LTE: In Deutschland angekommen

LTE-Systeme und -Geräte können sehr flexibel auf unterschiedlichen Frequenzen senden und empfangen, etwa bei 800, 1800, 2000 und 2600 MHz. Die tieferen Frequenzen mit den längeren Wellen bei 800 MHz strahlen viel weiter in die Fläche und viel tiefer in Gebäude hinein als die höheren Frequenzen. Deshalb wurden sie bis vor kurzem von analogen Fernsehsendern für die terrestrische TV-Versorgung großer Flächen genutzt.

Nach der Abschaltung der analogen TV-Sender hat Deutschland seine frei gewordenen TV-Frequenzen von 790-862 MHz (digitale Dividende) am 20. Mai 2010 an die Deutsche Telekom, Telefónica O2 und Vodafone versteigert. Sie können nun dank ‘LTE 800’ mit relativ wenigen LTE-Funk-Stationen große Flächen mit dem mobilen Internet versorgen.

So hat die Telekom in Köln den Betrieb ihres ersten LTE-Netzes in einer deutschen Großstadt gestartet. In den kommenden Wochen soll der weitere Ausbau in Angriff genommen werden. Der Konzern plant bereits für 100 Städte. Für die Vernetzung hat die Telekom im Stadtgebiet 100 LTE-Basisstationen aufgestellt sowie rund 120 Kilometer Glasfaserkabel verlegt, um die Stationen zu verbinden. Nach Angaben des Konzerns hat das Projekt bisher rund fünf Millionen Euro gekostet. Unter idealen Bedingungen ist jetzt auf 150 Quadratkilometern in Köln mobiles Surfen mit bis zu 100 Mbit/s möglich. Als erstes Endgerät bietet die Telekom den ‘Speedstick LTE’ an. Er unterstützt neben der 4G-Technologie auch die bestehenden Netze und kann bundesweit mit GSM/EDGE und UMTS/HSPA genutzt werden.

Vodafone verkauft seit Dezember 2010 bundesweit in seinen Filialen Surfsticks, mit denen Anwender per Notebook oder PC via LTE online gehen können. “Überall dort, wo Vodafone in den nächsten Monaten Gemeinden anschließt, können Kunden mit den LTE-Sticks mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3 MBit/s surfen. Das ist in etwa so schnell wie ein DSL-Anschluss”, sagte Frank Rosenberger, Geschäftsführer Privatkundengeschäft bei Vodafone Deutschland. Interessenten könnten sich unter turbo-internet.de über den Stand des Ausbaus informieren.

Telefónica O2 wird am 1. Juli den LTE-Regelbetrieb in ländlichen Gebieten aufnehmen und bietet einen LTE-Router mit WLAN an. “Statt einzelner Basisstationen haben wir gleich ganze Pilotnetze aufgebaut”, sagte Andrea Folgueiras, Managing Director Network Technology von Telefónica O2 Germany. “Sie sind insgesamt über tausend Quadratkilometer groß und erreichen fast eine halbe Million Einwohner.”

Mit E-Plus führt auch der vierte deutsche Provider LTE-Feldtests durch. Die Probeläufe erfolgen in Kooperation mit den Infrastruktur-Partnern China Mobile und ZTE auf drei Frequenzen: 1,8, 2,1 und 2,6 GHz. Den von den übrigen Anbietern für LTE genutzten 800-MHz-Bereich darf E-Plus nicht verwenden, weil das Unternehmen bei der Auktion der Frequenzblöcke leer ausgegangen war. Generell gilt: Je geringer der Frequenzbereich, desto größer die Reichweite. Daher müssen bei Nutzung des 800-MHz-Bands weniger Mobilfunkmasten mit LTE-Technik ausgestattet werden als bei höheren Frequenzen.

Bei den Tests im 2,6-GHz-Breich setzt E-Plus auf das Zeitduplex-Verfahren (TDD), bei dem Sende- und Empfangskanal die gleiche Frequenz zeitversetzt nutzen. Das Umschalten zwischen Sende- und Empfangsmodus erfolgt jedoch so schnell, dass dem Nutzer die Unterbrechung nicht auffällt. China Mobile will das Verfahren zum weltweiten Standard machen (TD-LTE). Es nutzt das Spektrum effizienter aus als die übliche Frequenzduplex-Technik (FDD-LTE) mit getrennten Frequenzen für Up- und Downstream – ist aber auch technisch aufwändiger und störungsanfälliger.

Vorrang hat für E-Plus aber weiterhin der Ausbau von HSPA+, das mit bis zu 21,6 MBit/s im Downstream ähnlich hohe Bandbreiten ermöglicht wie LTE. Ballungszentren hätten dabei Priorität, teilte der Düsseldorfer Provider mit. Anders als LTE sei HSPA+ bereits marktreif. Ein kommerzielles LTE-Angebot komme daher erst in Frage, wenn ausreichend Endgeräte “zu verbraucherfreundlichen Preisen” verfügbar seien. Dies werde aber auf absehbare Zeit nicht der Fall sein.

Tatsächlich kommen zunächst nur Endgeräte der sogenannten LTE-Kategorie 3 (LTE Kat3) mit bis zu 100 MBit/s auf den Markt. Danach folgen LTE-R8-Kat5-Geräte bis 300 MBit/s. Ab 2015 rechnet man mit 1000 MBit/s-Endgeräten der Gattung LTE Advanced. Damit sollten Dienste, wie Video-Streaming, Video-Telefonie, Video-Überwachung, Tele-Medizin, VoIP und 3D-Conferencing in nie gekannter Qualität auf mobile Endgeräte kommen.

Die theoretisch erreichbaren Downloadraten kommen aber nur zustande, wenn nur ein einziger User die LTE-Funkzelle aktiv beansprucht, der LTE-Netzbetreiber 20 MHz breite Kanäle zur Verfügung stellt und optimale Funkbedingungen herrschen. Nutzen nur zwei LTE-Anwender in der gleichen Zelle nonstop Daten, dann müssen sie sich die Kapazität der LTE-Zelle teilen und können mit LTE-Kat3 nur noch eine Downloadrate von 50 MBit/s pro User erreichen.

Das oberste Ziel von LTE in ländlichen Gebieten ist es daher nicht, einem einzelnen User die maximalen 100 MBit/s exklusiv anzuliefern, sondern die 100-MBit/s-Zellen so zu kalkulieren, dass dabei eine Grundversorgung der Landbevölkerung von einigen MBit/s für jeden Einzelnen heraus kommt.

Zudem gilt: Je höher die Frequenzen, desto kürzer strahlt der Funk und desto kleiner werden die Funkzellen. Das ist in dicht besiedelten Ballungsräumen erwünscht, denn je kleiner dort die Zellen sind, desto mehr Zellen kann man in einer Stadt aufspannen. So lassen sich viele Nutzer pro Quadratmeter mit schnellem, mobilem Internet versorgen.

Deshalb nimmt man ‘LTE 2600’ eher für Großstädte, in denen UMTS und HSPA schon an die Grenzen der Kapazität stoßen. Dagegen wird LTE 800 vorerst in dünn besiedelten Regionen eingesetzt. Allerdings ist LTE 800 als Ergänzung zu UMTS und HSPA später auch in großen Städten sinnvoll, weil die langen Wellen von LTE 800 leichter durch die vielen Gebäude einer großen Stadt hindurch dringen können als die kurzen Wellen von LTE 2600.