Langfristiges Wirtschaftswachstum, die Entwicklung neuer digitaler Technologien und der steigende Bedarf an Internetzugängen erfordern bessere Möglichkeiten zum schnellen Austausch großer Datenmengen. Dies sind nur einige Gründe für das 10 Milliarden Euro umfassende Investitionspaket der Bundesregierung zum Ausbau von Breitbandnetzen und -technologien in Deutschland [DVF15]. Auch der Verkehrssektor verlangt aufgrund der zunehmenden elektronischen Informationsangebote und des sich ändernden Mobilitätsverhaltens nach steigenden Datenübertragungsraten [ISIM14].

Unter dem Begriff Breitbandtechnologie werden allgemein jegliche Möglichkeiten zur Übertragung größerer Datenmengen über das Telekommunikationsnetz einschließlich des Internets verstanden. Zu den Breitbandtechnologien zählt die Datenübertragung über Kabel sowie über drahtlose Netze.

Die wichtigsten kabelgebundenen Netze sind die Kupferkabel-, Fernsehkupferkoaxialkabel- und Glasfaserkabelnetze. So nutzt die kabelgebundene Digital Subscriber Line (digitaler Teilnehmeranschluss, DSL) -Technologie die nicht beanspruchte Kapazität des Kupferkabels der Telefonleitungen, Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS) nutzt die vorhandenen Fernsehkupferkoaxialkabel und Lichtwellenleiter nutzen extra dafür ausgelegte Glasfaserkabel.

Die vorherrschenden Funktechnologien sind unter anderem Wireless Local Area Network (drahtloses lokales Netzwerk, WLAN), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) sowie Long-Term-Evolution (LTE). Des Weiteren bieten Satellitennetzbetreiber wie Astra und Eutelsat breitbandigen Zugang für Internet und Telefonie mit Downloadraten bis 100 Megabit pro Sekunde an [Veri23]. Vorteilhaft bei dieser Technologie ist der in fast ganz Deutschland mögliche Empfang und das Senden von Signalen mit Hilfe einer Satellitenempfangs- und Sendeeinheit (umgangssprachlich: Satellitenschüssel) [BMVI15c].

Abbildung 1 gibt einen Überblick zu den möglichen übertragbaren Datenraten der verschiedenen Übertragungstechnologien sowie deren Entwicklung in den letzten Jahren. Ersichtlich ist, dass Glasfaserkabeltechniken über passive optische Netze im Gigabitbereich (Gigabit Passive Optical Network, GPON) und die darauffolgende Generation dieser Netze (Next Generation-GPON, NG-GPON) die leistungsfähigsten Technologien mit den größten Breitbandkapazitäten aufweisen.

Der Ausbau der Breitbandnetze in Deutschland erfolgt regional sehr unterschiedlich. Während städtische Räume und Ballungsgebiete meist ein hohes Ausbauniveau aufweisen, besteht in vielen ländlichen Gegenden Nachholbedarf [BMVI15c]. Die sehr hohen Datenraten der neuesten Fiber To The Building (Glasfaser bis zum Gebäude, FTTB-) und Fiber To The Home (Glasfaser bis zur Wohnung, FTTH) -Glasfasertechnologien stehen bisher nur wenigen Nutzern zur Verfügung [Rudl15]. Doch alleine im Jahr 2023 wurden zwischen Januar und Juni weitere 2,1 Millionen Haushalte mit Glasfaserkabel ausgestattet ['zlise' Referenz-Fehler (For input string: ""): 574718]. Ebenso kann die maximal mögliche Bandbreite der LTE-Technologie, der leistungsfähigen Mobilfunktechnologie, die gegenwärtig verfügbar ist, selbst in den nahezu flächendeckend versorgten Ausbaugebieten nur selten realisiert werden.

Gegenwärtig wird der Ausbau der Breitbandnetze in verschiedene Richtungen vorangetrieben. Neben der weiteren Breitbandertüchtigung der klassischen Kupferkabel, zum Beispiel durch die Vectoring- oder G.fast-Technologie, kommt auch in der Fläche zunehmend Glasfaser zur Anwendung. Dafür stehen Technologien wie Fiber To The Curb (Glasfaser bis zum Bordstein, FTTC), FTTB und FTTH. Im Bereich der breitbandigen Funknetze wird mit Nachdruck an der fünften Mobilfunkgeneration (5G) und der Nachrüstung der Mobilfunknetze mit den hierfür erforderlichen Komponenten gearbeitet. Hierbei ist jedoch hervorzuheben, dass die in Funknetzen erreichbaren Bandbreiten durchschnittlich um den Faktor 10 bis 25 hinter denen der kabelgebundenen Technologien zurückliegen (vergleiche Abbildung 1). Dies ist insbesondere auf die Komplexität der Hochfrequenztechnologie, die Eigenschaft der Funkkanäle als geteiltes Nutzermedium sowie auf physische Störeinflüsse, die mit der Funkübertragung einhergehen, zurückzuführen.

Die Nutzung der Breitbandnetze und -technologien für verkehrsspezifische Anwendungen hängt daher sehr stark vom Ausbaugrad der Netze in den entsprechenden Verkehrsräumen ab. Das Wachstum insbesondere der von mobilen Endgeräten agbesetzten Nachfrage nach Fahrplan- und Verbindungsauskünften, elektronischen Tickets und Auskünften zur aktuellen Verkehrssituation erfordert auch für den Verkehrsbereich die Verfügbarkeit gut ausgebauter breitbandiger Mobilfunknetze. Hinzu kommen die zunehmende Digitalisierung der Verkehrsinfrastruktur und der Ausbau intelligenter Verkehrssysteme, die einen verstärkten Datenaustausch zwischen

verlangen. Bei mobilen Datenverbindungen kann es durch eine große Anzahl von Nutzern, die innerhalb einer Mobilfunkzelle gleichzeitig auf das Netz zugreifen, zu Netzüberlastungen und damit abfallenden (gegebenenfalls auch unzureichenden) Datenübertragungsgeschwindigkeiten kommen. Dem müssen die Mobilfunknetzbetreiber beim Ausbau ihrer Netze Rechnung tragen. Des Weiteren bedingt die zunehmende Automatisierung der Fahrzeuge eine hinreichende Leistungsstärke drahtloser Breitbandnetze, um deren verbesserte technische Kommunikation untereinander sowie mit ihrer Umgebung zu ermöglichen [Roos13].

Sensornetze zur Steuerung automatisierter Prozesse wie zum Beispiel Bluetooth oder ZigBee werden gegenwärtig nicht als Bestandteile der Breitbandtechnologie angesehen. Durch eine massenhafte Anwendung, zum Beispiel innerhalb der Ad-hoc-Netze zeichnen sich jedoch Tendenzen ab, dass auch diese Technologien zukünftig zu den Breitbandnetzen gezählt werden.