WiMAX

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Flotter Funk fürs World Wide Web

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

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) ist eine Funktechnologie, die den drahtlosen Zugang zum Internet ermöglicht, wobei Sender und Empfänger keine direkte Sichtverbindung brauchen.

Auf höhere Reichweiten als mit WLAN kommt man mit alternativen Breitband-Technologien auf der Basis UMTS-TDD und WiMAX. Mit beiden Funktechnologien lassen sich Zellen mit Radien im Bereich von 2–7 km, theoretisch sogar mit bis zu 50 km aufbauen. Es handelt sich um komplexe Funksysteme, die grundsätzlich mit den in Mobilfunknetzen eingesetzten Technologien vergleichbar sind.

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Technische Grundlagen

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 schon die Bezeichnung nahe legt, eine vom UMTS-Mobilfunkstandard abgeleitete Technologie, die im Hinblick auf schnelle Datenübertragung optimiert ist und höhere Flexibilität in den einsetzbaren Bandbreiten ermöglicht. Genau wie UMTS ist auch UMTS-TDD ein lizenzierter Dienst; das verfügbare 2,6-GHz-Band ist in Deutschland an die Airdata AG vergeben.

E-Book am Online-Kiosk

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

WiMAX ist ein relativ junger Standard, und die Standardisierungsbemühungen sind noch nicht endgültig abgeschlossen. Die gerade für den portablen Einsatz wichtige Festlegung des Standards für die Schnittstelle zum Endgerät steht noch aus. Somit arbeiten alle bisherigen Installationen mit proprietärer Technik für das Funkmodem. Unter Umständen kommen damit auf die Betreiber der WiMAX-Netze später Kosten für einen Tausch der Funkmodems zu.

Standards

  • Der ursprüngliche Standard IEEE 802.16 von Dezember 2001 ist für die Frequenzbereiche über 10 GHz vorgesehen. Entsprechend der hohen Frequenzen ist diese Version nur für direkte Sichtverbindung (LOS) vorgesehen. Die Reichweite liegt bei ca. 1,5–5 km bei einem Durchsatz von 32 MBit/s bis zu theoretischen 134 MBit/s bei Bandbreiten von 20, 25 oder 28 MHz. Diese Version ist für Infrastrukturkomponenten und nicht für portable Stationen geeignet.
  • Die für die Frequenzbereiche unter 11 GHz vorgesehenen Standards IEEE 802.16a aus dem Jahr 2003 und IEEE 802.16Rev.d (2004 – auch bekannt als IEEE 802.16-2004) beziehen sich ebenfalls auf feste Stationen. Das nicht für direkte Sichtverbindung (NLOS) und Inhouse-Versorgung ausgelegte Verfahren erlaubt je nach Frequenz, Sendeleistung, Antennengewinn und Turmhöhe Reichweiten von 5–8 km. Bei direkter Sicht und Hochgewinnantennen sind Reichweiten bis zu 50 km möglich. Der Durchsatz liegt mit 20 MHz Bandbreite bei 75 MBit/s.
  • Auf begrenzte Mobilität mit Geschwindigkeiten unter 120 km/h und mit Roaming im versorgten Gebiet, aber ohne Handover zwischen den Funkzellen, wird für den Frequenzbereich unter 6 GHz der Standard IEEE 802.16e vorbereitet. Die NLOS-Reichweite beträgt voraussichtlich bis 7 km, der Durchsatz maximal 15 MBit/s bei 5 MHz Bandbreite.
  • Der unbegrenzt mobile Einsatz mit Handover könnte 2008 mit dem Standard IEEE 802.20/21 festgelegt werden.

Für die Versorgung von quasistationären Teilnehmern mit Breitbandzugängen eignet sich insbesondere der Standard IEEE 802.16-2004. Der theoretisch angegebene Durchsatz von 75 MBit/s wird in der Praxis vermutlich nicht erreicht und liegt eher zwischen 20 und 40 MBit/s.

Neben dem lizenzgebundenen 3,5.GHz-Band stehen folgende Frequenzbereiche ohne Lizenz zur Nutzung frei:

  • 2,4 GHz (0,1 W, bereits verwendet für WLAN)
  • 5,4 GHz (1,0 W)
  • 5,8 GHz (0,2 W)

Informationssicherheit

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 des Funkanschlusses verwendet werden. Die Authentifizierung des Anwenders und die Verschlüsselung erfolgt unter Verwendung von öffentlichen Schlüsselsystemen, die eine recht hohe Sicherheit gewährleisten. Wie bereits erwähnt, ist für beide Systeme ist ein End-to-End-Tunneling möglich, um mobile Nutzer ohne Sicherheitseinbußen in ein Unternehmens-VPN (Virtual Private Network) einzubinden.

Fazit: Das Ausland zieht davon

WiMAX-Netze sind in Deutschland überwiegend noch Testnetze (z.B. Kaiserslautern, Heidelberg, Rheinbach, Sankt Augustin), die teilweise bereits wieder abgebaut werden. Ein kommerzielles Angebot benötigt Lizenzen der Bundesnetzagentur; bei der Versteigerung Ende 2006 fanden allerdings nicht alle Frequenzen erfolgreiche Bieter. Weitere Lizenzen sollen nun in einem neuen Verfahren an den Mann gebracht werden.

International wird allerdings intensiv am Aufbau der Netze gearbeitet, z.B. in Österreich, Frankreich oder Russland. Gerade dort wird WiMAX in wichtigen Wirtschaftsräumen vorangetrieben, da auf diesem Wege schneller eine Versorgung mit Breitbandzugängen möglich ist als über den Ausbau der leitungsgebundenen Infrastruktur.

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