IEEE 802.16e

WiMAX Basisstation

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) wird als Synonym für Funksysteme nach dem IEEE-Standard 802.16 verwendet. Es ist ein Konkurrenzstandard zu Long Term Evolution, LTE. Der Name WiMAX bezeichnet ansich das WiMAX-Forum, bzw. häufig auch 802.16-Systeme, welche dem sogenannten WiMAX-Profil genügen. Innerhalb der 802.16-Familie gibt es Standards, welche sich zum einen vorwiegend für ortsfeste Systeme eignen (z. B. Richtfunksysteme), als auch Standards für den Einsatz in tragbaren Geräten.

WiMAX-Netze finden sich somit gleichermaßen bei der Anbindung von GSM/UMTS-Basisstationen (Backhauling-Bereich) als auch bei der Bereitstellung drahtloser Internet-Zugänge (Zugangs-Bereich). Derzeit werden in zahlreichen Ländern WiMAX-Netze aufgebaut.

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.

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

Die verschiedenen WiMAX/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 (WiBro, 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

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 GHz in den USA bzw. 28 GHz 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. Auch dieser Frequenzbereich bietet einige Vorteile. Eine Sichtverbindung ist nicht nötig. Die Antennenmontage ist daher einfacher bzw. kann bei mobilen Geräten ganz entfallen. Als Modulationsart wird die für mobile Zwecke gut geeignete OFDM zugrundegelegt. Diese aufwändige 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.

Praxis

WiMAX wird sowohl als stationäre (fixed) als auch als mobile Alternative (WiBro) bzw. Ergänzung zu DSL-Leitungen und UMTS-Verbindungen diskutiert. Der Versorgungsradius einer Basisstation 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-Lucent, sichern die parallele Entwicklung dazugehöriger Mobilfunk-Basisstationen. Mit Stand Februar 2007 haben sich über 430 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.

Verbreitung von WiMAX (geographisch)

Entwicklung in Deutschland

Nach Tests verschiedener Anbieter gibt es seit Ende 2005 die ersten kommerziellen WiMAX-Angebote von Deutsche Breitband Dienste GmbH (DBD) und Arcor. Beide Unternehmen setzten dazu WLL-Lizenzen im 3,5-GHz-Band ein, um darüber Technologie nach dem 2005 zertifizierten fixed-WiMAX-Standard zu verwenden. Den kommerziellen WiMAX-Betrieb in Deutschland startete im Mai 2005 die 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, im niedersächsischen Barsinghausen/Springe und seit Anfang März 2007 in Magdeburg und Dessau 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. In Ostbayern bietet Televersa online ein drahtloses Netz, das derzeit mit einem Pre-WiMAX-Standard über WLL-Lizenzen betrieben wird. Ab Mitte 2007 soll die Netzexpansion mit WiMAX-Technologie erfolgen.

Die eigentlichen WiMAX-Lizenzen, die sog. Broadband-Wireless-Access-Lizenzen (BWA-Lizenzen) für Frequenzen im Bereich 3400 bis 3600 MHz, hat die Bundesnetzagentur in einer Auktion im Dezember 2006 vergeben. Fünf der sechs Interessenten haben die Lizenzen für rund 56 Millionen Euro ersteigert. Damit blieb der Auktionsbetrag unter dem von der Bundesnetzagentur angesetzten Mindestgebotspreis von 60 Millionen Euro aller Frequenzen zusammen. Nicht für alle Lizenzen bestand Interesse. Die noch vorhandenen 25 Lizenzen sollen nun in einem neuen Vergabeverfahren zur Verfügung gestellt werden.

Erfolgreiche Bieter für bundesweite Lizenzen waren die US-Firma Clearwire, die Deutsche Breitbanddienste GmbH (DBD), die unter dem Namen MAXXonair in Städten und unter DSLonair im ländlichen Raum Angebote macht und Inquam, ein Joint Venture des WiMAX-Entwicklers NextWave Wireless mit Finanzinvestoren und der Omnia Holdings Limited. Regionale Lizenzen für Bayern ersteigerten die italienische MGM Productions Group S.R.L. und Televersa online. Öffentlich haben die meisten der erfolgreichen Bieter ihre Ausbaustrategien noch nicht bekannt gegeben. Bis Ende 2009 müssen 15 Prozent der Gemeinden im jeweiligen Versorgungsgebiet abgedeckt sein, bis Ende 2011 dann 25 Prozent.

Entwicklung in Österreich

Im Oktober 2004 haben 4 Unternehmen die nötigen Funkfrequenzen in einer Auktion ersteigert. Als einziger Interessent hat das österreichisch-schweizerische Konsortium WiMAX Telecom 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. Die Telekom Austria hat jedoch ihre Lizenzen, mangels Interesse, Ende Dezember 2007 zurückgegeben.

Entwicklung in der Schweiz

In der Schweiz hat die Mobilfunktochtergesellschaft der Swisscom eine Lizenz in einer Auktion des Regulierers ComCom erworben. Im April 2007 startete ein Test in 30 Haushalten der Berner Gemeinde Boltigen. Das Ziel dieses Versuches war die Eignung als Ablöser der bisherigen Breitbandverbindungen zu evaluieren. Nach kurzer Zeit gab es jedoch heftigen Widerstand aus der Bevölkerung, v.a. durch den Verein gigaherz.ch (Schweizerischer Verein Elektrosmog-Betroffener)^[1]. Das Verwaltungsgericht des Kantons Bern hat entschieden, dass die Swisscom den Feldversuch abbrechen muss^[2][3]. Auf diesen Entscheid wurde seitens der Swisscom kein Rekurs eingelegt^[4].

Bis zum heutigen Datum (Mai 2008) wurden keine weiteren Feldversuche in der Schweiz gestartet.

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.

Belgien

In Belgien wird WiMAX (Pre-WiMAX) seit 2005 im Großraum Brüssel durch den international tätigen Anbieter Clearwire angeboten. Es wird mit einer Frequenz von 3,5 GHz gesendet. Es werden Geschwindigkeiten bis zu 3 MBit/s angeboten.

Luxemburg

In Luxemburg-Stadt besteht seit 2007-2008 das HotCity-Netwerk [1]. Momentan besteht es aus ca. 70 Access Points sowie Repeatern und ist in den wichtigsten Teilen der Stadt, zur Zeit kostenlos, verfügbar. Bis 2009 sollen 400 Zugriffspunkte errichtet werden.

Spanien

In Spanien finden sich einige wenige großräumige Projekte, darunter der Anbieter Iberbanda, welcher im Jahre 2006 von dem spanischen Ex-Monopolisten Telefónica de España, S.A.U. aufgekauft wurde und im Süden Spaniens (Andalucía, v.a. in den Provinzen Málaga und Almería) tätig ist. Im Norden findet sich Euskaltel und an der Costa Blanca der private WiMAX-Netzbetreiber aeromax, der als einiger der wenigen seiner Art auch ein eigenes Weblog zu seiner Arbeit betreibt: das aeromax blog.

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 Čakovec.

Die kroatische Netzagentur hat bis jetzt in 11 Gespanschaften eine WiMAX-Lizenz vergeben, und zwar in jeder 4 Lizenzen. ^[5]

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

Die Firma Odašiljači i veze (OiV), welche auch die Sendeanlagen der nationalen Fernseh- und Radiosender verwaltet, ging als Sieger hervor.^[6] Bis Weihnachten 2006 will OiV WiMAX in Rijeka und Split anbieten. Zuerst werden Telefonie und Breitbandinternet angeboten, später auch Fernsehen.

H1 Telekom 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/s-Flatrate mit fester IP-Adresse.

Bulgarien

In Bulgarien wurden 5 WiMAX-Lizenzen im Sommer 2005 versteigert. Der kommerzielle Betrieb startete in Februar 2007 mit dem ersten Netz von Mobiltel. Aktuell werden die Dienste in etwa 10 größeren Städte und nur an Geschäftskunden angeboten zu Preisen von umgerechnet etwa 30 Euro im Monat für eine Flatrate mit symmetrischer Bandbreite von 1 MBit/s. Aktiv sind noch die Netze von Max Telecom (in 12 Städte) und Nexcom Bulgaria.

Russland

In Moskau und St. Petersburg ist seit November 2008 das mobile WiMAX gem. IEEE 802.16e-2005 WiBro des Providers YOTA flächendeckend verfügbar. Der Service kostet ab März 2009 900 Rubel oder ca. 22 Euro pro Monat. Die effektive Bandbreite ist 5 Mbit /s.

Afrika

Südafrika

Unter dem Namen iBurst[2]^[7] ist die WiMAX-Technik in Südafrika seit einigen Jahren verbreitet und erfreut sich immer größerer Beliebtheit. iBurst ist in den meistens Städten in Südafrika verbreitet und die derzeit preiswerteste Möglichkeit der Hochgeschwindigkeitsanbindung an das Internet. Verschiedene Datenvolumen-Pakete ab ca. €15 pro Monat stehen zur Auswahl. Der Download-Stream beträgt bis zu 1024 Kbps.

Sierra Leone & Mosambik

Aufgrund der schlechten Festnetzversorgung in Sierra Leone und Mosambik baut der Konzern Multinet [3] ein WiMAX-Netzwerk ab 2008 auf. Hierdurch wird der Durchbruch des Internet in den beiden Staaten erwartet.

Literatur

• K. Fazel und S. Kaiser, Multi-Carrier and Spread Spectrum Systems: From OFDM and MC-CDMA to LTE and WiMAX, 2. Auflage, John Wiley & Sons, 2008, ISBN 978-0-470-99821-2

Siehe auch

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

Quellen

1. ↑ gigaherz.ch: WIMAX-Pilotversuch gerichtlich gestoppt
2. ↑ tagesanzeiger.ch: WiMAX-Feldversuch droht das Aus
3. ↑ gigaherz.ch: Die WIMAX-Anlagen in Boltigen sind abgebrochen
4. ↑ computerworld.ch: Swisscom verzichtet auf Wimax-Rekurs
5. ↑ http://www.telekom.hr
6. ↑ http://www.oiv.hr
7. ↑ http://iburst.co.za/default.aspx?link=site_home iBurst in Südafrika

Weblinks

• heise mobil: Konkurrenzwellen
• Das ELektronik-Kompendium.de: IEEE 802.16 / WiMAX
• IEEE 802.16
• WiMAX Forum - Industrie-Zusammenschluss, der die Umsetzung des Standards forciert
• Datenbank zertifizierter WiMAX-Geräte
• tecChannel.de: Grundlagen WiMAX - Anwendung, Architektur und Aufbau
• WiMAXtalk - deutschsprachige Informationen und Diskussion
• WiMAX Trends
• WiMAX Industry - Umfangreiche Newsseite zu WiMAX