Der Begriff Bandbreite stammt ursprünglich aus der Signalverarbeitung. Dort ist die Bandbreite die relevante Kenngröße für die Breite eines Frequenzbandes. Bestimmt wird die Breite eines Frequenzbandes durch eine untere und obere Frequenz.
Im Kontext von Datenübetragungen wird hingegen der Datendurchsatz in einem Medium als Bandbreite beschrieben. Der folgende Artikel bezieht sich auf diese Definition.

Wovon hängt die Bandbreite ab?

Die Bandbreite einer Datenverbindung hängt von dem Übertragungsmedium und den darauf genutzten Protokollen ab.
Jedes Protokoll definiert unterschiedliche Anforderungen und Werte für eine maximal mögliche Bandbreite.

Was sind Übertragungsmedien?

Ein Übertragungsmedium ist der physikaklische Weg, den ein Signal von einer Quelle zu einem Ziel nimmt. Es wird zwischen Drahtweg, Funkweg und Lichtweg unterschieden. Andere Arten der Übertragung, wie z. B. im Wasser über Schallwellen, sind auch möglich. Diese kommen in der Praxis aber nur für spezielle Anwendungsfälle vor.

Wenn mehrere Teilnehmer sich das selbe Übertragungsmedium teilen, spricht man von Shared Medium. Dies hat den Nachteil, dass je mehr Teilnehmer sich das Medium teilen, desto geringer die Bandbreite pro Teilnehmer wird.

Drahtweg (kabelgebunden)

Kabelgebundene Übertragungsmedien bestehen in aller Regel aus Kupfer. Die Übertragung erfolgt mit Hilfe von nieder- oder hochfrequenten Signalen. Bei Netzwerkverbindungen, die den Standard 1000BASE-T nutzen, wird das Kupferkabel exklusiv zwischen Sender und Empänger genutzt. Gleiches gilt füpr Direktverbindungen wie z. B. RS-232 (serieller Port).

Die folgenden Technologien nutzen hingegen das Kabel als Shared Medium:

  • alte Netzwerktechnologien wie z. B. 10BASE-T (10 MBit/s über Koaxialkabel) oder Token Ring. Über das ‚CSMA/CD-Verfahren können mehrere Teilnehmer auf dem selben Kabel senden und empfangen.
  • ADSL/VDSL nutzen das selbe Kupferkabel, das auch für die Telefonie genutzt wird. Dabei werden die DSL-Signale in einem anderen Frequenzband als die Telefonsignale übertragen.
  • Internetzugang über Kabel, z. B. über Vodafone/Kabel Deutschland. Bei Kabelinternet wird das selbe Kabel für den Anschluss von mehreren Wohnungen und Häusern genutzt.

Funkweg

Die drahtlose Übertragung von Signalen erfolgt über die Luft. Über die Antennen werden die Signale gesendet und empfangen.
Prinzipbedingt handelt es sich bei Luft um ein Shared Medium. Die bekanntesten Protokolle, die über Luft übertragen werden, sind

  • WLAN (IEEE 802.11)
  • GSM
  • und 3G/4G/5G

Lichtweg

Bei der Nutzung des Lichtwegs kommen Glasfaserkabel, oder auch Lichtwellenleiter genannt, zum Einsatz. Dabei werden die Signale als elektromagnetische Welle übertragen.
Im Gegensatz zu Kupfer ist Glasfaser von den Materialkosten zwar etwas teurer, erlaubt aber deutlich höhere Bandbreiten.

Was sind Protokolle

Protokolle definieren, wie eine Übertragung von Daten erfolgen zu hat. Dabei spielt es erst einmal keine Rolle, über welches Medium die Daten übertragen werden. Bei diplomatischen Protokollen werden z. B. die Kleider- oder Sitzordnungen bei Staatsbesuchen festgelegt. Dies erlaubt es, eine geregelte Unterhaltung zwischen unterschiedlichen Teilnehmer zu führen, ohne dass Missverständnisse auftreten.

In der Nachrichtentechnik ist das Prinzip eines Protokolls das selbe: Es legt fest, wie verschiedene Teilnehmer einer Kommunikation ihre Daten übertragen müssen. Relevant für das Verständnis von Protokollen ist das OSI-Schichtenmodell. Es definiert insgesamt 7 Ebenen (Layer). Jede dieser Ebenen hat eine spezielle Aufgabe. In einem Protokoll wird spezifiziert, wie diese Aufgabe technisch umgesetzt werden kann. Je nach Anforderung gibt es unterschiedliche Protokolle, die dieselbe Aufgabe erfüllen.

Die Protokolle selbst wurden von Experten verschiedenster Unternehmen und Organisationen über einen so genannten Request for Comments (RFC) spezifiziert.

Für die Bandbreite eines Anschlusses ist hauptsächlich der Layer 0 und Layer 1 relevant. Der Layer 0 existiert nicht offiziell, bezeichnet aber das zugrundeliegende Übertragungsmedium. Layer 1 hingegen spezifiziert die unterschiedlichen Protokolle wie 1000BASE-T. Die WLAN-Spezifikation IEEE 802.11 ist sowohl im Layer 1 als auch im Layer 2 zu sehen.

Wie kann die Bandbreite verbessert werden?

Die Bandbreite einer Technologie, z. B. WLAN oder DSL, ist begrenzt durch

  • physikalische Eigenschaften
  • ggf. die Anzahl der Teilnehmer an dem Anschluss bzw. an dem Übertragungsmedium
  • das eingesetzte Protokoll

Es ist also nicht möglich, die Bandbreite einer bereits optimal eingerichteten Verbindung signifkant zu verbessern. Die einzigen Möglichkeiten bestehen in

  • dem Wechsel des Übertragungsmediums eines Shared Medium, wie z. B. WLAN, auf Kabel
  • dem Wechsel des Protokolls, z. B. von WLAN IEEE 802.11b auf 802.11n
  • dem Entfernen von möglichen Störquellen bei Verbindungen, beispielsweise defekten Kabeln oder Störsendern wie Mikrowellen

Die Buchung von einem größeren DSL-, Glasfaser- oder Kabelanschluss mit mehr Bandbreite, verbessert zwar effektiv die Bandbreite. Allerdings wurde die bereits vorhandene Bandbreite von den Providern künstlich beschnitten.

Kann durch einen Proxy die Bandbreite verbessert werden?

Ein Proxy-Server ist ein Server, der zwischen der Quelle und dem Ziel liegt. Alle Anfragen an das Ziel werden stellvertretend durch den Proxy entgegen genommen. Durch einen Proxy-Server, der als Cache betrieben wird, können zwar die Daten schneller ausgeliefert werden, die Bandbreite wird aber nicht verbessert. Sie ist fix.

Kann durch Komprimierung die Bandbreite verbessert werden?

Komprimierung bedeutet, dass Duplikate innerhalb von Datenströmen entfernt werden. Videos, die durch Netflix, YouTube oder Amazon Prime ausgeliefert werden, werden komprimiert. Konkret werden beispielsweise gleich aussehende Bildinformationen zwischen zwei Bildern beim nächsten Aufkommen einfach entfernt. Das Entfernen der Bildinformationen bedeutet, dass die Bandbreite besser ausgenutzt wird. Eine Verbesserung der Bandbreite kann aber auch durch Komprimierung nicht stattfinden.

Was ist der Unterschied zwischen Upload und Download?

Der Upload bezeichnet die verfügbare Bandbreite wenn Daten von der Quelle, z. B. Deinem Notebook oder Smartphone, zum Ziel geladen werden. Je höher die Bandbreite des Uploads ist, desto schneller kannst Du Bilder bei Instagram post oder Videos bei YouTube hochladen.

Der Download hingegen bezeichnet die verfügbare Bandbreite, mit der die Daten auf Deinem Notebook ankommen. Je höher die Bandbreite deines Downloads ist, desto schneller kann beispielsweise YouTube Dir eine bessere Qualität der Videos anbieten.

Wenn die Bandbreite von Upload und Download identisch ist, spricht man von symmetrischen Anschlüssen. An den Privatverbraucher werden symmetrische Anschlüsse nur selten verkauft. Stattdessen sind Firmenkunden Hauptabnehmer für symmetrische Anschlüsse.

Falls sich die Bandbreite von Upload und Download unterscheidet, wird dies asymmetrisch genannt. Die Bandbreite des Downloads ist dabei bei den meisten Produkten aller Regel deutlich höher.

Wie wird die Bandbreite gemessen?

Die Bandbreite wird in Bits angegeben.

  • 8 Bits ergeben 1 Byte
  • 1024 Bytes ergeben 1.02 KByte (= 8192 Bit)
  • 1024 KiloByte ergeben 1 MegaByte (= 1.048.576 Byte = 8.388.608‬ Bit)

Aus marketingtechnischen Gründen wird der Datendurchsatz eines Breitbandanschlusses in aller Regel in MBit angegeben. 100 MBit klingen besser als 12,5 MByte.

Die Messung der Bandbreite bzw. des Durchsatzes eines Anschlusses kann z. B. mit dem Tool der Bundesnetzagentur durchgeführt werden. Dabei werden von dem Tool so viele Daten wie möglich in einem bestimmten Zeitraum an ein Ziel gesendet. Das Tool zählt die versendeten und empfangenen Bytes über den gesamten Zeitraum und errechnet daraus das Mittel.

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