LTE Advanced Begriffserklärung und Definition

Seit 2009 wird in verschiedenen Ländern LTE als Standard für mobile Datenübertragung ausgebaut. Als Weiterentwicklung dieses Standards wurde 2013 bereits LTE Advanced eingeführt.
Bis in das erste Jahrzehnt des 21. Jahrhunderts hinein wurden Daten zu tragbaren Endgeräten mithilfe des Mobilfunkstandards der dritten Generation (3G) oder auch UMTS bzw. HSDPA übertragen. Dabei lag die Übertragungsrate je nach Region bei maximal circa 1,8 – 7,2 Mbit/s. Nach einer Ausbau- und Testphase stehen den Nutzern in Deutschland seit 2011 regional LTE Anschlüsse zur Verfügung, die im Laufe der Zeit stetig erweitert werden.

Auch wenn in 2013 schon große Bereiche Deutschlands mit dem LTE Standard abgedeckt sind, wird der flächendeckende Ausbau noch weitere zwei bis drei Jahre benötigen.

Schnelles Internet überall – die Herausforderung der Gegenwart

Im Jahr 2012 wurden weltweit fast 700 Millionen Smartphones verkauft, also all jene Geräte, die mehr Computer als Telefon sind. Sie machen zahlreiche Funktionen auch unterwegs verfügbar und schaffen mobilen Zugang zum Internet. Fast jedes zweite Handy ist heutzutage ein Smartphone. Mit steigender Funktionalität steigt auch der Bedarf an schnellen Datenverbindungen. Mediendownloads, Videostreaming, Videotelefonie, Onlinespiele, Cloud-Computing und zahlreiche andere Nutzungsmöglichkeiten bringen alte Mobilfunkstandards an ihre Grenzen.

Auch wer seinen Tablet-PC oder sein Telefon geschäftlich nutzt, will heutzutage nicht nur überall erreichbar sein, sondern auch jederzeit auf wichtige Dokumente zugreifen können. Nicht zuletzt gehören diejenigen zur LTE-Zielgruppe, die auf den klassischen Festnetz- und Internetanschluss zu Hause verzichten wollen. Gerade Studenten, Montagearbeiter oder Menschen in sehr flexiblen Berufen lehnen die Doppelbelastung von Grundgebühren zu Hause und unterwegs ab, vor allem wenn sie jeweils nur ein Medium benötigen.

Die fünfte Generation – LTE Advanced

LTE Advanced steht für Long Term Evolution Advanced und lässt sich sinngemäß mit „langfristige, fortschrittliche Entwicklung“ übersetzen. Das Vokabular ist ein Hinweis auf das revolutionär neue System, das nicht bloß eine Weiterentwicklung des herkömmlichen UMTS darstellt und völlig neue Dimensionen eröffnet.

Sowohl dem LTE Advanced als auch dem LTE ist gleich, dass es sich gegenüber den Vorgängern klar unterscheidet. Vorangestellt wird häufig die maximale Downloadrate von 1000 Megabit pro Sekunde. Das Vorgänger-LTE erreichte noch bis zu 300 Megabit pro Sekunde im Download. Dadurch versprechen die Provider die Möglichkeit, permanent online zu sein. Jederzeit und überall wird mobile Kommunikation, auch via Video und der Empfang von HD-Radio und HDTV möglich. Auch deshalb ziehen die Anbieter sprachliche Parallelen zum herkömmlichen DSL Anschlüssen und bezeichnen LTE Advanced Technik als drahtlose, ortsunabhängige Breitbandzugänge.

Aber auch geringe Verzögerungszeiten (Latenz) machen den LTE Advanced Standard revolutionär. Erstmals ermöglicht die Technologie damit flüssige (Video-) Telefonie über das Internet (Voice over IP), ohne dass es zu störenden Verzögerungen kommt. Auch vernetzte Videospiele sind so ohne zeitliche Verschiebungen möglich. Neu ist auch der Einsatz von sogenannten Relay-Stationen. Sie sollen die schlechter werdende Verbindung im Randbereich einer Funkzelle ausgleichen. Sie nutzen die Verbindung zur Basisstation und dienen, vereinfacht gesprochen, als Verstärker für die Endgeräte. So wird die Netzabdeckung abseits des Kernbereiches und auch in geschlossenen Räumen verbessert.

Nicht zuletzt wird mit der Einführung von LTE Advanced auch die mögliche Anzahl gleichzeitig aktiver Nutzer erhöht.

Neue Technik kombiniert mit alten Funkmasten

Für die Umrüstung auf LTE sind keine neuen Funkmasten erforderlich. Die bestehende 3G-Infrastruktur wird mit neuen technischen Komponenten erweitert, die Umrüstungskosten damit auf ein Minimum reduziert. Für die Aufrüstung auf LTE Advanced ist dann lediglich ein Softwareupdate der Basisstationen nötig. LTE Advanced setzt die sogenannte Mehrantennentechnik (MIMO = Multiple Input Multiple Output) ein. Hierbei werden zwei oder mehr Sendeeinheiten in der Basisstation zur Verfügung gestellt. Daten werden also in mindestens zwei verschiedenen Strömen zum Endgerät gesendet. Das Endgerät wiederum wird mit mehr als einer Empfangseinheit ausgerüstet und ermöglicht so höherer Datenübertragungsraten.

Um eine Überlagerung der getrennt versandten Datenströme zu verhindern, werden die verschiedenen Sendeantennen um 90 Grad zueinander versetzt. Derzeit setzt die Akkukapazität der Endgeräte noch deutliche Grenzen. Technisch sind vier Sende- und vier Empfangseinheiten möglich (4×4-Verfahren). Das würde jedoch äußerst geringe Laufzeiten der Empfangsgeräte zur Folge haben und bleibt daher noch Zukunftsvision.

Mittels der CoMP-Technologie (Coordinated MultiPoint) können Endgeräte koordiniert auf mehrere Funkzellen gleichzeitig zurückgreifen und so deren verschiedene Signalstärken ausgleichen. Vor allem im Randbereich der einzelnen Stationen wird so ein verbesserter Datentransfer ermöglicht.

Schließlich wird die Verbindungsgeschwindigkeit durch Carrier Aggregation (CA) erhöht. Diese Kanalbündelung ermöglicht die Nutzung mehrerer LTE-Träger gleichzeitig und sorgt für hohe Datenraten. Bei all‘ den Verbesserungen bleibt LTE Advanced abwärts kompatibel. Endgeräte mit LTE funktionieren also auch im Empfangsbereich von LTE Advanced.

Die spektrale Bandbreite liegt beim LTE Advanced bei 20-100 MHz, die spektrale Effizienz bei 6,75-15 Bit/s/Hz.

Weltweite Kooperation für einheitliche Geräte

Um Endgeräte verschiedener Hersteller kompatibel mit den Mobilfunkstandards zu machen, kooperieren die Mobilfunkhersteller und -ausrüster in einem Projekt namens Next Generation Mobile Networks (NGMN). Hier werden Standards erarbeitet, die weltweit für alle Geräte verbindlich sind und gleiche Voraussetzungen für alle Endnutzer schaffen. Für die konkrete Standardisierung im Bereich LTE und LTE Advanced hat sich innerhalb der NGMN das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) etabliert. Die Verantwortlichen deklarierten seit 2005 genaue Parameter, die 2010 zur Umsetzung und Errichtung der ersten LTE Funkzellen führten.

Selbstverständlich wird die Übertragungsgeschwindigkeit auch für mobile Endgeräte fortwährend steigen. Welche Neuerungen und Verbesserung der Nachfolger LTE Advanced mit sich bringen wird, ist derzeit aber noch vollkommen unbekannt. Die Planungen dafür stecken noch in den Anfängen. Fachleute gehen davon aus, dass erst 2020 mit neuer Technologie zu rechnen sein wird.

Zusammenfassung

LTE Advanced ist eine Weiterentwicklung des klassischen LTE-Standards, eingeführt im Jahr 2013. Es bietet deutlich höhere Downloadraten von bis zu 1000 Mbit/s im Vergleich zu maximal 300 Mbit/s bei regulärem LTE. Die Technologie ermöglicht flüssige Video-Telefonie und vernetzte Videospiele durch reduzierte Verzögerungszeiten (Latenz).

Die Einführung von LTE Advanced hat den Bedarf an schnelleren mobilen Datenverbindungen adressiert, die durch den steigenden Einsatz von Smartphones und anderen tragbaren Geräten entstanden ist. Die Technologie richtet sich an verschiedene Nutzergruppen, darunter Geschäftsleute und Studenten, die einen flexiblen und schnellen Internetzugang benötigen.

Die Umrüstung auf LTE Advanced ist kosteneffizient, da keine neuen Funkmasten erforderlich sind. Stattdessen werden Softwareupdates und spezielle Mehrantennentechniken (MIMO) eingesetzt. Carrier Aggregation (CA) und CoMP-Technologie verbessern zudem die Datenübertragungsraten und Netzabdeckung.

Die Standardisierung für LTE und LTE Advanced wird durch weltweite Kooperationen wie das Next Generation Mobile Networks (NGMN) und das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) gewährleistet. Experten erwarten die nächste Entwicklungsstufe der Technologie erst für das Jahr 2020.

Häufige Fragen und Antworten