Schneller Funk überall

Mit Wimax drahtlos zum Endkunden

Jens Weller - 28.02.2005

Die Funktechnik Wimax soll das Potential haben, das Monopol der Telekom für die letzte Meile zu brechen. Versprochen werden eine Übertragungskapazität jenseits von 100 MBit/s und Reichweiten von über 50 Kilometer. Steht eine neue Hype-Technik ins Haus?

Wimax, Worldwide Interoperability for Microwave Access, basiert auf den in IEEE 802.16 genormten Broadband-Wireless-Access-Technologien, Point-to-Multipoint-Übertragungen auf Basis von Mikrowellentechniken für Sichtverbindungen und solche ohne Sichtkontakt. Sie sollen bis zu 134 MBit/s übertragen können, Distanzen bis 60 km überbrücken und im mobilen Bereich noch bei Geschwindigkeiten von über hundert Stundenkilometern funktionieren.

Allerdings gelten diese Spitzenwerte auch in der Theorie nicht gemeinsam. Speziell mit NLOS-Verfahren (Non Line of Sight) sind solche Maximalwerte unerreichbar. Dennoch sind die genannten Parameter so erstaunlich, dass eine nähere Beschäftigung mit Wimax mehr als lohnenswert ist. Immerhin sieht Intel Wimax als "the most important thing since the Internet itself".

IEEE 802.16 normiert Zugangstechniken für Breitbandnetze auf OSI-Schicht 1 (PHY) und 2 (MAC). Der Basis-Standard 802.16 (Wireless MANs) wurde zusammen mit 802.16.2 im Jahr 2001 als amerikanische Norm verabschiedet. IEEE 802.16 definiert LOS-Verbindungen (Line of Sight) in den Frequenzbereichen 10 bis 66 GHz, entspricht also dem Standard für klassischen Mikrowellen-Richtfunk.

Wesentlich für die Hersteller war im April die Verabschiedung von IEEE 802.16a 2003. Dieser Standard definiert NLOS-Verbindungen in lizenzpflichtigen und lizenzfreien Bändern im Bereich von 2 bis 11 GHz. Wichtige Frequenzen sind 3,5 GHz für die lizenzpflichtigen und 5,8 GHz für die lizenzfreien Anwendungen. IEEE 802.16c und IEEE 802.16d beschäftigen sich mit Profilen für 10- bis 66-GHz- beziehungsweise 2- bis 11-GHz-Systeme.

Im Rahmen von IEEE 802.16e, "Mobile Wireless MAN", sind mobile Zugänge mit einem Durchsatz von mehr als 10 MBit/s bei Zellgrößen im Bereich von einigen Kilometern, Geschwindigkeiten von über hundert Stundenkilometern und Roaming zwischen verschiedenen Funkzellen geplant. Neu sind die Managementgruppen IEEE 802.16f und 802.16g, die entsprechende MIBs definieren.

MAN im Mikrowellenbereich

Seit dem 24. Juni 2004 gibt es eine neue Ausgabe des Standards IEEE 802.16 (802.16-2004), die den Basisstandard aus dem Jahre 2001 mit den NLOS-Erweiterungen aus IEEE 802.16a und den Profilen in IEEE 802.16c umfasst, ohne neue Funktionen hinzuzufügen.

Um die 802.16-Standards in kompatible Produkte umzusetzen, hat sich das Wimax-Forum etabliert. Es wurde im Jahre 2003 von Nokia, Wi-LAN und Ensemble gegründet, heute zählen mehr als 170 Firmen dazu, von Alcatel und AT&T über Fujitsu, Intel und Siemens bis zu Yahoo.

Einer der wesentlichen Vorteile von IEEE 802.16 ist die breite Auswahl unterschiedlicher Verfahren, die für die meisten Zugangsszenarien die jeweils optimale Lösung bieten sollen. Für die Kommunikation ohne Sichtverbindungen kommen Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) nebst Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) zum Einsatz. OFDM ist ein auch bei 802.11a oder DVB-T eingesetztes Verfahren, das ein Breitband- auf mehrere, möglichst übersprechungsarme Schmalbandsignale aufteilt. Bei OFDMA handelt es sich um den dafür vorgesehenen Mechanismus für die Zuteilung der Kapazitäten an verschiedene Benutzer, der allerdings nicht zwingend zum Einsatz kommen muss – 802.11a beispielsweise arbeitet mit OFDM, aber ohne OFDMA. Zur Authentifizierung der Basisstationen gegenüber der zentralen Sendeinstanz kommen X.509-Zertifikate zum Einsatz, die auch für die Verschlüsselung des Datenverkehrs sorgen.

Jenseits von UMTS

Die eingangs genannten Eckdaten verdeutlichen, dass Wimax nicht, wie gelegentlich behauptet, als Alternative zu UMTS zu betrachten ist. Es spielt mit 20 MBit/s gegenüber 1 MBit/s und realistischen Zellgrößen von 30.000 gegenüber 300 Metern Radius in einer ganz anderen Liga. Ob allerdings Wimax UMTS überflüssig machen kann, steht auf einem anderen Blatt.

Wimax ist in erster Linie eine Zugangstechnik für die stationäre Geschäfts- und Privatkundenanbindung, in der zweiten Ausbaustufe ist die Einbindung mobiler Geräte geplant (Ankündigung von Intel für 2006). Und: Wegen der Kanalkapazität und vorgesehener QoS-Verfahren ist die Übertragung von Daten und Sprache möglich.

Eines der ersten Einsatzgebiete dürfte die Anbindung von 802.11-Hotspots an das Internet sein. Weitere Szenarien sind Campusverbindungen in größeren Unternehmen und der Ersatz von DSL-Verbindungen. Während Point-to-Multipoint-Richtfunk nur ein paar Kilometer weit sendete, soll der Radius einer 802.16a-Zelle bis zu 50 Kilometer groß sein können. Realistisch schätzen Experten die maximale Entfernung auf bis zu 30 Kilometer, wobei auch Hindernisse zwischen Sender und Empfänger stehen dürfen. Der Durchsatz liegt bei etwa 240 MBit/s pro Basisstation, unterteilt in sechs 60-Grad-Sektoren à 40 MBit/s. Das entspricht 240 SDSL-Leitungen zu je 1 MBit/s.