LTE Außenantennen

Die LTE-Antennen von Mobilfunknetzen tauchten mit dem Aufkommen des Mobilfunks in der nationalen Landschaft auf. LTE-Antennen sind ein wesentliches Element der Infrastruktur von Mobilfunknetzen und ihr Einsatz stellt die Verfügbarkeit und Qualität des Mobilfunkdienstes auf nationalem Gebiet sicher. Der Zugang zu Mobilfunkdiensten entspricht starken Verbrauchererwartungen und spielt auch im wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Leben des Landes eine entscheidende Rolle. LTE-Antennen verbessern somit nicht nur die Kommunikation zwischen Personen, sondern auch die Sicherheit von Gütern und Personen erheblich, insbesondere indem diese Notrufe bei Unfällen an einem Ort ohne Festnetzversorgung ermöglichen.
 

LTE-Antennen

LTE verwendet je nach Land Funkfrequenzbänder mit einer Breite von 1,4 MHz bis 20 MHz in einem Frequenzbereich von 450 MHz bis 3,8 GHz. Damit ist es möglich (bei einer Bandbreite von 20 MHz) eine theoretische Bitrate von 300 Mbit/s im "Downlink" zu erreichen. Das „echte 4G“, LTE Advanced genannt, bietet eine Downlink-Geschwindigkeit, die 1 Gbit / s erreicht oder sogar überschreiten kann. Dieser Durchsatz erfordert die Verwendung von aggregierten Frequenzbändern mit einer Breite von 2 × 100 MHz, die in den Versionen 10 bis 15 (3GPP-Releases 10, 11, 12, 13, 14 und 15) der LTE Advanced-Standards definiert ist. Im Oktober 2010 hat die ITU die LTE-Advanced-Technologie als eigenständige 4G-Technologie anerkannt. Im Dezember 2010, gewährte sie den vor dem „IMT-Advanced“-Spezifikationen definierten LTE-Standard der LTE-Antennen.

LTE-Netze sind Mobilfunknetze mit Tausenden von Funkzellen, die dank OFDMA (base to terminal) und SC-FDMA (from terminal to terminal) die Nutzung der Funkcodierung auch in benachbarten Funkzellen ermöglichen. Dadurch kann jeder Zelle eine größere spektrale Breite als bei 3G zugewiesen werden. Auf diese Weise kann eine größere Bandbreite und mehr Durchsatz in jeder Zelle erreicht werden. Das Netzwerk besteht in den meisten Fällen aus zwei Teilen: einem Funkteil (eUTRAN) und einem „EPC“-Netzwerkkern (Evolved Packet Core).
 

Vorteile der LTE-Standards

LTE-Standards, die vom 3GPP6-Konsortium definiert wurden, werden von UMTS-Standards abgeleitet, bringen jedoch viele Änderungen und Verbesserungen mit sich, darunter:

- eine theoretische Downlink-Geschwindigkeit von bis zu 326,4 Mbit / S Spitze (300 Mbit / S nützlich) im 4 × 4 MIMO-Modus

- eine theoretische Uplink-Rate von bis zu 86,4 Mbit / S Spitze (75 Mbit / S nützlich); es wurden fünf Klassen von LTE-Endgeräten definiert, die Geschwindigkeiten von 10 Mbit / S (Kategorie 1) bis zur maximalen Downlink-Geschwindigkeit des LTE-Standards (300 Mbit / S für Kategorie 5) unterstützen. Alle LTE-Endgeräte müssen mit Frequenzbandbreiten von 1,4 bis 20 MHz kompatibel sein

- drei- bis vierfache Datenrate von UMTS / HSPA1

- eine spektrale Effizienz (Anzahl der pro Sekunde pro Hertz übertragenen Bits) dreimal höher als die UMTS-Version namens HSPA;

- eine RTT (Round Trip Time)-Latenzzeit nahe 10 ms (im Vergleich zu 70 bis 200 ms bei HSPA und UMTS);

- die Verwendung der OFDMA-Codierung für den Downlink und SC-FDMA für den Uplink (anstelle von W-CDMA in UMTS

- verbesserte Funkleistungen und -geschwindigkeiten durch den Einsatz der MIMO-Mehrantennentechnologie auf der terrestrischen Geräteseite (eNodeB) und auf der Endgeräteseite (nur beim Empfang);

- die Möglichkeit, einem Betreiber ein zugewiesenes Frequenzband von 1,4 MHz bis 20 MHz anzubieten, ermöglicht eine größere Flexibilität (im Vergleich zur festen spektralen Breite von 5 MHz von UMTS / W-CDMA);

- eine breite Palette von unterstützten Funkfrequenzbändern, einschließlich derjenigen, die historisch GSM und UMTS zugewiesen wurden, und neue Spektralbänder, insbesondere um 800 MHz und 2,6 GHz: 39 Bänder sind durch 3GPP standardisiert (davon 27 in LTE FDD und 11 in TDD7)

- das Gegenstück zu der großen Anzahl von Frequenzbändern, die der Standard vorsieht, ist die praktische Unmöglichkeit für ein Endgerät, alle Standardfrequenzen gleichzeitig zu unterstützen; es bestehen daher erhebliche Risiken der Inkompatibilität zwischen mobilen Endgeräten und nationalen Netzen;

- Unterstützung von mehr als 200 gleichzeitig aktiven Terminals in jeder Zelle;

- gute Unterstützung für schnelllebige Terminals. Es wurden gute Leistungen bis 350 km/h oder sogar bis 500 km/h verzeichnet, abhängig von den verwendeten Frequenzbändern.

LTE-Standards und LTE-Antennen werden nach und nach verbessert, was sich positiv auf die Nutzer auswirkt.
 

Welche unterschiedlichen Vorschriften gelten für den Einsatz von LTE-Antennen?

Vor dem Aufbau eines Mobilfunknetzes vergibt die Bundesnetzagentur Frequenzen an einen Mobilfunkbetreiber und erteilt ihm eine nationale Konzession mit Spezifikationen. Die Spezifikationen beinhalten eine Reihe von Verpflichtungen, insbesondere in Bezug auf Abdeckung und Servicequalität, die einer Prüfung durch die Bundesnetzagentur unterliegen. Nachdem das Netzwerk als Ganzes autorisiert wurde, kann der Betreiber sein Netzwerk durch die Installation von Mobilfunkmasten bereitstellen. Die LTE-Antennen werden nicht frei installiert oder in Betrieb genommen. Jedes Installationsprojekt unterliegt mehreren zusätzlichen Vorschriften, darunter: Grundstücksrecht, Städtebau, Grundstücksschutz. Standortkoordinierung von Funkstationen: Regelungen zum Frequenzmanagement einschließlich der Aspekte der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) von Sendern wird umgesetzt. Insbesondere wird die Errichtung von Funkstationen aller Art auf dem Staatsgebiet koordiniert, um die bestmögliche Nutzung der verfügbaren Standorte zu gewährleisten und für die Einhaltung der Grenzwerte für die Exposition der Öffentlichkeit gegenüber elektromagnetischen Feldern zu sorgen. Auch die Vorschriften für den Einsatz von LTE-Antennen können sich mit der Zeit verändern.
 

LTE-Netze

Mit LTE und 4G bieten Hersteller und Betreiber in Deutschland reale durchschnittliche Downlink-Geschwindigkeiten gemessen bei etwa 30 Mbit/s und durchschnittliche Upstream-Geschwindigkeiten zwischen 6 und 8 Mbit/s11. Mit den Endgerätegenerationen (Kategorien 4, 5 und +) erlauben Betreiber seit 2014 einen Spitzendurchsatz von bis zu 150 Mbit/s (Kategorie 4 Endgeräte) und streben mittelfristig 300 Mbit/s und mehr über die „ Carrier Aggregation“ (Carrier Aggregation), die in der LTE Advanced-Evolution angeboten wird. Der theoretische maximale Durchsatz der LTE-Advanced-Technologie beträgt mehr als 1 Gbit/s.

Die ersten LTE-Netze und -Endgeräte, die 2012/2014 verfügbar wurden, konnten Daten nur über das Funknetz übertragen (wie die Protokolle GPRS und Edge, die für die Datenübertragung in GSM-Netzen reserviert sind). Die von den 3GPP-Standards für LTE und LTE Advanced vorgesehenen Funkfrequenzbänder sind sehr zahlreich (über 30) und reichen von 450 MHz bis 3,8 GHz. Solche, die sich im Bereich 450 bis 900 MHz befinden, können in allen Gebieten verwendet werden und eignen sich besonders für ländliche Gebiete, da sie eine größere Reichweite haben als Mikrowellen mit höheren Frequenzen. Der Abdeckungsradius jeder Zelle ist variabel und reicht von einigen Hundert Metern (optimale Flussraten in dichten Stadtgebieten) bis zu 30 km (ländliche Gebiete). Mobilfunkanbieter, die einen 4G LTE-Zugang anbieten, nutzen ihr 2G- oder 3G-Netz (CDMA oder UMTS) dann wieder, um die Sprachanrufe ihrer Teilnehmer über ein Verfahren namens „CSFB“ (Circuit Switch Fall-Back) abzuwickeln. Ein neuer Standard kommt zum Einsatz: „VoLTE“ (Voice Over LTE) 8, der die Sprache im Voice-over-IP-Modus im LTE-Netz nativ unterstützt, sofern kompatible Smartphones verwendet werden. Es ermöglicht schnellere Anrufe und bietet auch eine bessere Sprachqualität durch die Verwendung von AMR-WB (Adaptive Multi-Rate Wideband) Breitband-Codecs.