E-UTRA

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E-UTRA (Akronym für evolved UMTS Terrestrial Radio Access) ist die Luftschnittstelle für den Mobilfunkstandard LTE. Sie wurde von der Standardisierungsorganisation 3rd Generation Partnership Project (3GPP) anfangs noch unter der Bezeichnung Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) herausgegeben.

E-UTRA ist die Weiterführung der UMTS-Spezifikation mit Erweiterungen bzw. Veränderungen im eNodeB bzw. UE-Bereich. Die Luftschnittstelle von LTE ist nicht abwärtskompatibel zu UMTS/HSPA. Durch Nutzung von OFDM im Downlink und SC-FDMA im Uplink verringern sich die Latenzen und die Datenraten steigen. Erste Versuche fanden im Jahr 2008 statt.

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

E-UTRA hat folgende Eigenschaften:

  • Maximale Downloadgeschwindigkeiten von 299,6 Mbit/s mit 4 × 4 MIMO und 150 Mbit/s bei 2 × 2 Antennenkonfiguration (20 MHz Bandbreite). LTE-Advanced unterstützt bis zu 8 × 8 MIMO und Spitzendatenraten von 2998,6 Mbit/s bei 100 MHz Bandbreite.[1]
  • Maximale Uploadgeschindigkeit von 75,4 Mbit/s bei 20 MHz (Kanal-)Bandbreite, mit Spitzendatenraten von 1497,8 Mbits/s bei LTE Advanced und 100 MHz Bandbreite.[1]
  • Geringere Latenzen von unter 5 ms bei kleinen Datenpaketen und optimalen Bedingungen. Kürzere Latenzen für Handover und Verbindungsaufbau
  • Je nach Frequenzband werden Relativgeschwindigkeiten zwischen mobilen Teilnehmer und der Basisstation von bis 350 km/h oder 500 km/h unterstützt.
  • Möglichkeit von FDD, TDD und halb-duplex FDD.
  • Alle Frequenzbänder aus IMT Systemen (definiert durch die ITU-R)
  • Flexible Bandbreiten von 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz und 20 MHz. Zum Vergleich: UMTS nutzt eine feste Bandbreite von 5 MHz.
  • Die spektrale Effizienz wurde um den Faktor zwei bis fünf verbessert, in Vergleich HSPA release 6.
  • Zellradien von einigen Metern (Femtozelle und Picozelle) bis zu 100 km Makrozelle.
  • Vereinfachte Kernarchitektur. Die Netzwerkseite besteht nur aus enodeBs.
  • Interoperabilität zu älteren Mobilfunkstandards wie GSM/EDGE, UMTS, CDMA2000, WiMAX.
  • Das Netz ist generell paketvermittelnd und nicht mehr leitungsvermittelnd.

Architektur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

E-UTRA besteht auf Netzwerkseite nur aus eNodeBs. Diese spielen eine größere Rolle als noch im UMTS-Radio Access Network. Ein eNodeB vereint Techniken des NodeBs und des Radio Network Controllers. Durch diese Vereinfachung sinken die Latenzen im kompletten RAN. Die Verbindung zum Core findet über einen paketvermittelnden S1-Link statt. eNodeBs untereinander können sich über X2 unterhalten.

Berechnung des E-UTRA cell identifier[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der cell identifier dient zur eindeutigen Identifikation der Zelle. Er berechnet sich (dezimal aus):

Ein Beispiel: Die eNodeB ID ist die 100, die lokale Zelle hat die ID 1, daraus ergibt sich als cell identifier:

E-UTRA Endgeräte Kategorien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Seit 3GPP Release 8 werden fünf LTE-Endgeräte-Kategorien unterstützt. Mit 3GPP Release 10, die als LTE-Advanced bezeichnet wird, wurden drei neue Gerätekategorien eingeführt und zwei weitere mit 3GPP Release 11.[1]

Endgeräte
Kategorien
Maximale L1 Datenrate Maximale Anzahl an
DL-MIMO Datenströmen
3GPP
Release
downlink uplink
Kategorien 00 1,0 Mbit/s 1,0 Mbit/s 1 Release 12
Kategorien 01 10,3 Mbit/s 5,2 Mbit/s 1 Release 08
Kategorien 02 51,0 Mbit/s 25,5 Mbit/s 2 Release 08
Kategorien 03 102,0 Mbit/s 51,0 Mbit/s 2 Release 08
Kategorien 04 150,8 Mbit/s 51,0 Mbit/s 2 Release 08
Kategorien 05 299,6 Mbit/s 75,4 Mbit/s 4 Release 08
Kategorien 06 301,5 Mbit/s 51,0 Mbit/s 2 oder 4 Release 10
Kategorien 07 301,5 Mbit/s 102,0 Mbit/s 2 oder 4 Release 10
Kategorien 08 2998,6 Mbit/s 1,497,8 Mbit/s 8 Release 10
Kategorien 09 452,2 Mbit/s 51,0 Mbit/s 2 oder 4 Release 11
Kategorien 10 452,2 Mbit/s 102,0 Mbit/s 2 oder 4 Release 11

Anmerkung: Obige Datenraten beziehen sich auf eine Kanalbandbreite von 20 MHz. Wenn die Bandbreite geringer ist, sinken dementsprechend auch die L1-Datenraten.

E-UTRA Versionen(Releases)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Wie alle 3GPP-Standards sind auch die E-UTRA Versionen strukturiert:

  • Release 8, eingefroren 2008, erste LTE-Spezifikation
  • Release 9, eingefroren 2009, einige Erweiterungen auf der physischen Ebene; Einführung von MIMO beam-forming
  • Release 10, eingefroren 2011, Einführung einiger LTE-Advanced-Möglichkeiten, wie Carrier Aggregation, Uplink SU-MIMO, Weiterleitung über Relays und Erhöhung der L1-Spitzendatenrate

Alle Versionen sind abwärtskompatibel, d. h. Release-8-Geräte arbeiten in Release-10-Netzen und Release-10-Geräte können in Release-8-Netzen arbeiten.

E-UTRA-Bänder[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

E-UTRA
Band
Uplink (UL)
BS empfangen
UE senden (MHz)
Downlink (DL)
BS senden
UE empfangen (MHz)
Duplex
mode
Kanal
Bandbreite
(MHz)
gebräuchliche Bezeichnungen Frequenz
Band
(MHz)
Duplex Abstand (MHz)
1 1920 – 1980 2110 – 2170 FDD 5, 10, 15, 20 IMT 2100 190
2 1850 – 1910 1930 – 1990 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS 1900 80
3 1710 – 1785 1805 – 1880 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 DCS 1800 95
4 1710 – 1755 2110 – 2155 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 AWS (AWS-1) 1700 400
5 824 – 849 869 – 894 FDD 1.4, 3, 5, 10 CLR 850 45
6 830 – 840 875 – 885 FDD 5, 10 UMTS 800 (ersetzt durch Band 19) 850 45
7 2500 – 2570 2620 – 2690 FDD 5, 10, 15, 20 IMT-E 2600 120
8 880 – 915 925 – 960 FDD 1.4, 3, 5, 10 E-GSM 900 45
9 1749.9 – 1784.9 1844.9 – 1879.9 FDD 5, 10, 15, 20 UMTS 1700 / Japan DCS
(Untermenge von Band 3)
1800 95
10 1710 – 1770 2110 – 2170 FDD 5, 10, 15, 20 Erweitertes AWS Band
(Obermenge von Band 4)
1700 400
11 1427.9 – 1447.9 1475.9 – 1495.9 FDD 5, 10 Unterer PDC Bereich 1500 48
12 699 – 716 729 – 746 FDD 1.4, 3, 5, 10 Untere SMH Blöcke A/B/C 700 30
13 777 – 787 746 – 756 FDD 5, 10 Oberer SMH Block C 700 −31
14 788 – 798 758 – 768 FDD 5, 10 Oberer SMH Block D 700 −30
15 1900 – 1920 2600 – 2620 FDD 5, 10 Reserviert 700
16 2010 – 2025 2585 – 2600 FDD 5, 10, 15 Reserviert 575
17 704 – 716 734 – 746 FDD 5, 10 Untere SMH Blöcke B/C
(Untermenge von Band 12)
700 30
18 815 – 830 860 – 875 FDD 5, 10, 15 Japan unteres 800er Band 850 45
19 830 – 845 875 – 890 FDD 5, 10, 15 Japan oberes 800er Band
(Obermenge von Band 6)
850 45
20 832 – 862 791 – 821 FDD 5, 10, 15, 20 Digitale Dividende 800 −41
21 1447.9 – 1462.9 1495.9 – 1510.9 FDD 5, 10, 15 Oberes PDC Band 1500 48
22 3410 – 3490 3510 – 3590 FDD 5, 10, 15, 20 3500 100
23 2000 – 2020 2180 – 2200 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 S-Band (AWS-4) 2000 180
24 1626.5 – 1660.5 1525 – 1559 FDD 5, 10 L-Band (US) 1600 −101.5
25 1850 – 1915 1930 – 1995 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 Erweitertes PCS Band
(Obermenge von Band 2)
1900 80
26 814 – 849 859 – 894 FDD 1.4, 3, 5, 10, 15 Erweitertes CLR Band
(Obermenge von Bändern 5, 6, 18 und 19)
850 45
27 807 – 824 852 – 869 FDD 1.4, 3, 5, 10 SMR
(angrenzend an Band 5)
850 45
28 703 – 748 758 – 803 FDD 3, 5, 10, 15, 20 Digitale Dividende II 700 55
29 N/A 717 – 728 FDD 3, 5, 10 Untere SMH Blöcke D/E
(Carrier Aggregation nur mit Bändern 2/4/23/30)
700 N/A
30 2305 – 2315 2350 – 2360 FDD 5, 10 WCS Blöcke A/B 2300 45
31 452.5 – 457.5 462.5 – 467.5 FDD 1.4, 3, 5 450 10
32 N/A 1452 – 1496 FDD 5, 10, 15, 20 L-Band
(Carrier Aggregation nur mit Band 20)
1500 N/A
nicht zugewiesen 1915 – 1920 1995 – 2000 FDD AWS-2 (EPCS Block H)
(benachbart zu Band 25)
1900 80
nicht zugewiesen 1755 – 1780 2155 – 2180 FDD AWS-3 (adjacent to band 4) 1700 400
Entwicklungsband 1980 – 2010 2170 – 2200 FDD MSS (benachbart zu Band 1) 2100 190
33 1900 – 1920 TDD 5, 10, 15, 20 Pre-IMT
(Untermenge von Band 39)
2100
34 2010 – 2025 TDD 5, 10, 15 IMT 2100
35 1850 – 1910 TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS (Uplink) 1900
36 1930 – 1990 TDD 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 PCS (Downlink) 1900
37 1910 – 1930 TDD 5, 10, 15, 20 PCS (Duplex Abstand) 1900
38 2570 – 2620 TDD 5, 10, 15, 20 IMT-E (Duplex Abstand)
(Untermenge von Band 41)
2600
39 1880 – 1920 TDD 5, 10, 15, 20 DCS-IMT Lücke 1900
40 2300 – 2400 TDD 5, 10, 15, 20 2300
41 2496 – 2690 TDD 5, 10, 15, 20 BRS / EBS 2500
42 3400 – 3600 TDD 5, 10, 15, 20 3500
43 3600 – 3800 TDD 5, 10, 15, 20 3700
44 703 – 803 TDD 3, 5, 10, 15, 20 APT 700
E-UTRA
Band
Uplink (UL)
BS empfangen
UE senden (MHz)
Downlink (DL)
BS senden
UE empfangen (MHz)
Duplex
mode
Kanal
Bandbreite
(MHz)
gebräuchliche Bezeichnungen Frequenz
Band
(MHz)
Duplex Abstand (MHz)

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c 3GPP TS 36.306 E-UTRA User Equipment radio access capabilities