Aufgaben:Aufgabe 4.5: LTE vs. LTE–Advanced

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Neuerungen bei LTE–Advanced

Im Sommer 2011 steht nun LTE kurz vor der kommerziellen Nutzung und in immer mehr Großstädten wird derzeit mit dem Auf– und Ausbau begonnen.  Auch wenn – ähnlich wie bei vorherigen Standards – noch einige Zeit vergehen wird, bis alle Interessenten die Vorzüge dieses Mobilfunksystems der vierten Generation werden nutzen können:   $ {\rm LTE}$  ist auf dem Vormarsch.

Gleichzeitig ist bereits der Nachfolger  ${\rm LTE–Advanced}$  $($kurz  $\rm LTE–A)$  in der Endphase der Spezifizierung angekommen.

• Im Vergleich zu LTE werden hier die Geschwindigkeiten grob gesprochen mehr als verdreifacht.
• Dies zeigt, dass sich auch im Jahr 2011 – fast 20 Jahre nach der ersten Euphorie – "Moore’s Law"  noch auf den Mobilfunk anwenden lässt.
• Mit einer kontinuierlichen technischen Weiterentwicklung ist zu rechnen.

Hinweise:

• Die Aufgabe gehört zum Kapitel  LTE–Advanced – eine Weiterentwicklung von LTE.
• In obiger Grafik sind einige der Neuerungen beim Übergang von LTE auf LTE–A zusammengestellt.
• Bezug genommen wird außer auf LTE und LTE–Advanced auch auf andere neuere Standards wie  WiMAX  und  UMB  (Ultra Mobile Broadband).

Fragebogen

1

Welche Standards stehen in direkter Konkurrenz zu  $\rm LTE$  bzw.  $\rm LTE–A$?

	LTE–B,
	LTE2,
	WiMAX,
	UMB,
	W–CDMA.

2

Was soll mit den "Relay Nodes" in LTE–Advanced erreicht werden?

	Ein besseres QoS  (Quality of Service).
	Höhere Übertragungsraten in der Nähe der Basisstationen.
	Eine größere Robustheit durch mehrfache gleichzeitige Übertragung.
	Eine Erhöhung der Reichweite der Zellen.

3

Warum werden die theoretisch möglichen Datenraten praktisch nicht erreicht?

	Die Spezifizierung war zu optimistisch.
	Viele gleichzeitige Nutzer führen zu einer Degradation.
	Einfluss von Abschirmungen durch Gebäude, etc.
	Die verfügbare Hardware bremst das theoretisch schnelle Netz aus.
	Es gibt Probleme mit der Umsetzung von Sprachverbindungen.

4

Worin liegt das Potential von WiMAX und dessen Nachfolger?

	WiMAX bietet große Reichweiten und hohe Datenraten gleichermaßen.
	WiMAX ist wesentlich schneller als LTE bzw. LTE–Advanced.
	WiMAX wird durch die Bundesregierung besonders unterstützt.

Musterlösung

Musterlösung

(1)  Richtig sind die Antworten 3 und 4. LTE–B und LTE2 sind dagegen reine Phantasienamen.

• "Ultra Mobile Broadband"  $\rm (UMB)$  stellt einen Konkurrenzentwurf zu LTE dar, wird aber der dritten Generation zugerechnet.
• Es wurde vom  3GPP2  ("Third Generation Partnership Project 2") spezifiziert, während LTE auf  3GPP ("Third Generation Partnership Project") zurückgeht.
• Das 3GPP2 wurde nahezu zeitgleich mit dem fast namensgleichen 3GPP im Dezember 1998 gegründet, offenbar aufgrund von unüberbrückbaren ideologischen Differenzen.
• Der Erfolg von UMB erscheint aber – zumindest in Europa – mehr als fraglich, denn schon der Vorgänger  cdma2000, für den auch die Bezeichnung  W–CDMA  gebräuchlich ist, spielt so gut wie keine Rolle mehr.
• "Worldwide Interoperability for Microwave Access"  $\rm (WiMAX)$  ist ein Synonym für Funksysteme nach dem IEEE-Standard 802.16.  Diese sollen in einer mobilen Variante LTE ebenfalls Konkurrenz machen.
• Laut Auskunft der Entwickler gibt es derzeit (2011) schon fast 600 auf WiMAX basierende Funknetze in 150 Ländern.

(2)  Richtig sind die Antworten 1 und 4:

• Die "Relay Nodes"  sind quasi zusätzliche Basisstationen an den Zellenrändern und sorgen im Endeffekt für eine verbesserte Servicequalität, da damit Unterbrechungen beim Wechsel zwischen Zellen seltener werden.
• Gleichzeitig erhöhen sie die Reichweite.

(3)  Richtig sind die Antworten 2, 3 und 5:

• Der am stärksten begrenzende Faktor für die tatsächlich erreichbare Datenrate ist, dass sich die Nutzer von Mobilfunksystemen die zur Verfügung stehende Bandbreite generell teilen müssen.
• Man spricht von einem „Shared Medium”.  Sprachverbindungen bremsen zudem das Netz aus.  In kleinen Zellen ohne Sprachnutzer erreicht man allerdings fast die angegebene Rate.
• Aber auch Abschirmungen durch Wände oder andere Hindernisse führen zu einer geringeren Datenrate.
• Die Hardware steht hingegen schon heute ausreichend zur Verfügung, um die theoretisch möglichen Übertragungsraten auch wirklich zu erreichen.  Ältere Geräte werden die volle Geschwindigkeit allerdings nicht leisten können.

(4)  Richtig ist nur die Antworten 1:

• WiMAX ist in zwei verschiedenen Standards spezifiziert, einem mobilen, der eine hohe Reichweite bei weiterhin vergleichsweise hohen Datenraten bietet, sowie einem stationären, der beispielweise in einem typisch urbanen Szenario eine sechsmal höhere Reichweite als WLAN besitzt und diesem Standard somit Konkurrenz machen will.
• Die erreichbaren Datenraten von WiMAX und LTE sind ähnlich.
• Die Antwort 3 ist ausdrücklich falsch:  Die Bundesregierung unterstützt LTE, nicht WiMAX.