4G in Sichtweite

4G in Sichtweite

Die Anwender von mobilen Datendiensten benötigen zunehmend mehr Bandbreite, sei es für Geschäftskunden (E-Mail, Zugriff auf zentrale Ressourcen) oder private Anwender (E-Mail, MMS, Streaming, IPTV, Adressregister). Damit verlagert sich auch die Auslastung der Mobilfunknetze dramatisch von der ursprünglichen Telefonie hin zu innovativen Datendiensten. Die heute betriebenen Mobilfunknetze der zweiten und dritten Generation (GSM und UMTS) werden dabei den künftigen Anforderungen nicht mehr gerecht. Zwar wurden mit HSPA und HSPA+ die UMTS-Netze wesentlich leistungsfähiger, aber die Betriebskosten steigen. Einen Ausweg verspricht die in  Entwicklung befindliche funkbasierte Zugangstechnik LTE/SAE (Long Term Evolution/Systems Architecture Evolution).

Die Standardisierung von LTE liegt in den bewährten Händen des Third Generation Partnership Project (3GPP) in Kooperation mit ITU IMT-Advanced, wobei ein sanfter Migrationspfad von GSM über EDGE, HSPA zu LTE vorgesehen ist. Auch die Nicht-3GPP-Technik WCDMA (effizientes Codierverfahren für UMTS) soll in LTE integriert werden. Die Basistechniken für die in der Luftschnittstelle eingesetzten Multiplex- und Modulationsverfahren bilden OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) und SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) sowie MIMO-Antennensysteme (Multiple Input Multiple Output).

Eine weitere wichtige Komponente, das IMS (IP Multimedia Subsystem), unterstützt die Konvergenz von Fest- und Mobilfunknetzen. Die Experten rechnen mit den ersten kommerziellen LTE-Angeboten bereits im Jahr 2010, und ABI Research prognostiziert für 2013 mehr als 32 Mio. Nutzer.(...). Eine bemerkenswerte Forderung zur Implementierung der nächsten Mobilfunkgeneration stellte der damalige CEO von Vodafone Group Arun Sarin anlässlich des GSMA Mobile World Congress im Februar 2008 in Barcelona auf: Die vierte Mobilfunkgeneration (4G) wird gebraucht, aber sie soll auf nur einem Standard basieren. Konkret bedeutet dies, dass die bereits heute sehr ähnlichen Eigenschaften von LTE und Wimax – sehr oft als Wettbewerbstechniken apostrophiert – in einer Plattform integriert werden sollten. Im Juni 2008 verkündete die NGMN Alliance auf ihrer zweiten  Industriekonferenz in Frankfurt, dass LTE die besten Voraussetzungen für die nächste Stufe der Mobilkommunikation mitbringe. Während Sprint Nextel in den USA derzeit ein landesweites Wimax-Netz mit ZTE-Technik aufbaut, scheint hier in Deutschland Wimax in eine Nischenlösung abzusinken.

LTE – Anforderungen

Die 2006 ins Leben gerufene NGMNInitiative (Next Generation Mobile Network) hat das Ziel, für künftige Mobilfunkgenerationen einen Konsens zu erreichen. Die erklärte Mission konzentriert sich dabei auf kosteneffiziente Investitionszyklen, harmonisierte Einführung von neuen Techniken und die Definition von mobilen Breitbanddiensten, gepaart mit einem wettbewerbsfähigen Preis-Leistungs-Verhältnis. In der weltweit tätigen Allianz sind 53 Partner aus TK-Industrie und -Forschung zusammengeschlossen. In ihrem auf www.ngmn.org veröffentlichten Whitepaper „Next Generation Mobile Networks Beyond HSPA & EVDO“ sind u.a. die Anforderungen der Allianz detailliert beschrieben. Die wichtigsten Aspekte lassen sich in vier Bereiche zusammenfassen:

Dienstanforderungen

Zusätzlich zu den bereits existierenden Diensten für GSM und UMTS werden folgende Dienste angestrebt:

• Synchrone Dienste: Videotelefonie, multimediale Konferenzen usw.;

• Echtzeitdienste: Instant Messaging;

• Streaming-Anwendungen: Video Streaming;

• asynchrone Dienste – ähnlich wie Internet: interaktive Applikationen mit hohen Datenraten, E-Business mit hoher Priorität, E-Mail (VPN) und M2M-Dienste;

• sichere Dienste: VPN, Schutz vor Viren und Spam, garantierte Dienstegüte (QoS);

• Broadcast- und Multicast-Dienste: öffentliche Warndienste, Staumeldungen, Hotspots und mobiles TV.

Netzanforderungen

Die Anforderungen an die Netze können grob in drei Kategorien unterschieden werden.

Hohe Priorität haben:

• Nahtlose Mobilität;

• effiziente Nutzung des Frequenzbereichs;

• einfache Bedienung;

• (niedrige) Netzgesamtkosten.

Mittlere Priorität haben:

• Geringe Laufzeiten;

• ausreichender Durchsatz für Peerto-

Peer-Anwendungen;

Dienstegüte;

• Sicherheit.

Niedrige Priorität haben:

• Integrität der Netze;

• strukturierte Konnektivität und Netzzusammenschaltung.

Netzmodell

Das NGMN-Kernnetz basiert auf dem Prinzip der Paketvermittlung. Der Zugriff auf dieses ist weiterhin für alle bereits existierenden Funktechniken möglich: NGMN RAN (Radio Access Network), UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network), GSM, GERAN (GSM EDGE Radio Access Network), WLAN usw. In der Praxis bedeutet dies, dass ab einem bestimmten Zeitpunkt alle leitungsvermittelten Vermittlungsstellen durch paketvermittelte ersetzt werden. (...).

Weitere Anforderungen

Ergänzend zu den genannten Aspekten werden noch folgende nicht LTEspezifischen Lösungsansätze angestrebt:

• Niedrige Übertragungskosten, vergleichbar mit xDSL;

• zuverlässige Routing-Mechanismen;

• Umsetzung von FMC (Fixed Mobile Convergence);

• zuverlässiges Betriebs- und Kundenmanagement;

• Benutzerfreundlichkeit;

• paketbasierte Dienste.

(...)

SDR – Schlüssel zum Erfolg

Bei der von ZTE entwickelten SDRTechnik (Software-defined Radio) wird die gesamte Signalverarbeitung eines HF-Senders oder -Empfängers mit Hilfe anpassbarer Hardware hauptsächlich über Software realisiert. Grundsätzlich besteht das System für die Mobilkommunikation aus einer per Software konfigurierbaren Plattform zur Modulation/Demodulation und Aufwärts-/Abwärtsmischung von Datensignalen. Dieses Verfahren wird in zellularen Netzen eingesetzt, um innerhalb kürzester Zeit kostengünstig auf künftige neue Standards aufrüsten zu können. Die SDR-Technik ermöglicht es Mobilfunknetzbetreibern, die Nutzungsdauer von Netzsystemen zu verlängern und neue Applikationen zu integrieren. Sie sorgt für eine beträchtliche Reduzierung der Gesamtkosten (TCO). Die Technik, bei der die Übertragungsfunktionen in Form von Softwaremodulen auf einer integrierten, ganzheitlichen Hardwareplattform ausgeführt werden, ermöglicht den Betreibern die flexible und problemlose Einführung neuer Mobilfunkdienste. Mit der SDR-Technik lassen sich verschiedene Mobilfunksysteme implementieren, u.a. GSM, EDGE, UMTS und LTE. Die Endkunden profitieren dabei von den Vorzügen, die eine gemeinsame Plattform für mehrere  technischeStandards, die kundenspezifische Anpassungen und den Zugang zu neuen Leistungsmerkmalen mit problemlosen Upgrade-Möglichkeiten bietet. Ein Vorteil ist auch das mögliche lückenlose Roaming zwischen den Netzen verschiedener Anbieter.

(Quelle: NET, Mai 2009)