LTE-Advanced

Umsetzung bei den deutschen Netzbetreibern

Bei LTE-Advanced handelt es sich um die echte 4G Technologie. Nach und nach setzen die Netzbetreiber Telekom, Vodafone und O2 ihre LTE Advanced Strategie um. Ein wesentlicher Schritt besteht darin die verfügbaren Frequenzen zusammenzulegen. Das nennt sich „Carrier Aggregation“. Vodafone und O2 können die 800 MHz und die 2600 MHz Frequenz zusammenlegen und erreichen damit 30 MHz Bandbreite. Damit sind theoretisch Datenraten von bis zu 225 MBit/s möglich. Die Telekom nutzt den 1800 MHz und den 2600 MHz Frequenzbereich. Das sind zusammen 40 MHz. Damit sind Geschwindigkeiten von bis zu 300 MBit/s möglich.

Im zweiten Schritt wird die Antennenkonfiguration erhöht, von 2x2 MIMO auf 4x4 MIMO. Damit kann die Datenrate nocheinmal verdoppelt werden. Vodafone und O2 erreichen dann 450 MBit/s und die Telekom entsprechend 600 MBit/s.

Diese hohen Datenraten sind nicht dazu gedacht einem Nutzer eine 600 MBit/s Leitung zur Verfügung zu stellen. Das Ziel ist es die Gesamtkapazität zu erhöhen um möglichst vielen Kunden eine hohe Datenrate zu liefern.

Entwicklung zu LTE-Advanced
LTE-Advanced Infografik

 

 

Offizielles LTE Advanced Logo

LTE-Advanced – der technische Hintergrund

LTE Advanced wird im 3GPP Release 10 standardisiert. LTE Advanced wird technisch so umgesetzt, dass es die IMT Advanced Anforderungen der ITU (International Telecommunication Union ) erfüllt.  Die technischen Anforderungen, die an IMT Advanced gestellt werden lassen sich bei der ITU nachlesen: www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-M.2134-2008-PDF-E.pdf.

LTE Advanced wird unter der Maßgabe der Kompatibilität zum LTE Release 8 entwickelt. LTE Basisstationen können in einem LTE Advanced Netzwerk und ungekehrt betrieben werden, Rückwärtskompatibilität ist gegeben. Die durch IMT Advanced definierten Anforderungen sind relativ vielschichtig und beinhalten im Vergleich zu LTE komplexere Antennentechnologie und größere Up- und Downloadraten. Bei der Antennentechnik wird eine 4x4 und 8X8 MIMO Konfiguration realisiert. Auch MU-MIMO (Multi User MIMO) wird erstmalig im Release 10 zur Erhöhung der Spektraleffizienz spezifiziert.

 

LTE Advanced sieht den Einsatz von Relay Nodes vor

Eine weitere wichtige Neuerung im Release 10 sind so genannte Relay Stationen, im englischen werden sie als „Relay Nodes“ (RNs) bezeichnet. Sie sind dazu konzipiert die Abdeckung einer Zelle zu verbessern und auch in den Randgebieten der Funkzelle eine gute und schnelle Verbindung zu ermöglichen. Die Relay Stationen müssen dazu nicht an ein Backhaul angeschlossen werden, sie nutzen die Verbindung der Basisstation, Endgeräte erkennen sie aber als Basisstationen. Durch die Nähe zum Endgerät wird auch die Verbindung in Gebäuden verbessert.

 

 

Bandbreiten LTE und LTE Advanced

Unter anderem müssen 4G-Technologien verschiedene Bandbreiten von bis zu 100 MHz unterstützen darunter auch 40 MHz. Für die FDD LTE Advanced Version sind auch asymmetrische Frequenzzuweisungen eingeplant. Für das LTE Release 8 muss muss das gepaarte Spektrum hingegen symmetrisch sein. Durch die skalierbaren Bandbreiten sind unterschiedliche Datenraten möglich. Die Spezifikationen sehen bei 100MHz Bandbreite Datenraten bis zu 1 Gbit / s vor. Die ITU hat folgende Spitzenwerte für die Spektraleffizienz definiert:

  • Spektraleffizienz für den Downlink: 15 bit/s/Hz
  • Spektraleffizienz für den Uplink 6.75 bit/s/Hz

Für LTE Advanced sind noch höhere Werte eingeplant, für den Downlink wird der Spitzenwert von 30 bit/s/Hz und für den Uplink 15 bit/s/Hz anvisiert. Zum Vergleich, beim LTE Release 8 liegen die Werte bei 15 für den Downlink und 3,75 für den Uplink.

Zur Entwicklung echter 4G Technologie trägt auch das deutsche Easy-C Projekt bei, an dem unter anderem Vodafone beteiligt ist und das vom Bildung und Forschungsministerium gefördert wird. 4G Testnetze des easy-c Projekts befinden sich in Dresden und Berlin.