Versorgung ländlicher Gebiete

Internet über das UMTS-Netz

Mobilfunkbetreiber Vodafone versorgt eine kleine Gemeinde mit schnellem Internet übers UMTS-Netz. connect war beim Aufbau dabei.

Schnelles Internet ist inzwischen fast so selbst­verständlich wir der heimische Telefonanschluss und im ganzen Land verfügbar. Im ganzen Land? Nein – in vielen ländlichen Gemeinden haben die Bewohner noch immer das Nach­sehen, weil sie zu weit von der nächsten Vermittlungsstelle entfernt sind und das schnelle DSL-Netz mit steigender Entfernung immer langsamer wird. Wenn auch Internet übers TV-Kabel nicht verfügbar ist, bleibt häufig nur der Weg über die Funkversorgung. Doch selbst UMTS ist auf dem Land oft Mangelware. Genau hier setzt Vodafone an: connect hat den Netz­betreiber beim Aufbau einer UMTS-Station begleitet.

Willstätt-Legelshurst, Ende 2007

Bürgermeister Marco Steffens ist von Sorgen geplagt: Immer mehr Einwohner verlangen Taten in Sachen Internetversorgung. Schließlich gibt es vor Ort bislang lediglich DSL-Light, dessen Datenraten von rund 384 Kbit/s für aktuelle Anwendungen wie Videodownloads oder Web 2.0 wenig geeignet sind. Dazu kommt, dass einige Firmen, mit denen der Bürgermeister über eine Ansiedlung verhandelte, als erstes nach der Internetanbindung frag­ten. Hier musste Steffens passen und die Firmen winkten ab. Doch es gibt Licht am Ende des Tunnels, denn mitttlerweile ist das Problem ein Thema für die Landespolitik geworden. Gemeinsam mit Netzbetreiber Vodafone hat das Ministerium für Ernährung und Ländlichen Raum, Baden Würt­temberg, ein Pilotprojekt gestartet, das ländlichen Gemeinden den Zugang zum schnellen Internet via UMTS-Mobilfunktechnik ermöglichen soll. Steffens nimmt Kontakt auf – und hat Erfolg: Willstätt-Legelshurst, in Grenznähe zu Straßburg gelegen, wird eine der ersten Gemeinden, die von der Kooperation profitieren.

Die Standortfrage

Bevor es losgehen kann, muss jedoch zunächst geklärt werden, wo die Antennen stehen sollen. Für eine effektive Mobilfunkversorgung müssen sie an erhöhter Position angebracht werden und möglichst die ganze Stadt ausleuchten. Ein Funkturm aber verschlingt viel Geld und wirkt sich auf die Rentabilitätsrechnung nicht gerade positiv aus. Gemeinsam mit Bürgermeister, Gemeinderat sowie dem Kirchengemeinderat finden die Projektverantwortlichen von Vodafone schließlich eine Lösung: Der Kirchturm wird zum Antennenstandort. Er ist ausreichend hoch und steht mitten im Ort – ein Garant für beste Funkversorgung.

Basisstation im Kirchturm

Willstädt-Legelshurst, Anfang Januar 2008. Vor der Kirche hat ein Hubwagen Position bezogen, und Passanten diskutieren, ob da wohl das Dach saniert wird. Ein Mitarbeiter des ausführenden Subunternehmens lässt sich in schwindelerregende Höhen hiefen und entfernt an drei Seiten des Turms in einem Rechteck die Schieferplatten.

Das darunterliegende Holz wird ebenfalls aufgeschnitten und die Antenne von außen im nun zugänglichen Gebälk montiert. . Es handelt sich um eine Sektorantenne, die einen Bereich von 120 Grad ausleuchtet. Für die Rundum­versorgung werden folglich drei Antennen im Turm montiert. Verwendet werden Dualantennen, die neben UMTS- auch GSM-Signale transportieren können – für einen eventuellen späteren Ausbau des Handynetzes. Bleibt noch das Problem der Ästhetik: Die Löcher im Kirchturmdach sollen natürlich wieder verschlossen werden. Dafür könnte man zwar erneut die Schieferplatten montieren, aber es ist nicht ganz klar, wie stark diese das Signal abschwächen würden. Zwar gibt es entsprechende Untersuchungen, doch Schiefer unterscheidet sich je nach Herkunft in den Metalleinlagerungen und damit in der Dämpfung. Weitaus berechenbarer ist Kunststoff,  und so kommt eine extra angefertigte ABS-Kunststoffabdeckung an die Stelle der alten Schieferplatten. Sie wird genau angepasst und so mit Farbspray nachbehandelt, dass es kaum möglich ist, den Schiefer- vom Kunststoffteil zu unterscheiden.

Von den Antennen verlegen die Techniker dicke Kabel zu den Vorverstärkern   unter den Antennen im Inneren des Kirchturms. Sie sind wichtig, weil das vom Mobilfunkteilnehmer kommende UMTS-Signal so schwach ist, dass es den Transport zur Basis­station nicht überstehen würde. Die Vorverstärker sind über dicke schwarze Antennenspeisungskabel direkt mit dem Schrank der Basisstation im eigens aufgebauten Technik­raum unten im Turm verbunden. Verwendet werden Kupferkabel, die in der Mitte hohl sind, denn sie transportieren die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen recht verlustarm. Die Basisstation selbst besteht im Wesentlichen aus zwei Schränken, von denen einer die Richtfunksteuerung beherbergt – die Signale vom UMTS-Netz müssen ja irgendwie ins Internet gelangen. Während die Konkurrenz von T-Mobile hier auf sogenannte E1-Mietleitungen mit einer Kapazität von jeweils 2 Mbit/s setzt, bindet Vodafone die meisten seiner Sta­tionen per Richtfunk an. Im Gegensatz zu Mobilfunksignalen, die für die Ausleuchtung des jeweiligen Sektors eher breit streuen müssen, ist der Richtfunkstrahl scharf gebündelt und wird mit einem Parabolspiegel  (hier noch unmontiert) auf einer Frequenz von rund 23 Gigahertz auf den Parabolspiegel des 8,1 Kilometer entfernten Sammelrichtfunkturms bei Kehl übertragen. Der Parabolspiegel wird in der Legelshurster Kirche direkt hinter die Schallaustritts-Lamellen der Kirchenglocke gebaut, denn Richtfunk benötigt quasi Sichtverbindung zur Gegenstelle. Hierzu werden auch die Holzlamellen durch Kunststoff ersetzt . Die Richtfunkstrecke ist analog zu den E1-Leitungen in 2-Mbit-Kanäle aufgeteilt; fünf dieser Kanäle mit insgesamt 10 Mbit/s werden für Legelshurst geschaltet, um die Daten der Basisstation abzuführen. Und das ist nicht zu viel: Dank HSDPA der neuesten Generation kommen schon auf dem Downlink, also vom Internet zum Kunden, rund 7,2 Mbit/s zusammen, der Upstream bringt es dank HSUPA immer noch auf rund 1,4 Mbit/s.

Logistik zu Projektbeginn

Bevor der Aufbau eines Funkturms wie in Legelshurst aber überhaupt starten kann, ist neben der Standortwahl eine ausgeklügelte Planung vonnöten. Dabei sind zahlreiche Fragen zu klären, etwa: Welche Richtfunkstrecken stehen zur Verfügung? Welchen Tilt haben die Antennen – also in welchem Winkel müssen sie nach unten leuchten, um das geplante Gebiet zu versorgen? Die Vor­arbeit haben in diesem Fall Funk­netz­planer der Region Süd aus Stuttgart übernommen; der eigentliche Aufbau der Station erfolgte durch einen externen Dienstleister, in enger Absprache mit Vodafone. Vodafone-Techniker schließlich sind dafür zuständig, den Sender ans Netz zu bringen.

Die Inbetriebnahme

Damit am Ende alles reibungslos klappt, sind mehrere Fachleute erforderlich, die die nötigen Einstellungen vornehmen. Der Spezialist, der sämtliche Stationen in einer bestimm­ten Region betreut, schaltet zunächst die Richtfunkstrecke. Per Kabelverbindung im Richtfunkschrank werden die fünf E1-Leitungen abgegriffen  und dann an den Basisstationsschrank gesteckt. Der besteht im Prinzip aus drei Teilen: Im unteren Teil befindet sich die Kontroll­ebene, an der auch die Kabel vom Richtfunkschrank ankommen. In der Mitte sitzen die eigentlichen Sender und in der oberen Ebene die Combiner, die mehrere HF-Signale der Sender in einem Antennenkabel „zusammenführen“.

Per Notebook sieht der Techniker sofort, ob die Richtfunkstrecke steht, oder ob eine hohe Bitfehlerrate auf Störungen hinweist. Im Fall Legelshurst steht die Leitung, und die Basisstation wird mit Strom versorgt. Das reicht zwar noch nicht aus, um sie zum Leben zu erwecken, aber nun lässt sich die Station wie ein Computer anpingen und damit aus der Ferne erreichen. Techniker in der Niederlassung Stuttgart können dadurch sämtliche Parameter wie Sende­frequenz, Handover-Beziehungen oder Leistung der Station einstellen, was im Einzelfall natürlich viel zu lange dauern würde. Darum werden die Einstellungen schon Tage vorher vorbereitet und einfach per Fernwartung eingespielt, sobald der Richtfunk steht. Danach geht alles rasend schnell: Sind die Settings angekommen, startet sich die Basisstation neu, ganz wie der Windows-PC nach dem Update. Die Station quittiert den Neustart durch ein kurzes, lautstarkes Hochfahren der Lüfter auf Vollast. Das war’s – die Station ist „on Air“.

Das mitgebrachte UMTS-Handy springt augenblicklich auf 3G und der Techniker prüft per Netzmonitor die wichtigsten Parameter, startet Praxistests und checkt dabei, ob ein Telefon­gespräch sowie ein Videotelefonat  funktionieren und ob der Aufruf verschiedener WAP-Seiten klappt. Zwei weitere Techniker rücken mit einem Messfahrzeug   an und prüfen fahrenderweise, ob die berechnete Ausleuchtung stimmt und wie hoch die Datenraten in Up- und Download sind. So lassen sich Fehler ent­decken, die meist ebenfalls per Fernwartung zu beheben sind. Das geht bis zur Ausleuchtung: Der Downtilt etwa,  also die Abwärtsneigung der Antenne und damit des Hauptstrahls, kann aus der Ferne verstellt werden.

In diesem Fall passt aber alles: Knapp 6 Mbit/s pumpt die Station nun im Downstram auf Legelshurst herab, gut 1 Mbit/s im Downstream – und das mit Latenzzeiten, die sich sehen lassen können. In der Praxis fühlt sich das an wie richtiges DSL. Allerdings: Sämtliche gerade surfenden Teilnehmer müssen sich die Bandbreite teilen. Gut möglich also, dass Vodafone auf­rüsten muss, sollte das Angebot zum schnellen Surfen gut angenommen werden. Aber auch künftige Technologien sind schon zum Greifen nahe und werden Mobilfunk noch schneller und damit zu einer Alternative fürs Festnetz-DSL machen: So soll HSDPA demnächst mit rund 14 Mbit/s durch die Luft flitzen und Long Term Evolution in einigen Jahren die durchaus imposante Marke von 100 Mbit/s knacken.

Endlich Breitbandinternet

Bürgermeister Steffens hat schon jetzt eine Sorge weniger, denn ab sofort können seine Bürger einen UMTS-Datentarif buchen und von zu Hause aus mit Highspeed im Internet surfen. Hierzu bietet der Netzbetreiber spezielle Router an, sodass in einem Haushalt auch mehrere Rechner ins Netz kommen. Und sollte das UMTS-Signal vom Kirchturm doch mal nicht bis ins Haus reichen, gibt’s Außen­antennen. Sicher wird es nicht überall möglich sein, dem Beispiel Legelshurst zu folgen und in puncto Internet auf UMTS zu setzen. Ein kleiner Schritt auf dem Weg zu einer flächendeckenden Versorgung mit Highspeed-Internet sind solche Lösungen aber allemal.