6. Entwicklung und Aufgaben der Standardisierungsgremien

6.1 Historische Entwicklung der Standards GSM und UMTS

Als den Betreibern der analogen Mobilfunknetze Anfang der 80er Jahre klar wurde, dass nationale Lösungen bei der Entwicklung der Mobilkommunikation langfristig vor allem hinsichtlich der enormen Forschungs- und Entwicklungskosten wirtschaftlich unsinnig wären, mussten die Größenvorteile einer weltweiten Markterschließung genutzt werden. Dieses Prinzip der Markterweiterung von lokalen innerstaatlichen Netzen auf immer größere ist eine der herausragensten Triebfedern der Schaffung neuer Standards in der Telekommunikation. Im folgenden soll kurz die spannende Entwicklung eines anfänglich europäischen Standards, GSM, exemplarisch nachvollzogen werden, denn die dabei gemachten Erfahrungen dienten als Grundlage für die Standardisierung von UMTS.

Im Jahre 1982 fanden sich die vornehmlich staatlichen Telekommunikationsgesellschaften von 26 europäischen Ländern in der "Conférence des Administrations Européennes des Postes et Télécommunications" (CEPT) zusammen, um sich auf ein Vorgehen für eine europaweite wirtschaftliche Zusammenarbeit in der Mobilfunkbranche zu verständigen. Zu diesem Zweck gründete CEPT die "Groupe Spécial Mobile" (GSM) mit dem Ziel, Spezifikationen für ein europaweites Mobilkommunikationsnetz festzulegen, über das in ganz Europa Millionen Mobilfunkteilnehmer telefonieren können.

Aufgrund erheblichen technischen, wirtschaftlichen und logistischen Problemen dieser Standardsetzung war die Bündelung der Aufgaben und Kompetenzen in der GSM ein wichtiger, visionärer Schritt, denn bereits 1986 wurde deutlich, dass der Bedarf an Mobilkommunikation sogar die optimistischsten Prognosen übertreffen würde. Auf Druck aus Frankreich und Deutschland erörterte die Europäische Kommission die Situation auf einer Sitzung im Dezember 1986. Das Ergebnis war eine Empfehlung und eine Direktive, in der die Mitgliedsstaaten das politische Fundament für die GSM-Entwicklung legten. In der Empfehlung wurde die koordinierte Einführung des neuen Mobilfunkstandards "Global System for Mobile Communication" (ebenfalls GSM) festgelegt sowie die Eckdaten für die Verfügbarkeit des Netzes gesetzt. Darüber hinaus sollte jeder Mitgliedsstaat den für die Realisierung des Netzes erforderlichen Frequenzbereich kostenfrei bereitstellen.

Erfreulicherweise erhielt das GSM-Projekt starken Auftrieb, als die Verantwortung für die Spezifikationsentwicklung 1989 vom ständigen GSM-Ausschuss auf das neu gegründete European Telekommunication Standards Insitute (ETSI) überging. Das ETSI billigte den Genehmigungsbehörden, Netzbetreibern und vor allem Herstellern denselben Status zu, was einen erheblichen Einfluss auf die Geschwindigkeit der Entwicklung hatte. Das kooperative Arbeitsumfeld und bessere Ressourcen führten dazu, dass der Großteil der GSM-900-Spezifikationen der ersten Phase 1990 veröffentlicht werden konnte.

Nach erfolgreichen Tests (u.a. auf der ITU-Messe Telecom 1991 in Genf) war die Nachfrage nach GSM nicht mehr aufzuhalten. Offiziell wurde GSM ab 1992 eingeführt. Zu diesem Zeitpunkt kamen immer mehr Endgeräte auf den Markt, so dass die ersten kommerziellen Netzdienste entstanden. Zu den Vorreitern gehörten Dänemark, Finnland, Frankreich, Deutschland, Italien, Portugal und Schweden. Am 17. Juni 1992 wurde das erste Roaming-Abkommen zwischen der Telecom Finnland und Vodafone aus Großbritannien unterzeichnet. Die Vision eines europaweiten Netzes wurde Realität.

Dank der Visionen und Bemühungen der GSM-Pioniere hat die Technik nicht nur eine dominierende Position auf dem zellularen Weltmarkt erreicht, sondern ist auch Schlüsselfaktor für die Realisierung der Mobilkommunikation der dritten Generation. Die Idee für den Mobilfunk der dritten Generation (3G) entwickelte sich Ende der 80er, Anfang der 90er Jahre. Schon als die ersten Systeme der zweiten Generation (2G) aufgebaut wurden, dachte man über ein breitbandiges Telekommunikationssystem nach, das nicht nur länderübergreifend, sondern weltweit einsatzfähig sein sollte.

Die International Telecommunications Union (ITU) taufte das neue System auf den Namen IMT-2000; innerhalb Europas erhielt es die Bezeichnung Universal Telecommunication System (UMTS). IMT-2000 beschreibt die Anforderungen, die ein System erfüllen muss, um der Familie der 3G-Systeme anzugehören. ITU-R (International Telecommunications Union-Radio) definiert eine Technologie allgemein als 3G, wenn diese dem Massenmarkt Sprach- und breitbandige Multimediadienste anbietet.

Zunächst konzentrierte sich die Standardisierung auf die Funkschnittstelle, wobei unterschiedliche Interessen zwischen Europa, Japan und USA zu harmonisieren waren. Da diese Harmonisierung wegen der Unterschiedlichkeit der 2G-Systeme nicht vollständig gelang, wird nicht ein weltweit einheitlicher Standard, sondern die 3G-Systemfamilie entstehen.

Die ITU versucht seit 1998 möglichst viele Vorschläge für IMT-2000 zu berücksichtigen und zusammenzuführen. Im Mai 1999 blieben davon zwei Normen übrig, erstens der cdma2000-Standard und zweitens Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA). Letzterer unterteilt sich in die Varianten WCDMA - Frequency Divison Duplex (WCDMA-FDD) und WCDMA - Time Divison Duplex (WCDMA-TDD). Von diesen drei Standards haben im Moment nur zwei Bedeutung, cdma2000 und WCDMA-FDD. WCDMA-FDD wird in Japan und Europa und cdma2000 auf dem US-amerikanischen Markt eingesetzt.

Der Grund für die kontinentalen Unterschiede liegt in der Architektur der bestehenden Mobilfunknetze. So eignet sich z.B. WCDMA am besten, um eine GSM-Infrastruktur in ein UMTS-Netz zu verwandeln. Auf diese Weise können etablierte Netzbetreiber (egal ob in Europa, Asien oder Nordamerika) ihre bestehenden Basisstationen weiter nutzen und rüsten diese lediglich mit den UMTS-Komponenten nach. Anders in Amerika: Hier gibt es nur wenige GSM-Netze, so dass cdma2000 zum Einsatz kommen wird, das rückwärtskompatibel zu den dort bestehenden Netzen ist.

Ein wesentliches Ziel von IMT-2000 war, einen einzigen weltweiten Mobilfunkstandard zu schaffen. IMT-2000 sollte den Streit der Hauptakteure um den zukünftigen Mobilfunkstandard (so wie es bei den 2G-Technologien GSM, D-AMPS, cdmaOne usw. geschah) beenden. Wie oben dargelegt, ist zwar der Standard im Vergleich zur zweiten Generation besser harmonisiert, jedoch werden mehrere Technologien zum Einsatz kommen. Mit einer höheren Komplexität der Endgeräte, die für einen weltweiten Einsatz mehrere Standards beherrschen müssen, ist das Scheitern der vollständigen Harmonisierung zu bezahlen.

Folgende Probleme müssen alle 3G-Technologien lösen: Da die Einrichtung eines Mobilfunknetzes aufwändig ist und sich die Paketdatendienste erst noch durchsetzen müssen, werden die 3G-Netze in den meisten Ländern über längere Zeit nur Industrie- und Ballungsgebiete abdecken. Auf der anderen Seite sind die Endnutzer an eine landesweite Abdeckung gewöhnt und werden diesen Komfort nicht im Tausch gegen Geräte der dritten Generation mit einer reduzierten Mobilität aufgeben, selbst wenn diese Multimedia-Dienste anbieten. Die einzige Lösung für dieses Problem der Netzabdeckung besteht in der Interoperabilität zwischen Netzen der zweiten und dritten Generation. Echte 3G-Dienste, die die gesamte Leistung der neuen Funkschnittstelle ausschöpfen, werden nur im Bereich der 3G-Netzabdeckung zur Verfügung stehen. In den anderen Gebieten werden weiterhin 2G-basierte Dienste bereitgestellt.

Die Grundlagenforschung zur 3. Generation begann 1988 mit dem RACE I-Programm (Research of Advanced Communication Technologies in Europe) und dem anschließenden RACE II-Programm. Ergebnis von RACE II war die Entwicklung einer wirklichkeitsgetreuen Testumgebung sowie von auf Time Division Multiple Access (TDMA) basierenden Luftschnittstellen in den Jahren von 1992 bis 1995.

Ende 1995 wurde das europäische Forschungsprogramm ACTS (Advanced Commuication Technologies and Services) aus der Taufe gehoben, um die F&E-Projekte im Bereich der Mobilkommunikation weiter voranzutreiben. Im Rahmen von ACTS wurde das FRAMES-Projekt (Future Radio Wideband Multiple Access System) ins Leben gerufen, mit dem Ziel, einen Entwurf für ein breitbandiges Funkzugangs-System zu umreißen. An FRAMES waren große Industrieunternehmen wie Nokia, Siemens, Ericsson, France Télécom und CSEM/Pro Telecom, aber auch zahlreiche europäische Universitäten beteiligt.

Zunächst wurden in FRAMES zwei Codierungsverfahren festgelegt, die auf Wideband Time Division Multiple Access (WTDMA) bzw. auf Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) basierten. Im Laufes des Jahres 1996 bis Anfang 1997 wurden diese beiden Verfahren und Entwürfe für die terrestrische UMTS-Luftschnittstelle der ETSI als Vorschlag für die Realisierung von UMTS und zur Einreichung für die ITU IMT-2000 unterbreitet.

Im Vorfeld der Entscheidungsfindung (Juni 1997) ging es vor allem darum, die Vor- bzw. Nachteile der unterschiedlichen Lösungsvorschläge zu analysieren. Grundsätzlich erfüllten all diese Technologien die 3G-Anforderungen, dennoch wurde im Auswahlverfahren schon bald deutlich, dass WCDMA und WTDMA die Hauptkandidaten waren. Dabei spielte insbesondere die globale Perspektive - d.h. u.a. die Entscheidung der japanischen ARIB - eine ausschlaggebende Rolle.

Die endgültige ETSI-Entscheidung vom Januar 1998 stellt letztlich einen Kompromiss zwischen den beiden Technologien dar: WCDMA wurde als Standard für die UMTS-Luftschnittstelle gewählt, und zwar auf dem gepaarten Frequenzband, z.B. im FDD-Betrieb, bei dem Mobil- und Basisstation in weit auseinander liegenden Frequenzbändern senden. WTDMA wurde für den Betrieb im ungepaarten Band (TDD-Betrieb) ausgewählt.

Die japanische NTT DoCoMo, der größte japanische Mobilfunkbetreiber, trug entscheidend zum Zustandekommen dieser Lösung bei. Das Unternehmen stimmte in letzter Minute einem Hybridvorschlag zu, der neben der WCDMA-Technologie bei eingeschränkter Mobilität und kurzen Übertragungswegen auch bestimmte Kernelemente des WTDMA-Verfahrens integriert. Das Wichtigste war, dass die Kompatibilität des IMT-2000-Standards mit den künftigen japanischen Systemen gewährleistet blieb. Die japanischen Betreiber hatten sich bereits für eine vom Nokia/Ericsson-Vorschlag nur leicht abweichende WCDMA-Variante entschieden.

Die detaillierte Standardisierung von WCDMA wurde in der ETSI weiter fortgesetzt und anschließend, Anfang 1999, an das neu gegründete 3GPP (3rd Generation Partnership Program) übergeben. Am 17. Dezember 1999 schließlich wurde der UMTS "Release 1999" in Anwesenheit von über 400 der weltweit führenden Mobilkommunikations-Experten mit seinen Spezifikationen durch das 3GPP "eingefroren". Die Spezifikationen dieses "Release 1999" decken mehr als 50 Dienste ab (im FDD- und im TDD-Betrieb), darunter Sprachkodecs, Betrieb und Wartung und Testspezifikationen.

6.2 Rolle der ETSI bei der Standardisierung von UMTS

Dem European Telecommunication Standards Institute (ETSI) kommt bei der Standardisierung von GSM und UMTS eine besondere Rolle als Vermittler zwischen den verschiedenen Interessenparteien zu. Das ETSI ist eine nicht gewinnorientierte Organisation, deren Mission es ist, Telekommunikationsstandards zu schaffen, die auf Jahre in Europa und darüber hinaus weltweit Gültigkeit haben sollen.

Der Sitz dieses Instituts befindet sich in Sophia Antipolis, Frankreich, es hat derzeit über 850 Mitglieder aus mehr als 50 Staaten. Die Mitgliederzahl setzt sich vor allem aus Verwaltungen, Netzwerkbetreibern, Herstellern, Diensteanbietern und Forschungseinrichtungen zusammen. Jede Europäische Organisation oder Firma, die ein begründetes Interesse an Telekommunikationsstandards hat, hat das Recht, dieses Interesse im ETSI zu vertreten und so den Standardisierungsprozess aktiv zu beeinflussen. Durch diese Involvierung von Vertretern der Industrie gelingt es, Standards zu schaffen, die eng an den Bedürfnissen des Marktes orientiert sind. Für alle Standards gilt allerdings das Prinzip der Freiwilligkeit, die ausgearbeiteten Standards haben keinen bindenden Charakter, es sei denn sie werden von der Europäischen Kommission als Basis für Empfehlungen herangezogen.

Da diejenigen, die diese Standards wünschen und spezifizieren, auch gleichzeitig die sind, die sie später anwenden, haben die Standards praktisch anwendbaren Charakter: es entstehen De-Facto-Standards. Die Arbeit des ETSI ist geprägt durch Arbeitsgruppen, die sich speziell mit einem genau abgegrenzten Thema beschäftigen und so viele Entscheidungen wie möglich intern treffen sollen. Bei ihrer Arbeit werden die Experten in den Arbeitsgruppen von horizontalen Strukturen (Service-Zentren) der ETSI unterstützt.

Eines der Ziele des ETSI ist die Führerschaft bei der Standardisierung von Mobilkommunikation und Funk zu behalten und weiter auszubauen. Zu diesem Zweck realisiert ETSI sogenannte Partnerschaftsprojekte, die als gemeinsame Projekte mit anderen Standardisierungsgremien realisiert werden. Diese dienen als effizientes Mittel für die globale Anwendung von gefassten Standards. Prominentestes Bespiel dafür ist Third Generation Partnership Program (3GPP).

Ein wichtige Aufgabe von Standardisierungsgremien und damit auch des ETSI ist die Bereitstellung eines rechtlichen Rahmen zum Umgang mit eigenen und fremden Patenten. Dazu stellt das ETSI seine Intellectual-Property-Rights-Policy (IPR-Policy) bereit, die alle aktiven Mitglieder akzeptieren müssen, wenn sie in den Gremien des ETSI mitarbeiten wollen. Es ist hierbei die Interessen von Patentinhabern und die Notwendigkeiten einer offenen Standardisierung abzuwägen.

Die Ziele der IPR-Policy sind
(1) das Risiko für ETSI Mitglieder zu reduzieren, dass bereits getätigte Investitionen für Vorbereitung und Anwendung von Standards verschwendet sein könnten, wenn essentielle Patente nicht verfügbar wären
(2) die Patentinhaber angemessen und fair für die Benutzung ihrer Patente entschädigt werden sollen
(3) den potentiellen Nutzern die Anwendung von technischen Spezifikationen und Standards zu ermöglichen (ETSI IPR-Policy, Art. 3)

Der Begriff "essentielles Patent" ist in diesem Zusammenhang sehr wichtig und ist vom ETSI folgendermaßen definiert worden: "'ESSENTIAL' as applied to IPR means that it is not possible on technical (but not commercial) grounds, taking into account normal technical practice and the state of the art generally available at the time of standardization, to make, sell, lease, otherwise dispose of, repair, use or operate EQUIPMENT or METHODS which comply with a STANDARD without infringing that IPR." (ETSI IPR FAQ).

Es ist festgelegt, dass sich alle Mitglieder bemühen sollten, das ETSI rechtzeitig über essentielle Patente, deren sie während der Standardisierung gewahr werden, zu informieren. Das ESTI fragt dann bei dem Mitglied an, seine Einwilligung zu geben, dieses Patent zu fairen, vernünftigen und nicht-diskriminierenden Bedingungen zu lizenzieren. Interessanterweise finden sich in der IPR-Policy keine eindeutigen Hinweisen auf eventuelle Strafen, wenn Unternehmen sich weigern Lizenzen zu erteilen.

Darüber hinaus liegt es in der Verantwortung eines jeden Unternehmens, Lizenzvereinbarungen auf bilateraler Ebene zu führen. Das ETSI gibt keine Richtlinien für solche Verhandlungen vor. Allerdings wird in Zusammenhang mit Art. 7.2 der ETSI IPR Policy den Mitgliedern ein Service angeboten, durch den sich Informationen über essentielle Patente beschaffen lassen. Dieser Service besteht in der Veröffentlichung des ETSI Special Report SR 999 314 und der Bereitstellung der ETSI IPR Datenbank. Soweit dann nicht anders im Report oder in der Datenbank vermerkt, haben alle dort aufgelisteten Unternehmen zugestimmt, ihre Patent nach Art. 6.1 ETSI IPR-Policy (faire und nicht-diskriminierende Bedingungen) zu lizenzieren.

6.3 3GPP als Schlüssel zu UMTS

Die entscheidende Rolle bei der Standardisierung von UMTS kommt dem Third Generation Partnership Project (3GPP) zu. Es stellt eine globale Standardisierungsinitiative dar, gegründet 1998. Seine Aufgabe ist es, eine kompletten Satz technischer Spezifikation für Mobilfunknetze der dritten Generation, basierend auf vorhandener GSM-Technologie und eine neue WCDMA benutzende Funkschnittstelle Universal Terrestrial Radio Access (UTRA) zu entwickeln.

Das 3GPP ist auf Initiative des ETSI gegründet worden, mit dem Ziel, die Zusammenarbeit der regionalen Standardisierungsorganisationen, der Industrie und anderer Interessengruppen zu verbessern. Die maßgebliche Mitglieder des 3GPP sind die Standardisierungsgremien der bedeutendsten Märkte, Japan: Association of Radio Industries and Businesses (ARIB) und Telecommunicaton Technology Committee (TTC), China: China Wireless Telecommunications Standards Institute (CWTS), Europa: European Telecommunication Standards Institute (ETSI), USA: Committee T1 und Korea: Telecommunications Technology Association (TTA). Diese werden im Kontext als "Organizational Partners" bezeichnet. Darüber hinaus sind noch einige sog. "Market Representation Partners", wie das UMTS-Forum und die GSM-Association, Mitglied. Dadurch werden auch alle Mitglieder dieser Gremien Mitglied im 3GPP.

Die Technologien, die durch das 3GPP spezifiziert werden, erfüllen die Anforderungen der IMT-2000 Familie. Als ein Mitglied der IMT-2000 Familie wird eine Technologie spezifiziert, die globales Roaming unter Benutzung einer breiten Auswahl von mobilen Terminals und die Interoperabilität mit vorhandenen Netzen und anderen 3G-Technologien erlaubt. Besonders die Interoperabilität mit vorhandenen Netzen ist wichtig hinsichtlich der enormen Investitionen, die in die bereits existierenden Netze geflossen sind; schließlich ist z.B. GSM das zur Zeit erfolgreichste Netz weltweit mit mehr als 400 Millionen Nutzern in über 160 Ländern.

Die Arbeit innerhalb des 3GPP ist in Arbeitsgruppen aufgeteilt, die sich jeweils mit einem Thema beschäftigen, jeder Support für die Gruppen wird von den Partnern selbst bereitgestellt. Hauptaufgabe des 3GPP ist es, technische Spezifikationen zu allen essentiellen Bestandteilen der künftigen 3G Netze vorzubereiten: Eigenschaften des Kernnetzes (welches das GSM-Netz weiterentwickeln soll), mobile Terminals für den Zugang zum Netz und weitere System- und Serviceaspekte. Dabei soll immer globales Roaming und hohe Mobilität der Benutzer beachtet werden.

Dabei hat das 3GPP keine rechtlichen Status, daraus folgt, dass die geschaffenen Spezifikationen und Reports (inklusive Copyright) gemeinschaftliches Eigentum der Partner sind. Außerdem müssen die Spezifikationen durch die Partner noch in offizielle Standards umgesetzt werden. Deshalb sind auch keine Lizenzgebühren direkt an die 3GPP zu zahlen, wenn Firmen ein Produkt implementieren, dass auf 3GPP-Spezifikationen beruht.

Die einzelnen Mitglieder sind an die Politik hinsichtlich der Rechte an geistigem Eigentum (im folgenden IPR-Policy) ihres jeweiligen Standardisierungsgremiums gebunden. Im 3GPP-Vertrag wurde festgelegt, dass die sogenannten "Organizational Partners", gegenseitig die jeweilige IPR-Policy respektieren. Und das alle Mitglieder aufgefordert sind, ihre Bereitschaft Lizenzen zu fairen vernünftigen Bedingungen und auf nicht diskriminierender Basis zu gewähren (Art. 3.1 im 3GPP-Vertrag entspricht im wesentlichen der IPR-Policy des ETSI, Art. 6.1). Des weiteren ist in Artikel 55 der "Technical Working Procedures" der 3GPP festgelegt, dass alle Mitglieder zum frühesten Zeitpunkt Patente, von denen sie glauben, dass sie von essentieller oder potentiell essentieller Natur sein könnten, den Arbeitsgruppen in der 3GPP mitzuteilen haben (3GPP FAQ).

Folgende vier Regeln sind daneben aufgestellt worden.

1. Die Mitglieder sollen ermutigt werden, ihre Bereitschaft zu erklären, Lizenzen so fairen vernünftigen Bedingungen und auf nicht-diskriminierender Basis im Einklang mit der IPR-Policy des jeweiligen "Organizational Partners" zu erteilen.

2. Dass, sofern Mitglieder über (potentiell) essentielle Patente verfügen, aber nicht bereit sind diese zu lizenzieren, dieses umgehend ihrem jeweiligen Gremium mitteilen.

3. Dass essentielle Patente solche sind, die im Zusammenhang mit einigen oder allen Teilen der 3GGP Spezifikationen stehen.

4. Dass Information über Patente allen "Organizational Partners" für die anschließende Standardgestaltung zur Verfügung stehen (3GPP Working Procedures).

Das übliche Vorgehen bei der Lizenzierung von patentierter (essentieller) Technologie ist, dass sich jede Firma um die Lizenzen bei dem jeweiligen Patentinhaber direkt bemühen sollte. Dieses Vorgehen ändert sich auch bei der Implementation von 3GPP Spezifikationen nicht: "That is to say that each individual company should seek a license from a patent holder who is bound by the obligations of the IPR policy of its respective Organizational Partner." (3GPP FAQ).

Eine sicherlich bedeutende Neuerung hinsichtlich der Lizenzierung gibt es allerdings. Am Rande des Standardisierungsprozess sind einige der großen Telekommunikationsfirmen übereingekommen, eine freiwillige Vereinbarung über das Lizenzieren von essentiellen Patenten zu treffen, die notwendig sind, um die Standards der 3G-Technologie zu erfüllen. Diese Aufgabe, Patente zu evaluieren und zu verwalten soll eine neu zu gründende Firma übernehmen, die durch das Third Generation Patent Platform Partnership (3G3P) geschaffen werden soll.

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