Der Mobilfunkstandard LTE im Detail
- LTE-Technik und -Ausbau: Die Hintergründe
- Der Mobilfunkstandard LTE im Detail
Der Name LTE steht für Long Term Evolution, der Standard hat sich aus der UMTS-Erweiterung HSPA entwickelt. Schon mit der UMTS-Weitereintwicklung HSPA können im vorhandenen Frequenzspektrum über fünfmal so viele Daten heruntergeladen werden als bei UMTS in der Ursprungsversion Release 99. Mit gleichen Ressourcen können fünfmal so viele Kunden mit gleichem Speed versorgt werden, die sogenannte spektrale Effizienz hat sich auf das über Fünffache gesteigert.
Für LTE steht den deutschen Netzbetreibern zum einen insgesamt mehr Bandbreite zur Verfügung. Zudem wird die spektrale Effizienz um weitere 30 Prozent steigen. Und auch darüber hinausgehende Verbesserungsmöglichkeiten sind schon weit gediehen. Hierfür zuständig ist das 3GPP (3rd Generation Partnership Project) genannte Standardisierungsgremium, die Evolutionsschritte werden als Releases benannt, die erste LTE-Generation heißt 3GPP Rel. 8.
LTE beseitigt Mängel von HSPA
Trotz vieler Gemeinsamkeiten behebt LTE einige auch bei aktuellen HSPA-Varianten (HSPA+, DC-HSPA) bekannte Mängel. So sind die für den Datenversand verwendeten Pakete recht groß. Gehen sie beim Versand durch Störung kaputt, dauert es sehr lang, bis sie erneut angefordert sind.
Lange Wartezeiten sind auch der komplexen UMTS-Infrastruktur geschuldet, die einzelne Verwaltungsaufgaben auf wenige Server tief in der Netzinfrastruktur verlegt. So kann es schon mal anderthalb Sekunden dauern, bis ein Smartphone, das lange keine Daten angefordert hat, aus der Übertragungsruhe (Idle-Modus) wieder einen Datenkanal (DCH) zugewiesen bekommt.
Bei LTE werden wichtige Protokolle dagegen direkt an den Mobilfunkstandorten (eNodeB) abgearbeitet. Sie können schneller und flexibler auf Bandbreitenbedarf und Änderungen der Funkbedingungen reagieren, zudem spart vereinfachte Infrastruktur Geld.
LTE: Kleinere Datenpakete für schnelle Latenzzeiten
Verkleinert wurden die versendeten Datenpaketgrößen. Übertragungsfehler haben dadurch geringere Auswirkungen, und es kann schneller auf sie reagiert werden. Reduzierte Latenzzeiten sind die Folge. Das bringt LTE besonders da Vorteile, wo wie in Onlinespielen schnelle Reaktion gefragt ist oder wo viele kleine Datensätze übertragen werden sollen.
Ein weiterer Nachteil von UMTS-basierten Netzen ist das auf 5 MHz fixierte Frequenzraster. Durch Verfahren, die das Spektrum in viele, sich wenig störende, modulierte Trägersignale segmentiert (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), sind recht flexible Bandbreiten von 1,4 bis 20 MHz möglich. So steigen die maximalen Übertragungsraten mit dem verfügbaren Spektrum.
Mehr Geschwindigkeit und besserer Empfang durch MIMO-Antennen
Schon seit HSPA+ ist MIMO (Multiple Input Multiple Output) Standard, also die Übertragung über je mindestens zwei Antennen auf der Funkzellen- und der Endgeräteseite. Stören sich die beiden Signaltransfers nicht, so kann theoretisch die doppelte Geschwindigkeit erreicht werden.
Kaufberatung: LTE-Smartphones und -Surfsticks
Dazu sind nach Stand der Technik die Antennen für zueinander orthogonal liegende Schwingungsebenen der Funkwellen optimiert, also eine Antenne etwa für horizontale, die andere für vertikale. Schlechte Empfangsbedingungen können auch durch die Auswahl des jeweils besseren Empfangssignals oder die Addition der beiden Antennensignale abgemildert werden.
Telefonieren: VoIP over LTE
Erstaunlich für einen Mobilfunkstandard ist der bisher stiefmütterliche Umgang mit Telefonie. Da LTE als sogenanntes All-IP-Netzwerk nur auf paketvermittelter Datenübertragung basiert, ist der für Sprachtelefonie übliche leitungsgebundene Transfer nicht vorgesehen.
Im Moment hilft ein Modus namens Circuit Switched Fallback (CSFB) mehr schlecht als recht aus dem Dilemma. Ein im LTE-Betrieb initiierter oder ankommender Anruf schaltet das Telefon auf GSM oder UMTS zurück, wo dann das Gespräch geführt wird. Da dieser Umschaltvorgang erhebliche Zeit in Anspruch nimmt, folgen deutlich längere Rufaufbauzeiten.
Deshalb wird für die Zukunft von den meisten Netzbetreibern eine Lösung namens VoIP over LTE (VoLTE) präferiert. Dafür sind Investitionen in die gesamte Infrastruktur zur Vermittlung zwischen der paketvermittelten LTE- und der leitungsgebundenen Außenwelt nötig.
Auch ein während Gesprächen mit sich verschlechterndem LTE-Empfang nötiger Handover zu UMTS oder GSM erfordert erhebliche Zusatzinvestitionen. Bis VoLTE soweit ist, wird Circuit Switched Fallback der Lückenbüßer bleiben. Ist diese Hürde genommen, können sich die Netzbetreiber auf das nächste Thema stürzen: LTE-Advanced.
