bis zu das 120'ig fache an Informationen übertragen.

Hier kommt nun die DSL-Technik ins Spiel.

Der eigentliche Grundgedanke war, dass man nach wie vor den bisherigen Bereich für die Telefonie benutzt und die übrige Reserven für die Informationsübertragung verwendet.
Der bittere Beigeschmack jedoch ist, dass durch höhere Frequenzbereichen Störungen auftreten und Daten zerstört werden können. Somit hat man sich entschlossen, dass nur eine Frequenz bis 120kHz verwendet wird. Immerhin ist das noch das 30'ig fache, wo man eine zusätzlich Datenübermittlung durchführen kann. Um jedoch den Bereich zwischen 4KHz u. 120 KHz aufzuteilen, kommt ein Splitter zum Einsatz, der das Kupferkabel in 3 Kanäle aufteilt.

1. POTS-Kanal (Plain Old Telephone): Bisherige alte Telefonleitung
2. Upstream-Kanal: Daten vom Host zum FTP-Server hochladen
3. Downstream-Kanal: Daten aus dem Netz auf dem Host herunterladen

Auf der linken Seite befindet sich der Splitter der die Leitung in die 3 Kanäle (siehe oben) splittet. Anschließend wird das ADSL-Modem mit dem Splitter verbunden.

Kommen mehrere Clients zum Einsatz muss ein ADSL-Router zwischen den ADSL-Modem und den Clients eingebaut werden. In den meisten Fällen ist es jedoch so, dass bereits das ADSL-Modem in einem ADSL-Router integriert ist. Ebenso wird an dem Splitter ein NTBA angeschlossen, der es ermöglicht 3 ISDN-Endgeräte anzuschließen.

Auf der gegenüberliegenden Betreiberseite findet man ähnliche Geräte vor. Damit gleich mehrere Nutzer an dem Netzwerk angeschlossen werden können, verwendet der Betreiber die sog. DSLAM-Geräte.
In diesem Gerät befindet sich bereits das Modem und der Splitter. Der angeschlossene Access Concentrator ist z.B. für die Authentifizierung zuständig.

DSL in verschiedenen Varianten

DSL | ADSL | VDSL | HDSL  | SDSL | RADSL

DSL

Die Abkürzung DSL (Digital Subscriber Line) die alle nachfolgende Varianten zusammenfasst.

ADSL

(Asymmetric Digital Subscriber Line)

Diese weit verbreitete asynchrone Internetverbindung (ADSL over ISDN) ist die von Privatkunden eher meist genutzte Variante, die über bestehende Kupferleitungen, von fast allen Internetanbietern mit attraktiven Gebühren angeboten werden.

Der Ausdruck Asymmetric bedeutet, dass die Übertragungsraten vom "Endgerät ins Internet" und vom "Internet zum Endgerät" unterschiedlich ist.
Da kann man eher davon ausgehen, dass der Private Haushalt erheblich weniger Daten ins Internet schickt, als was er aus dem Internet downloadet.

Die Kabellänge zwischen Nutzer und Vermittlungsstelle sollte zwischen 3km - 5km betragen.
Dabei ist wichtig zu wissen, dass die Übermittlungsgeschwindigkeit von der Länge des Kabels abhängig ist.
Je länger das Kabel, desto mehr nimmt die Geschwindigkeit ab. Dies kann einer der Gründe sein, warum nicht jeder Internetnutzer eines Providers die Geschwindigkeit erhält, was in seinen Vertrag verankert ist.
Ein weitere Grund könnte sein, dass der Internetanbieter seine Netze nicht zu sehr strapazieren möchte und deshalb auch ihre Verbindung etwas gedrosselt hat.

ADSL Varianten

• ADSL 2
• ADSL 2+

Diese unterscheiden sich hauptsächlich durch die Übertragungsgeschwindigkeit.
ADSL2+ dagegen besitzt zusätzlich eine besondere Stromsparfunktion.

VDSL

(Very High Data Rage Digital Subscriber Line)

In dem obigen Kurzartikel ADSL hatte ich bereits erwähnt, dass ADSL über bestehende Kupferkabel von einem Provider erworben werden kann. Ist bereits ein Nutzer ab seinen Hausanschluss mit der Vermittlungsstelle über eine modernen Glasfaserleitung verbunden, würde ADSL kläglich scheitern, weil ADSL nicht über Glasfaserleitungen funktioniert. Der Nutzer selbst nutz meist in seinem Gebäude bestehende Kupferleitungen. Diese Kombination zwischen Kupferkabel und Glasfaserkabel ist ein hybrides Netzwerk.

Für diesen Fall wurde eine andere asynchrone DSL-Variante geschaffen, die eine Datenübertragung über eine Mischverbindung beherrscht und zusätzlich noch höhere Datenübertragungen erreicht,- VDSL. Seit Jahren hört man immer wieder, dass bereits größere Städte mit Glasfaserleitungen ausgebaut sind bzw. ausgebaut werden, um eben den technischen Fortschritt voran zu treiben.

Wegstrecke einer VDSL-Verbindung
Vermittlungort - Glasfaser - Kabelverteilung - Kupfer - Hausanschluss - Kupfer - Host

VDSL Varianten

• VDSL1: Aufgrund der kurzen Reichweiten hat sich diese Variante in DE nicht durchgesetzt
• VDSL2: Diese Variante ist abwärtskompatibel zu ADSL, ADSL2 und ADSL2+. und ist technisch betrachtet der Nachfolger von ADSL2+.

Leistungsdaten VDSL1

• Bandbreite: 12 MHz
• Downstream: Bis zu 13-50 Mbit/s
• Upstream: Bis zu 1,5 - 2,3 Mbit/s
• Länge der Leitung: < 1 Km

Leistungsdaten VDSL2

• Bandbreite: 30 MHz
• Downstream: Bis zu 16-25 Mbit/s
• Upstream: Bis zu 3,5 Mbit/s
• Länge der Leitung: < 3 Km.

HDSL

(High Data Rate Digital Subscriber Line)

Diese symmetrische DSL-Variante konnte bereits eine Datenübertragung von 1544 kbit/s bis 2048 kbit/s umsetzen. Der Downstream und Upstream ist gleich hoch.
Die Daten werden über eine 2-3 adrigen Kupferleitung transportiert. Das Kabel darf aufgrund der immer schwächer werdenden Signalstärke nicht länger als 4-5 Km Länge betragen.

Datenübertragung über eine gebündelte Telefonleitung

Doppelt: Bis zu 1,5 Mbit/s
Dreifach: Bis zu 2,0 Mbit/s

HDSL zählt zu den ältesten DSL-Varianten. Es wurde bereits in den Jahren 89-91 erfunden und eignete sich hervorragend für den Anschluss von Nebenstellenanlagen.
Im Gegensatz zu Privaten Haushalten war diese Variante eher für größeren Unternehmen interessant.

Die DSL-Variante wurde aber dann durch SDSL abgelöst.

Leistungsdaten HDSL

• Bandbreite: 240 kHz,
• Downstream: Bis zu 2 Mbit/s,
• Upstream: Bis zu 2 Mbit/s,
• Länge der Leitung: < 5 Km.

SDSL

(Symmetric Digital Subscriber Line)

Die DSL-Variante SDSL ist der sog. Nachkomme von HDSL. Aufgrund der höheren Kosten als bei ADSL ist diese Variante für die privaten Nutzer relativ uninteressant.
Der Ausdruck Symmetric bedeutet, dass die Übertragungsraten vom "Endgerät ins Internet" und vom "Internet zum Endgerät" gleich hoch ist. Bei ADSL und VDSL ist das nicht so. 

Bei der Auswahl des richtigen Tarifs, sollten mind. folgende Fragen geklärt werden.

1. Wie viele Mitarbeiter nutzen Anwendungen die eine große Bandbreite benötigen?
   In einer Werbeagentur benötigen 3 Mitarbeiter aufgrund der Mediendateiengröße mehr Bandbreite, als 8 Personen in der Personalabteilung die im Gegensatz nur Textdateien verschieben.
2. Welche Anwendungen (siehe unten) werden genutzt die eine permanente Internetverbindung benötigen und wieviel Bandbreite diese Softwarepakete beanspruchen? 

Typische Anwendungen

• Audiostreaming
• Cloud-Dienste
• Mailserver (Hosting)
• Terminaldienste & Remotezugriff
• Videokonferenzen
• Videoüberwachung
• Videostreaming
• VPN-Standortvernetzung
• VPN-Server
• Wan-Bonding

Viele Internetanbieter bieten SDSL in verschiedenen Tarifen an.
zB. kostet der kleinste Tarif derzeit 2,3 Mbit/s zwischen 80 - 90 €, während der höchste Tarif mit 22,8 Mbit/s zwischen 300 - 500€.
Der Preis entscheidet sich letztendlich noch, ob man einen Vertrag für 24 Monate, oder sogar gleich für 36 Monate fest vereinbart.

Leistungsdaten SDSL

• Bandbreite: 240 kHz,
• Downstream: 2,3 Mbit/s - 22 Mbit/s,
• Upstream: 2,3 Mbit/s - 22 Mbit/s,
• Länge der Leitung: < 5 Km 

RADSL

(Rate-Adaptive Digital Subscriber Line)

Diese asynchrone DSL-Variante RADSL ist ähnlich wie ADSL und richtet sich in erster Linie an Nutzer die von einer Vermittlungsstelle zu weit entfernt sind, die für ADSL nicht mehr ausreichen würde.

ADSL erlaubt nur eine Kabellänge von 4-5 Km.
RADSL bietet eine hervorragende Möglichkeit, die die bestehenden Übertragungsleitung vorab überprüft und aufgrund der Qualität die Übertragungsgeschwindigkeit dynamisch anpasst.

Leistungsdaten RADSL

• Bandbreite: 33 KHz - 1,1 MHz,
• Downstream: Bis zu 128 - 512 kbit/s,
• Upstream: Bis zu 128 kbit/s,
• Länge der Leitung: < 6 Km

PPP & Co

PPPoE | PPTP | LCP | NCP

Um Datenpakete über einen ADSL-Breibandanschluss zu versenden, wird das in der OSI-Schicht 2 (Sicherungsschicht) befindliche Protokoll PPP (Point to Point) verwendet.

PPP ist auch der Nachkomme von SLIP (Serial Line Internet Protocol) und benutzt die Rahmenstruktur wie HDLC (High-Level Data Link Control), indem PPP ebenfalls Rahmen bzw. Frames erzeugt. Diese können in diverse Netzwerkprotokolle wie IP, IPX, NetBios bzw. in PLP integriert werden.

PPP ist das Standardprotokoll, mit dem sich die Internetnutzer über eine physikalische Wählleitung beim Provider einwählen. Es dient zum Verbindungsaufbau und der Authentifizierung des Benutzers bei der ISDN-Einwahl.

PPPoE

(Point to Point over Ethernet)

PPPoE ist ein Einwahl-Protokoll das durch eine Authentifizierung (Benutzernamen und Kennwort) zum Provider eine Verbindung über ADSL herstellt. Dazu wird ein ADSL-Modem mit allen Nutzern über Ethernet angeschlossen. Diese können dann mit ihren Hosts eine Wählverbindung, eine "Point to Point-Verbindung", zu einem anderen Ethernet herstellen.

PPPoE basiert auf zwei bewährte Standards: PPP und Ethernet. Damit die Datenpakete auch ihr Ziel erreichen, werden bei PPPoE die MAC-Adressen vom Sende-Host und Empfänger-Host mit einbezogen.

Da ADSL aus technischer Hinsicht eine Standleitung ist und dadurch eine permanente Verbindung besteht, werden die Nutzungskosten durch ein Zeitvolumen berechnet.

Wenn mehrere Nutzer in einem Gebäude dieselbe physische Verbindung zum selben Provider (mit einer Kennwortabfrage) herstellen, wird der Datenaustausch an die jenen Nutzer weitergeleitet und kann einzeln abgerechnet werden (ZB in Hotels oder Wohngemeinschaften usw.)…

PPTP

(Point to Point Tunneling Protocol)

Um eine sichere Verbindung über unsichere Netzwerke zu durchqueren und letztendlich den Empfänger zu erreichen, kommt PPTP zum Einsatz.
Dieses Protokoll basiert auf dem Protokoll PPP und ist ein Protokoll für VPN-Tunneling.

Das PPTP bewerkstelligt die Verschlüsselung und die Kapselung des Multiprotokoll-Datenverkehrs in einem Header.
Das heißt: Es ist ein Vorgehen wo Datenpakete eines Protokolls in andere Datenpakete eines anderen Protokolls eingekapselt werden, um die Vertraulichkeit der Information zu bewahren.

Das packende Protokoll erfüllt Aufgaben wie z.B. Komprimierungsmethoden u. Verschlüsselungsmethoden, das von dem eingekapselten Protokoll nicht vernommen wird, bzw. von all dem gar nix mitbekommt. Durch die hohen Sicherheitsaspekte von PPTP kann ein Datenaustausch nicht mitgehört werden.

LCP

(Link Control Protocol)

Damit erst eine Datenverbindung bei einer PPP-Verbindung aufgebaut, geprüft und konfiguriert werden kann, wird das LCP-Protokoll verwendet.

LCP setzt auf HDLC und handelt zwischen zweier Stationen die Konfiguration der Verbindungsleitung aus, um z.B. die Maximale Datagrammgröße (MRU) zu bestimmen, die ein Host bereit ist zu empfangen oder ob auch die Verbindungsqualität ausreichend ist.

An oberster Stelle steht immer am Anfang der Konfiguration die Authentifizierung des jeweiligen Hosts, um die potenziellen Gefahren aus dem Internet einzudämmen. Da die Authentifizierung mit PPP in beide Richtungen resultiert, kann auch der Host den Server und umgekehrt dazu appellieren, sich auszuweisen. Hierzu gibt es wiederum zwei Protokolle, CHAP (Challenge Handshake Authentication Protocol) u. PAP (Password Authentication Protocol), die für diese Aufgabe zuständig sind.

Dieser Verbindungsaufbau findet in Vier Schritten statt:

1. Aufbau der Verbindung
2. Authentifizierung /Bestimmung der Verbindungsqualität
3. Konfigurationsaushandlung des Vermittlungsschichtprotokolls
4. Beendigung der Verbindung

NCP

(Network Control Protocol)

Dieses Protokoll ist ein Teil des PPP und unterstützt beide Endpunkte bei den Verhandlungsoptionen, wie Steuerprotokolle die sich zwischen der Authentisierung und dem Netzprotokollen befinden.
Sollen zB. IP-Datagramme über eine Leitung versendet werden, muss zuerst von dem Protokoll IPCP (Internetwork Paket Exchange Protocol) ausgehandelt werden, welche IP-Adresse zwischen den beiden benutzt werden soll.

Steuerprotokolle von NCP

IPCP (Internetwork Paket Exchange Protocol)
Mit diesem Protokoll werden die Verbindungsparameter, beim Aufbau der Verbindung über PPP und TCP/IP-Einwahlverbindung ausgehandelt. Dadurch kann die IP-Adresse des Verbindungsaufbauenden Hosts, das IP-Kompressionsprotokoll zur Kürzung des TCP/IP-Headers, der WIN-Server und DNS-Server von selbst konfiguriert werden.

IPX (Internetwork Paket Exchange Protocol)
IPX ist ein herstellerspezifisches Netzwerkprotokoll und kommt hauptsächlich in der NetWare-Umgebung zum Einsatz. Dieses Protokoll ist ein Verbund zwischen IP-Protokoll und dem LAN. Es bewerkstelligt das Routing und die Adressierung von Datenpaketen.

ATCP (AppleTalk Control Protocol)
Dieses Protokoll ist an die Freigabe, Sperren und Konfiguration von Protokolleinheiten gebunden. Es verwendet dieselben Transfermechanismen für die Datenpakete wie das Protokoll LCP (Link Control Protocol), wo erst der Austausch der Daten stattfinden kann, wenn die PPP-Verbindung aufgebaut wurde.

Weitere Informationen

RFC-Editor (rfc1570): PPP LCP Extensions
RFC-Editor (rfc1661): The Point-to-Point Protocol (PPP)
RFC-Editor (rfc1662): PPP in HDLC-like Framing
RFC-Editor (rfc2637): Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)