LTE: die Technik

Die neue Mobilfunktechnologie LTE ist den bisherigen Mobilfunktechnologien GSM und UMTS weit überlegen – die Geschwindigkeit mit der Daten übertragen werden ist deutlich höher, die Reaktionszeit des Netzes deutlich geringer, der Verbindungsaufbau schneller.

Ermöglicht wird dies durch eine Fülle von Verbesserungen in einzelnen Technikfeldern, die jede für sich zum entscheidend besseren Gesamtbild dieser Datenfunktechnik beitragen. Wegen der deutlichen Verbesserung der Gesamtleistung wird LTE zunehmend als Mobilfunktechnologie der 4. Generation (4G) bezeichnet. Zwar wird in technischen Beschreibungen LTE der Generation 3.9 zugeordnet, doch die Bezeichnung von LTE als Mobilfunktechnik 4G dürfte sich weltweit durchsetzen.

Verbesserungen in der Funktechnik

Eine Reihe von technischen Neuerungen ermöglicht es, den vorhandenen Funkraum besser zu nutzen. Die Funktechnologie OFDMA ermöglicht es, die Übertragungskapazität an die Anforderungen des jeweiligen Nutzers anzupassen – wer mobil über das Internet fernsehen will, bekommt mehr Platz als jemand, der einfach nur telefonieren will. Das im Downlink verwendete OFDMA kommt bei gleicher Übertragungsgeschwindigkeit mit einer sehr kleineren Bandbreite an Funkraum aus – es braucht also weniger Platz um eine gleich große Datenmenge zu übertragen. Die auch als High Speed OFDM Packet Access  (HSOPA) bezeichnete Technik nutzt den vorhandenen Funkraum zwei bis viermal besser aus als das Verfahren namens Wideband Code Division Muliple Access (WCDMA), das in HSDPA angewendet wird.

Mit der Mehrantennentechnik Mimo kann beim derzeitigen Standard mit vier Antennen gleichzeitig gesendet und gleichzeitig empfangen werden – was die Empfangsleistung   deutlich verbessert. Außerdem wird eine mögliche Störung durch benachbarte Funkwellen, die so genannte Interferenz deutlich stärker verhindert.

Alles in allem wird der Funkraum mit LTE besser genutzt, weil die Signale durch das Mehrfach-Antennentechnik beim Senden und Empfangen räumlich voneinander getrennt werden und  weil die Größe der Funkkanäle variabel dem Nutzer angepasst werden kann.

Verbesserung im Netzaufbau

Dazu kommen Verbesserungen im Netzaufbau. Die Netze insgesamt sollen fitter gemacht werden. In der Netzwerkarchitektur macht sich die angestrebte schlankere Architektur  zunächst durch das Fehlen eines Elementes, - nämlich der Vermittlerstation zwischen Basisstation und Kernnetzwerk bemerkbar. Die deutlich höhere Datenmenge, die dank verbesserter Techniken vom Funkteil des Netzwerkes verarbeitet werden kann, wird freilich dazu führen, dass die Mobilfunkbetreiber auch bei den Leitungen zwischen Basisstation und Kernnetzwerk für mehr Kapazität sorgen müssen.

Insgesamt soll das Gesamtnetz so verbessert werden, dass seine Reaktionszeiten unter fünf tausendstel Sekunden  (Millisekunden) liegen. Denn nur bei einer sehr geringen Reaktionszeit (Latenz) des Netzes kann man anspruchsvollere Dienstleistungen wie Mobiles Fernsehen, Videotelefonie  oder mobile Online-Spiele ohne Probleme erbringen.

Die Konkurrenz-Techniken: Ultra Mobile Broadband und Mobile Wimax

LTE wird nach Ansicht von IT-Experten die erste Mobilfunktechnologie sein, die sich weltweit als allgemeiner Standard durchsetzt. Trotzdem gab es - aus rein technischer Sicht -  zwei andere Datenübertragungs-Technologien, die als LTE-Konkurrenten galten:  Mobile Wimax und Ultra Mobile Broadband sind Techniken, welche ähnliche Datenübertragungs-Geschwindigkeiten bieten wie die  Mobilfunktechnik LTE.

Ultra Mobile Broadband war eine Technologie, die den in den USA gebräuchlichen Mobilfunkstandard der 3. Generation CDMA2000 zu einem schnellen Mobilfunk der vierten Generation weiterentwickeln sollte. Vor allem der amerikanische Chiphersteller Qualcomm investierte eifrig in die Weiterentwicklung auf der Basis von CDMA 2000, während die schwedische Ericsson auf LTE als neue Mobilfunktechnologie setzte. Beide Technologien verwendeten durchaus ähnliche Ansätze.  Im November 2008 stellte Qualcomm die Finanzierung der UMB-Forschung ein und schwenkte auf LTE ein.

Mobile Wimax kann mit dem auch von LTE verwendeten Mehrfach-Antennen-Verfahren MIMO auf einem 10-Megahertz-Funkkanal Übertragungsgeschwindigkeiten von insgesamt  90 Megabit pro Sekunde erreichen. Diese teilen sich auf in 63 Megabit pro Sekunde  für das Herunterladen von Daten (Downlink) und 28 Mbit/s für das Senden (Uplink). Allerdings sind  Funkzellen bei Mobile Wimax mit einem Durchmesser von einem bis vier Kilometer sehr viel kleiner als die Funkzellen die LTE im 800 Megahertz-Bereich erreicht – dort liegt der Durchmesser bei 20 Kilometern.

Für den Netzwerkaufbau bringt dieser Unterschied dramatische Vorteile für LTE: Man braucht deutlich weniger Sendemäste und Basisstationen um ein flächendeckendes Netz aufzubauen.