LTE-Advanced

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LTE-Advanced (Long-Term-Evolution-Advanced) ist eine Erweiterung des Mobilfunkstandards LTE, die höhere Datenübertragungsraten ermöglicht. Zu den Verbesserungen gehören höhere Bandbreiten mit bis zu 1000 Megabit pro Sekunde und niedrigere Latenzen. Die ersten LTE-Advanced-Geräte sollen bis 2013[veraltet] in Deutschland auf den Markt kommen, wobei bestehende LTE-Basisstationen lediglich ein Software-Update benötigen.[1]

Hintergrund[Bearbeiten]

Wie schon beim Design des UMTS-Standards, der darauf ausgelegt war, den immer weiter steigenden Ansprüchen im Mobilfunknetz gerecht zu werden, wurde auch die LTE-Mobilfunktechnik konzipiert, im Laufe der Zeit technisch erweitert werden zu können. Erste Überlegungen und Konzepte dazu wurden schon im Jahr 2002 mit dem ITU-R-Vorschlag (Working Party 8F) „Future development of IMT-2000 and systems beyond IMT-2000“ („Zukünftige Entwicklung von IMT-2000 und Systemen nach IMT-2000“) ausgearbeitet.[2][3] Weitere Arbeitsgruppen formierten sich nach der Radiocommunication Assembly im Jahr 2007 (RA-07). Zudem wurde eine, für die Entwicklung von LTE wichtige internationale Einigung in Bezug auf die Frequenzverteilung auf der WTC-07 erzielt.[4] Im September 2009 wurde von der 3GPP-Arbeitsgruppe der Vorschlag „LTE Release 10 & beyond (LTE-Advanced)“ bei der ITU eingereicht,[5] um den Vorgänger LTE Release 8 (auch IMT-2000 genannt) abzulösen und damit offiziell den von der ITU-R im Jahr 2008 gestellten Anforderungskatalog IMT-Advanced zu erfüllen. Auf dem Mobile World Congress 2011 in Barcelona wurde LTE-Advanced dann vorgestellt, damals erreichte man unter Laborbedingungen 1,2 Gbit/s. Ein Test von Ericsson mit LTE Advanced im Juni 2011 fand unter Live-Bedingungen mit einer handelsüblichen Hardware statt und man schaffte dabei im Download 900 Mbit/s.[6]

Im Oktober 2011 wurde der Vorschlag von der ITU-R-Arbeitsgruppe WP5D als vollständig und alle Kriterien erfüllend genehmigt[7] und somit offiziell angenommen.

Technische Eigenschaften[Bearbeiten]

  • LTE-Advanced ist abwärtskompatibel zu LTE, wodurch auch ältere LTE-Geräte die neuen Netze weiterhin verwenden können.[8]
  • Konfiguration von zwei oder mehreren Sende- und Empfangsantennen (Mehrantennentechnik oder auch MIMO-Technik[9]) und die dazugehörige Technik wie CoMP (Coordinated multipoint transmission and reception), mit der sich in heterogenen Netzen verschiedene Basisstationen parallel verwenden lassen (auch bei jeweils unterschiedlichen Signalstärken).
  • Relay-Verfahren[10]
LTE/3.9G LTE-Advanced nach ITU LTE-Advanced nach 3GPP
Spitzendatenraten
(Mbit/s)
[11]
Downlink (DL) 300 1000 1000 (bei geringer Mobilität)
100 (bei schneller Mobilität)
Uplink (UL) 75 500
Spektrale Bandbreite (MHz)[12] 1,4-20 20-100 20-100
Latenz (ms)[13] Nutzdatenlatenz (User plane / U-Plane) <10 10 10
Kontrolllatenz (Control plane / C-Plane) <100 100 50
Spektrale Effizienz
(Bit/s/Hz)
[14]
Downlink (DL) 15 15 30
Uplink (UL) 3,75 6,75 15
  • Die verfügbaren Frequenzen unterscheiden sich je nach Land, dabei soll die LTE-Advanced weltweites Roaming unterstützen.
  • Anwendungsspezifische Vorteile:
  • Echtzeitspiele (geringe Latenz)
  • Breitbandanschluss für nicht-mobile Endkunden, ersetzt den drahtgebundenen Breitbandanschluss (vertraglich, wie bei Vodafone geregelt, dann auch nur auf bestimmte Regionen eingeschränkt nutzbar)
  • VoIP-Video- und Audiotelefonie (sofern entsprechende Protokolle nicht wie bei vielen deutschen Providern blockiert werden)

Änderungen gegenüber LTE[Bearbeiten]

Anforderungen an LTE advanced sind:

  • Gesteigerte Spitzendatenraten von DL 1 Gbps, UL 1 Gbps
  • Höhere spektrale Effizienz von 16bps/Hz in Rel. 8 bis 30 bps/Hz in Rel. 10
  • Höhere Anzahl gleichzeitig aktiver Nutzer
  • Höhere Datenraten am Zellrand, z.B. für DL 2x2 MIMO mindestens 2,4 bps/Hz/Zelle

Die wichtigsten neuen Funktionen, die mit LTE advanced eingeführt worden sind:

  • Carrier Aggregation (CA),
  • Verbesserte Nutzung von Multi-Antennentechniken (8x8 MIMO im DL)
  • Unterstützung von Relay Nodes (RN).

Trägerbündelung[Bearbeiten]

Bis zu fünffache Bündelungen von 3.9G spezifizierten 20-MHz-Komponententräger sind möglich, auch wenn sie innerhalb des Frequenzbandes spektral getrennt sind. Träger können auch aus anderen Bändern miteinander gebündelt werden. Dabei skaliert die Anzahl der Komponententräger dynamisch je nach Bedarf der Datenraten in wenigen Millisekunden. Die Daten werden von einem netzseitigen Scheduler auf die jeweils benötigten Komponententräger verteilt (abhängig von OFDM-Ressourcen, Antennenkonstellation, Modulations- und Kodierungsstufe), anhand verschiedener Auslastungskriterien wie QoS-Parametern, Puffer- und Kanalzuständen.

Verbesserungen[Bearbeiten]

Der laufende Standardisierungsprozess hat auch schon einige Punkte für weitere Verbesserungen festgehalten.[15]

Siehe auch[Bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://www.golem.de/1106/84529.html
  2. Vision of the ITU-R on “Systems Beyond IMT-2000”, Vortragsfolien des IEEE 802 LAN/MAN Standards Committee (ppt; 2,7 MB)
  3. Development of IMT-Advanced: The SMaRT approach, ITU
  4. Spectrum Activities, Next Generation Mobile Networks Ltd.
  5. LTE-Advanced, Jeanette Wannstrom, 3GPP
  6. 900Mbit/s – Ericsson demonstriert LTE Advanced, 4G.de, 2. August 2011
  7. ITU paves way for next-generation 4G mobile technologies - ITU-R IMT-Advanced 4G standards to usher new era of mobile broadband communications, ITU
  8. http://www.3gpp.org/ftp/workshop/2009-12-17_ITU-R_IMT-Adv_eval/docs/pdf/REV-090002%203GPP%20LTE-Advanced_introduction.pdf
  9. http://vbn.aau.dk/files/14350064/thesis_master_Sep14.pdf
  10. Know-how - LTE Advanced: Mobilfunk mit über 1 GBit/s. In: C't : Magazin für Computer-Technik. Heise, Hannover 2011, 16, ISSN 0724-8679, S. 170–173. oder auch bei Heise Mobile
  11. http://www.3gpp.org/ftp/workshop/2009-12-17_ITU-R_IMT-Adv_eval/docs/pdf/REV-090002%203GPP%20LTE-Advanced_introduction.pdf
  12. http://www.3gpp.org/LTE/
  13. http://vbn.aau.dk/files/14350064/thesis_master_Sep14.pdf
  14. http://www.3gpp.org/ftp/workshop/2009-12-17_ITU-R_IMT-Adv_eval/docs/pdf/REV-090002%203GPP%20LTE-Advanced_introduction.pdf
  15. http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/36_series/36.913/