Funkzugänge zum Internet

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Drahtlos überträgt flexibler

Von Dr. rer. nat. Jürgen Kaack, STZ-Consulting Group

DSL ist in Deutschland die verbreitetste Zugangsart zum Internet. Allerdings bringt die Kabelbindung auch Nachteile mit sich. Wäre es nicht ideal, wenn man mit Funklösungen drahtlos ins WWW käme, ohne Netzabschluss und Splitter? Also: Welche Vor- und Nachteile haben die verschiedenen Funktechniken? Sind sie auch für den geschäftlichen Einsatz sinnvoll und was leisten sie?

Im Gegensatz zu vielen anderen Ländern wird der deutsche Breitbandmarkt von DSL dominiert. Alternative Zugangstechnologien wie z.B. die Nutzung des Fernsehkabelnetzes, Powerline über das Stromverteilnetz und funkgestützte Zugänge spielen bis heute kaum eine Rolle. Ein Breitbandproblem ist nach wie vor die schwache Wettbewerbssituation. Die Vielzahl der heutigen Anbieter sind bei näherer Betrachtung lediglich Wiederverkäufer für die Deutsche Telekom. Diese Situation ist eigentlich nicht verwunderlich, da DSL in den verschiedenen Ausprägungen (ADSL, SDSL, VDSL, xDSL) die Teilnehmeranschlussleitung (TAL) als physischen Zugang zum Kunden nutzt und ca. 97 % der Teilnehmeranschlussleitungen der Deutschen Telekom gehören.

Die Situation beginnt sich jedoch zu verändern, seitdem die alternativen Festnetzanbieter (u.a. Arcor, Colt, Citycarrier) verstärkt selber mit DSL-Angeboten über ihr eigenes Netz auftreten. Dies erfolgt aufgrund der erforderlichen Bau- und Erschließungskosten natürlich nur mit mäßiger Geschwindigkeit. Es wird sich also in den nächsten Jahren auch einiges im Wettbewerbsumfeld ändern.

Kabellose Alternativen

Den folgenden Systemen ist gemeinsam, dass es sich um international standardisierte Technologien handelt. Das ist natürlich keineswegs Pflicht. Grundsätzlich kann auch eine nichtstandardisierte, proprietäre Technologie zum Zuge kommen. Solche Systeme spielen in der kommerziellen Umsetzung bislang aber kaum eine Rolle, da sie durch die Abhängigkeit von einem Lieferanten und den Kosten für Infrastruktur und Modems aufgrund der kleinen Stückzahlen kaum wettbewerbsfähig sein werden.

Mobilfunk

Neben den drahtgebundenen Breitbandzugängen gibt es die Funktechnologien. Mobilfunk nach GSM-Standard (z.B. mittels GPRS) kommt ebenso in Betracht wie UMTS. Diese Alternativen bieten aber eine deutlich niedrigere Downloadgeschwindigkeit als leitungsgebundene Technologien. Außerdem sind sie teurer.

Hinzu kommt, dass die Mobilfunksysteme aufgrund ihrer Architektur nicht immer optimal für die Datenübertragung geeignet sind. Bei UMTS sind die Bandbreiten von den Einsatzbedingungen, der Geschwindigkeit und der Entfernung von der Basisstation abhängig. In ländlichen Gegenden, in denen auch die DSL-Infrastruktur noch nicht ausgebaut ist, gibt es häufig zugleich Lücken in der UMTS-Versorgung.

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Schwarz auf Weiß
Eine aus­führliche Dar­stellung zum Thema Daten­funk gibt Dr. Jürgen Kaack im Rat­geber „WiMAX, WLAN, UMTS – Funk als Alternative zu DSL“, den Sie online im Presse­zentrum des MittelstandsWiki bekommen.

Satellit

Ähnliche Probleme wie mobilfunkgestützte Internet-Zugänge bringen auch die Satelliten. Allerdings haben sie den Vorteil, dass die Bandbreiten nicht standortabhängig sind und die Versorgung grundsätzlich in der gesamten Fläche gegeben ist. Auch die lange Zeit bestehende Restriktion im Rückkanal, d.h. für den Upload zum Satelliten, ist mittlerweile gelöst. Trotzdem bedeuten die im Verhältnis niedrige Bandbreite und die höheren Nutzungskosten faktisch eine Einschränkung auf bestimmte Zielgruppen und spezielle Anwendungsbereiche.

WLAN

Es ist noch nicht lange her, da war das Wireless Local Area Network (WLAN) ein hoch gehandeltes In-Thema, und eine Reihe von Anbietern, allen voran die Mobilfunknetzbetreiber selber, haben sich bei der Gewinnung von häufig frequentierten Plätzen (Hotels, Flughäfen, Bahnhöfen, Messegeländen und Innenstadtlagen) überboten.

WLAN bietet den Vorteil, dass mittlerweile viele Laptops und Smartphones mit WLAN-Chipsets ausgestattet sind. Die Reichweite der WLAN-Hotspots ist mit Radien von kaum 100 Metern allerdings sehr gering, und bislang ist die Kundenakzeptanz immer noch nicht so hoch wie ursprünglich erwartet. Gleichzeitig fehlen attraktive Dienste. In einigen Ballungsgebieten (z.B. in der Schweiz) sollen aber flächendeckende Netze aufgebaut werden. Zudem besetzt WLAN die Märkte in den Bereichen der Inhouse-Versorgung, z.B. in Hotels und Krankenhäusern, aber z.B. auch an Plätzen, die viel von Touristen besucht werden.

UMTS-TDD und WiMAX

Auf höhere Reichweiten bringen es UMTS-TDD und WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Mit beiden Funktechnologien lassen sich Zellen mit Radien im Bereich von 2–7 km aufbauen (theoretisch sogar bis zu 50 km). Von der Sache her handelt es sich um komplexe Funksysteme, die grundsätzlich mit den Technologien der Mobilfunknetze vergleichbar sind.

WiMAX ist eine international standardisierte Technologie mit weitgehender Kompatibilität zwischen Produkten verschiedener Hersteller und dem Potenzial für fallende Modempreise bei wachsender Stückzahl. UMTS-TDD ist, wie die Bezeichnung nahe legt, eine vom UMTS-Mobilfunkstandard abgeleitete Technologie, die auf schnelle Datenübertragung optimiert ist und höhere Flexibilität in den Bandbreiten ermöglicht. Genau wie UMTS ist auch UMTS-TDD ein lizenzierter Dienst, und das verfügbare 2,6-GHz-Band ist in Deutschland an die Airdata AG vergeben.

Verschiedene Zellen nach dem UMTS-TDD-Standard sind schon seit geraumer Zeit im operativen Livebetrieb. Auch international werden UMTS-TDD-Netze aufgebaut oder bereits betrieben. Bei WiMAX wird international intensiv am Netzaufbau gearbeitet, z.B. in Österreich, Frankreich oder Russland. Gerade in Russland wird die Versorgung der wichtigen Wirtschaftsräume mit WiMAX vorangetrieben, da auf diesem Wege schneller eine Versorgung mit Breitbandzugängen möglich ist, als über den Ausbau der leitungsgebundenen Infrastruktur.

Bei UMTS-TDD und WiMAX ist die Abhörsicherheit deutlich größer als bei den meisten WLAN-Installationen. Wie beim öffentlichen Mobilfunk kann eine SIM-Karte (Subscriber Identifikation Module) mit Passwortschutz zur Personalisierung verwendet werden. Die Authentifizierung des Anwenders und die Verschlüsselung erfolgt unter Verwendung von öffentlichen Schlüsselsystemen, die eine recht hohe Sicherheit gewährleisten.

Tetra

Für geschlossene Nutzergruppen wie Polizei, Feuerwehr, Industrie- und Versorgungsunternehmen gibt es mit Tetra einen internationalen Standard, der auch für den Datenfunk geeignet ist und auf einem digitalem Funksystem basiert. Aufgrund der spezifischen Anforderungen ist ein Tetra-Netz eher als technologisches Nachfolgesystem für den analogen Betriebsfunk zu sehen und nicht als Lösung für die Individualkommunikation.

Vorteile von Breitbandfunk

Die einem Funksystem inhärente Fähigkeit zur Portabilität bis hin zur echten Mobilität ermöglicht höhere Flexibilität. „Portabilität“ geht allerdings von einer niedrigen Geschwindigkeit (Fußgängergeschwindigkeit) aus und enthält nicht den unterbrechungsfreien Handover bei einem Wechsel zwischen den Funkzellen. Dennoch: Mobilität bietet die auch aus dem Mobilfunk bekannte Nutzung des Breitbandzugangs in Bewegung und über Zellgrenzen hinaus, solange man sich im Abdeckungsgebiet des Netzes befindet.

Funklösungen benötigen auch keine Verkabelung im Haus, keinen Hausanschluss und keinen Splitter. Das spart Kosten und ist bequem. Einschränkend muss dazu gesagt werden, dass unter Umständen – wenn das Empfangssignal im Haus zu schwach ist – eine Fensterantenne erforderlich wird, die dann natürlich per Kabel mit dem Funkmodem verbunden sein muss.

Der Einsatz von drahtlosen Systemen ist dann eine sinnvolle Alternative, wenn die terrestrische Anbindung aufgrund der Leitungslängen oder der notwendigen Infrastrukturaufrüstung zu teuer würde, z.B. bei der Erschließung ländlicher Gebiete, bei denen die Entfernung und damit die Dämpfung aufgrund der Leitungslänge die Einrichtung von Breitbandanschlüssen technisch aufwändig und teuer macht. In diesen Fällen kann der Aufbau einer Funkzelle eine schnelle und wirtschaftliche Alternative darstellen.

Ein unmittelbarer Bedarf besteht weiterhin in solchen Gebieten, in denen die Teilnehmeranschlüsse in Lichtwellenleitertechnik als Optische Anschlussleitung (OPAL) ausgeführt wurden. Über den im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums erstellten Breitbandatlas lässt sich jederzeit prüfen, welche Zugangsalternativen in einem Postleitzahlengebiet derzeit vorhanden sind.

Für viele Anwendungsformen, z.B. in Städten und in geschlossenen Räumen, ist es erforderlich, dass der Funkanschluss auf eine direkte Sichtverbindung mit Line of Sight (LOS) zum Sender verzichten kann und die Dämpfung die Inhouse-Versorgung zulässt. Ob ein Funkdienst für einen solchen NLOS-Einsatz (Non Line of Sight) geeignet ist, hängt wesentlich von der Frequenz und der Technologie ab. Grundsätzlich gilt, dass die Ausbreitung der Funkwellen umso lichtähnlicher erfolgt, je höher die Frequenz ist. Mit dem für WLAN genutzten 2,4-GHz-Band ist eine NLOS-Anwendung ebenso möglich wie mit der für UMTS-TDD lizenzierten 2,6-GHz-Frequenz und auch noch mit dem für WiMAX gedachten 3,5-GHz-Band. Bei noch höheren Frequenzen ist für die optimale Versorgung dann eine Sichtverbindung notwendig.

Dank solcher Techniken kann man den Laptop mit Funkmodem auch an Orte mitnehmen, an denen man bislang auf einen Breitbandzugang verzichten musste. Für Unternehmen mit mobilen Mitarbeitern innerhalb und außerhalb des Firmengeländes kann dies eine hilfreiche Lösung sein. Servicemitarbeiter im Außendienst können dann auf Internet-Informationen und Unternehmensserver zurückgreifen, z.B. Kundenakten, Konstruktionspläne, Lagerbestände, Funktionsbeschreibungen, Lieferdauer und Kapazitäten etc. Das Management hingegen hat überall sofort die Daten aus der Business Intelligence parat. So lassen sich Unternehmensprozesse beschleunigen und die Effizienz steigern.

Für unternehmensinterne Anwendungen lassen sich WLAN-Netze über ein Metropolitan Area Network (MAN) in Funktechnik untereinander verbinden und an ein Backbone-Netz anschließen. Dies ist auch eine Option für Provider, die an öffentlichen Plätzen Hotspots aufbauen und untereinander vernetzen wollen. Derartige WLAN-Anbindungen können in Verbindung mit Außenantennen die möglicherweise unzureichende Inhouse-Versorgung der MAN-Netze kompensieren.

DSL-Dienste werden typischerweise nur zusammen mit dem Telefonanschluss vermarktet, als so genannte gebündelte Leistungen. Nicht alle Internet-Nutzer benötigen aber einen festen Telefonanschluss. Funknetze ermöglichen den Breitbandzugang als entbündelte Leistung (ohne Festnetzanschluss), dafür aber je nach Auslegung des Netzes einen speziellen Kanal für Voice over IP (VoIP).

In Verbindung mit zielgruppengerechten Mehrwertdiensten kann es wirtschaftlich interessant sein, ein WiMAX- oder UMTS-TDD-Netz auch in solchen Regionen aufzubauen, in denen bereits eine leitungsgebundene DSL-Versorgung gegeben ist. Die Bildung von Paketangeboten aus entbündelten Funkzugängen und Mobilfunkdiensten kann für manche Kunden ein attraktives Angebot sein. Die höheren Preise für einen Funkzugang werden bei solchen Paketlösungen durch die Einsparung der Teilnahmeranschlussleitung wohl kompensiert.

Für den Aufbau und die Integration von funkgestützten Breitbandzugängen in Unternehmensnetze und Virtual Private Networks (VPN) eignen sich sowohl WiMAX als auch UMTS-TDD. Beide bieten eine „getunnelte“ Verbindung und damit die erforderliche Sicherheit bei der Übertragung. Die von manchen Anwendungen, z.B. einer Videoübertragung, geforderte Quality of Service (QoS) ist ebenfalls möglich, so dass beide Systeme die Anforderungen professioneller Nutzer erfüllen.

Grenzen in der Anwendung ergeben sich bei allen Anwendungen mit sehr hohem Bandbreitenbedarf über 4 MBit/s. Echte Triple-Play-Lösungen benötigen mindestens 25 MBit/s und sind für eine Übertragung über WiMAX-Netze nicht geeignet. Hier bleibt nur das Leitungsnetz oder WLAN.

Kosten für den Anwender

Falls in der Zielregion noch kein Funknetz vorhanden ist, lohnt es sich, mit den verschiedenen Anbietern Kontakt aufzunehmen. Wenn man gleich noch eigene Nutzer oder andere Interessenten mitbringt, kann es für einen der Access-Netzbetreiber durchaus interessant sein, eine neue Funkzelle aufzubauen. Die Zahl der Interessenten, die den Betrieb eine Funkzelle wirtschaftlich sinnvoll machen, hängt generell vom Aufwand beim Aufbau und dem laufenden Betrieb ab; die Untergrenze liegt bei ca. 500 Nutzern.

Bei den bekannten Angeboten von Funkzugängen nach WiMAX– oder UMTS-TDD-Standard zeichnet sich ab, dass sich die Preise denjenigen der leitungsgebundenen Dienste von oben her annähern. Auch Flatrates sind üblich, deren Höhe z.B. von der gewählten Übertragungsgeschwindigkeit abhängt. (Da das monatliche Datenvolumen für die Auslegung der Funkzellenkapazität kritisch ist, wird teilweise eine monatliche Obergrenze eingezogen.)

Grundsätzlich sind auch Tarife mit einer zeitabhängigen Verrechnung realisierbar. Die Preise der einzelnen Anbieter schwanken natürlich je nach Strategie; ein Preis- Leistungsvergleich lohnt sich grundsätzlich immer. Derzeit wird für die Portabilität des Anschlusses noch kein Premiumzuschlag erhoben. Dies kann sich aber ändern, wenn die Portabilität bei einer größeren Versorgungsdichte und Zellenanzahl für den Anwender interessanter wird.

Eine Sonderrolle spielen bei den funkgestützten Diensten die Modems. Während DSL-Modems in der Basisversion häufig kostenlos (subventioniert durch den Netzbetreiber) angeboten werden, sind Funkmodems aufgrund der geringen Stückzahlen noch recht teuer und werden als separate Geräte mit eigener Stromversorgung und Anbindung über USB oder als PCMCIA-Karten angeboten. Die Preise sind im Vergleich weiterhin recht hoch. Ob die Funkmodems demnächst in ähnlicher Weise subventioniert werden, wie dies im Mobilfunk mit Handys üblich ist, hängt vom Geschäftsmodell und der Vertragsgestaltung des Netzbetreibers ab.

Eine deutliche Preisreduktion ist erst dann zu erwarten, wenn die Modems in Form von Chipsets zur Verfügung stehen und direkt in die Geräte eingebaut werden, wie dies heute schon bei WLAN der Fall ist. Für beide Funktechnologien ist etwa ab 2008 mit ersten Chipsets zu rechnen, die dann voraussichtlich rund 100 Euro kosten werden. Mit wachsender Stückzahl wird auch dieser Preis weiter nach unten gehen. Da Intel den WiMAX-Standard mit entwickelt hat und die weitere Umsetzung vorantreibt, ist eine gewisse Sicherheit für die zukünftige Verfügbarkeit entsprechender Chipsets auf dem Markt gegeben.

Vorerst sind die Kosten der Modems noch eine Eintrittsbarriere für die schnelle Verbreitung von funkgestützten Breitbandzugängen. Zusammen mit dem Einrichtungspreis können Einmalkosten in Höhe von ca. 200–350 Euro auf den Nutzer zukommen.

Aufwand für den Netzbetreiber

Für den Aufbau und den Betrieb eines eigenen WiMAX-Netzes entstehen zunächst Kosten für die Lizenzausschreibung, dann ist die Infrastruktur auszuwählen, eine detaillierte Funknetzplanung zu erstellen und es sind geeignete Standorte für die Antennen zu akquirieren. Dann erfolgt der eigentliche Aufbau der Infrastruktur und die Anbindung der Sendestation an ein bestehendes IP-Netz.

Die Kosten für die eigentliche Sendestation liegt je nach Auslegung und Anzahl der Sektoren im Bereich von 50.000 bis über 100.000 Euro. Hinzu kommen die Kosten für die Netzanbindung, die je nach Randbedingungen bei 20.000 Euro und darüber liegen. Auch die Kosten für den Sendemast und den Netzaufbau sind zu berücksichtigen. Insgesamt werden die Investitionskosten je Anwender (ohne die Kosten für die Funkmodems) im Bereich von 300–500 Euro liegen.

Die laufenden Kosten hängen stark vom jeweiligen Geschäftsmodell und der eigenen Wertschöpfung ab. Ein Betreiber kann den Netzbetrieb und die Teilnehmerverwaltung (Freischaltung neuer Kunden, Erfassung der Kundendaten, Auswertung der Nutzung, Rechnungsstellung, Mahnwesen etc.) selber übernehmen oder im Rahmen eines Outsourcings an einen Dienstleister übertragen. Auf jeden Fall sind die laufenden Kosten für die Internet-Connectivity zu berücksichtigen sowie Marketing- und Vertriebskosten zur Gewinnung neuer Kunden.

Im Vergleich mit anderen Anschlusstechniken ist festzustellen, dass ein Funknetz nicht automatisch teuerer als ein leitungsgebundenes Netz sein muss. In manchen Fällen werden Investitions- und Betriebskosten sogar unter den vergleichbaren Kosten im Festnetz liegen. Zum Beispiel kann der Netzaufbau oft schneller erfolgen. Funknetze sind damit auch für den Betreiber privater oder öffentlicher Breitbandzugänge eine wettbewerbsfähige Alternative.

Ein potenzieller Betreiber muss sein Geschäftsmodell so ausgestalten, dass er Wettbewerbsvorteile erzielt, die ein ausreichendes Marktpotenzial eröffnen. Er sollte notwendige Partner für die Umsetzung identifizieren und nicht zuletzt den Business Case für Investoren attraktiv gestalten. Der Betreiber benötigt nicht nur die erforderliche technische Kompetenz und den Zugang zum erforderlichen Kapital, sondern insbesondere Marketing- und Vertriebskompetenz, damit schnell die erforderlichen Kundenzahlen gewonnen werden und die Planung für Break-even und Pay-back eingehalten werden kann.

Mobile Anschlüsse im Geschäftsablauf

Funkübertragung ist freilich kein Selbstzweck. Vor der Entscheidung über den Einsatz entsprechender Dienste sollte daher eine auf die Applikation und den Geschäftprozess gerichtete Analyse stehen. Zu den entscheidenden Fragen gehören diese:

  • Für welche Anwendung werden mobile Breitbanddienste benötigt?
  • Wie viele Anwender sind mobil oder an häufig wechselnden Standorten unterwegs und benötigen einen Onlinezugriff?
  • Welche Geschäftsprozesse lassen sich unter Anwendung von nicht ortsgebundenen Internet-Zugängen effizienter gestalten?
  • Welche Bandbreiten und Verfügbarkeiten sind im mobilen Einsatz erforderlich?
  • Sollen die mobilen Anwender in ein bestehendes VPN eingebunden werden?
  • An welche anderen Netze (Inhouse-Netze, externe Betreiber, WLAN-Netze etc.) soll das Funknetz angebunden werden?
  • Welche Inhouse-Versorgung ist bei Einsatz eines Funknetzes erforderlich und machbar; sind externe Antennen erforderlich?

Für geschäftliche Anwender empfiehlt sich vor einer Entscheidung die Einholung neutraler Beratung. Änderungen von Geschäftsprozessen und Entscheidungen, die über den Vertrag zu einem Standardbreitbandanschluss hinausgehen, haben in der Regel längerfristige Konsequenzen und sollten entsprechend abgesichert sein. Mit entsprechender Vorbereitung kann bei der späteren Nutzung von funkgestützten Diensten grundsätzlich nicht mehr falsch laufen als bei einer der anderen Zugangstechnologien.

Fazit

Der Breitbandzugang über Funksysteme, die nach einem internationalen Standard arbeiten, ist eine ausgereifte und in vielen Fällen wirtschaftlich interessante Alternative zu leitungsgebundenen Zugängen. Die verfügbaren Bandbreiten reichen für viele Anwendungen aus, sind aber deutlich niedriger. Funkspezifische Probleme wie Schwankungen in der Versorgungsqualität und Funklöcher, z.B. durch Abschattung, kommen hinzu.

Die entscheidende Stärke liegt in der Portabilität und in der Entbündelung der Leistungen, so dass ein breitbandiger Internet-Zugang nicht zwangsläufig mit einem Telefonanschluss gekoppelt sein muss. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass die Verkabelung entfällt. Außerdem ist der Zugang über ein Funknetz nicht wesentlich teuerer ist als ein Leitungsanschluss.

Anders als bei WLAN-Zellen handelt es sich bei Funknetzen nach UMTS-TDD oder WiMAX-Standard um anspruchsvolle und hochwertige Funktechniken, deren Netze nur von Experten geplant, aufgebaut und betrieben werden können. Dafür sind dann aber professionelle Anwendungen mit individuellen Ansprüchen an Verfügbarkeit, Mindestbandbreiten und Sicherheit umsetzbar.

Aus Betreibersicht ist von Bedeutung, dass mit Funknetzen unterschiedliche Geschäftsmodelle realisiert werden können, die vom reinen Anschlussnetzbetreiber als Zulieferer von Internet Service Providern (ISP) oder Regionalcarriern über das eigenständige Angebot des kompletten IP-Dienstes (vielleicht angereichert um eigene Mehrwertdienste) bis zum Aufbau kompletter unternehmensinterner Netze reichen.

Die Funktechnik bietet auch Chancen für Unternehmensgründer. Tatsächlich haben sich schon neue Unternehmen formiert, die eigene Funknetze aufbauen. Die Funktechnik wird ihr eigenes Segment im Markt der Anschlussnetze finden, das die Angebotsbreite sinnvoll erweitert.

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