„WiMAX“ – Versionsunterschied

WiMAX Antenne 13 Meter über dem Boden - die Gegenstelle ist ein 26 km entfernter Fernsehturm - in Betrieb seit 2004 (in Litauen)

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) ist ein Synonym für den Standard IEEE 802.16. Mit dieser Technik sollen breitbandige Zugänge zum Beispiel zum Internet via Funknetz angeboten werden.

Technische Grundlagen

Der Standard IEEE 802.16 gehört zur Familie der 802-Standards, wie auch 802.3 Ethernet, 802.5 Token Ring oder 802.11 Wireless LAN. Es existieren daher einige Gemeinsamkeiten zu diesen Standards, wie zum Beispiel das zugrunde liegende Schichtenmodell (OSI-Modell). WiMAX spezifiziert in diesem Modell lediglich die beiden untersten Schichten.

Im Unterschied zu Wireless LAN ist bei WiMAX die so genannte Basisstation eine zentrale Instanz, die entscheidet, wer senden darf und wer nicht. Lediglich bei der erstmaligen Anmeldung konkurrieren verschiedene Endgeräte um die Kommunikation mit der Basisstation.

Viel Wert wurde auf große Übertragungsraten mit sehr kurzen Latenzzeiten (Reaktionszeiten) gelegt. Auch wurde ein Betriebsmodus mit zugesicherten Bandbreiten integriert. Diese Quality of Service (QoS) Option ist wichtig z. B. für Telefon und Video-Anwendungen, damit diese nicht plötzlich wegen mangelnder Bandbreite unterbrochen werden. Es kann also, im Gegensatz zu anderen Funktechniken, durch bevorzugte Behandlung der Sprachdatenpakete für eine bessere Sprachqualität gesorgt werden.

Es existieren verschiedene funktechnische Übertragungsarten:

Das Verfahren des Standards IEEE 802.16-2004 für Frequenzen oberhalb von 10 GHz

Oberhalb der Frequenz von 10 GHz bieten sich zur Übertragung der Signale Parabolantennen als Antennen mit hohem Gewinn und großer Richtwirkung an. Die großen zur Verfügung stehenden Bandbreiten von 25 MHz in den USA bzw. 28 MHz in Europa ermöglichen hohe Datenübertragungsraten. Die Nachteile bei diesen Frequenzen sind die nötige Sichtverbindung der beiden Antennen (sog. Line of Sight), die aufwändige stationäre Antennenmontage und die fehlende Möglichkeit, mit mobilen Endgeräten zu kommunizieren. Dieses Verfahren eignet sich daher eher für den Anschluss von Großkunden oder zum Verbinden von Basisstationen per Richtfunk.

Das Verfahren des Standards IEEE 802.16-2004 für Frequenzen zwischen 2 und 11 GHz

Ein weiteres funktechnisches Übertragungsverfahren ist für Frequenzen zwischen 2 bis 11 GHz spezifiziert. Dieser Frequenzbereich bietet einige Vorteile. Hier benötigt man oft noch keine Sichtverbindung. Die Antennenmontage ist somit einfacher bzw. kann bei mobilen Geräten ganz entfallen. Als Modulationsart wird die für mobile Zwecke gut geeignete OFDM zugrundegelegt. Diese aufwendige Modulationsart geht sehr sparsam mit den benötigten Frequenzspektren um und verkraftet Mehrfachempfang durch Reflexionen. Als Nachteile müssen bei diesen Frequenzen geringere Antennengewinne, eine größere Störung der verschiedenen Funkpartner untereinander sowie geringere Datenübertragungsraten aufgrund fehlender breitbandiger Frequenzspektren in Kauf genommen werden.

Das Verfahren des Standards IEEE 802.16e-2005 für Frequenzen zwischen 2 und 6 GHz

Der neue Standard IEEE 802.16e-2005 spezifiziert zusätzlich ein funktechnisches Übertragungsverfahren für Frequenzen bis 6 GHz. Es handelt sich um die so genannte SOFDMA, bei der der Qualität des Übertragungsweges und der Rechenleistung mobiler Endgeräte Rechnung getragen werden kann. Dies geschieht durch ein zusätzliches Aufsplitten des Frequenzspektrums auf verschiedene Empfänger und durch Wechsel der Modulationsart der Teilträger. Darüber hinaus bietet IEEE 802.16e-2005 die Möglichkeit, die Funkzelle während des laufenden Betriebes zu wechseln (Handover). IEEE 802.16e-2005 ist keine Erweiterung des IEEE 802.16-2004-Standards sondern inkompatibel dazu.

Spektrale Effizienz

Für einen 10-MHz-Kanal ergibt sich für den Standard IEEE 802.16e-2005 (Mobile WiMax) bei einer Aufteilung des Frequenzbandes im Verhältnis von 3 zu 1 für Empfang und Senden eine maximale Datenempfangsrate für alle Endgeräte zusammen von 46 MBit/s. Alle Endgeräte können dabei noch gleichzeitig mit maximal 4 Mbit/s über den gleichen 10-MHz-Kanal Daten versenden. Die angegebenen Datenraten setzen dabei MIMO-Technik voraus. Die spektrale Effizienz ist damit höher als bei der UMTS-Erweiterung HSDPA.

Praxis

WiMAX wird als Alternative bzw. Ergänzung zu DSL-Leitungen und UMTS-Verbindungen diskutiert. Der Versorgungsradius einer Basistation in städtischer Umgebung liegt üblicherweise zwischen 2 und 3 Kilometern. In Labortests zeigte sich eine Leistungsgrenze von WiMAX bei 50 km Reichweite und einer Datentransferrate von bis zu 108 Mbit/s. Wie bei UMTS müssen sich alle beteiligten Nutzer die zur Verfügung stehende Bandbreite teilen.

Die Technologie wird maßgeblich vom Chiphersteller Intel gefördert, der Chips für Notebooks und Telefone angekündigt hat. Strategische Partnerschaften, wie z. B. mit Alcatel, sichern die parallele Entwicklung dazugehöriger Mobilfunk-Basisstationen. Mit Stand November 2006 haben sich 420 Technologieunternehmen und Institutionen im WiMAX-Forum zusammengeschlossen, um durch Standardisierung von WiMAX dessen Kompatibilität mit den Produkten der verschiedenen Hersteller zu gewährleisten. Dazu gehören auch führende Netzwerkausrüster wie Motorola und Siemens, große Netzbetreiber wie AT&T und British Telecom und Mobilfunkanbieter wie Nokia und Ericsson.

Die verschiedenen IEEE-802.16-Standards

Die wichtigsten sind:

• IEEE 802.16-2004 (auch WiMAX fixed genannt, Wechsel der Funkzelle im laufenden Betrieb ist nicht möglich)
• IEEE 802.16e-2005 (auch WiMAX mobile genannt, Wechsel der Funkzelle im laufenden Betrieb ist möglich)

Entwürfe:

• P802.16h
• P802.16i

noch in der Entwicklung:

• IEEE P802.16/Conformance04
• IEEE P802.16g
• IEEE P802.16k

aktuell gültig:

• IEEE 802.16-2004
• IEEE 802.16f-2005 (amendment to IEEE 802.16)
• IEEE 802.16e-2005 (amendment to IEEE 802.16)
• IEEE 802.16-2004/Cor1-2005 (corridendum to IEEE 802.16, published along with IEEE 802.16e-2005)
• IEEE 802.16.2-2004
• IEEE 802.16/Conformance01-2003
• IEEE 802.16/Conformance02-2003
• IEEE 802.16/Conformance03-2004

veraltet:

• IEEE 802.16-2001
• IEEE 802.16a-2003
• IEEE 802.16c-2002
• IEEE 802.16.2-2001

Verbreitung von WiMAX (geographisch)

Entwicklung in Deutschland

Nach dem Aufbau von WiMAX-Netzen zu Testzwecken mit jeweils einer handvoll ausgewählter Firmen- und Privatkunden beispielweise durch T-Com im Bonner Raum, gibt es seit November und Dezember 2005 die ersten kommerziellen WiMAX-Angebote von Deutsche Breitband Dienste GmbH und Arcor. Beide Unternehmen konnten dazu auf vorhandene WLL-Lizenzen im 3,5 GHz-Band zurückgreifen, um darüber Technologie nach dem 2005 zertifizierten fixed WiMAX-Standard einzusetzen.

Den kommerziellen WiMAX-Betrieb in Deutschland startete im Mai 2005 die Deutsche Breitband Dienste GmbH (DBD) in Heidelberg mit einem WiMAX-Netz für Gewerbekunden. In Berlin begann DBD am 8. November 2005 mit dem deutschlandweit ersten kommerziellen städtischen WiMAX-Netz für Privat- und Geschäftskunden im Stadtteil Pankow. Die Standard-Produkte für Privatkunden haben eine asymmetrische Bandbreite, welche mit Downloadgeschwindigkeiten von 1,0 Mbit/s und 2,0 Mbit/s buchbar sind. VoIP als Teil des Angebotes soll ab Frühjahr 2007 erhältlich sein. Reine WiMAX-Netze bis zum Endkunden werden durch die DBD seit der zweiten Jahreshälfte 2006 auch in Wuppertal, Dresden und Leipzig sowie im niedersächsischen Barsighausen/Springe angeboten. Neben DBD betreibt derzeit nur Arcor seit dem 8. Dezember 2005 in Kaiserslautern ein kommerzielles WiMAX-Netz. Das Angebot umfasst 1,0 Mbit/s-Anschlüsse und Telefon- sowie Internetflatrate.

Funklizenzen für den Einsatz der WiMAX-Technolgie vergibt die Bundesnetzagentur. Dies sind Broadband Wireless Access-Lizenzen (BWA-Lizenzen) für die Frequenzen im Bereich 3400 bis 3600 MHz. Der erste Anlauf zur Lizenzvergabe durch die Bundesnetzagentur in einem Licensing light-Verfahren scheiterte im Februar 2006, da die Anzahl Lizenzen viel geringer war als die Nachfrage von 102 Interessenten für über 1200 Lizenzen. Wie gesetzlich vorgesehen, überarbeitete die Bundesnetzagentur daraufhin das Verfahren. Seit 11. Oktober 2006 stehen die Vergaberichtlinien fest. Die Bundesnetzagentur ist dabei teilweise auf Erwägungen eingegangen, die im Rahmen des Anhörungsverfahrens eingingen. Die Regionen der Lizenzen wurden kleinräumiger strukturiert. Insgesamt sind es nun 28 Gebiete (statt 16 im alten Verfahren), in denen die Lizenzen getrennt versteigert werden. Auch die Kritik an übergroßen Schutzbändern wurde berücksichtigt. Dadurch sind nun 4 Frequenzbänder mit 42 MHz (2*21 MHz) Breite zu versteigern, die aber nun aus technischen Gründen nicht mehr voll genutzt werden können.

Der Termin für die Lizenzvergabe wurde nun auf den 12. Dezember 2006 festgelegt, die Vergabe erfolgt mittels einer Auktion. Interesse an den Lizenzen haben 6 Unternehmen, darunter 3 für bundesweite Lizenzen und 3 für regionale Lizenzen. Nach den Bestimmungen des neuen Telekommunikationsgesetzes aus dem Jahre 2004 können die Frequenzen für den Broadband Wireless Access von den Bietern anschließend auf andere Unternehmen übertragen oder diesen zeitweise überlassen werden. Die Auktion soll unter der von der Bundesnetzagentur zu diesem Zweck eingerichteten URL http://bwa-versteigerung.bundesnetzagentur.de/ live verfolgt werden können.

Entwicklung in Österreich

Im Oktober 2004 haben 4 Unternehmen die nötigen Funkfrequenzen in einer Auktion ersteigert. Als einziger Interessent hat das österreichisch-schweizerische WiMAX Telecom-Konsortium landesweite Lizenzen erworben. WiMAX Telecom hat 2005 und 2006 Netze im Burgenland, im Wiener Becken und in der Oststeiermark in Betrieb genommen. Lizenzen erwarben auch UPC Telekabel, Telekom Austria sowie Teleport. Diese Anbieter haben bislang noch nicht mit dem Netzaufbau begonnen.

Entwicklung in der Schweiz

In der Schweiz hat die Mobilfunktochtergesellschaft der Swisscom eine Lizenz in einer Auktion des Regulierers ComCom erworben, hat aber bislang noch keine Angebote gemacht. Weitere Interessenten hatten kein Interesse. Noch im Jahr 2006 sollen zwei freie Konzessionen erneut in einer Auktion angeboten werden.

Übriges Europa

Frankreich

Intel und France Télécom haben während der Tour de France 2005 gemeinsam ein drahtloses WiMAX-Breitbandnetz aufgebaut. Um die 450 Journalisten und akkreditierte Tourbegleiter an das Breitbandnetz anzuschließen, hat France Télécom einen WiFi-Hotspot eingerichtet. Für die Informations- und Berichterstattung der Journalisten zur Tour de France stand France Télécom jeden Tag vor der Aufgabe, über Nacht die gesamte Telekommunikationsinfrastruktur am nächsten Etappenziel aufzubauen. Da für WiMAX keine Verkabelung nötig ist, war das Breitbandnetz innerhalb einer knappen Stunde einsatzbereit.

Irland

In Irland bietet Irish Broadband WiMAX in ausgewählten Gegenden an und gibt an, dort über mehr als 20.000 Nutzer zu verfügen. Im Gegensatz zu den meisten anderen Ländern setzt Irish Broadband dabei weniger auf Nutzer in schlecht versorgten Gebieten sondern geht in die Ballungsgebiete Dublin, Cork usw., um potenzielle DSL-Nutzer, die keinen Telefonanschluss haben, zu gewinnen.

Kroatien, Slowakei

Das in Österreich aktive österreichisch-schweizerische WiMAX Telecom-Konsortium expandiert nach Süd- und Ost-Europa und hat erste Netze in Kroatien und in der Slowakei aufgebaut. Das Unternehmen gibt an, in Österreich, Kroatien und der Slowakei zusammen 6000 Kunden zu versorgen. Ein weiterer Anbieter in Kroatien ist Optima Telekom. Es werden verschiedene Pakete von Optima Telekom angeboten, momentan nur in Čakovac.

Die kroatische Netzagentur (http://www.telekom.hr) hat bis jetzt in 11 Gespanschaften eine WiMAX-Lizenz vergeben, und zwar in jeder 4 Lizenzen.

Firma	Lizenzen
Odasiljaci i veze (OiV)	11
Optima Telekom	10
Wimax Telecom	8
T-HT (T-Com, Iskon)	6
H1 Telecom (Portus)	5
Vipnet	1
Globalnet	1
Novi-net	1
Dubrovnik Telekom	1

Die Firma OiV (http://www.oiv.hr) geht als Sieger hervor. Bis Weihnachten 2006 will OiV WiMAX in Rijeka und Split anbieten. Zuerst werden Telefon und Breitbandinternet angeboten, später auch Fernsehen.

H1 Telecom hat das Netz bereits in Split und Rijeka aufgebaut und wartet auf eine Betriebsgenehmigung von der Netzagentur.

Litauen

In Litauen wird WiMAX seit Sommer 2004 vor allem für Gegenden angeboten, in denen es keine Telefonleitungen gibt. Die Preise liegen bei ca. 30 € für eine 64 kbit Flatrate mit fester IP Adresse.

Siehe auch

• Broadband Wireless Access
• Funknetz
• Wireless LAN
• WiMAX-Forum
• Wireless Local Loop (WLL)
• WMAN

Weblinks

• IEEE 802.16
• WiMAX Forum - Industrie-Zusammenschluss der die Umsetzung des Standards forciert
• WiMAX Industry - Umfangreiche Newsseite zu WiMAX
• WiMAXtalk - Meldungen und Nutzererfahrungen
• Das ELektronik-KOmpendium.de: IEEE 802.16 / WiMAX
• tecChannel.de: Grundlagen WiMAX - Anwendung, Architektur und Aufbau
• heise mobil: Konkurrenzwellen
• WiMAX im Intel Technology Journal (96 Seiten; 2,8 MB im PDF-Format, englisch)
• Fujitsu White Papers: Spectrum Utilization, WiMAX System on Chip Solutions (Englisch)
• Rohde&Schwarz: WiMAX - General information about the standard 802.16 (34 Seiten; 1,4 MB im PDF-Format; englisch)