„Big Surf“ – mit einem Gigabit pro Sekunde

„Hier beginnt die Zukunft der Mobilkommunikation“. So lautete das Motto des Berliner Mobilfunkgipfels, den die Informationstechnische Gesellschaft(ITG) im VDE ausgerichtet hat. Das internationale Symposium für „Personal, Indoor und Mobile Radio Communications“ (PIMRC 2005) erwies sich als Magnet für über 700 angereiste internationale Experten. Das Spektrum der Referate reichte von UMTS und WLAN bis hin zu mobilen Multimedia-Anwendungen.In den vergangenen Jahren haben die deutschen Netzbetreiber große Investitionen in den Ausbau der UMTS-Infrastruktur getätigt. So übertrifft die Funkversorgung via UMTS bereits bei weitem die im Lizenzvertrag geforderte Versorgung von 50 Prozent der Bevölkerung. Prof. Dr.-Ing. Bernard Walke, Inhaber des Lehrstuhls für Kommunikationsnetze an der RWTH Aachen und wissenschaftlicher Tagungseiter der PIMRC 2005, sieht rosigen UMTS-Zeiten entgegen. „Ein Durchbruch der Akzeptanz von UMTS für den täglichen Gebrauch wird vom bestehenden Weihnachtsgeschäft erwartet, zu dem viele neuartige Terminals angekündigt sind“, prophezeit er.

Getrieben werden die Mobilfunkmärkte derzeit vor allem von zwei großen Trends in der Telekommunikation: Bandbreite plus Konvergenz und dem damit verbundenen anhaltenden Preisverfall. Der Bedarf an bandbreite ist in den vergangenen Jahren geradezu explodiert. Die Standard-Angebote für Endkunden liegen im Festnetz derzeit zwischen 6 und 24 Mbit/s (ASDL2 und ASDL2+). Von einer mobilen Breitbandversorgung ist der Mobilfunk – nicht nur in Deutschland – allerdings noch meilenweit entfernt. Ein wesentliches Hindernis der Massennutzung von Datendiensten sind die nach wie vor hohen Kosten. Was bringt die Zukunft und welche technischen Innovationen befinden sich auf Datenautobahn bereits auf der Überholspur?

Nützlicher Nebeneffekt

Dazu gehört zweifelsohne die im Rahmen der PIMRC 2005 lebhaft diskutierte MIMO-Technik. Das Kürzel steht für „Multiple Input Multiple Output“ und beschreibt eine auf dem Einsatz von Antennenfeldern und Raum-/Zeitverarbeitung basierende Technik zur Kapazitätssteigerung im Mobilfunk. Das Raffinierte an der Technik ist, dass MIMO einen Effekt nutzt, der bei üblichen Funkverbindungen eher schädlich ist. So werden Funkwellen häufig an Objekten reflektiert. Dies hat zur Folge, dass sie auf mehreren Wegen zum Empfänger gelangen. Da die einzelnen Wege unterschiedlich lang sind, kann es zur Beeinträchtigung oder gar Auslöschung des Signals kommen. An dieser Stelle setzt MIMO an, indem es mit mehreren Sendeantennen mehrere Signale gleich gezielt über verschiedene Wege in Richtung Empfänger schickt. Der Empfänger besitzt ebenfalls ein Antennenarray und trennt das Wellengemisch mittels digitaler Signalverarbeitung. Das hat zur Folge, dass mit Hilfe von MIMO der Durchsatz theoretisch linear mit der Antennenanzahl ansteigt. Die Vorträge anlässlich der PIMRC 2005 befassten sich schwerpunktmäßig mit neuen Systemeigenschaften, verbesserten Datenübertragungsraten und den Möglichkeiten zur Erhöhung der Spektrumseffizienz.

Asien startet durch

Auch das Thema WiMAX kam auf der Tagung nicht zu kurz. WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) beschreibt einen breitbandigen schnurlosen Datenfunk, der der WLAN-Technik hinsichtlich Reichweite deutlich überlegen ist. Bereits im kommenden Jahr oder spätestens 2007 soll die WiMax-Technik in ausgewählten Ballungszentren mit hohem Nachrichtenverkehrsaufkommen verfügbar sein. Es zeichnet sich heute bereits ab, dass die boomenden Wirtschaftsregionen Asiens zuerst von dieser Entwicklung profitieren werden. Die Datendurchsatzraten reichen derzeit bis zu 108 MBit/s. Intel will stromarme Empfangslösungen für Notebooks 2006 auf den Markt bringen und da WiMAX auch für Voice over IP geeignet ist, auch die entsprechende Telefontechnik entwickeln.

Ein längerfristig in die Zukunft weisendes Ziel, das sowohl in Japan als auch in Europa anvisiert wird, sind 100 Mbit/s als Multiplexdatenrate an der Funkschnittstelle der Basisstation für schnell bewegte Mobilterminals und 1 Gbit/s Multiplexdatenrate in so genannten „Hotzones“ wie Stadtkerne, Messen und Sportstadien.

Breitbandige Mobilfunksysteme mit sehr hoher Kapazität machen allerdings nur dann Sinn, wenn die Übertragungskosten je Bit um Grössenordnungen gegenüber heutigen Systemen sinken. Das WINNER-Konzept (Wireless World INitiative NEw Radio) des Wireless World Research Forum (WWRF) lässt hier völlig neuartige Funkversorgungskonzepte „Beyond 3G“ erwarten, die ab 2012 in Betrieb gehen könnten. Das Projekt wird von Siemens geleitet und vereint neben einigen Forschungseinrichtungen fast alle bedeutenden Mobilfunkhersteller und Mobilfunknetzbetreiber weltweit. Fazit: Europa hält bei der Weiterentwicklung im Mobilfunk immer noch eine führende Position – allerdings haben die Tigerstaaten Asiens längst mit der Aufholjagd begonnen.