Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/0309/27551.html    Veröffentlicht: 20.09.2003 15:51    Kurz-URL: https://glm.io/27551

Intel: Funknetzen gehört die Zukunft - weg mit dem Kabel

Chipriese präsentiert in Entwicklung befindliche Funktechniken auf dem IDF 2003

Auf dem Intel Developer Forum (IDF) 2003 in San Jose war Datenfunk mit aktuellen und kommenden WLAN- und WMAN-Standards eines der zentralen Themen. Intel will 2004 als Erster IEEE-802.16a-konforme Chips zur Überbrückung der letzten Meile(n) marktreif haben, sich an der nun startenden Entwicklung des deutlich schnelleren IEEE 802.11a/g-Nachfolgers IEEE 802.11n beteiligen und auf bestehender WLAN-Hardware Mesh-Netzwerke ermöglichen. Bei diesen kann jeder Teilnehmer für andere als Relaisstation dienen, so dass unter anderem weniger Access-Points mit eigener Ethernet-Anbindung benötigt werden.

Mit dem auch als WiMAX bezeichneten Standard IEEE-802.16a, der im Januar 2003 abgesegnet wurde, sollen sich Distanzen von bis etwas über 48 Kilometer überwinden und - auch ohne Sichtverbindung - bis zu 75 MBit pro Sekunde erreichen lassen. Dabei wird ein breites Frequenzband von 2 bis 11 GHz genutzt. Mittels Quality of Service soll eine saubere Sprach- und Videoübertragung gewährleistet und verschiedene Service-Stufen für Datenübertragung geboten werden. Intel selbst plant, bis zur 2. Hälfte 2004 als erster Hersteller einen integrierten WiMAX-MAC fertig zu haben, so dass kurz danach erste Netzwerk-Tests gefahren werden können. Kommerzielle Breitbanddienste auf Basis von WiMAX erwartet Intel - zumindest in den USA - ab 2005.

Intel-Cheftechniker Gelsinger sieht die Zukunft im Datenfunk
Intel-Cheftechniker Gelsinger sieht die Zukunft im Datenfunk
Zeitgleich zum IDF hat sich Mitte September 2003 das erste Mal die "IEEE Working Group" für den 802.11a- bzw. 802.11g-Nachfolger 802.11n getroffen, um die von der High Throughput Study Group begonnene Forschung zum marktreifen WLAN-Standard zu entwickeln. Der fertige Standard soll Bandbreiten von 108 bis 320 MBit pro Sekunde unterstützen, mit reduziertem Overhead auskommen und etwa die Übertragungsreichweite von 802.11a/g erreichen. Zwei Nachteile gibt es jedoch: Zum einen müssen die entsprechenden WLAN-Chips deutlich mehr Rechenleistung aufweisen und zum anderen wird der Standard wohl erst 2005/2006 marktreif sein.

Noch mehr Hoffnungen setzt Intel in Ultra-Wide-Band-Datenfunk (UWB), mit dem Daten nicht in kontinuierlichen Wellen, sondern kurzen Impulsen mit bis zu 500 MBit pro Sekunde bei niedriger Sendeleistung störungsunanfällig über bis zu 10 Metern Reichweite - bis 3 Meter laut Intel sogar noch mehr - übertragen werden können, was ideal für Unterhaltungselektronik und Computerperipherie sein soll. Auch bei UWB wird es Intel zufolge frühestens 2005/2006 erste marktreife Produkte geben. In der Zwischenzeit wird es noch Erweiterungen für IEEE 802.11a/b/g geben, darunter für 2003 noch eine Vorab-Version ("Wi-Fi Protected Access) des für 2004 erwarteten 802.11i für höhere Datensicherheit. Ebenfalls für 2004 angekündigt ist 802.11e, welches Quality of Service für Audio- und Videostreams mit sich bringen soll.

Intel arbeitet in seiner eigenen Forschungsabteilung an einigen Datenfunktechniken, die auch ihren Weg in 802.11n finden könnten. In eigenen Tests hat Intel ermittelt, wie sich Funkwellen in welchen Frequenzen wie verteilen und entsprechende adaptive Modulations-Algorithmen entwickelt. Mit dem auch als "Channel Modeling" bezeichneten Verfahren will Intel die Datenrate etwa verdoppeln können. Auf dem IDF demonstrierte Intel, wie ohne adaptivde Modulation in einer schwierigen Umgebung bei einer Signalstärke von bis zu 75 dBm ein Durchsatz von 2,4 MBit pro Sekunde erzielt wurde, während bei adaptiver Modulation dank effizienterer Frequenznutzung 4,9 MBit pro Sekunde bei lediglich 58 dBm möglich wurden.

Weitere Vorteile erbringen Intel zufolge adaptive MACs, die versuchen die zur Verfügung stehende Bandbreite besser unter allen Teilnehmern zu verteilen. Einerseits soll dies durch Vermeidung von Untätigkeits-Phasen ("Idle Time"), anderseits durch die Reduktion von Overhead erzielt werden. Zudem sollen schlecht angebundene Netzteilnehmer nicht mehr das ganze Netz in Mitleidenschaft ziehen können - bei aktuellen IEEE 802.11a/b/g sinkt leider noch die Datenrate bei den Netzteilnehmern ab, die eigentlich eine gute Signalstärke haben. Auch durch diese Verbesserungen alleine könnte die zur Verfügung stehende Bandbreite schon verdoppelt werden.

Meshes sollen mit wenig Access Points höhere Bandbreiten und Reichweiten bringen
Meshes sollen mit wenig Access Points höhere Bandbreiten und Reichweiten bringen
Weitere Datenraten- und Reichweiten-Steigerungen sollen mit so genannten intelligenten Antennen ("Smart Antenna") möglich werden: Anstelle von einer Antenne werden dabei etwa vier Stück gleichzeitig zum minimal zeitlich und räumlich verschobenen Senden und Empfangen genutzt. Entweder werden dabei mehrere verschiedene oder aber redundante Datenströme gesendet, Letzteres ist insbesondere bei Hindernissen effektiver. Das "MiMo" (Multiple Input Multiple Output) getaufte 4fach-Antennensystem erzielt laut Intel auch etwa eine vierfach höhere Datenrate als nur mit einer Antenne - wollte man die gleiche Leistung mit nur einer Antenne erreichen, müsste laut Intel eine Million Mal mehr Energie eingesetzt werden.

Die Reichweite von MiMo-Antennen soll etwa 1,4-mal höher liegen als bei Einzelantennen. Der Grund, warum solche Antennensysteme noch nicht die Regel sind, liegt laut Intel darin, dass eine deutlich höhere Rechenleistung benötigt wird, um die Daten der vier Antennen wieder korrekt zuzuordnen und zusammenzusetzen. Langsam würden die Funk-Chips jedoch die Anforderungen erfüllen können, ohne dabei zu groß und energiefressend zu sein. Geht es nach Intel, wird MiMo in Zukunft in künftigen Datenfunkstandards berücksichtigt werden und auch ohne große Kosten in Notebooks und Mobiltelefonen eingesetzt werden können, da Antennen pro Stück nicht mehr als einen halben oder einen Dollar kosten würden.

Um die Verbreitung von WLAN zu fördern, arbeitet Intel - so wie etwa auch das US-Militär und private Projekte - an Mesh-Netzwerken. Bei Mesh-Netzen, auch als Multi-Point- oder Multi-Hop-Netzwerke bezeichnet, können Teilnehmer - egal ob Handy, PDA, Notebook, Unterhaltungselektronik oder Desktop-PC - im Ad-hoc-Modus als Relaisstation bis zum nächsten Access Point dienen. Alternativ kann auch ein Infrastruktur-Netz aufgebaut werden, bei dem nur die Access Points untereinander als Relaisstationen dienen, so dass nur einige davon mit Ethernet-Kabel- oder WMAN-Anbindung (Wireless Metropolitan Area Network) ausgestattet sein müssen.

Mesh-Netzwerke sollen nicht nur die Übertragungsraten und Netzabdeckung verbessern, sondern Providern auch die Verbreitung weiterer Access Points mit teurer Verkabelung ersparen, etwa indem der Provider einfach kleine WLAN-Relaisstationen platziert und auf seine bereits vorhandene Access-Point-Infrastruktur zugreift.

Mesh Node - Funktionierender Prototyp einer WLAN-Relaisstation
Mesh Node - Funktionierender Prototyp einer WLAN-Relaisstation
In Aktion zeigte Intel die Mesh-Netzwerktechnik auf einem Xscale-basierten 802.11b-Access-Point-Referenzdesign IXP425, einigen Relaisstationen, einem PDA mit WLAN und Centrino-Notebooks. Dabei wurden die Firmware und Treiber um das Mesh Routing Protokoll "Ad-hoc On-demand Distance Vector Routing" (AODV) erweitert, ansonsten aber herkömmliche Intel-WLAN-Hardware eingesetzt. AODV wird vom NIST entwickelt, um damit selbstorganisierende mobile ("MANET") und stationäre Ad-hoc-Netzwerke zu realisieren; die Software dazu findet sich als Linux-Source-Code im Internet.

Intel hat bereits eine eigene Erweiterung an das Projekt weitergegeben, mit der sich durch Limitationen im 802.11-MAC bedingte Bandbreitenabsenkungen über mehrere Relaisstationen vermeiden lassen sollen, indem nicht alle Teilnehmer immer senden dürfen, um Paketkollisionen zu vermeiden. Wenn Mesh-Netzwerktechnik nach Schätzung von Intel in einigen Jahren marktreif und standardisiert worden ist, soll sich bestehende 802.11-Technik dafür einsetzen lassen. Bis dahin müssen allerdings noch Probleme mit Datenschutz, Sicherung von garantierten Übertragungsraten etwa für Audio- und Videoanwendungen sowie der fairen Bandbreitenverteilung unter Nutzern gelöst werden.

Intels Senior Vice President und Cheftechniker Patrick "Pat" Gelsinger hat die Vision, dass durch die Verbesserungen in der Funktechnik ab 2010 alle produzierten Chips datenfunkfähig sind und das Verlegen weiterer Kupferleitungen damit überflüssig wird. Anstelle von Kupferkabeln würde für höhere Bandbreitenansprüche auf größere Entfernungen die Zukunft in optischen Netzwerken (Glasfaser) liegen, für alles andere sieht er jedoch in "Überall-Funknetzen" die beste Kommunikationslösung, die viele neue, noch nicht abzusehende Anwendungsmöglichkeiten eröffnen soll. Auf dem Weg dahin gelte es aber, weltweite Standards zu etablieren - während Gelsinger die amerikanische FCC lobte, bezeichnete er die Regulierungsstellen anderer Länder bei der Zusammenarbeit als nicht so fortschrittlich. Europa hätte etwa seine Probleme mit Software-basierten Radio-Modellen, die jedoch für flexible Chips und die neuen Möglichkeiten benötigt würden.  (ck)


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