Was ist LTE?

Bei LTE (Abkürzung für Long Term Evolution) handelt es sich um eine moderne Mobilfunktechnologie. „Long Term Evolution“ lässt sich in etwa übersetzen mit „Langfristige Entwicklung“. LTE ist also so etwas wie UMTS oder GSM, bietet jedoch wesentliche technische Innovationen. Der folgende Text erläutert warum die Einführung der LTE Technik notwendig, behandelt die technischen Grundlagen und gibt einen Einblick in politische Beweggründe, die bei der Einführung von LTE eine wichtige Rolle gespielt haben.

Wozu eine neue Mobilfunk Technologie?

Mobilfunk gibt es inzwischen schon seit einigen Jahrzehnten und ist aus unserem Alltag kaum wegzudenken. Wie alle technischen Errungenschaften unterliegt auch der Mobilfunk einer steten Weiterentwicklung. Diese Weiterentwicklung orientiert sich in der Regel an gesellschaftlichen Entwicklungen und Bedürfnissen. Auch der Mobilfunk entwickelt sich weiter. Neben der üblichen Sprachübertragung, SMS und MMS Funktionalitäten die jeder heute kennt, wird von den Mobilfunkgeräten inzwischen auch erwartet, dass Sie dem Nutzer Zugang zum Internet ermöglichen. Um diese Möglichkeit zu bieten wurde der Mobilfunkstandard UMTS entwickelt. Durch UMTS wurde auch die Nutzung des Internets über Mobilfunk Technik komfortabel. Das hat dazu geführt, dass neue Endgeräte in Erscheinung traten, darunter UMTS Surfsticks und Tablets. Menschen die im Cafe oder im Park mit ihrem Notebook im Internet surfen sind in den Städten ein gewohntes Bild. Für diese Geräte ist die Sprachübertragung, für die der Mobilfunk eigentlich entwickelt wurde, nicht mehr relevant. Sie nutzen lediglich die Möglichkeit über das Mobilfunknetz eine Internetverbindung aufzubauen.

Inzwischen ist jedoch auch UMTS einige Jahre alt und das Internet und die Nutzung des selbigen haben sich verändert, die Anwendungen werden Datenintensiver. Das bedeutet, die Datenmengen, die von Sender zum Empfänger und umgekehrt übertragen werden sind heute deutlich größer als noch vor einigen Jahren. Das liegt unter anderen an der Möglichkeit sich Videos über das Internet anzusehen, hier ist Youtube das bekannteste Beispiel. Auf der anderen Seite wird die Internetnutzung durch neue Endgeräte wie Netbooks und Smartphones mit einfacher Bedienung und großen Bildschirmen komfortabler, was zu einer höheren Nutzungsdauer führt.

Durch die stärkere Nutzung und das größer werdende Datenvolumen sind die UMTS Netze schon zum Teil überfordert. Ein Mobilfunk Sender kann nur eine bestimmte Datenmenge in einem bestimmten Zeitraum übertragen, diese Datenrate (wird in  MBit/s – Megabit pro Sekunde angegeben) oder auch Bandbreite genannt, müssen sich alle Nutzer, die sich im Umkreis eines Sendemasts aufhalten teilen. Steigt die Anzahl der Mobilfunk Teilnehmer im Umkreis des Sendemasts, sinkt die Datenrate und irgendwann wird die Internet Verbindung extrem langsam und kann im schlimmsten Fall vollständig abbrechen.

Diesem Problem wird nun mit der Entwicklung neuer Mobilfunk Technologien begegnet.

Neben einigen Weiterentwicklungen der UMTS Technik, die als HSDPA oder HSPA+bekannt sind, gibt es auch eine ganz neue Entwicklung: LTE. Sowohl die UMTS Weiterentwicklungen als auch LTE zielen darauf ab, die Bandbreite die ein Sendemast zu Verfügung stellt, deutlich zu erhöhen. Dadurch kann eine erheblich größere Anzahl an Nutzern komfortabel im Internet surfen.

Um das zu verdeutlichen sind hier die maximalen Datenraten im Vergleich:

UMTS:  0,384 MBit/s

HSPA:  42 MBit/s

LTE:    300 MBit/s

Wo gibt es LTE?

Der Aufbau eines Mobilfunk Netzes ist eine langwierige und kostenintensive Aufgabe für die Netzbetreiber. Um die Kosten schnell wieder Einzuspielen wird in der Regel dort zuerst ausgebaut, wo Netzbetreiber, wie z.B. Vodafone oder O2, am meisten Kunden erwarten. Es liegt in der Natur der Sache, dass dies in den Städten der Fall ist, da hier die Einwohnerdichte am höchsten ist. So wurden auch UMTS Netze nur dort aufgebaut, wo die Einwohnerdichte relativ hoch ist, in ländlichen Regionen gibt es oft bis heute kein UMTS.

Der LTE Ausbau verlief jedoch grundlegend anders als bei UMTS. LTE war im Gegensatz zu UMTS zunächst nur in ländlichen Regionen verfügbar. Dafür gibt es zwei Gründe, einen politischen und einen technischen, die im Zusammenspiel diese besondere Entwicklung bewirken.

Der technische Grund – LTE ist nicht gleich LTE

Mobilfunk Daten werden über die Luft übertragen, dazu nutzt man Elektromagnetische Wellen. Andere Beispiele für elektromagnetische Wellen sind z.B. Licht oder Infrarot Strahlung. Diese Strahlen haben unterschiedliche Eigenschaften, da sie in verschiedenen Bereichen des Elektromagnetischen Spektrums liegen und dadurch unterschiedliche Wellenlängen haben. Die Wellenlänge entscheidet über die physikalischen Eigenschaften

Ist von einem bestimmten Bereich im Elektromagnetischen Spektrum die Rede, spricht man auch vom Frequenzbereich.

Der Frequenzbereich wird unterteilt in mehrere Frequenzblöcke. Durch diese Unterteilung können mehrere Anbieter die Frequenzen nutzen. Die Frequenzblöcke für LTE wurden bei der großen Frequenzauktion in Frühjahr 2010 versteigert. Für die Frequenzvergabe und Versteigerung ist die Bundesnetzagentur zuständig.

LTE wird in Deutschland auf drei unterschiedlichen Frequenzbereichen betrieben.

Deshalb ist LTE nicht gleich LTE. Die Technik ist zwar die gleiche aber durch die unterschiedlichen Frequenzbereiche gibt es deutliche Unterschiede bei den Leistungsdaten. Der eine Frequenzbereich liegt bei 2600 MHz, ein weiterer bei 1800 MHz der dritte bei 800 MHz. Daher wird im Folgenden für die beiden LTE Varianten zur besseren Unterscheidung die Begriffe „LTE 800“ , „LTE 1800“ und „LTE 2600“ verwendet.

LTE 800 in einem für Mobilfunk niedrigen Frequenzbereich, LTE 2600 in einem hohen Frequenzbereich.

LTE 800 hat den besonderen Vorteil, dass mit einem Sendemast ein sehr großes Gebiet versorgt wird. Man kann also auch in großer Entfernung zum Sender die Mobilfunkverbindung nutzen um im Internet zu surfen. Diese Sender Reichweite beträgt im optimalen Fall bis zu 8 km und mehr. Das liegt an den physikalischen Eigenschaften, die dieser Frequenzbereich bietet. Durch die große Reichweite eignet sich LTE 800 daher besonders für ländliche Regionen, in denen es wenige Sendemasten gibt.

Der Frequenzbereich von LTE 800 wird auch als Digitale Dividende bezeichnet. Das liegt daran, dass der Frequenzbereich durch die Digitalisierung des Rundfunks frei wurde. Die Digitale Übertragung von Rundfunkprogrammen benötigt weniger Frequenzbandbreite als die analoge Übertragung. Der frei gewordene Bereich, also die „Dividende“, darf nun für den Mobilfunk verwendet werden.

LTE 2600 hat andere Vorteile. Dieser Frequenzbereich bietet eine größere Kanalbandbreite, also der nutzbare Frequenzbereich ist größer als bei LTE 800. Dadurch sind die Datenraten, die mit LTE 2600 erzielt werden können deutlich größer. Es gibt aber auch einen Nachteil, die Reichweite von LTE 2600 ist sehr gering, höchstens einige hundert Meter. Man braucht also viele Sendemasten um ein Gebiet zu versorgen. Da im städtischen Bereich sowieso viele Sendemasten dicht beieinander stehen und hier aufgrund der vielen Nutzer die hohen Datenraten wichtig sind, eignet sich LTE 2600 besonders für den Stadtbereich mit hoher Einwohnerdichte.

LTE 1800 ist folglich ein Mittelding, der Frequenzbereich bietet die gleiche Bandbreite wie LTE 2600, es sind also hohe Übertragungsraten von bis zu 150 MBit/s möglich, und die Reichweite ist etwas besser als bei LTE 2600, bei weitem jedoch nicht so gut wie von LTE 800.

Der politische Grund für den LTE Ausbau im ländlichen Raum

Erstmals wurden mit der Einführung einer neuen Mobilfunk Technik auch politische Ziele verfolgt. Die hohen Bandbreiten, die mit LTE erreicht werden sollen helfen ein Problem zu lösen. Der ländliche Raum in Deutschland steht vor der Aufgabe die Bewohner mit Breitband Internet zu versorgen. In vielen ländlichen Gebieten gibt es keine DSL Anschlüsse oder andere Möglichkeiten schnell ins Internet zu kommen. Der Begriff „Weiße Flecken“ hat sich für diese Regionen eingebürgert. Für die Netzbetreiber ist ein Ausbau in dünn besiedelten Gebieten oft nicht wirtschaftlich, da das Verlegen der Kabel teuer ist, und nur wenige Kunden erreicht werden. Das ist nicht nur ein Problem für private Haushalte sondern auch für Unternehmen, denn die sind ebenfalls häufig auf einen Breitband Internetanschluss angewiesen. Steht der nicht zur Verfügung müssen sie sich einen anderen Standort suchen, was auf Dauer zu strukturellen Problemen führt.

Die Politik versucht diesem Problem zu begegnen und hat eine Breitbandstrategie entwickelt, die unter anderem zum Ziel hat alle Bürger mit einem Breitbandanschluss zu versorgen.

An dieser Stelle kommt LTE 800 ins Spiel. Da das Verlegen von Kabeln zu teuer ist, will man den Haushalten einen Internetzugang über die neue Mobilfunktechnik LTE ermöglichen. Die Vergabe der LTE 800 Frequenzen wurde daher an Bedingungen gekoppelt. Die Netzbetreiber wurden verpflichtet, zuerst die dünn besiedelten Gebiete mit LTE 800 Netzen auszubauen, bevor sie die Städte versorgen. Damit wollte man vermeiden, dass LTE genau wie UMTS nur an besonders lukrativen Standorten verfügbar ist.

Diese Bedingungen gelten jedoch nur für LTE 800, LTE 2600 und LTE 1800 sind davon nicht betroffen. Daher fand ein paralleler Ausbau mit LTE 800 auf dem Land und LTE 2600 bzw. 1800 in den Städten statt.