DSL-Modem

DSL-Modem (NTBBA) der ersten Generation, Hersteller Siemens

Ein DSL-Modem, im Fachjargon „NTBBA“ (Network Termination Broad Band Access, deutsch: Netzabschluss für Breitbandzugang), ist ein Gerät zur Übertragung von Daten über eine Teilnehmeranschlussleitung mit Hilfe der DSL-Technik. Es bildet den Netzabschluss für die DSL-Leitung beim Teilnehmer und stellt somit das Gegenstück zum DSLAM dar. ADSL-Modems werden im Fachjargon als ADSL Transceiver Unit – Remote oder kurz ATU-R bezeichnet.

Anschluss an das öffentliche Telekommunikationsnetz

Über die normale Teilnehmeranschlussleitung des ISDN-Anschlusses oder Analoganschlusses empfängt der Teilnehmer in der Regel ein gemischtes Signal (Telefonie und DSL), das mit Hilfe eines Splitters (Breitbandanschlusseinheit (BBAE)) in DSL und Telefonie aufgeteilt und auf zwei getrennten Leitungen ausgegeben wird.
An der Leitung für DSL wird das DSL-Modem angeschlossen. Zur Verbindung vom Splitter zum DSL-Modem reicht ein zweiadriges Kabel. Entweder zwei Adern eines normalen Telefoninstallationskabels oder ein RJ-45 Kabel bei dem die mittleren Pins 4 und 5 belegt sind. (Siehe auch Breitbandanschlusseinheit: Installationshinweise)
Im Fall von SDSL sowie entbündeltem DSL, außerhalb Deutschlands auch bei dort üblichen Annex A-ADSL-Modems mit integrierter Gleichstromsperre, entfällt der Splitter und das DSL-Modem wird direkt mit der Anschlussleitung verbunden.

Modulationsverfahren

Die ADSL-Standards nutzen zur Kommunikation über die als Kupferdoppelader ausgeführte Anschlussleitung zwischen dem DSLAM in der Teilnehmervermittlungsstelle und dem DSL-Modem ein Modulationsverfahren mit verschiedenen Trägerfrequenzen (Discrete Multitone); bei herkömmlichem ADSL z. B. 256 Trägerfrequenzen im Abstand von je 4,3125 kHz. Bei SDSL wird stattdessen TC-PAM verwendet.

Bauarten und Bauformen

Das klassische externe DSL-Modem wird entweder direkt an einen PC (zum Beispiel per USB) oder an ein Netzwerk (zum Beispiel mittels eines Routers) angeschlossen. Gemäß dem OSI-Modell ist das Modem eine Ethernet-Bridge und auf Schicht 2 angesiedelt. Der Ethernet-Verkehr wird jedoch für den lokalen Port transparent erst auf eine ATM-Schicht aufgesetzt und im DSL-AC wieder in Ethernet zurückgewandelt. Für den PPPoE-Client sieht es also so aus, als wenn sich der DSL-AC im eigenen Netzwerk befindet. Er ist sowohl unter seiner eigenen MAC-Adresse als auch unter der Broadcast-Adresse erreichbar. Letzteres ist nötig, um ihn überhaupt zu finden. Auch für das auf dem Ethernet aufsetzende IP-Protokoll ist der Datenverkehr transparent. Auf reine Bridge-Funktionalität beschränkte, nach dem Prinzip der Black Box funktionierende Modems werden heute zunehmend seltener. Neben der Bauform als externes Gerät gibt es DSL-Modems auch als PCI-Steckkarte.

DSL-Modems verfügen häufig über einen mehr oder weniger gut dokumentierten Zugang zur Konfiguration (zum Beispiel per Telnet oder Webinterface), über den der Benutzer die ausgemessenen Leitungswerte (Leitungsdämpfung, Störabstand) abfragen kann und Einstellungen bis hin zu den Feinheiten der DSL-Signalisierung tätigen kann.

Üblich sind inzwischen Kombinationen aus (A)DSL-Modem und (WLAN-)Router – sogenannte (A)DSL-Router. Einige als reine DSL-Modems verkaufte Geräte sind in Wirklichkeit ebenfalls solche DSL-Router, sind aber vom Vermarkter – meist identisch mit dem DSL-Anschlussanbieter – auf die Modemfunktion beschränkt, um den Supportaufwand in Grenzen zu halten. Diese Geräte haben bisweilen einen erstaunlichen Hack value.^[1] Mit der aufkommenden VoIP-Telefonie und der Migration der Festnetze hin zu NGN werden auch zunehmend Analog-Telefon-Adapter-Module integriert und die Geräte als Integrated Access Devices ausgewiesen.

1TR112 – die U-R2-Schnittstelle der Deutschen Telekom

prä-U-R2-DSL-Modem

In Deutschland hat die Deutsche Telekom die Schnittstelle zwischen ihrer Netztechnik (DSLAM/Splitter) und dem seit Januar 2002 vom Kunden gesondert zu erwerbenden DSL-Modem offengelegt; die entsprechende Richtlinie heißt 1TR112 (Technische Richtlinie).^[2] Als „ziviler“ Name dieser Norm hat sich U-R2 eingebürgert. Streng genommen ist das nicht ganz korrekt, da U-R2 eigentlich nur die technische Bezeichnung des Splitter-Ausgangs ist (das „R“ steht hierbei für „Remote“, also die Kundenseite. Der Splitter-Ausgang am DSLAM heißt entsprechend U-C2 für „Central Office“). Genauer gesagt spezifiziert die 1TR112 also die Signalgebung an dieser Schnittstelle, an die sich ein U-R2-konformes DSL-Modem zu halten hat. Man hat sich dabei im Wesentlichen an den ITU-T-Normen G.99x.x orientiert, jedoch einige Telekom-spezifische Änderungen eingebunden. 1TR112 enthält inzwischen Regelungen für ADSL, ADSL2, ADSL2+, VDSL2 und SDSL. Einige der wesentlichen Inhalte der 1TR112-Norm sind folgende:

• Da DSL sich die Leitung mit POTS oder ISDN teilen muss, werden die untersten 32 DMT-Frequenzen (bis 138 kHz) nicht genutzt. Wenn das Modem an einem Outdoor-DSLAM eingesetzt werden soll, muss Downstream Power Back Off (DPBO) unterstützt werden. DPBO reduziert die Sendeleistung in Downstream-Richtung, um die stark bedämpften Signale von aus der Vermittlungsstelle versorgten DSL-Anschlüssen vor Übersprechen zu schützen.
• Die Trennung der hochfrequenten DSL-Signale von den Telefon-Frequenzen übernimmt der sogenannte Splitter, der im Wesentlichen aus einem Tiefpassfilter besteht, der Signale bis 80 kHz passieren lässt. Der Bereich von 80 kHz bis 138 kHz dient als „Sicherheitsband“. Analoge Telefone und ISDN-Geräte bekommen deshalb keine ADSL-Signale zu sehen, da aber im Splitter kein Hochpassfilter eingebaut ist, liegen am DSL-Modem durchaus Telefon-Signale an, die das Gerät durch geeignete Maßnahmen zu ignorieren hat. Das Modem darf sich nur beim Ein-/Ausschalten störend auf laufende ISDN-Übertragungen auswirken (die Norm spricht hier von 320 erlaubten Bitfehlern, ohne dass die ISDN-Verbindung abgebrochen oder gar die ISDN-U_K0-Schnittstelle zurückgesetzt wird).

Spektrum der Discrete Multitone Modulation auf der Übertragungsstrecke

• Das Modem muss in der Lage sein, bestimmte Datenraten über festgelegte Entfernungen übertragen zu können (für „normales“ T-DSL 768 sind das 864/160 kbit über 2.800 m genormte Leitung) und mit Dämpfungsverlusten in bestimmter Höhe (< 40 dB bei Frequenzen von 30 kHz bis 1,104 MHz) umzugehen.
• Das Modem muss dem DSLAM auf Nachfrage Hersteller-ID, Firmware-Version und Seriennummer mitteilen (das kann dazu verwendet werden, den DSLAM besser auf das Modem auf der anderen Seite einzustellen). Bei U-R2 besteht keine Möglichkeit mehr, vom DSLAM aus eine neue Firmware auf das Modem aufzuspielen, wie es in der Vor-U-R2-Ära üblich war.
• Ein weiterer großer Abschnitt der Norm widmet sich der ATM-Implementierung, die das Modem bieten muss, und wie die ATM-Zellen auszusehen haben.

Alle in Deutschland seit Oktober 2001 verkauften DSL-Modems sind U-R2-fähig. Vorsicht ist angebracht bei Modems der Hersteller Siemens und ECI-Inovia, die noch aus dem DSL-Feldversuch der Telekom stammen. Äußerlich unterscheiden sich die in dieser Zeit zuletzt produzierten U-R2-fähigen Modems oft kaum von den älteren Geräten, die sich nicht an die U-R2-Norm halten.

DSL-Modems, unterschiedliche DSL-Normen und ratenadaptive DSL-Schaltung

Während schmalbandige Übertragungen auch über lange Leitungen problemfrei sind, werden die hochfrequenten DSL-Signale durch die Leitung stark gedämpft. Aus diesem Grund ist die Reichweite von DSL rund um die Vermittlungsstelle der Telefongesellschaft auf wenige Kilometer begrenzt, je nach Leitungsquerschnitt der Anschlussleitung, verwendetem DSL-Verfahren (Annex B-ADSL wie in Deutschland eingesetzt ca. 5 km Leitungslänge, Annex A-ADSL an Analoganschlüssen außerhalb Deutschlands zusätzlich etwa ½-1 km, RE-ADSL2 und G.SHDSL bis zu 8 km) und der Qualität der verwendeten DSL-Modem-Technik. Die zunehmend auch in Deutschland etablierte ratenadaptive ADSL-Verbindungsaushandlung stellt die Qualität der DSL-Modem-Technik insbesondere bei mittleren und längeren Anschlussleitungen wieder mehr in den Vordergrund, wohingegen bei der vormals weit verbreiteten fixen Aushandlung mit den dort üblichen hohen Störabstands-Sicherheitsmargen der Wettbewerb der DSL-Endgeräte vor allem über die zusätzlich integrierten Funktionen (s. o.) stattfindet und die Qualität der eigentlichen DSL-Modem-Technik vernachlässigt wird.^[3]

Länderübergreifende Kompatibilität

Es ist nicht grundsätzlich sichergestellt, dass Modems der gleichen ADSL-Norm länderübergreifend einsetzbar sind, da die Hersteller z. T. länderspezifische Anpassungen des ADSL-Linecodes in der Firmware vornehmen.^[4]

Energiebedarf

Übliche DSL-Modems haben einen Leistungsbedarf von etwa 5 Watt. Meist laufen sie im Dauerbetrieb, so dass jährlich 5 W · 24 h/d · 365 d = 43,8 kWh elektrische Energie benötigt werden. Bei einem Preis von 0,25 Euro/kWh ergeben sich Betriebskosten von etwa 11 Euro pro Jahr.

Modems für das Next Generation Network (NGN) mit eingebauten Analog-Telefonadapter benötigen erheblich mehr Leistung. Das von der Firma Arcor vertriebene NGN-DSL-Modem vom Typ A400 ist mit 15 Watt, der Typ A401 mit 18 Watt Leistungsbedarf angegeben. Damit ergeben sich jährlich bei dem – wegen des Telefonadapters – notwendigen, ununterbrochenen Betrieb mit obigem Strompreis für das

• A400: 131,4 kWh/a; 32,85 €/a Betriebskosten
• A401: 157,7 kWh/a; 39,43 €/a Betriebskosten

Weblinks

• Aktuelle und ältere von der Deutschen Telekom versandte DSL-Modems
• Deutsche Telekom AG - öffentliche Schnittstellenbeschreibungsseite
• DSL-Router/Modems mit Downstream Power Backoff-Unterstützung

Dieser Artikel oder Absatz stellt die Situation in Deutschland dar. Hilf mit, die Situation in anderen Ländern zu schildern.

Einzelnachweise

1. ↑ wiki.mhilfe.de: DSL-Modem-Wiki mit DSL-Modem-Interna
2. ↑ 1TR112, englisch, ZIP-Archiv, Version 9.1, Stand Nov. 2008
3. ↑ Heise.de: DSL-Modems und ADSL-Aushandlung http://www.heise.de/ct/07/08/086/ ausführlicher in der c’t 8/2007 S. 86 ff und S. 92 ff
4. ↑ DrayTek Australia, Frequently Asked Questions http://www.draytek.com.au/faq/general.htm#overseas