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LTE (Long-Term-Evolution)
LTE (Long-Term-Evolution), auch als 4G bezeichnet, ist ein neuer Mobilfunkstandard und zukünftiger UMTS-Nachfolger, der mit bis zu 100 Megabit pro Sekunde deutlich höhere Downloadraten erreichen kann. Das Grundschema von UMTS wird bei LTE beibehalten. So ist eine rasche und kostengünstige Nachrüstung der Infrastrukturen der UMTS-Technologie (3G-Standard) auf LTE (4G-Standard) möglich.
Ein Vorläuferkonzept zu LTE wurde von Nortel Networks unter dem Namen High Speed OFDM Packet Access (HSOPA) vorgestellt. LTE verwendet Orthogonal-Frequency-Division-Multiplexing-Techniken (OFDM) sowie Multiple-Input-Multiple-Output-Antennentechnologie (MIMO). Damit soll es den Mobilfunkanbietern möglich
sein, kostengünstig hochratige Datendienste anzubieten und so das mobile Internet zum Massenmarkt zu machen. Die geringen Latenzzeiten bei LTE erlauben die Übertragung von Sprachdiensten (VoIP) und Videotelefonie über das Internetprotokoll sowie den Einsatz zeitkritischer Anwendungen wie zum Beispiel Online-Spielen.
Bereits jetzt sind mit UMTS sehr hohe Datenraten möglich. Es wird erwartet, dass der Bedarf an mobilen Internetdiensten weiter steigt. Im Gegensatz zur alternativen Technologie WiMAX soll LTE den Mobilfunkanbietern einen kostengünstigen evolutionären Migrationspfad von UMTS über HSDPA und HSUPA zu LTE ermöglichen. LTE unterstützt im Gegensatz zu UMTS verschiedene Bandbreiten (1,4; 3; 5; 10; 15 und 20 MHz) und kann so flexibel in unterschiedlichen zukünftigen Spektren eingesetzt werden. OFDM ermöglicht dabei durch eine größere Anzahl an Unterträgern, die Bandbreite einfach zu skalieren. Bei 20 MHz (entspricht laut Standard der Benutzung von 1200 Unterträgern) sollen Spitzendatenraten von 300 Mbps im Downlink und 75 Mbps im Uplink mit Latenzzeiten unter 5 ms erreicht und so die langfristige Konkurrenzfähigkeit von UMTS-Systemen gesichert werden. Im Uplink wird mit SC-FDMA (DFTS-OFDMA) ein OFDMA-ähnliches Zugriffsverfahren verwendet, das sich durch eine geringe Peak-to-Average-Ratio (PAR) auszeichnet und so den Energieverbrauch der Mobiltelefone verringert.
In der ersten Version von LTE (Release 8) werden fünf Terminalklassen mit unterschiedlichen Datenraten zur Verfügung stehen. Obwohl die höchste Klasse mit 4x4 MIMO und 64-QAM-Modulation die erwarteten Datenraten von 300 Mbps im Downlink und 75 Mbps im Uplink erfüllt, werden die ersten Terminals wohl deutlich geringere Datenraten zur Verfügung stellen und nur mit 2x2 MIMO im Downlink und ohne 64 QAM im Uplink arbeiten. Alle Terminals müssen eine Bandbreite von 20 MHz unterstützen.
Siemens Networks, heute Nokia Siemens Networks, hat bereits im September 2006 zusammen mit der Nomor Research GmbH erstmals einen Emulator eines LTE-Netzwerks mit Live-Applikationen gezeigt. Im Downlink wurden dabei zwei Nutzer mit einer HD-TV-Anwendung vorgeführt, während im Uplink eine Live-Gaming-Applikation gezeigt wurde. Im Dezember 2006 wurde dann auf der ITU TELECOM WORLD in Hongkong der weltweit erste LTE Demonstrator gezeigt. Nach Erweiterung des Demonstrators wurden im Mai 2007 in einem Experiment in der Münchner Niederlassung von Nokia Siemens Networks erfolgreich Daten mit bis zu 108 MBit/s im Upstream über ein LTE-Netz übertragen. Diese Datenrate konnte durch die Verwendung von „Virtual MIMO“ beziehungsweise SDMA Technologien erreicht werden. Dabei konnten 2 kooperierende LTE-Endgeräte, bestückt mit je einer Sendeantenne, gleichzeitig im selben Frequenzband Daten im Uplink übertragen. Unter Verwendung entsprechender MIMO-Algorithmen können die überlagerten Datenströme durch ihre räumliche „Distanz“ separiert werden. Mit Einsatz dieser Technologie hält das Unternehmen Huawei den Geschwindigkeitsrekord im Downlink von 1,2 GBit/s.
Auf dem GSMA Mobile World Congress in Barcelona zeigte Ericsson 2008 erstmals eine Ende-zu-Ende-Verbindung mit LTE auf kompakten Mobilgeräten. Es wurden Datenraten von 25 MBit/s im Uplink und Downlink demonstriert. Im März 2008 wurden in einem Feldtest von NTT DoCoMo 250 Mbps demonstriert. Ende 2008 wurde von LG ein LTE-Chip vorgeführt, welcher Datenraten von 60 Mbps erreicht, was etwa dem achtfachen der HSDPA-Cat8-Datenrate von 7,2 Mbps entspricht.
Der Plan der 3GPP-Standardisierung ist es, Ende 2009 den endgültigen Standard zu verabschieden. Nach Inter-Operability-Tests und weiteren Feldtests 2009 wird für 2010 der Aufbau der ersten Netze erwartet.
Am 14. Dezember 2009 wurden die ersten kommerziellen LTE-Netzwerke von TeliaSonera in Stockholm und Oslo in Betrieb genommen. In der ersten Ausbaustufe erreichen sie eine Downstream-Datenrate von 100 MBit/s und eine Upstream-Datenrate von 50 MBit/s. Im Laufe des Jahres 2010 sollen durch TeliaSonera die 25 größten schwedischen und vier größten norwegischen Städte mit LTE-Netzen versorgt werden.
Die Versteigerung der zur Nutzung für LTE geplanten Frequenzlizenzen ging Ende Mai 2010 zu Ende. Die deutschen Netzbetreiber haben insgesamt 4,4 Milliarden Euro für die Lizenzen ausgegeben. Die drei Netzbetreiber Telekom Deutschland, Vodafone und Telefónica Germany (O2) starteten anschließend Tests, um Erfahrungen mit dem Betrieb von LTE zu gewinnen.
Am 30. August 2010 hat die Deutsche Telekom den ersten LTE-Sendemast in Kyritz (Landkreis Ostprignitz-Ruppin) in Betrieb genommen. In Österreich hat die Mobilkom Austria am 19. Oktober 2010 in Wien sowie T-Mobile Austria in Innsbruck den kommerziellen LTE-Betrieb aufgenommen.
Vodafone bietet seit dem 1. Dezember 2010 als erster deutscher Mobilfunk-Netzbetreiber LTE für Endkunden in Kombination mit einem LTE-Surfstick an. Seit dem 15. März 2011 bietet Vodafone auch LTE-Tarife mit Telefonie / Telefonanschluss an , es handelt sich dabei um Voice-over-IP (Internettelefonie). Bei der Telekom hingegen wird LTE als Ergänzung zum bestehenden Festnetz Telefonanschluss geschaltet (also keine Internettelefonie wie bei Vodafone). Vodafone und die Deutsche Telekom veröffentlichen seit April 2011 detaillierte Informationen über die mit LTE versorgten Gebiete in ihren LTE-Netzabdeckungskarten. Die Einführung von LTE in Ballungsgebieten und Großstädten ist ab Sommer / Herbst 2011 geplant. Köln wird als erste Stadt seit Juli, Düsseldorf ab September 2011 mit LTE versorgt.
Mobilfunknetze bestehen aus Funkzellen, in denen die Verbindungen aufgebaut werden. Wird ein Mobiltelefon oder ein anderes Gerät, wie zum Beispiel ein Notebook mit UMTS-Karte, eingeschaltet, so meldet sich dieses Gerät aufgrund der auf der SIM-Karte gespeicherten Daten über die Netzdatenbank am Mobilfunknetz an. Das Gerät meldet sich zunächst an einer lokalen Datenbank an, die auch mehrere „Waben“ umfassen kann. Ändert sich der Standort des Gerätes, so bemerkt dies die Software des mobilen Kommunikationsgerätes und meldet sich automatisch an der nächsten lokalen Vermittlungsstelle an. Das Signalaufbauschema änderte sich in seinem groben Aufbau auch nicht, als die Netze um die zur „Third Generation“ zählende UMTS-Technologie erweitert wurden. Wenn die bestehenden Netze innerhalb der nächsten zehn Jahre, wie der Handyhersteller Nokia vermutet, auf LTE umgerüstet werden, wird auch hier das Grundschema beibehalten werden. Der Vorteil dieser Vorgehensweise: Es kann die bereits vorhandene Infrastruktur verwendet werden, die lediglich um die benötigten technischen Komponenten erweitert werden müssen. Das heißt also, dass man – vereinfacht ausgedrückt – einfach die LTE-Komponenten an die bereits vorhandenen Funkmasten installiert.
LTE setzt auf den aktuell vorherrschenden Infrastrukturen der UMTS-Technologie auf, um so eine rasche und relativ kostengünstige Erweiterung vom 3G-Standard zum 4G-Standard zu erreichen. Einer der größten Vorteile gegenüber den aktuell bestehenden UMTS-Netzen ist die mit bis zu 100 Megabit pro Sekunde deutlich höhere Downloadrate. Endgeräte sollen im LTE-Standard permanent mit dem Internet verbunden sein können. Der Vorteil hierbei: Abhängig vom Mobilfunkanbieter könnte man permanent online mit einem Instant Messenger Videotelefonie betreiben. „Anytime-anywhere“, also immer und überall mobile Kommunikation betreiben zu können, dafür soll 4G stehen. Primär soll das heißen: ortsunabhängiger drahtloser Breitband-Internetzugang. Multimedia Messaging Service (MMS), Video Chat, High Definition Radio (HD-Radio), mobile TV, High Definition TV content (HDTV), DVB und normales Telefonieren soll in diesem Netz möglich sein. Fachleute bezeichnen letztere Eigenschaft auch als „minimal service like voice and data“.
LTE (Long-Term-Evolution)
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