WiBack als Technologie aus Deutschland hat die Möglichkeit, viel auf der Welt zu verändern. Durch die Funktechnologie aus dem Hause Fraunhofer können auch abgelegene Orte auf dem Land oder im Gebirge mit Hochgeschwindigkeitsinternet zu vergleichsweise geringen Kosten versorgt werden. Nach dem Motto »soweit wie möglich in bezahlbaren Maßstäben« wird am Fraunhofer-FIT dem Aspekt der »Inclusive Innovation« der Global Research Alliance gefolgt, um auch die »anderen vier Milliarden Menschen« ohne Netzzugang damit zu versorgen.

Hallo Herr Dr. Kretschmer. Welche ist Ihrer Meinung momentan die größte Hürde, um Menschen in ärmeren Ländern den Zugang zu modernen Kommunikationstechnologien zu ermöglichen?

Als größte Hürde haben wir zwei Aspekte identifiziert: Zum einen entstehen für Telekom-Operator oder -Betreiber hohe Kosten, wenn Orte außerhalb der größeren Städte angebunden werden sollen - z.B. pro Mobilfunkzelle, die dann auf sehr wenige Leute umgelegt werden müssten – weil das Netz und Kostenstruktur hauptsächlich an Städte angepasst sind. Da ein großer Teil der Bevölkerung in ärmeren Staaten auf dem Land lebt, stellt dies eine große Herausforderung dar. Der zweite Aspekt betrifft alternative Technologien wie z.B. Wireless ISP (Internet Service Provider). Solche drahtlosen Varianten sind zwar von der Technologie her günstiger, aber schwerer umzusetzen, da es keine integrierte Lösung gibt und weil in Ländern wie Tansania teilweise das kombinierte Fachwissen fehlt. Außerdem wird es vor allem dann kompliziert, wenn der Provider bei Ausfällen schnell vor Ort sein muss, aber kein fester Straßenzugang zum Endkunden besteht.

Sie arbeiten bereits seit über zehn Jahren an WiBack – zunächst am Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssystem FOKUS, bei dem Fraunhofer-Spin-Off »DeFuTech UG« (Deutsche Funktechnik) und seit diesem Jahr beim Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT. Was kann das Netz und welche sind seine Grenzen?

Durch WiBack – also dem Wireless Backhaul oder die Anbindung des entfernten Kunden an das Hauptnetz per Funktechnologie – soll kein landesüberspannendes Netz gebaut werden. Es fängt am Stadtrand an und geht dann ins Land hinaus. In Ländern mit relativ guter IT-Infrastruktur heißt das, dass wir beispielsweise eine Strecke von 50 bis vielleicht 200 km überbrücken müssen. Für größere Distanzen über 400 oder sogar 600 km, z.B. in Namibia, wäre WiBack nicht wirklich geeignet. Das liegt v.a. daran, dass man bei typischem Richtfunk immer eine Line-of-Sight benötigt, dass bei der Übertragung die Fresnelzone  (elipsoider Ausdehnungsbereich von Funkwellen zwischen Sende- und Empfangsantenne) eine Rolle spielt und bedingt durch die Erdkrümmung bei flachem Land die Kosten in die Höhe getrieben werden, v.a. durch den Bau von Masten. Wir empfehlen eine Verknüpfung von maximal 10 Knoten, womit man auf maximal 200 km an Reichweite kommen würde.

Ein weiterer Punkt ist die Übertragungsgeschwindigkeit. Hierbei sind wir vor allem an die Frequenzbereiche und die Sendeleistung, die von Regulatoren wie der Bundesnetzagentur vorgegeben werden, gebunden. Bei dem typischen Frequenzband von 5 GHz, was wir benutzen, kommt man bei der angesprochenen Limitierung auf 10 bis 20 km zwischen zwei Knoten, wobei es bei letzterem schon zu starken Geschwindigkeitseinbußen kommen kann. Generell ist es aber möglich mit Geschwindigkeiten von bis zu 200 Mbps (zukünftig auch 400 Mpbs) zu übertragen und so den meisten Anforderungen gerecht zu werden. Die Geschwindigkeit wird dann unter den Nutzern automatisch aufgeteilt. Die Latenz beträgt ungefähr 1 – 2 Millisekunden zwischen zwei Knoten – bei 10 Knoten erreicht man eine ähnliche Latenz wie beim heimischen DSL. Um gegen niedrige Durchsatzraten anzugehen, kann man zusätzlich versuchen, mit dem Regulator (z.B. der Bundesnetzagentur) eine Ausnahmeregelung zu finden, um mit mehr Leistung zu senden. In manchen Ländern gestaltet sich dies allerdings als schwierig, da von einigen Regulatoren der soziale Aspekt vernachlässigt und dann z.B. ein Aufpreis verlangt wird.

Wie sieht es mit der Energieversorgung im ländlichen Bereich aus?

Generell funktioniert WiBack sehr energieeffizient. Im Grundbetrieb beträgt der Verbrauch ca. 6 Watt, wobei bei Spitzenleistung ca. 13-15 Watt und im Durchschnitt unter 10 Watt verbraucht werden. Bei der Energieversorgung, speziell beim Solarbetrieb müssen immer bestimmte Fragen gestellt werden, d.h.: Wo bin ich auf dem Planeten? Wie hoch ist die Sonnenintensität? Wie viele »no-sun-days« gibt es? Dann wird über den Verbrauch des WiBack-Knotens berechnet, wie groß das Solarpanel bzw. die Batterie sein muss, damit auch Tage ohne Sonne überbrückt werden können. In tropischen Regionen besteht der Vorteil darin, dass die Sonnenintensität höher und die Anzahl der »no-sun-days« geringer ist und somit kleinere Solarpanels als bspw. In Deutschland benötigt werden. Alternativ lassen sich die Geräte natürlich auch traditionell an das Stromnetz anschließen.

WiBack arbeitet – anders als vergleichbare Netze – mit vielen automatisierten Prozessen. Was sind dabei die Vorteile?

In Niedersachen gibt es z.B. Servario-Networks, die mit uns ein Netz betreiben und sie nutzen WiBack, da sich das Netz automatisch formt und sich die Knoten automatisch konfigurieren. Außerdem wird es durch das Traffic- und Qualitätsmanagement automatisch einfacher, den Durchsatz bzw. Bandbreiteneinschränkungen bei Kunden zu beobachten und notfalls zu erhöhen bzw. zu senken. Dieses sogenannte »Traffic-Engineering« wird durch eine Benutzeroberfläche möglich, welche z.B. mit verschiedenen Farben und Parametern indiziert, ob es ein Problem mit den Knoten bzw. den einzelnen Verbindungen gibt. Weiterhin kann auch die Ende-zu-Ende Verbindung eingesehen werden – vom Controller zu Kunde X – um zu überprüfen, ob die mit dem Kunden festgelegten Bedingungen eingehalten werden. Dieses ganze Management gibt es sonst nur bei den Betreibern, die dann aber entsprechend teuer wären.

Inwiefern muss noch »Hand angelegt« werden?

Beispielsweise bei der Einrichtung eines Knotens im Feld, obwohl diese durch WiBack erheblich vereinfacht wird. So ein Knoten besteht aus mehreren Funkmodulen, die jeweils mit einer Antenne verbunden sind, die wiederum schon auf den entsprechenden Funkpartner ausgerichtet werden sollte. Nach dem Hochfahren überprüft der Knoten, welche Funkmodule in der Umgebung verfügbar sind, nimmt mit diesen Kontakt auf und versucht, sich anzumelden. Dies sieht der Controller, welcher dem Knoten dann optimierte Konfigurationseinstellungen schicken kann. Gleichzeitig wird auch der bestmögliche Frequenzbereich errechnet. Bei vergleichbaren günstigen Lösungen muss dann immer noch vor Ort per Hand konfiguriert und z.B. die IP-Adressen bzw. der Kanal bestimmt werden.

Ein wesentlicher Vorteil ist vor allem der geringere Langzeitaufwand, d.h. bei unserem System muss nur ein kaputter Knoten ohne händische Konfigurationen durch einen neuen ersetzt werden, da die zentralen Informationen beim Controller bzw. Netzbetreiber liegen und somit auch die Fehleranfälligkeit des Systems verringert und seine Stabilität erhöht wird. Somit werden nicht nur die Capex- (Investmentausgaben) sondern auch die Opex (Betriebsausgaben) reduziert.

(mal)

Den 2. Teil des Interviews finden Sie hier.

Keine Kommentare vorhanden

Das Kommentarfeld darf nicht leer sein
Bitte einen Namen angeben
Bitte valide E-Mail-Adresse angeben
Sicherheits-Check:
Eins + = 5
Bitte Zahl eintragen!
image description
Interviewpartner
Alle anzeigen
Dr. Mathias Kretschmer
  • Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik FIT
Weitere Artikel
Alle anzeigen
Digitale Ethik: Unterdrücken uns Algorithmen?
Digitale Ethik und Algorithmenethik
WiBACK: Lösungen für flexible & autonome Netze
Veranstaltungen
Alle anzeigen
Stellenangebote
Alle anzeigen