LTE Advanced

LTE Advanced stellt eine generische Erweiterung von LTE dar, die von vornherein anvisiert worden war, wie auch UMTS zu HSDPA und HSPA+ erweitert wurde. Die Datenraten werden im Download bei geringer Mobilität etwa 1 GB/s erreichen, unter Laborbedingungen waren es schon 1,2 GBit/s. Bei mobilen Endgeräten werden 100 MBit/s angestrebt. Zum Vergleich: Die derzeit angebotenen LTE-Tarife werden zwar teilweise mit 50 MBit/s (stationär) vermarktet, das dürfte jedoch kaum erreicht werden (Stand: April 2012). Die Erweiterung von LTE zu LTE-Advanced macht sich erforderlich, weil der Bedarf nach höheren Geschwindigkeiten/Übertragungsraten sowie Bandbreiten jährlich um etwa den Faktor drei steigt.

Entwicklung von LTE-Advanced

Entscheidend zum Erreichen der höheren Leistungen sind die Trägerbündelung und MIMO, die Mehrantennentechnik, die – wie im Richtfunk – ein gezieltes Versenden der Datenpakete ermöglicht. Diese Technik wird schon länger unter anderem in WLAN-Netzen eingesetzt und erhöht dort signifikant die sichere und störungsfreie Datenübertragung. Auch Uplinks könnten unter LTE-Advanced mit bis zu 500 MBit/s übertragen werden, der Frequenzbereich deckt durch die Trägerkoppelung 100 MHz ab, die MIMO-Technik nutzt je acht Empfangs- und Sendeantennen. Die Latenzzeiten werden sehr viel kürzer, was erweiterte Anwendungen ermöglicht (unter anderem im Gaming-Bereich). Wenn die ersten LTE-Advanced-Geräte im Verlaufe des Jahres 2012/Anfang 2013 in Deutschland verfügbar sein werden, benötigen die bestehenden LTE-Basisstationen für die neue Technik lediglich ein Software-Update. Die ersten Konzepte zu LTE-Advanced stammen schon aus dem Jahr 2002, sie wurden durch Arbeitsgruppen der International Telecommunication Union im ITU-R-Vorschlag “Entwicklungen von IMT-2000 und weitergehende” formuliert. IMT-2000 (International-Mobile-Telecommunications 2000) fasste seit den 1980er Jahren die 3G-Anforderungen zusammen, die heute als erfüllt gelten. Im Jahr 2007 wurde eine internationale Einigung über die LTE-Advanced-Frequenzen erzielt, die 3GPP-Arbeitsgruppe reichte 2009 bei der ITU den LTE-Release-10 & beyond Vorschlag ein, der als LTE-Advanced die IMT-2000-Standards endgültig ablöste. Das bedeutet, mit LTE Advanced wird in Wahrheit der 4G-Standard endgültig etabliert, während Fachleute schon seit Ende 2011 darauf hinweisen, das LTE im Grunde einen Übergang hierzu darstellt und nur aus marketingtechnischen Gründen als “4G” kommuniziert wird. Abseits dieser Überlegungen ist die Entwicklung gegenwärtig sehr schnell und in den Massenmedien noch nicht angekommen. Hier ist nicht einmal LTE ein Thema. Das wiederum passt zur gegenwärtig noch geringen Verfügbarkeit des Standards, weshalb die Öffentlichkeit von der technologischen Entwicklung über LTE zu LTE-Advanced “überrollt” werden könnte. Tatsächlich sind die Labore mit ihren Entwicklungen schon sehr weit fortgeschritten, in Barcelona wurde bereits 2011 auf dem MWC (Mobile World Congress) LTE-Advanced mit 1,2 GBit/s im Download vorgestellt. Hierzu ist allerdings anzumerken, dass ein kanadisches Labor auch mit HSPA+ im Herbst 2011 Downloadgeschwindigkeiten von über 600 MBit/s erreichte. Unter Live-Bedingungen wurde mit LTE-Advanced immerhin im Juni 2011 ein Download von 900 MBit/s erreicht (Ericsson mit handelsüblicher Hardware). Im Oktober 2011 genehmigte die WP5D, eine ITU-R-Arbeitsgruppe, den LTE-Release-10 & beyond Vorschlag, seither können die 4G-Mobilfunkkriterien als definiert gelten.

Möglichkeiten von LTE-Advanced

Auf der Hardwareseite wird sich durch den neuen Standard nichts ändern, LTE Advanced ist abwärtskompatibel, wie das auch zwischen LTE->HSDPA->UMTS->EDGE->GPRS der Fall ist. Die Relaisstationen erhalten wie erwähnt ein Ugprade, LTE-Advanced wird sich generisch durchsetzen. Neben MIMO bildet CoMP eine bedeutsame technische Grundlage (Coordinated-multipoint-transmission-and-reception), denn hiermit lassen sich in heterogenen Netzen unterschiedliche Basisstationen parallel verwenden, auch wenn die Signale verschiedene Stärken aufweisen. Die spektralen Bandbreiten werden zwischen 20 – 100 Megahertz, die Latenzzeiten zwischen 10 bis 50 Millisekunden liegen. Bei der spektralen Effizienz, das sind die pro Zeiteinheit und Bandbreite übertragenen Raten, werden im Downlink 30, im Uplink 15 Bit/s/Hz erwartet. Alle diese Werte übertreffen jeden bekannten Standard und führen zu völlig neuen Möglichkeiten im Mobilfunk. Zwar wird jedes Land unterschiedliche Frequenzen nutzen, was auch in GPRS- und UMTS-Netzen teilweise der Fall ist (jedenfalls zwischen den Kontinenten), trotzdem wird LTE-Advanced das weltweite Roaming effektiv unterstützen. Die geringen Latenzzeiten werden Echtzeitspiele unterstützen, nicht-mobile Endkunden erhalten endgültig einen vollwertigen Breitbandanschluss. VoIP auch per Video wird neue Dimensionen erreichen, zudem sorgt LTE Advanced für eine wesentlich bessere Funkzellenabdeckung. An den Rändern einer Funkzelle werden die Signale über Relays besser weitergegeben, was überhaupt eine Voraussetzung für die LTE-Nutzung mit sich schnell bewegenden Endgeräten (im Auto, Zug) sein könnte. Denn dieses Problem der Überleitung von einer Funkzelle zur nächsten galt für den LTE-Standard jedenfalls bis Ende 2011 als ungeklärt, es ist eine Ursache dafür, warum LTE-Handys noch nicht offensiv vermarktet werden, obgleich sie längst zur Verfügung stehen. Auch die Verbindung in Gebäuden wird verbessert, und last, not least wird LTE-Advanced die Trennung zwischen verschiedenen LTE-Frequenzspektren überwinden, die heute noch zwischen städtischen und ländlichen Regionen genutzt werden und sogar zur Einführen von LTE-Sticks für unterschiedliche Frequenzen geführt hat, was Verbraucher gegenwärtig verwirrt. Als Fazit lässt sich festhalten, dass mit LTE Advanced die Long Term Evolution die Kinderschuhe verlässt und der 4G-Standard endgültig etabliert sein wird.