Bei den meisten Anwendern in Deutschland ist Breitbandzugang zum Internet ein Synonym für DSL (Digital Subscriber Line), eine im wesentlichen von der Deutschen Telekom vermarkteten Technik. Alternative Zugangstechnologien wie z.B. die Nutzung des Fernsehkabel-Netzes, Powerline über das Stromverteilnetz und funkgestützte Zugänge spielen bis heute kaum eine Rolle.

Die im europäischen Vergleich trotz steigender Wachstumsraten nach wie vor geringe Penetration mit Breitbandzugängen von ca. 20 % der Haushalte ist unter anderem auf die schwache Wettbewerbssituation bei alternativen Infrastrukturen zurück zu führen. Die Situation ändert sich allerings, da alternative Festnetzanbieter (u.a. Arcor, Colt, Citycarrier) verstärkt DSL-Angebote über ihr eigenes Netz auf den Markt bringen. Die Kabelnetzbetreiber haben ihre Netzinfrastruktur so weit aufgerüstet, dass auch DSL-ähnliche Breitbandprodukte und Sprache möglich sind. Einige Netzbetreiber wie z.B. Netcologne treiben im Wettbewerb zum VDSL-Netz der Deutschen Telekom mit bis zu 50 MB/s. den Aufbau von eigenen Glasfaser-Anschlussnetzen bis zum Hausanschluss voran. Mit WiMAX kommt eine weitere Alternativtechnologie auf Funkbasis hinzu. Es wird sich also in den nächsten Jahren wohl einiges im Wettbewerbsumfeld ändern.

Alternative Breitbandzugänge auf Funkbasis

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 und dabei standortabhängige Downloadgeschwindigkeit (derzeit 384 kBit/s, zukünftig bis zu 4 MBit/s) als leitungsgebundene Technologien (derzeit bis 6 MBit/s, in Zukunft bis 100 MBit/s), außerdem sind sie teuerer. Ähnliche Nachteile hat die Nutzung von Satelliten. Allerdings mit dem Vorteil, dass Bandbreiten nicht standortabhängig sind und die Versorgung grundsätzlich flächendeckend gegeben ist.

Unter den Funksystemen wird WLAN (Wireless Local Area Network) als In-Thema behandelt und einige Anbietern, allen voran die Mobilfunknetzbetreiber, haben sich vor ein paar Jahren bei der Gewinnung von stark frequentierten Plätzen (Hotels, Flughäfen, Bahnhöfe, Messegelände und Innenstadtlagen) überboten. Die Reichweite der WLAN-Hotspots ist mit kaum 100 m sehr gering. Die Kundenakzeptanz ist bislang nicht so hoch wie ursprünglich erhofft und die Euphorie wieder abgeflaut. Neue Ansätze in diesem Umfeld sind vernetzte WLAN-Zellen, die sogenannten „meshed-networks“. Viele Laptops und Smart Phones sind inzwischen mit WLAN-Chipsets ausgestattet und ein separates Modem nicht mehr notwendig. In einigen Ballungsgebieten (z.B. in der Schweiz) sollen aber flächendeckende Netze aufgebaut werden. WLAN hat einige Nischenmärkte in der Inhouse-Versorgung (Hotels, Krankenhäuser, von Touristen häufig besuchte Plätze) erfolgreich für sich gewonnen.

Auf höhere Reichweiten als WLAN bringen es die Technologien auf der Basis UMTS-TDD und WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Mit beiden Funktechnologien lassen sich Zellen aufbauen mit Radien von 2 – 7 km, theoretisch sogar bis zu 50 km. Es handelt sich um Funksysteme, die ähnlich komplex sind wie die öffentlichen Mobilfunknetzen. WiMAX-Netze sind in Deutschland aufgrund noch fehlender Lizenzen noch Testnetze (z.B. Kaiserslautern, Heidelberg, Rheinbach, Sankt Augustin). International wird intensiv am Aufbau der Netze gearbeitet, z.B. in Österreich, Tschechien, Frankreich, Russland. Gerade in Russland wird die Versorgung der wichtigen Wirtschaftsräume mit WiMAX vorangetrieben, da der Netzaufbau schneller und wirtschaftlicher möglich ist als über eine leitungsgebundene Infrastruktur.

Warum überhaupt funkgestützte Breitbandzugänge?

Die einem Funksystem inhärente Fähigkeit zur Portabilität bis hin zur echten Mobilität bietet höhere Flexibilität als das Festnetz. Mit einem Funkanschluss kann der Laptop an Orten Online betrieben werden, die bislang keinen Netzzugang haben. Servicemitarbeiter können innerhalb des versorgten Gebietes auf Internetinformationen und Unternehmensserver zurückgreifen (z.B. Kundenakten, Konstruktionspläne, Lagerbestände, Funktionsbeschreibungen, Lieferdauer). So lassen sich Unternehmensabläufe beschleunigen und die Effizienz steigern. Portabilität geht von einer niedrigen Geschwindigkeit (Fußgänger) aus und ermöglicht keinen Handover bei einem Wechsel zwischen den Funkzellen. Funkzugänge benötigen meistens keine Verkabelung im Haus, dies spart Kosten und bietet Convenience. Wenn das Empfangssignal im Haus zu schwach ist, wird eine zusätzliche Fenster- oder Außenantenne erforderlich, die per Kabel mit dem Funkmodem verbunden wird.

Drahtlose Anschlussnetze sind auch dann eine sinnvolle und wirtschaftliche Alternative, wenn Leitungslängen die Dämpfung für DSL zu hoch werden lässt, z.B. zur Erschließung ländlicher Gebiete. Ein unmittelbarer Bedarf besteht in solchen Gegenden, in denen Teilnehmeranschlüsse in Lichtwellenleitertechnik (OPAL) ausgeführt wurden. Ab Ende 2006 werden aber diese Gebiete wohl weitgehend umgerüstet sein. Über den im Auftrag des Bundeswirtschaftsministeriums erstellten „Breitbandatlas“ (www.breitbandatlas.de) lässt sich prüfen, welche Zugangs-Alternativen am jeweiligen Ort vorhanden sind.

DSL-Dienste werden typischerweise zusammen mit dem Telefonanschluss vermarktet als sogenannte „gebündelte“ Leistungen. Nicht alle Internetnutzer benötigen aber einen festen Telefonanschluss. Funknetze ermöglichen den Breitbandzugang als „entbündelte“ Leistung ohne Festnetzanschluss, dafür aber je nach Auslegung des Netzes mit einem speziellen Kanals für VoIP (Voice over IP) für die Internettelephonie.

Für viele Anwendungen, z.B. in Städten, ist eine direkte Sichtverbindung (LOS – Line of Sight) zum Sender nicht möglich. Ob ein Funkdienst für einen NLOS (Non Line of Sight) Einsatz geeignet ist, hängt wesentlich von der eingesetzten Frequenz und Technologie ab. Die Ausbreitung der Funkwellen erfolgt umso Licht-ähnlicher, 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 mit dem für WiMAX vorgesehen 3,5 GHz-Band geht es gerade noch. Bei noch höheren Frequenzen ist eine Sichtverbindung zum Sender notwendig.

WiMAX eignet sich für den Aufbau bzw. die Integration in Unternehmensnetze und VPNs (Virtual Private Networks), da eine „getunnelte“ Verbindung die erforderliche Sicherheit bietet. Die für Anwendungen (z.B. Videoübertragung) notwendigen „Qualities of Service“ (QoS) sind vorgesehen. Grenzen in der Anwendung ergeben sich bei einem Bandbreitenbedarf über 4 MBit/s. Echte Triple-play Lösungen benötigen mindestens 25 MBit/s. und sind für eine Übertragung über WiMAX-Netze nicht geeignet.

Eigenschaften von WiMAX

WiMAX ist ein „junger“ Standard und die Standardisierungsbemühungen sind noch nicht endgültig abgeschlossen. Die für den portablen Einsatz wichtige Festlegung für die Schnittstelle zum Endgerät steht noch aus. Somit arbeiten alle bisherige Installationen mit proprietärer Technik für das Funkmodem.

Der ursprüngliche Standard IEEE 802.16 von 2001 ist für Frequenzbereiche über 10 GHz und nur für direkte Sichtverbindung (LOS) vorgesehen. Die Reichweite liegt bei ca. 1,5 bis 5 km bei einem Durchsatz von 32 Mbit/s ( theoretisch 134 Mbit/s) und Bandbreiten von 20, 25 oder 28 MHz. Diese Version ist nur als Netzinfrastruktur-Komponente einsetzbar.

Die für die Frequenzbereiche unter 11 GHz vorgesehenen Standards IEEE 802.16a von 2003 und IEEE 802.16Rev.d aus 2004 (auch bekannt als IEEE 802.16-2004) beziehen sich ebenfalls auf feste Stationen. Der für NLOS und Inhouse-Versorgung ausgelegte Standard erlaubt abhängig von Frequenz, Sendeleistung, Antennengewinn und Turmhöhe Reichweiten von 5-8 km, bei direkter Sicht (LOS) und Hochgewinnantennen auch bis 50 km. Der Durchsatz liegt bei 75 MBit/s mit 20 MHz.

Auf begrenzte Mobilität mit Geschwindigkeiten unter 120 km/h und mit Roaming, aber ohne Handover, bezieht sich der aktuelle Standard IEEE 802.16e für Frequenzen unter 6 GHz. Die NLOS-Reichweite beträgt bis 7 km, der Durchsatz beträgt maximal 15 Mbit/s bei 5 MHz Bandbreite.

Der unbegrenzt mobile Einsatz mit Handover zwischen den Funkzellen könnte 2008 mit dem Standard IEEE 802.20/21 fest gelegt werden.

Bei WiMAX ist die Abhörsicherheit größer als bei den meisten WLAN-Installationen. Wie beim öffentlichen Mobilfunk kann eine SIM-Karte (Subscriber Identifikation Module) mit Passwort-Schutz zur Personalisierung verwendet werden.

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In Teil 2 (wird in Kürze veröffentlicht) werden die Voraussetzung für eine Anwendung, Kosten für den Nutzer, Geschäftsmöglichkeiten für den Netzbetreiber und die Rolle des Handwerks beim Netzaufbau diskutiert.