Der Internetzugang über LTE

Für die Datenübertragung per Mobilfunk ist LTE die modernste und inzwischen auch dominierende Technologie. Des Weiteren wurde bei der Versteigerung von Frequenzblöcken für LTE im 700 und 800Mhz Bereich die Nutzung an Versorgungsverpflichtungen gebunden, um sicherzustellen das auch die ländlichen Regionen in Deutschland abgedeckt sind. Auch findet die Entwicklung von LTE schrittweise statt, was ein Vielzahl von Varianten hervorruft. Damit ist es leider meistens nicht möglich mit einem allgemeinen Verweis auf LTE, alle Randparameter für z.B. einen Internetzugang per LTE zu beschreiben, sondern muss sich noch etwas detaillierter mit dieser Technologie beschäftigen. Alles gute Gründe um die Besonderheiten von LTE für den Internetzugang in diesem Kapitel separat zu beleuchten.

• Der Frequenzbereich um die 800Mhz wurde aufgrund der niedrigen Frequenz und damit verbundenen guten Eigenschaften für die Flächenabdeckung und Gebäudedurchdringung, erst einmal primär für die Versorgung ländlicher Regionen mit LTE Breitbandfunk eingesetzt. Seit Erfüllung der von der Bundesnetzagentur auferlegten Versorgungspflichten können diese Frequenzen auch in dichter besiedelten Räumen genutzt werden. Hauptsächlich über diese Frequenzen werden Tarife für den statischen Internetzugang angeboten. Dadurch, dass jeder Betreiber nur jeweils die Nutzungsrechte für ein 10Mhz breiten Frequenzblock für den Downlink/Uplink besitzt sind die möglichen Datenraten limitiert.

• Die Frequenzen im Bereich von 1800 Mhz bieten breitere Frequenzblöcke für die Nutzung von LTE und damit die Möglichkeit höhere Datenraten zu erzielen. Dafür werden aber mehr Basisstationen benötigt um eine gute Abdeckung in der Fläche zu realisieren. Dadurch wird LTE über diese Frequenzen mehr im städtischen Bereich angeboten.

• Für LTE sind noch weitere Frequenzen im Bereich von 2600Mhz vorgesehen. Durch die vergleichsweise hohe Frequenz ist LTE über diesen Bereich ebenfalls im städtischen Bereich anzutreffen oder um bestimmte besonders stark frequentierte Orte mit mehr Kapazität zu versorgen.

Zusätzlich zu oben genannten Frequenzen verfügen die drei großen Mobilfunknetzbetreiber in Deutschland noch über weitere Frequenzblöcke (Stand: 2016), welche in den kommenden Jahren wahrscheinlich für LTE in Benutzung genommen werden.

• Frequenzen im Bereich von 700Mhz wurden unter dem Stichwort “Digitale Dividende” von der Nutzung für das terrestrische Fernsehen zum Mobilfunk umgewidmet. Wie im 800Mhz Frequenzband besitzt jeder der drei großen Mobilfunknetzbetreiber das Nutzungsrecht an einem je 10Mhz breiten Frequenzblock für Uplink als auch die Downlink Datenübertragung. Durch die sogenannte “Trägerbündelung” (Carrier Aggregation) mit den 800Mhz Frequenzbündelung, können damit höhere Datenraten erzielt werden. Dieser Frequenzbereich wird derzeitig (Stand 2016) noch von DVB-T genutzt und nach und nach in den kommenden Jahren durch die Umstellung auf DVB-T2 frei für LTE. Dadurch, dass die Einführung von DVB-T2 in den Nachbarländern Deutschlands länger dauert, ist aber auch nach einer erfolgten Umstellung in Grenzregionen Deutschlands nur mit einer eingeschränkten Nutzung dieses Frequenzbereiches zu rechnen.

• Die Nutzungsrechte an einem Frequenzblock im 1500Mhz Bereich hat sich 2015 mit jeweils 20Mhz die Telekom und Vodafone ersteigert. Der Frequenzblock würde sich dafür eignen den Internetzugang über LTE im Downlink spürbar zu beschleunigen. Die entsprechende LTE Funktion wird “Supplemental Downlink” genannt. Informationen das Vodafone entsprechende Pläne hat, gingen im März 2016 durch die Presse.

• Die Frequenzen im Bereich von 1800Mhz werden Stand 2016 nicht nur für LTE sondern hauptsächlich für die Mobilfunktechnologie GSM genutzt. Es ist eine realistische Möglichkeit das GSM ab einem bestimmten Zeitpunkt nur noch über das 900Mhz Frequenzband betrieben wird und weitere Frequenzen im 1800Mhz Bereich für LTE freigemacht werden. Bei Wiederbenutzung existierender Standorte für GSM würde sich auch die Flächenabdeckung im 1800Mhz Frequenzband für LTE deutlich verbessern.

Wer genauer wissen möchte wie gut die Netzabdeckung für LTE an seinem Wohnort ist, kann hierfür die angebotenen Netzabdeckungskarten von Vodafone, Telekom und Telefonice ( O^2 ) nutzen. Einfach z.B. die Stichworte “Netzabdeckung” und “Telekom” in eine Websuchmaschine eingeben und Sie werden passende Links finden.

Notiz: Ein Feature von LTE Advanced Pro ist die Einbindung von nicht lizensiertem freien Frequenzsprektrum (LTE-LAA). Das bedeutet konkret z.B. die Nutzung des 5Ghz Frequenzbandes, welches derzeitig bei WLAN Verwendung findet, für LTE. LTE hat sich hierbei den regulatorischen Bedingungen für die Nutzung dieses Frequenzbandes, genauso wie WLAN, zu unterwerfen, so dass sich dieses Feature für die Abdeckung von Hot Spots eignen würde. Wenn man noch etwas freier seine Gedanken schweifen lässt, könnte man auch auf den Gedanken kommen sein Heimnetzwerk über LTE zu realisieren, passende Geräte vorausgesetzt. So oder so könnte es aber dazu kommen das sich dann dort wo WLAN und LTE-LAA parallel auf der gleichen Frequenz funken, sich beide die Resource Funk teilen müssen und damit die netto Datenraten sinken. Ob dies so kommt steht noch in den Sternen, eine interessante Entwicklung ist es allemal.

Wie schon erwähnt bietet LTE die Möglichkeit mehrere Frequenzblöcke mittels der Trägerbündelung gemeinsam zu nutzen, um höhere Datenraten zu erzielen. Damit kann sich an Orten, an welchen ein breites Spektrum von LTE Frequenzen von einem Mobilfunknetzbetreiber verfügbar ist, die Möglichkeit für sehr hohe Datenraten ergeben. Im Umkehrschluss bedeutet das aber auch, dass man sich erkundigen muss, wenn einem ein LTE Tarif mit sehr hohen Datenraten angeboten wird, ob diese Datenraten für einen selbst, im individuellen Umfeld, überhaupt realistisch sind.

Neben der Träherbündelung nutzt LTE auch MIMO (Multiple Inputs Multiple Outputs), um die Datenraten zu steigern. MIMO ist eine Technologie in welcher auf der gleichen Frequenz, aber über mehrere Antennen, unterschiedliche Signale gesendet werden. Durch die räumliche Trennung der Antennen, Signalreflexionen und andere Effekte entstehen unterschiedliche Signallaufzeiten zwischen Sender und Empfänger. Damit kann der Empfänger die Signale unterscheiden und einzeln dekodieren. Faktisch bedeutet dies eine Vervielfachung der Datenrate, je nachdem welche MIMO Variante zum Einsatz kommt. Eine Verdoppelung mit 2x2, eine Vervierfachung mit 4x4 und eine Verachtfachung mit 8x8 MIMO.

Um die Fülle an Varianten handhabbar zu gestalten und sowohl für die Entwicklung als auch die Auswahl an Geräten etwas transparenter zu machen, unterscheidet LTE zwischen verschiedenen Gerätekategorien. Bis zu dem 3GPP Standard Release 12 sind 16 Gerätekategorien definiert (0-15). Die Hauptcharakteristika einer Gerätekategorie sind die unterstützten Modulationsverfahren im Down- und Uplink, der maximale Frequenzbereich für einen Träger, die Anzahl möglicher gebündelter Träger, sowie die mögliche MIMO Stufe.

Ein weiteres Mittel um die Ausbaustufen von LTE verständlicher zu machen, aber auch besser zu vermarkten, ist verschiedene LTE Ausbaustufen (3GPP Standard Definierungen) zusammenzufassen und diesen einen griffigen Namen zu geben. So wird zwischen LTE, LTE Advanced und LTE Advanced Pro unterscheiden. Wichtig für den Endanwender ist es hauptsächlich im Kopf zu behalten, das die Entwicklung, sowie der Ausbau von LTE stetig im Fluß ist. Es kann somit notwendig werden, sich bei Bedarf etwas mehr Einzelheiten von LTE anzueignen. Gerade bei der Einführung von neueren Funktionen wie VoLTE (Voice over LTE) oder einem Tarif mit noch höherer Datenrate, ist es sehr gut möglich das ein älteres Smartphone keine Unterstützung für die Neuerungen bietet. Es ist dann empfehlenswert vorab zu prüfen, ob das Smartphone oder LTE Modem Ihrer Wahl die gewünschten Funktion oder Leistung überhaupt unterstützt.

Notiz: Die Gerätekategorie 0 wurde für LTE-M eingeführt. LTE-M steht für eine verbesserte Unterstützung von LTE für das “Internet der Dinge”. Um den hierfür speziellen Anforderungen Genüge zu tun, wurde die Gerätekategorie 0 so ausgelegt, dass diese nur mit vergleichsweise niedrigen Datenraten übertragen kann. Dafür aber mit der Nutzung von einem nur sehr schmalen Frequenzband stromsparend funkt. Gepaart mit den niedrigen Frequenzen im 700/800Mhz Bereich, sind die Voraussetzungen nicht schlecht, dass sich LTE-M als Mobilfunkstandard der Wahl für das “Internet der Dinge” erweist, wenn es um die Abdeckung großer Flächen geht.

Das Thema Internetzugang über LTE wäre ohne die Erwähnung von einem LTE-DSL Hybrid Internetzugang nicht komplett. Solch ein Internetzugang setzt als Basis auf einem DSL Internetzugang auf, und komplementiert diesen mit LTE. Stand März 2016 bietet nur die Telekom in Deutschland einen entsprechenden Tarif an. Die Grundidee ist, dass bei hohem zu übertragendem Datenaufkommen, welches über DSL nicht mehr zu bewältigen ist, LTE hinzugeschaltet wird. Damit ergibt sich bei DSL+LTE zusammen eine höhere Datenrate als mit DSL alleine. Wie gut solch ein Hybrid Internetzugang funktioniert hängt von dem Algorithmus ab, welcher bestimmt wann Datenströme auch über LTE fließen. Da dieser Algorithmus von der Telekom nicht offengelegt ist, kann nur spekuliert werden, welchen Anwendungen der Hybrid Internetzugang zugute kommt. So dürfte sich kaum ein Unterschied für das Online-Gaming ergeben, da dieses zwar regelmäßig Daten senden, das Datenaufkommen aber mit DSL alleine noch zu bewältigen ist. Der Empfang großer Datenvolumen wie es z.B. beim herunterladen von digitalen SW Käufen vorkommt, wird wahrscheinlich mit einem Hybrid Anschluss deutlich beschleunigt.