Pilotprojekt

LTE in Köln auf dem Prüfstand

Die Telekom macht Ernst: In der Domstadt Köln wird das mobile Highspeed-Internet via LTE erstmals in den Regelbetrieb genommen. connect hat vor Ort einen Blick hinter die Kulissen geworfen.

LTE in Köln auf dem Prüfstand

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LTE in Köln auf dem Prüfstand

LTE - auf dieses Kürzel setzen viele Menschen auf dem Lande große Hoffnungen. Kein Wunder, erlaubt Long Term Evolution doch einen schnellen Internetzugang via Funk. Möglich macht dies die Abschaltung der analogen terrestrischen Fernsehübertragung und die damit frei gewordenen Frequenzbänder bei 800 MHz, auch digitale Dividende genannt. Die Netzbetreiber vermarkten das Breitband-Internet auf dem Land derzeit als stationäres Internet, das über einen entsprechenden Router ins Haus kommt. Wobei die Telekom anders als Vodafone die Versorgungsgarantie hier höher hängt als den Topspeed: Die maximale Datenrate für Kunden ohne DSL-Anschlussmöglichkeit liegt derzeit bei 3 Mbit/s im Download (500 kbit/s im Upload). Das ist zwar weit vom möglichen Maximum von 50 Mbit/s entfernt, aber um Welten besser als die vielerorts bestenfalls verfügbaren 384 kbit/s. 

Mit Vollgas durch die Stadt

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Dank der Telekom kommen die Domstädter in den Genuss des schnellen Funkstandard LTE

Richtig aufs Gaspedal tritt die Telekom dagegen in der Stadt. Denn nachdem die Netzbetreiber den Regulierungsvorgaben entsprechend die weißen Flecken auf dem Land weitgehend erschlossen haben, dürfen sie nun auch die Städte mit Breitband-Internet via Mobilfunk versorgen - was weit lukrativer ist. Dabei setzen alle Anbieter auf die hohen, kurzwelligen Frequenzbänder um 2,6 GHz und die nicht anderweitig benötigten E-Netz-Bänder um 1,8 GHz. Mit diesen lässt sich mit einer Zelle ein Radius von rund fünf Kilometern abdecken - auf dem dünn besiedelten Land zu wenig, in der Stadt kein Problem. Ein Problem in urbanen Hotspots ist eher, dass sich bei LTE alle in einer Zelle eingebuchten Nutzer die Datenrate teilen müssen (Shared Medium) - die kann bei entsprechender Nachfrage also schnell in die Knie gehen. Folglich wird sich die Dichte, mit der Zellen in einem Gebiet aufgestellt werden, eher nach dem erwarteten Traffic richten als nach der maximalen Reichweite.

Zweigleisiger Ausbau

Letztere hängt nicht nur von der entfernungsabhängigen Dämpfung ab, sondern auch von Störungen der Ausbreitung - sprich von hohen Gebäuden, die im Weg stehen. Prinzipiell gelingt es den tiefen Frequenzen des 800er-Bandes leichter, ins Innere von Räumen vorzudringen als denen bei 1,8 oder 2,6 GHz. Es ist also anzunehmen, dass der Netzausbau in Städten zweigleisig läuft: Ein dichtes Zellennetz in den oberen Frequenzbändern wird möglichst viele Kunden mit hohen Bandbreiten versorgen, ein weitmaschiges Netz im 800-MHz-Band dafür sorgen, dass die Funkwellen auch tief ins Innere von Häusern vordringen können.Um neben der Theorie für die Optimierung des Netzausbaus auch Praxisdaten zu bekommen, nimmt die Telekom in Köln LTE jetzt bei 1,8 GHz in Betrieb. Dass die Wahl auf die Domstadt fiel, hat mehrere Gründe: Köln ist eine Millionenstadt und damit ein echter Härtetest für LTE. Hier können die Netzplaner das kurzwellige Frequenzband erproben, das mehr Basisstationen in kürzerem Abstand ermöglicht. Der liegt in Köln bei rund 200 bis 300 Metern von Station zu Station. Von den derzeit rund 100 Basisstationen mussten zudem nur wenige neu aufgebaut werden, man konnte weitgehend auf vorhandene Standorte zurückgreifen.

Videokonferenz to go

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Die Grußadresse von Bruno Jacobfeuerborn (Geschäftsführer Technik Telekom Deutschland) an Chefredakteur Dirk Waasen kam über zwei Modems unterbrechungsfrei an

In der Theorie sollte die in Köln verfügbare maximale Datenrate von 100 Megabit/s für so ziemlich alle Anwendungen ausreichen. In der Praxis gibt es aber genügend Faktoren, die sich negativ auswirken können - die genannten Häuserschluchten etwa, die das Funksignal behindern. Die scheuen die Telekom-Techniker nicht: So führte die Testroute des Test-Van mit den connect-Redakteuren an Bord durch dicht bebaute Straßenzüge. Und stellte sich dort der zweiten Herausforderung: Besonders kritisch im Internet sind kontinuierliche Streams, die sich anders als Youtube-Videos nicht zwischen speichern lassen. Eine gute Gelegenheit, um die Leistungsfähigkeit des LTE-Netzes zu demonstrieren: Die Techniker bauten im fahrenden Van eine hochauflösende Live-Videokonferenz mit einer Datenrate von 6 Mbit/s zu einem Hotel in Köln auf. In dem saß Bruno Jacobfeuerborn, Geschäftsführer Technik Telekom Deutschland, und schickte den connect-Reakteuren einen Willkommensgruß. Der kam ohne Ruckler oder Aussetzer im Bus an. Kein Wunder, denn ein Blick auf den Netzwerkmonitor verriet noch viel Luft nach oben. So lag die verfügbare Datenrate regelmäßig bei rund 98 Mbit/s, nur ab und an ging sie auf 48 Mbit/s runter.

Dieser Überfluss an Bandbreite kommt sicher auch daher, dass die Zahl der LTE-Nutzer noch sehr übersichtlich ist. So hält man sich mit Garantien in Sachen Datenrate auch zurück: Im aktuellen Angebot für Privatnutzer werden in Köln maximale Datenraten "bis zu" 100 Mbit/s beworben. Versprechen zu Datenraten macht die Telekom abhängig von den durch die Tests gewonnenen Erfahrungen. Ganz nach dem Motto "safety first" möchte man sich und wohl auch der Hotline Ärger ersparen.

Problemanalyse im Labor

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Der LTE-Surfstick ist sowohl auf Microsoft- als auch Apple-Betriebssystemen einsatzbereit

Das Netz ist das eine, die Endgeräte sind das andere. Die Kölner LTE-Nutzer können das Highspeed-Internet derzeit über einen USB-Surfstick nutzen. Der deckt gleich fünf Frequenzbänder ab und bietet damit maximale Flexibilität. Er kann von LTE auf UMTS oder gar GSM wechseln, wenn das Hochgeschwindigkeitsnetz nicht verfügbar ist. Und macht man einen Ausflug aufs Land mit LTE-Versorgung im 800er-Band, kommt man wieder in den Genuss höherer Geschwindigkeiten. Es lohnt sich also, den Standort des Wochenendhäuschens genau zu planen.

Nahtloser Übergang ist das Ziel

Doch gerade dieser Wechsel zwischen den Frequenzen und Übertragungsstandards, der sogenannte Handover, ist ein komplexes Unterfangen. So unterstützt der erwähnte Surfstick zwar UMTS mit HSPA+ und LTE, muss die jeweilige Verbindung jedoch trennen, um die andere aufzubauen. Ziel ist, den Seamless Handover zu schaffen - also den nahtlosen Wechsel von einem Netzstandard in den anderen. Erst dann macht auch Surfen im Zug, wo man mit 350 km/h ständig von einer Zelle in die andere fährt, wirklich Sinn. Dazu ist jedoch noch viel Arbeit nötig: In der Bonner Zentrale stellen Ingenieure in abgeschirmten Hochfrequenz-Labors alle möglichen Konstellationen in den verschiedensten Frequenzenbereichen und Standards nach, um das Verhalten der Technik zu studieren und zu optimieren. Dabei ermöglichen die verschiedenen Versuchsanordnungen auch das Einstreuen von Störungen, um Probleme zu erzeugen, die es zu lösen gilt.

Davon gibt es bei der immer noch recht neuen Technik natürlich genügend. Ein Knackpunkt bei LTE ist beispielsweise das rein IP-basierte Telefonieren. Zwar ist die Basistechnik vorhanden, ihre Implementierung gestaltet sich jedoch schwierig. In der Zwischenzeit setzt man auf eine Behelfslösung, das CS-Fallback (Circuit Switched). Dabei meldet sich das Gerät parallel zu LTE auch im UMTS- oder GSM-Netz an. Bei einem Anruf wird der LTE-Modus verlassen und man telefoniert via UMTS  oder GSM. Ist das Gespräch beendet, wird der Leerlauf (Idle Mode) erkannt und es geht wieder zurück ins LTE-Netz.

Ein Problem dabei ist gerade der Idle Mode: Besteht zum Zeitpunkt des Anrufs eine aktive LTE-Verbindung, läuft beispielsweise ein Download, wird dieser im anderen Netz fortgeführt, was die Signalisierung eines Idle Mode erschwert; in dem Fall bleibt die langsamere Verbindung bestehen. Auch knabbert man am erhöhten Stromverbrauch, der mit LTE einhergeht, gerade bei den energiehungrigen Smartphones.

In Sachen Endgeräte scheut der Netzbetreiber deshalb ebenfalls keinen Aufwand, um den Modellen vor der Markteinführung ihre Kinderkrankheiten auszutreiben. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit dem jeweiligen Hersteller, ist aber kein einfaches Unterfangen. 

Knackpunkt Endgeräte

Die Leistungsfähigkeit von LTE steht dabei außer Frage - auch wenn netto längst nicht das Maximum von 100 Mbit/s beim Kunden ankommt, erreicht man Dimensionen, die nahezu jede denkbare Anwendung, die man vom stationären Internet gewohnt ist, möglich machen sollte. Wenn freilich die kritische Masse an Nutzern erreicht ist und die Datenraten zwangsläufig sinken, sind die Planer gefragt, das Netz mit den gewonnen Erkenntnissen so feinzutunen, dass die Balance wieder stimmt.

Die große Unbekannte ist Stand heute denn auch eher die Frage, wann die Hersteller praxistaugliche Mobiltelefone liefern können, die den Kunden den Spaß nicht gleich wieder verderben. Denn die Erfahrung mit UMTS lehrt: Wenn die Handys nicht kommen oder mit Akkulaufzeiten von drei Stunden reüssieren wollen, ist wohl nicht nur beim karnevalserprobten Kölner erst mal Schluss mit lustig.

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