LTE – Long Term Evolution

LTE steht für Long Term Evolution

LTE Funkmast

© Gina Sanders – Fotolia.com

LTE ist ein Mobilfunkstandard, der die Brücke zwischen der 3. und 4. Generation schlägt.

Nachfolger von UMTS/HSPA mit mehr Download-Speed

LTE ist die Abkürzung für Long Term Evolution und wird häufig auch fälschlicherweise als Mobilfunk der 4. Generation (4G) bezeichnet, was jedoch nur bedingt stimmt. Denn der eigentliche LTE Standard erfüllt nicht alle Bestimmungen für die 4. Generation und ist daher eigentlich nur die 3,9. Generation. Erst die erweiterte LTE Version (LTE Advanced) fällt unter 4G Ob 3,9 oder 4: Beide Generationen ermöglichen einen deutlich schnelleren Download von Datenraten, im Gegensatz zu den vorherigen Mobilfunkstandards.

LTE: die 3,9. Mobilfunkgeneration

Das Grundkonzept der Hochgeschwindigkeitstechnik LTE wurde von dem kanadischen Unternehmen Nortel Networks als „High Speed OFDM Packet Access“ (HSOPA) entwickelt und stützt sich auf das 3G-Modell von UMTS, jedoch mit bis zu 20 mal schnelleren Datenraten. Die neue Technik soll bis 2015 (mit Advanced) eine Downstream-Datenrate von ca. 300 Mbit/s und ein Upload von bis  75 MBit/s erreichen.
Bereits durch den Geschwindigkeitsschub wurde im Mobilfunknetz VoIP, Videotelefonie und  Online Games mobil problemlos möglich.

Mobiles Internet: Der Dienst-Komfort erweiterte sich stetig

Generation Standard Dienst Neue Möglichkeiten des Standards
2 G GSM GPRS
EDGE
– digitale Telefonie
– Datenübertragung
– Kurzmitteilungen (SMS)
3 G UMTS HSDPA
HSDPA+
– Multimedia
– Video-Sprach-Mail
– Chat
– Internetzugang
– Navigation
– Fernsehen
3,9 G LTE – höhere Datenraten
– parallele Nutzung mehrerer Bandbreiten
4 G LTE Advanced – Konfiguration von Sende- und Empfangsantennen
– Verschiedene Basisstationen in heterogenen Netzen
5 G NGMN – always on
– Latenzzeit 100 ms
– Dienstleistungsoptimierung
– günstigere Tarife

Weiterführende Informationen zum Thema Mobilfunkgenerationen.

Vorteile vom LTE Ausbau auf einen Blick:

√ kostengünstige Umrüstung für Mobilfunkanbieter ins LTE Netz
√ kostengünstige LTE Tarife für Mobilfunknutzer
√ wesentlich höherer Upload-Speed
√ wesentlich schnellere Downloadrate
√ geringere Latenzzeit
√ im LTE Standard permanente Internetverbindung / dauerhafte LTE Verfügbarkeit
√ Komfortable Dienste mit 4G:
– Multimedia Messaging Service (MMS)
– Instant Messenger Videotelefonie
– Video Chat
– High Definition Radio (HD-Radio)
– mobile TV und High Definition TV content (HDTV)
√ SMS & Telefonie als Standard.

LTE: Technische Entwicklung im Mobilfunkstandard

  • Notwendigkeit
    Durch Smartphone, Tablet & Co stieg die Nutzung des mobilen Internets in den letzten Jahren stetig an sowie die Bedeutsamkeit einer komfortablen und schnellen Datenübertragung. So weit, bis im Jahr 2012 letztendlich die Kapazitätsgrenze der 3. Mobilfunkgeneration voll ausgeschöpft war. Der UMTS Standard war zunehmend mit den gewachsenen Ansprüchen an Schnelligkeit und Datenmenge überfordert. LTE wurde entwickelt. Gestützt auf der bewährten Grundtechnik von UMTS, HSPA und HSPA+ erweiterte LTE die Netzwerkkapazität erheblich und beschleunigte die Reaktionszeit beim Datenaustausch deutlich.
  • 2010: Einführung mit Vodafone ins Deutsche Netz
    Das Unternehmen Vodafone bot als erster deutscher Mobilfunk-Betreiber im Dezember 2010 die ersten LTE Pakete für Endkunden an, wobei der Aus-/Umbau der Funknetze im vollen Gange war. Mit dem ersten LTE  stand eine Downstream-Datenrate von ca. 100 Mbit/s zur Verfügung. Im Vergleich: UMTS schafft bis zu 14,4 Mbit/s.  Dank des neuen Mobilfunkstandard gab es erstmalig eine echte Alternative zu Festnetzverbindungen wie z.B. dem DSL Anschluss.
    Profitieren sollten erstmal weniger gut ausgestattete, ländliche Bereiche von der mobilen Infrastruktur. Frei nach dem Motto: “Die Letzten werden die Ersten sein”, konnten sich besonders Menschen in ländlichen Gegenden auf den neuen Standard freuen, denn die Mobilfunkanbieter statteten zuerst die schlecht oder gar nicht (mit Mobilfunk) versorgten Ortschaften ( mit unter 5.00 Einwohnern) mit dem neuen LTE aus, bevor es in die Ballungsgebiete ging. Dies war eine Vorgabe der Bundesnetzagentur.Bis 2011 folgten mehrere Releases der Zwischentechnik LTE bis sie von der 4. Mobilfunkgeneration LTE Advanced abgelöst wurde.
  • LTE in Deutschland heute
    Zurzeit sind in Deutschland drei Frequenzbänder für LTE aktiv. Die Versteigerung der LTE-Frequenzen 800, 1.800, und 2.600 MHz  erfolgte über die Bundesnetzagentur an die Netzbetreiber.
    Übrigens: Telekom, Vodafone und O2 bezahlten für den Netzausbau in dem Bereich um 800 MHz die höchsten Preise, denn im 800-MHz-Bereich haben die Funksignale die meiste Reichweite und so die höchste Netzabdeckung. Diese Bandbreite wird deshalb auch als „Digitale Dividende“ bezeichnet.
  • Ausbau & Umrüstung: Kostengünstig & schnell
    Ein mobilfunknetz besteht grundlegend aus Funkzellen. Bei der UMTS Technik erfolgte ein Verbindungsaufbau zum Netzanbieter über die SIM-Karte. Beim mobilen Surfen mit dem Smartphone, Tablet oder Surfstick, sind die Mobilfunkdaten oder Netzdaten, auf der SIM-Karte gespeichert. Schaltet man das Gerät ein, erfolgt ein automatischer Verbindungsaufbau über die Funkzellen. Dabei verfügt ein Netzanbieter über verschiedene Verbindungsstellen, um einen konstanten  Austausch bzw. ein konstantes Signal sicher zu stellen.
    Wechselt man mit dem Handy den Standort, meldet sich das Gerät ggf. bei der nächsten, näherliegenden „Netzwerkstation“ an.
    LTE basiert auf die vorhandene UMTS Infrastruktur. Das Grundgerüst wurde lediglich um technische Komponenten erweitert, wodurch die Umrüstung auch wesentlich einfacher und kostengünstiger (als von GSM auf UMTS) realisiert werden konnte.
    Die Mobilfunkgeräte melden sich nun an den Sendemasten an und rufen an Stelle der UMTS-Daten die LTE Daten ab.Ein Kostenbeispiel: Im Jahre 2000 hatten die Mobilfunkanbieter noch insgesamt ca. 50 Milliarden Euro für die UMTS Lizenzen bezahlt, während im Jahre 2010 für LTE Lizenzen nur noch ca. 5 Milliarden den Besitzer gewechselt haben.
  • Die Verantwortlichen
    Die 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ist eine weltweite Kooperation von Standardisierungsgremien für Mobilfunk-Standards. Das Konsortium wurde am 4. Dezember 1998 gegründet und ihm gehören europäische, asiatische, amerikanische und weitere Mobilfunkverbände. Sie ist  Initiator für beispielsweise die Umsetzung von GSM, UMTS und LTE.

UMTS vs LTE: Die Brandbreite spielt die Hauptrolle

Der Hauptunterschied zwischen der UMTS und der LTE Technik liegt in der sogenannten Bandbreite, einem Frequenzbereich, mit dem Signale verarbeitet und Daten übertragen werden. Während die UMTS Technik nur innerhalb eines festen Kanalrasters Daten und Signale übertragen kann, verfügt die LTE über eine flexible Bandbreitennutzung.

LTE-Grafik

 

Mit 100 MB pro Sekunde bzw. 150 Mbit/s ist ein komfortables, mobiles Surfen problemlos möglich. Ein Upload-Speed von 50 MB pro Sekunde wird von mobilen Surfern in der Regel als akzeptabel empfunden. In High-Speed-Netzen mit LTE Technik steht sogar eine theoretische Geschwindigkeit von bis zu 300 Mbit/s bereit.
Die hohen Übertragungsraten und kurzen Reaktionszeiten werden bei LTE durch eine Modulation und eine  flexiblere Frequenznutzung sowie durch größere Kanalbandbreiten erreicht.

Pro 20-MHz-Band kann LTE  theoretische eine Übertragungsrate von über 300 MBit/s im Downlink und 75 MBit/s im Uplink erreichen. In  Kombination der 800-MHz-, 1,8-GHz- und 2,6-GHz-Frequenzbänder kann mit LTE Advanced eine Gesamtkanalbreite von bis zu 100 MHz erreicht werden, mit einer Übertragungsrate von über 1 GBit/s.

20-MhHz-Kanal + 20-MhHz-Kanal +20-MhHz-Kanal +20-MhHz-Kanal + 20-MhHz-Kanal  = 100 MHz /1 GBit/s.

In der Praxis…

und im Netztest weicht die Realität jedoch von der Theorie ab, denn viele Mobilfunknetzbetreiber verfügen im 800-MHz-Band nur über 10-MHz-Blöcke. Damit ist maximal ein Downlink von 150 MBit/s möglich.

Jedoch Zeit die Praxis auch, dass die Reaktions- und Wartezeiten eine entscheidende Rolle spielt, denn:

Latenzzeit = Komfort beim mobilen Surfen

Für ein komfortables Surfen sind jedoch die Übertragungsgeschwindigkeit sowie eine konstante Internetverbindung viel wichtiger als die Größe der maximalen Datenraten.
Hier bietet LTE Verzögerungen von theoretisch lediglich 100 ms.

FAZIT:  Insgesamt fühlt sich das Surfen mit LTE flüssiger an, als mit UMTS und HSPA

LTE & LTE Geräte

Neuere Smartphones, Tablets, USB-Surfsticks und Router verfügen bereits über einen Mobilfunkchip, der die LTE Technik unterstützt bzw. auf verschiedene Downlink und Uplink-Datenraten zugreifen kann.
Spezielle LTE Router unterstützen nicht nur das mobile Surfen sondern bieten zu Hause einen Ersatz zu zum klassischen DSL-Anschluss. Vodafone und Telekom bieten derzeit spezielle LTE Tarife für ein Highspeednetz zu Hause.