Innovationsgrad

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Marktreife2009

Der Anteil der Internet-Nutzer in Deutschland steigt kontinuierlich. Mit 43,5 Millionen sind nach der ARD/ZDFOnline-Studie 2009 über zwei Drittel (67,1 Prozent) der Bundesbürger online. Zwei Prozent mehr als im vergangenen Jahr. Kennzeichnend für die aktuelle Internetentwicklung ist zudem die stetig steigende Nachfrage nach multimedialen Inhalten. Über 60 Prozent aller Onliner rufen Videos über Videoportale oder Mediatheken ab und schauen live oder zeitversetzt Fernsehsendungen im Internet. Jeder Zweite nutzt seine Internetleitung um Audiofiles wie Musikdateien, Podcasts und Radiosendungen herunterzuladen. Die Datenmenge, die dabei teils durch einfache Kupferleitungen gesendet werden, ist immens. Und: Bei jeder Anwahl eines Servers wird Energie verbraucht. Weltweit sind bereits 14 Kraftwerke nötig, allein um alle Server dieser Erde mit der nötigen Energie zu versorgen. „Das Internet ist der wahre Klimakiller“ titelte die Zeitung „Die Welt“. Selbst eine einfache Suche bei Google oder Ebay produziert weit mehr CO2, als viele Nutzer vermuten: Forscher aus den USA haben errechnet, dass eine Anfrage bei der Suchmaschine Google zwischen vier und elf Wattstunden Strom oder zwei Gramm CO2 Ausstoß kostet. Das entspricht dem Stromverbrauch einer Energiesparlampe, die eine Stunde lang brennt.

Bereits im Jahr 2001 entfielen fünf Prozent des Elektroenergieverbrauchs in Deutschland auf die Informations- und Kommunikationstechnik, das sind rund 23 Terawattstunden. Für 2010 wird mit 29, für 2015 mit 31 Terawattstunden gerechnet. Dabei ist es nicht wie oft vermutet der Computer, der Energie schluckt. Neben den Servern treibt vor allem die Infrastruktur der Datenautobahnen den Stromverbrauch in die Höhe. Allein das breitbandige DSLZugangsnetz verbraucht weltweit etwa 20 Terawattstunden Energie pro Jahr. Das entspricht vier Prozent des jährlichen Energieverbrauchs in Deutschland. Ökologische und ökonomische Gründe zwingen auch die Telekommunikationsunternehmen zum Einsatz energiesparender Systeme. Energieeinsparungen sind prinzipiell durch verbesserte Klimatisierung, effizientere Stromversorgung und denEinsatz von Power-Management möglich. Vor allem durch letzteres könnten Netzbetreiber ihren Verbrauch um nahezu ein Drittel senken. Möglich wäre dies durch den Einsatz des L2-Modus in ADSL2/ADSL2+-Systemen. Denn für DSL wurden mit dem ADSL2- und ADSL2+-Standard zusätzlich zum Normalbetrieb im L0-Modus zwei Power-Management-Modi eingeführt: Der L2- und der L3-Modus. Mit diesen Modi lässt sich Energie sparen, während die DSL-Leitung jederzeit weiter genutzt werden kann. Der L2-Low-Power Mode ermöglicht es, den Energiekonsum sehr schnell den tatsächlichen Übertragungserfordernissen anzupassen. Bei der Übertragung eines Softwarepaketes schaltet das Gerät beispielsweise im Normalmodus auf „volle Kraft“. Während der anschließenden Software-Installation vermindert L2 die Datenrate. Der L3-Sleep-Modus, aus dem das System innerhalb von drei Sekunden wieder erwachen kann, lässt sich beispielsweise nachts aktivierten, wenn die Leitung über längere Zeit keine Daten überträgt.

Das Problem: Die Betreiber aktivieren den L2-Energiesparmodus nicht - trotz seiner unbestreitbaren Vorteile und obwohl er bereits standardisiert und in vielen Geräten auf Empfänger- und Vermittlungsseite vorhanden ist. Der Grund liegt im sogenannten „zeitvariablen Nebensprechen“, das durch die unterschiedliche Sendeleistung zwischen dem aktiven Modus L0- und dem energiesparenden L2-Modus erzeugt wird: Wenn ein DSL-Modem eine Verbindung aufbaut, sich aber die benachbarten Modems noch im Ruhezustand befinden, tritt nur eine geringe Störung auf. Die Datenübertragungsrate ist in diesem Fall hoch. Anders sieht die Störung aus, wenn die DSL-Geräte in den Nachbarwohnungen „aufwachen“. Jeder stromdurchflossene Leiter ist von einem elektromagnetischen Feld umgeben. So auch die DSL-Leitungen in einen Kabelbündel. Dieses Feld verursacht durch „Überkoppeln“ in die benachbarten Leitungen Störungen, die als „Nebensprechen“ bezeichnet werden. Durch das Aufwachen nimmt die Störung im ersten System zu, so dass die Verbindung abreißt. Das Modem kann erst nach einer längeren Neustartphase wieder online gehen, und das auch nur mit deutlich reduzierter Datenrate.

Das Nebensprechen stört die benachbarten DSL-Systeme so sehr, dass die Betreiber von Breitbandnetzen den Energiesparmodus sogar nicht mehr in die Standardisierung für zukünftige Breitbandanschlüsse wie VDSL mit ihren schnelleren Datenübertragungsraten aufnehmen wollen.Eine wirkungsvolle und vergleichsweise „einfache“ Methode den L2-Modus doch noch effektiv einzusetzen, haben nun die Forscher des Fraunhofer ESK vorgestellt. Auf Grundlage einer Kombination des L2-Energiesparmodus und Verfahren des künstlichen oder virtuellen Rauschens haben sie einen Ansatz ausgearbeitet, den die Netzanbieter ebenso schnell wie klimafreundlich und (energie-)kostensparend umsetzen könnten. Beim künstlichen Rauschen wird den Empfängergeräten bei der Initialisierung letztlich eine Störumgebung vorgetäuscht, die typisch für das genutzte Kabelbündel ist. Genau dieses Verfahren ist auch für die Stabilisierung benachbarter DSL-Systeme geeignet und kann damit den Einsatz des energiesparenden L2-Modus ermöglichen. Geht ein Empfänger online, registriert sein System eine normale Störumgebung, auch wenn sich die Nachbarsysteme im L2-Modus befinden. Seine Verbindung bleibt also auch dann stabil, wenn andere Systeme aktiv werden und vom L2- in den L0-Modus wechseln. Ebenso wie der standardisierte L2-Modus ist auch das künstliche Rauschen bereits fertig praxistauglich entwickelt. Netzanbieter könnten also zeitnah mehrere Gigawattstunden jährlich an Strom und damit beispielsweise allein in Deutschland pro Jahr 15 Millionen Euro Betriebskosten bei DSL-Systemen einsparen.