Glasfaserausbau in Deutschland: Notwendigkeit und Herausforderungen

Aufgrund der immer stärker ansteigenden Datenmengen in privaten Haushalten, Unternehmen und staatlichen Einrichtungen sowie dem Fortschreiten der Technologien steigt der Druck auf Politik und privatwirtschaftliche Unternehmen, die Infrastruktur für hochbreitbandige Geschwindigkeiten auszubauen. Eine Infrastruktur auf Basis der Glasfasertechnologie (FTTH, FTTB) bietet langfristig das Potenzial, sowohl die Bevölkerung als auch private und staatliche Einrichtungen mit der nötigen Stabilität und den nötigen Geschwindigkeiten zu versorgen. Dies stellt alle Beteiligten (Bund, Länder und Unternehmen) vor Herausforderungen, die von finanzieller, technologischer und bürokratischer Natur sind. Für einen flächendeckenden Glasfaserausbau gilt es somit, diese Herausforderungen zu überwinden und Lösungsansätze aufzuzeigen.

In der von der Arbeit herangezogenen OECD-Auswertung für Dezember 2021 lag der Anteil von Glasfaseranschlüssen an allen stationären Breitbandanschlüssen in Deutschland bei 7,11 %. Deutschland belegte damit laut dieser Auswertung Platz 34 von 38 und gehörte mit Griechenland, Belgien, Österreich und dem Vereinigten Königreich zur Schlussgruppe.¹ Dies steht im Spannungsfeld zu einer Dienstleistungsgesellschaft, in der nach der zitierten BMWK-Darstellung rund 80 % der Unternehmen dem Dienstleistungsbereich zugeordnet waren.² Das Angebot für Homeoffice in Stellenausschreibungen nahm während der Pandemie deutlich zu: Zwischen 2019 und März 2021 stieg der Anteil der Anzeigen mit Homeoffice-Option von 3,3 % auf über 12 %. Ohne stabile Breitbandverbindungen lassen sich die zunehmenden digitalen Dienstleistungen und die gestiegene Nachfrage nach Homeoffice-Arbeitsplätzen nur schwer bewältigen.³

Das Assignment beschäftigt sich mit den Herausforderungen und Notwendigkeiten des Glasfaserausbaus, die in Deutschland bestehen. Dazu werden zunächst die wichtigsten Begriffe definiert. Nachdem die Herausforderungen des flächendeckenden Glasfaserausbaus in Deutschland beleuchtet wurden, werden die politischen, technologischen und finanziellen Lösungsansätze des Bundes und der Unternehmen entgegengestellt. Weiter werden die Notwendigkeiten des Glasfaserausbaus betrachtet, die in den Bereichen der privaten Haushalte und Unternehmen existieren, wie z. B. Big Data, IoT, Smart Cities, Gaming und Smart Homes. Zum Ende der Arbeit soll ersichtlich sein, dass die Notwendigkeiten schwerer wiegen als die Herausforderungen, die ein flächendeckender Breitbandausbau mit Lichtwellenleitern mit sich bringt.

Der Glasfaserausbau in Deutschland wurde bisher auf mehrere Stufen aufgeteilt. Diese unterscheiden sich in FTTC, FTTB, FTTH.

FTTC bedeutet Fibre to the Cabinet, also Glasfaser bis zum Straßenverteiler. Dabei werden Kabelverzweiger über Glasfaser angebunden und mit einem Multifunktionsgehäuse überbaut. Auf der verbleibenden Strecke bis in die Wohnungen werden Kupferdoppeladern für DSL genutzt. Ein DSLAM im Gehäuse erzeugt das DSL-Signal für die Endgeräte. Supervectoring beziehungsweise VDSL2 mit Profil 35b ermöglicht unter geeigneten Leitungsbedingungen typischerweise angebotene Datenraten bis etwa 250 Mbit/s; die tatsächliche Leistung hängt insbesondere von Leitungslänge und -qualität ab.⁴

FTTB bedeutet Fibre to the Building, also Glasfaser bis ins Gebäude. Ein optischer Netzabschluss beendet die Glasfaserstrecke; innerhalb des Gebäudes können beispielsweise Ethernet-Leitungen oder vorhandene Kupferdoppeladern mit geeigneter Übertragungstechnik genutzt werden. Welche Datenrate bis in die Wohnung möglich ist, hängt von dieser Hausverkabelung und der eingesetzten Technik ab. Geeignete Ethernet-Verkabelung kann Gigabit-Geschwindigkeiten und mehr ermöglichen. Eine bestimmte Kabelkategorie verhindert Nebensprechen jedoch nicht grundsätzlich.⁵

FTTH bedeutet Fibre to the Home, also Glasfaser bis in die Wohnung beziehungsweise bis zum Teilnehmeranschluss. Die Anschlussstrecke besteht hier durchgehend aus Glasfaser. Bei Punkt-zu-Mehrpunkt-Netzen (PtMP), insbesondere passiven optischen Netzen, teilen sich mehrere Anschlüsse über passive Splitter einen optischen Netzabschnitt und dessen Übertragungskapazität. Die Splitter müssen dabei nicht im Gebäude liegen. Bei einer Punkt-zu-Punkt-Topologie (PtP) führt eine eigene Faser je Anschluss zum zentralen Netzknoten. Dies erhöht den Faserbedarf im Hauptkabel. Beide Architekturen können hohe Datenraten ermöglichen; die Topologie allein garantiert weder eine bestimmte Geschwindigkeit noch einen pauschalen Geschwindigkeitsvorteil. Endkundendatenraten im Gigabitbereich sind von den deutlich höheren möglichen Kapazitäten optischer Übertragungssysteme zu unterscheiden.⁶

Die Ausbaustufen setzen einander nicht zwingend voraus. Es ist möglich, FTTC oder FTTB zu überspringen und direkt FTTH zu errichten. Im ersten Halbjahr 2021 wurden laut Bundesnetzagentur rund 17,4 Millionen VDSL-Anschlüsse genutzt. Dies entsprach etwa 69 % aller DSL-Anschlüsse und nicht 69 % aller Glasfaseranschlüsse. VDSL-Anschlüsse sind keine durchgängigen Glasfaseranschlüsse bis zum Endkunden.⁷ Der in der Vorlage herangezogene europäische Abdeckungsbericht unterscheidet ebenfalls zwischen DSL- beziehungsweise VDSL-Abdeckung und FTTB/H. Netzabdeckung ist dabei nicht mit der tatsächlichen Anschlussnutzung gleichzusetzen.⁸ VDSL-Supervectoring-Angebote erreichten damals bis zu 250 Mbit/s; Kabelanschlüsse über DOCSIS 3.1 wurden mit bis zu 1.000 Mbit/s beziehungsweise 1 Gbit/s angeboten. Solche Kabelanschlüsse sind trotz ihrer hohen Datenraten keine FTTH-Anschlüsse.⁹

In Kapitel 3 werden die Herausforderungen und Notwendigkeiten des Glasfaserausbaus näher beschrieben. Das Kapitel 3.1 wird sich mit den Herausforderungen und Lösungsansätzen von Politik, Wirtschaft und Unternehmen befassen. Folgende Herausforderungen werden zu bewältigen sein: Kosten und Finanzen (Förderprogramme), Kabelverlegung und Tiefbau, Fachkräftemangel und Bürokratie.

Weiterhin wird sich das Kapitel 3.2 mit den Notwendigkeiten befassen, die zeigen, dass die Herausforderungen überwunden werden müssen, da diese klar überwiegen. Die Notwendigkeiten sind: steigende Datenmengen, wirtschaftliche Vorteile, Big Data, Smart Cities, IoT (Smart Homes, autonomes Fahren) und Gaming (eSports).

Die Gigabitstrategie der Bundesregierung von 2022 formulierte das Ziel, bis 2030 eine flächendeckende Versorgung mit Glasfaser bis ins Haus und dem neuesten Mobilfunkstandard zu erreichen. Ein Kabelnetz mit DOCSIS-Technik ist dabei von einem FTTB/H-Netz zu unterscheiden.¹⁰ Dieses Ziel bringt finanzielle, bauliche und organisatorische Herausforderungen mit sich, die in den folgenden Abschnitten näher beleuchtet werden.

Um Deutschland flächendeckend mit Glasfaser auszubauen, müssen Bund, Länder und Unternehmen erhebliche Investitionen tätigen. Besonders kostenintensiv ist die passive Infrastruktur einschließlich Tiefbau und Hauszuführung. Die zitierte WIK-Studie von 2017 nennt je nach gewählter Architektur einen Tiefbauanteil von 80–90 % und ordnet die verbleibenden 10–20 % der aktiven Infrastruktur zu. Diese Werte sind eine damalige, architekturabhängige Einordnung und keine allgemeingültige Kostenaufteilung für jedes Ausbauprojekt.¹¹ Zur aktiven Technik gehören unter anderem Geräte am Netzknoten und geeignete Teilnehmerendgeräte. Wie rentabel sich der Ausbau der Netzinfrastruktur gestaltet, hängt insbesondere von drei Faktoren ab:

Schon bei der Bevölkerungsdichte unterscheiden sich ländliche von städtischen Gebieten erheblich. Um dünn besiedelte Gebiete zu erschließen, sind oft lange Trassen für wenige Anschlüsse erforderlich. Das kann einen eigenwirtschaftlichen Ausbau unrentabel machen. Ein Lösungsansatz ist das Betreibermodell: Eine Kommune oder andere öffentliche Stelle errichtet beziehungsweise besitzt die passive Infrastruktur und überlässt deren Betrieb einem Telekommunikationsunternehmen. Die Frage der Wirtschaftlichkeit ist dabei von der förderrechtlichen Einordnung als weißer oder grauer Fleck zu unterscheiden.¹³

In dem Diskussionsbeitrag „Implikationen eines flächendeckenden Glasfaserausbaus und sein Subventionsbedarf“ von Stephan Jay, Karl-Heinz Neumann und Thomas Plückebaum wurde 2011 das Investitionsvolumen eines flächendeckenden Greenfield-Ausbaus auf 70–80 Mrd. Euro geschätzt. Die Modellrechnung blendete vorhandene Glasfaserinfrastruktur aus und bezog sich auf die damaligen Annahmen zu rund 43 Millionen Anschlüssen. Sie ist keine aktuelle Kostenschätzung für den heute noch ausstehenden Ausbau.¹⁴

Wo sich der Ausbau nicht eigenwirtschaftlich trägt, können Förderprogramme den Aufbau unterstützen. Die Arbeit betrachtete hierzu das damalige Graue-Flecken-Förderprogramm. In dessen erster Phase standen unter bestimmten weiteren Voraussetzungen Gebiete mit einer Versorgung unter 100 Mbit/s im Mittelpunkt. Diese damalige Aufgreifschwelle war keine zeitlose Definition sämtlicher grauer Flecken und begründete allein noch keinen Förderanspruch. Die Vorlage nennt für die damalige Breitbandförderung ein Bundesvolumen von insgesamt 12 Milliarden Euro. Kommunen, Landkreise und kommunale Zusammenschlüsse konnten Ausbauprojekte voranbringen; die Unterstützung von Unternehmen erfolgte im Rahmen der jeweiligen Förder- und Vergabemodelle.¹⁵

Ein weiterer Ansatz sind Kooperationen zwischen Unternehmen. Wettbewerber können beim Aufbau der Infrastruktur zusammenarbeiten und anschließend auf Diensteebene weiterhin konkurrieren. Solche Kooperationen sind vom kommunalen Betreibermodell zu unterscheiden.¹⁶ Ein Beispiel ist Glasfaser Nordwest: EWE und Deutsche Telekom gründeten das Gemeinschaftsunternehmen Anfang 2020, um Teile Nordwestdeutschlands mit Glasfaser zu erschließen.¹⁷

Um die Ziele der Bundesregierung zu erreichen, nimmt der Tiefbau, besonders der Kabelnetzleitungstiefbau, eine zentrale und unvermeidbare Rolle ein. Denn dieser wird dort benötigt, wo keine Leerrohre zur Verfügung stehen, um die Glasfaser zu verlegen. Nicht nur die sehr hohen Kosten, wie in Kapitel 3.1.1 beschrieben, werden hier zu einer großen Herausforderung, sondern noch diverse andere Faktoren. Die deutschen und ausländischen Tiefbauunternehmen stehen vor verschiedenen marktspezifischen und projektspezifischen Herausforderungen.¹⁸ Wie in vielen anderen Unternehmensbranchen steht auch der Tiefbau vor einem Fachkräftemangel. Es fehlt an Vorarbeitern, Meistern, Technikern und Ingenieuren.¹⁹ Obwohl die Nachfrage nach Tiefbauleistungen steigt, spezialisieren sich nur wenige Tiefbauunternehmen auf den Glasfaserausbau. Die zitierte Studie von 2018 beschreibt dabei eine große Bedeutung kleiner Unternehmen.²⁰ Nach dieser Untersuchung entwickelten große Tiefbauunternehmen aufgrund der geringen Rentabilität und Sicherheit nur begrenztes Interesse oder nahmen nur Aufträge an, die überdurchschnittlich hoch vergütet werden.²¹ Die fehlende Sicherheit gilt für alle Unternehmen der Branche, da sie keine langfristigen Aussichten und kontinuierliche Auslastung im Glasfaserbau sehen.²² Gleichzeitig stehen deutsche Firmen im internationalen Wettbewerb mit ausländischen Unternehmen innerhalb und außerhalb der EU. Obwohl Deutschland auch deren Arbeitskapazitäten benötigt, wird der Eintritt in den deutschen Arbeitsmarkt für ausländische Firmen erschwert. Durch Registrierungspflichten, verschiedene Anträge, Zertifizierung der Arbeitsweise und Arbeitserlaubnisse für Nicht-EU-Unternehmen, konnte sich die Arbeit für ausländische Unternehmen in Deutschland gegebenenfalls nicht rentieren. Erschwerend hinzu kommt eine Sprachbarriere, wenn geeignete deutschsprachige Ansprechpartner fehlen.²³

Die Gigabitstrategie vom 13. Juli 2022 stellte verschiedene Ansätze zur Kostensenkung und Beschleunigung des Ausbaus vor. Neben klassischem Tiefbau sollten alternative Verfahren wie Trenching stärker zum Einsatz kommen. Dazu sollten rechtliche Rahmenbedingungen verbessert und Möglichkeiten zur Absicherung von Wegebaulastträgern bei Folgekosten mindertiefer Verlegung geprüft werden.

Auch oberirdische Glasfaserleitungen wurden als Alternative für dünn besiedelte Gebiete betrachtet. Durch die Mitnutzung vorhandener Infrastruktur, etwa von Holzmasten der Deutschen Telekom, könnten nach der Strategie die Ausbaukosten je anschließbarem Haushalt um 70–80 % sinken. Dies ist eine situationsabhängige Einsparmöglichkeit und keine allgemeine Kostengarantie. Oberirdische Verlegung kann außerdem knappe Tiefbaukapazitäten entlasten; auch dabei sind geeignete Qualifikationen und Sicherheitsanforderungen zu beachten.²⁴

Deutschland ist mitunter berühmt für seine langwierigen, bürokratischen Verfahren. Dies kann seine Vorteile haben, doch steht dies dem Ziel, bis 2030 ein flächendeckendes Glasfasernetz zu bauen entgegen. Projekte und Prozesse ziehen sich in die Länge und es werden unnötig Kosten für Tiefbauunternehmen in die Höhe getrieben. Die Bürokratie belastet besonders die Tiefbaubranche, weil Bauvorhaben eng mit den Gebietskörperschaften abgestimmt werden müssen. Es muss geklärt werden, wo und mit welchen Verfahren die Trassen verlegt werden und welche städtische Infrastruktur mitgenutzt werden kann. Außerdem muss geschaut werden, ob das Tiefbauvorhaben auch mit anderen Baumaßnahmen koordiniert werden kann, damit diese möglichst geringe negative Auswirkungen auf die Bevölkerung haben. Diese Genehmigungsverfahren durchlaufen in den Kommunen mehrere Behörden (z. B. für Grünflächen, Naturschutz, Wasserwege, Kampfmittelräumung). Auch ein Mangel an Fachpersonal in den Behörden wirkt sich negativ auf die Bearbeitungszeit aus. Die Bearbeitungszeit kumuliert sich auf mehrere Monate.²⁵

Diese Herausforderung wurde auch in der Gigabitstrategie aufgegriffen. Das zum 1. Dezember 2021 in Kraft getretene Telekommunikationsgesetz enthielt bereits Regelungen zur Beschleunigung von Genehmigungsverfahren. Die Strategie von 2022 sah darüber hinaus Anpassungen bundesgesetzlicher Regelungen vor. Verbesserungspotenzial wurde unter anderem beim Baurecht, bei straßenrechtlichen Vorschriften und bei der Kampfmittelprüfung gesehen.²⁶

Das Kapitel 3.2 befasst sich schlussendlich mit der Notwendigkeit eines flächendeckenden Glasfaserausbaus in Deutschland. Diverse Gründe ergeben sich aus den kommenden erhöhten Anforderungen an das Netz, durch zukünftige Internetdienste für Firmen und private Haushalte. Diese steigern nicht nur die Datenmengen, die Haushalte und Firmen verbrauchen, sondern auch die benötigte Bandbreite, die Internetnutzer benötigen. Verschiedene Anwendungen, Technologien und Organisationsstrukturen werden in diesem Kapitel näher betrachtet.

Die Datenmengen über Festnetzanschlüsse nahmen im betrachteten Zeitraum deutlich zu. Der Tätigkeitsbericht 2020/2021 der Bundesnetzagentur nennt für 2020 rund 80 Milliarden GB im Festnetz, ohne die dort gesondert behandelten IPTV-Verkehrsmengen der Deutschen Telekom. Für 2021 wurden damals etwa 100 Milliarden GB erwartet. Es handelt sich um Jahresvolumina und nicht um seit Beginn des Netzausbaus aufsummierte Werte.²⁷ Auch im Mobilfunk stieg das Datenvolumen: Für 2020 nennt der Bericht 3.972 Millionen GB, für 2021 eine damalige Prognose von 5.163 Millionen GB. Diese Prognose ist von einem später festgestellten Jahreswert zu unterscheiden. Das Wachstum unterstreicht die Bedeutung leistungsfähiger Fest- und Mobilfunknetze sowie ihrer Anbindung über Glasfaser.²⁸

Leistungsfähige Breitbandnetze können die wirtschaftliche Entwicklung unterstützen. Die betrachteten Studien untersuchen Zusammenhänge mit Pro-Kopf-BIP, Produktivität, Beschäftigung und Unternehmensgründungen. Ihre Ergebnisse hängen jedoch von Datengrundlage, Untersuchungszeitraum und Modellannahmen ab und sind keine garantierten Effekte eines einzelnen Ausbauprojekts.

Die WIK-Studie „Gigabitnetze für Deutschland“ fasst verschiedene Untersuchungen zu gesamtwirtschaftlichen Wirkungen zusammen. Die in der Vorlage genannten Zahlen sind entsprechend als historische Studienergebnisse einzuordnen:

Für die Untersuchung von Castaldo, Fiorini und Maggi aus dem Jahr 2015 nennt die WIK-Zusammenfassung für Deutschland modellierte Zuwächse des Pro-Kopf-BIP um bis zu 850 Euro kurzfristig und bis zu 2.450 Euro langfristig bei einer um 1 % erhöhten Breitbandverfügbarkeit. Diese Schätzwerte lassen sich nicht als pauschale, jährlich wiederkehrende Zusage für jedes zusätzliche Prozent Netzabdeckung verstehen.²⁹ Rohman und Bohlin schätzten 2012 in einer OECD-Länderanalyse, dass eine Verdopplung der Breitbandgeschwindigkeit mit zusätzlichem BIP-Wachstum von etwa 0,3 % verbunden sein kann. Auch dies ist ein modellabhängiges Ergebnis.³⁰

Falk und Biagi untersuchten 2015 Zusammenhänge zwischen IKT-Nutzung und Produktivität. Ihr Bericht nennt einen langfristigen Zusammenhang von etwa 0,94 zwischen dem untersuchten Breitbandindikator und der Arbeitsproduktivität. Daraus folgt nicht, dass eine Erhöhung der Anschlussgeschwindigkeit um 1 % jedes Jahr automatisch 0,94 % zusätzliche Produktivität erzeugt. Die Arbeit betrachtet die Verbreitung beziehungsweise Nutzung von Breitband und unterscheidet zwischen Branchen.³¹

Die von der Vorlage zitierte Studie von Raul Katz und Mitautoren prognostizierte für den Zeitraum 2010–2020 insgesamt 968.000 zusätzliche Arbeitsplätze: 427.000 durch Innovationen und neue Geschäftsmodelle sowie 541.000 durch den Netzausbau. Diese Zahlen werden hier als damalige Szenariorechnung wiedergegeben, nicht als Nachweis tatsächlich entstandener Arbeitsplätze oder als Prognose für den heutigen Ausbau.³²

Big Data bezeichnet Datenbestände, deren Größe, Vielfalt oder Verarbeitungsgeschwindigkeit herkömmliche Verfahren vor besondere Anforderungen stellt. Dazu können strukturierte, semistrukturierte und unstrukturierte Daten gehören.³³ Sie entstehen nicht ausschließlich im Internet, sondern beispielsweise auch in betrieblichen Systemen und Sensoren. Personenbezug ist möglich, aber kein notwendiges Merkmal. Häufig werden drei Eigenschaften hervorgehoben:

Für die Übertragung großer Datenbestände zwischen Standorten oder zu Rechenzentren können leistungsfähige Glasfasernetze eine wichtige Grundlage sein. Big Data erfordert jedoch nicht in jedem Fall eine Internetverbindung oder einen Glasfaseranschluss an jedem Endgerät. Die Verfahren helfen Unternehmen, Muster und statistische Trends schneller zu erkennen. Damit verbinden sich soziale, ökonomische und wissenschaftliche Chancen, zugleich aber auch Fragen des Datenschutzes.³⁵

Auch Cloud-Services stellen Anforderungen an die Netzanbindung. Cloud Computing bezeichnet die bedarfsgerechte Bereitstellung von IT-Ressourcen über ein Netz. Bei öffentlich angebotenen Cloud-Diensten erfolgt die Nutzung häufig über das Internet und wird nutzungsabhängig oder über Abonnements abgerechnet. Unterschieden werden unter anderem drei Servicemodelle: SaaS stellt nutzbare Anwendungen bereit, PaaS eine verwaltete Plattform zur Entwicklung und Bereitstellung von Anwendungen und IaaS grundlegende Ressourcen wie Rechenleistung, Speicher und virtuelle Netzwerke.³⁶ Unternehmen können davon durch Skalierbarkeit, flexible Ressourcennutzung und eine geringere eigene Betriebsbelastung profitieren. Wie groß der Nutzen ist, hängt von Anwendung, Kostenmodell und Organisation ab.³⁷

Der Glasfaserausbau kann die Entwicklung von Smart Cities unterstützen. Gemeint ist eine durch Informations- und Kommunikationstechnologien unterstützte Stadtentwicklung. Zu den eingesetzten Technologien gehören Big Data und das Internet der Dinge (IoT), also die Vernetzung von Geräten und Alltagsgegenständen wie Fernsehern, Smartphones oder Überwachungskameras.³⁸ Leistungsfähige Festnetze und Mobilfunknetze können dabei die Kommunikation zwischen Geräten, Plattformen und Rechenzentren ermöglichen. Nicht jeder Sensor benötigt selbst Glasfaser oder 5G; je nach Anwendung kommen auch andere Funk- und Netztechniken infrage. Ziele sind unter anderem eine bessere Nutzung öffentlicher Ressourcen und effizientere Verwaltungsabläufe. Die betrachtete Literatur nennt Bereiche wie Smart Governance, Smart Mobility, Smart Utilities und Smart Environment.³⁹⁴⁰

In einer Smart City können durch Einsatz von IKTs städtische Dienstleistungen vereinfacht und optimiert werden. Das Instandhalten von historischen Gebäuden könnte durch das Erfassen von Temperatur, Feuchtigkeit, Vibrationen und seismischen Messwerten durch Sensoren erleichtert werden. Diese Daten können helfen, Wartungsbedarf früh zu erkennen und Personal gezielter einzusetzen.

Eine weitere Dienstleistung ist die Müllentsorgung, die durch IKTs optimiert werden kann. Diese können zu großen Kosteneinsparungen und ökologischen und ökonomischen Vorteilen führen. Intelligente Mülleimer, die den Befüllstand automatisch erkennen und weitergeben, können Müllabfuhrrouten verbessern und Fahrtwege verkürzen. In urbanen Gebieten wird die Luftqualität zu einem wichtigen Thema für die Bevölkerung. Durch IoT und Big Data können Daten zur Luftqualität gesammelt und ausgewertet werden, um die Luftqualität zu verbessern. Sogenannte Lärmverschmutzung kann durch Messpunkte und Sensoren analysiert und verringert werden. In einer Smart City sind Verkehrsanlagen wie Ampeln untereinander und mit den Fahrzeugen verbunden, um Ampelphasen zu optimieren und Staus zu verhindern (Car-to-Infrastructure).⁴¹ Auch Fahrzeuge können untereinander kommunizieren (Car-to-Car). Vernetzte Fahrzeuge, sogenannte Connected Cars, können Komfort- und Sicherheitsfunktionen unterstützen. Vernetzung allein gewährleistet jedoch kein autonomes Fahren. Sensoren wie z. B. Infrarot, Ultraschall, Radar, GPS-Empfänger sowie Licht- und Regensensoren können Daten über Fahrbahn, Hindernisse, Bordstein, Gegenverkehr und andere Teilnehmer auswerten und basierend auf diesen Daten z. B. eine Notbremsung vollziehen.⁴²

In privaten Haushalten existiert die Nachfrage nach einem Datenübertragungsmedium mit hoher Bandbreite und geringer Latenz aufgrund verschiedener Anwendungen. Mitunter zählt das Gaming zu dieser Anwendung. Auf dieser Tätigkeit beruht auch der eSport.

Der ESBD versteht unter eSport den unmittelbaren Wettbewerb zwischen Menschen mithilfe geeigneter Video- und Computerspiele unter festgelegten Regeln. Der Spielrahmen soll einen nachvollziehbaren Leistungsvergleich ermöglichen; der Erfolg darf nicht überwiegend vom Zufall abhängen.⁴³ Der Jahresreport 2019 des game-Verbands nennt 34,3 Millionen Menschen in Deutschland, die zumindest gelegentlich Computer- oder Videospiele spielten.⁴⁴ Der ESBD-Bericht von 2018 spricht von etwa drei Millionen eSport-Enthusiasten beziehungsweise Menschen, die regelmäßig eSport verfolgen oder selbst in Amateur-Ligen aktiv sind. Diese Zahl beschreibt nicht ausschließlich professionelle oder aktive eSportler.⁴⁵

Beim Online-Gaming sind insbesondere geringe Latenz, geringe Schwankungen der Laufzeit und eine stabile Verbindung wichtig. Das eigentliche Spielen benötigt je nach Titel oft deutlich weniger Bandbreite als große Downloads, Updates oder Cloud-Gaming. Ein hoher Tarifwert allein garantiert deshalb weder einen niedrigen Ping noch sportlichen Erfolg.⁴⁶

Auch Smart Homes stellen Anforderungen an die Vernetzung privater Haushalte. In diesen findet man eine große Anzahl an Geräten der Hausautomation, Haushaltstechnik, Konsumelektronik und Kommunikationseinrichtungen. Diese orientieren sich am Endverbraucher und sind untereinander vernetzt, um neue unterstützende Funktionen und Dienste zum Nutzen der Bewohner zu bringen. Die Kommunikation untereinander findet über LAN oder WLAN statt. Ein Zugriff von außen übers WAN durch ein VPN ist auch möglich, um die einzelnen Komponenten außer Haus zu steuern. Die benötigte Internetbandbreite hängt vor allem von den Anwendungen ab: Einfache Sensorwerte verursachen wenig Datenverkehr, während etwa Videokameras größere Datenmengen übertragen können. Für lokale Automatisierung ist nicht zwangsläufig ein Internetzugang erforderlich.⁴⁷

Wie in der Einleitung beschrieben, nahm das Angebot von Homeoffice-Optionen in Stellenausschreibungen während der Pandemie stark zu. Nicht jeder Beruf eignet sich dafür; dennoch besteht ein erhebliches Potenzial. Alipour, Falck und Schüller schätzten 2020, dass rund 56 % der Beschäftigten in Deutschland zumindest teilweise Tätigkeiten von zu Hause erledigen könnten. Das bedeutet nicht, dass 56 % sämtlicher Arbeitsstunden vollständig ins Homeoffice verlagert werden können.⁴⁸

Die Vorlage nennt als damalige Orientierungswerte etwa 1 Mbit/s für Videokonferenzen und 0,1 Mbit/s für Audioübertragung. Diese Werte sind keine allgemeingültigen Anforderungen: Auflösung, Zahl der Teilnehmenden, Konferenzsoftware und gleichzeitige Nutzung können einen deutlich höheren Bedarf verursachen.⁴⁹ Für das Arbeiten zu Hause bleibt ein stabiler Anschluss wichtig.⁵⁰ Kupferbasierte Übertragungsstrecken können durch elektromagnetische Einflüsse gestört werden. Die optische Übertragung in der Glasfaser ist dagegen unempfindlich gegen solche elektromagnetischen Einkopplungen. Das macht einen vollständigen Internetanschluss einschließlich Endgeräten, Stromversorgung und Heimnetz jedoch nicht ausfallsicher.⁵¹

In der vorliegenden Arbeit wurden die Herausforderungen und Notwendigkeiten des Glasfaserausbaus in Deutschland betrachtet. Hierfür wurden zunächst die verschiedenen Ausbaustufen des Glasfaserausbaus definiert. Weiter wurden die Herausforderungen erläutert, denen sich Deutschland mit Regierung und Unternehmen gegenübersieht, um das Ziel des Ausbaus einer flächendeckenden Glasfaserinfrastruktur bis 2030 zu erreichen. Für diese Herausforderungen wurden Lösungsansätze dargestellt. Anschließend wurden die verschiedenen Anwendungsfelder beschrieben, die für den Glasfaserausbau sprechen.

Anhand der zahlreichen wirtschaftlichen Vorteile, technologischen Innovationen und Möglichkeiten gibt es keinen Weg an dem Ziel vorbei, Deutschland durch leistungsfähige Glasfaseranschlüsse auf dem Weg zur Gigabitgesellschaft voranzubringen. Technologien und Innovation der Informations- und Kommunikationsbranche sind der Schlüssel zum Erfolg, um auch im internationalen Wettbewerb gegenüber Ländern, die sehr viel weiter im Ausbau der Netzinfrastruktur vorangeschritten sind, zu bestehen.

Ob Deutschland seine Ziele des Ausbaus der Netzinfrastruktur erreichen kann, bleibt weiterhin eine spannende Frage. Fakt ist, dass die Zielerreichung stark davon abhängt, ob Deutschland die finanziellen und personellen Herausforderungen überwinden kann. Dies funktioniert nur, wenn alle Beteiligten weiterhin an den Prozessen und Projekten arbeiten und diese optimieren, sowohl kostentechnisch als auch zeittechnisch.

Zum Thema Glasfaserausbau gibt es sehr viele wissenschaftliche Studien. Bei diesem Assignment wurde das Hauptaugenmerk auf die größten Herausforderungen und Notwendigkeiten gelegt. Neben den genannten Notwendigkeiten im Bereich der privaten Haushalte und Unternehmen gibt es noch viele weitere, wie z. B. Logistik und Industrie 4.0, E-Commerce, E-Businesses, cyberphysische Systeme und E-Learning, welche in einer weiteren Untersuchung thematisiert werden könnten.