Grundlagen WiMAX - Anwendung, Architektur und Aufbau

20.12.2005
Von Dr. Axel Sikora

Frequenzen weltweit

In den USA hat die Federal Communications Commission (FCC) als zuständige Aufsichtsbehörde den so genannten „Broadband Radio Service“ (BRS) definiert, der früher als „Multi-Channel Multipoint Distribution System“ (MMDS) bezeichnet wurde. Diese Restrukturierung hat eine Öffnung des Bands zwischen 2,495 GHz und 2,690 GHz für lizenzbehaftete Technologien wie WiMAX ermöglicht.

In Europa hat das übergreifende European Telecommunications Standards Institute (ETSI) das 3,5-GHz-Band für lizenzierte WiMAX-Lösungen umgewidmet, das ursprünglich für Anwendungen im „Wireless Public Local Loop“ (WPLL) vorgesehen war.

Die lizenzfreien Bänder entsprechen den Frequenzen, wie sie auch für Systeme nach 802.11a und h vorgesehen sind (vgl. 802.11 Standard für drahtlose Netze). Entsprechende Koexistenzprobleme im – heute allerdings noch kaum ausgenutzten – 5-GHz-Bereich könnten die Folge sein.

Internationale Frequenznutzung für IEEE802.16-2004

Gebiet

lizenzbehaftete Frequenzen

lizenzfreie Frequenzen

Nord Amerika, Mexiko

2,5 GHz

5 GHz

Zentral und Süd Amerika

2,5 GHz, 3,5 GHz

5 GHz

West- und Ost-Europa

3,5 GHz

5 GHz

Mittlerer Osten, Afrika

3,5 GHz

5 GHz

Asien Pazifik

3,5 GHz

5 GHz

Hohe Frequenzen

Für den ursprünglichen Standard IEEE802.16 mit Frequenzen zwischen zehn und 66 GHz entfällt diese Problematik durch die Melde- und Genehmigungsregelungen der Aufsichtsbehörden. Zusätzlich breiten sich elektromagnetische Wellen dieser hohen Frequenz nur quasi-linear aus. Eine Übertragung ist deswegen nur über eine direkte Sichtverbindung (Line of Sight - LOS) möglich.

Ist dies funktional als Einschränkung zu sehen, so sind jedoch auch zwei Vorteile zu beachten. Da nur ein Ausbreitungsweg genutzt wird, besteht die Möglichkeit einer Modulation auf einer Trägerfrequenz (Wireless MAN – Single Carrier (SC)). Die sich hierdurch ergebende Vereinfachung des Transceiver-Aufbaus wird sich aber – auf Grund der hohen Frequenzen – wohl kaum in günstigeren Komponenten niederschlagen. Zum Zweiten ergibt sich bedingt durch die Ausbreitungscharakteristik eine weitere Entspannung der Koexistenzproblematik.

Für die weiteren Teilstandards ist eine Reihe von Besonderheiten zu berücksichtigen:

  • Auch für den 802.16a-Standard wird eine Option angeboten, die nur eine Trägerfrequenz nutzt. Diese wird als Wireless MAN Single Carrier Access (SCa) Air Interface bezeichnet.

  • Für die Frequenzspreizverfahren können die Kanalbandbreiten flexibel zwischen 1,75 und 28 MHz gewählt werden, so dass ein Netzanbieter die verfügbare Bandbreite möglichst zielgerecht einsetzen kann.

Bei dieser Flexibilität, die in den Werbebroschüren sehr stark herausgestellt wird, muss aber berücksichtigt werden, inwieweit der Regulierer die Nutzung der breitbandigen Kanäle erlaubt.