Allgemeines zum Mobilfunkstandard LTE

Entwicklung der Mobilfunkteilnehmer bis 2010

Während der letzten Jahre hat die Anzahl der Mobilanschlüsse drastisch zugenommen. Die Grafik zeigt für die Jahre 2004 bis 2010 bei den absoluten Zahlen der mobilen Endgeräte (rote Balken, linke Skala) eine Zunahme von 1.8 auf ca. 5 Milliarden weltweit. Die blauen Balken (linke Skala) zeigen die Entwicklung der Weltbevölkerung im gleichen Zeitraum. Die (prozentuale) Anzahl der Mobiltelefone (grüne Kurve, rechte Skala) bezogen auf die Weltbevölkerung ist in den Jahren 2004 bis 2010 von knapp 30% auf über 70% gestiegen. Dabei fließen natürlich Nutzer mit mehr als einem Mobiltelefon in die Statistik ein. 2010 besaßen also keineswegs 70% der Weltbevölkerung ein Mobiltelefon.

Überproportional zugenommen hat – insbesondere seit der Einführung von Flatratetarifen – die Nutzung mobiler Datendienste. Die folgende Aussagen beziehen sich auf das Jahr 2010:

Der globale mobile Datenverkehr verzeichnete 2010 einen Zuwachs um 159 Prozent und ist damit deutlich stärker angestiegen als erwartet. Mobile Datenübertragung verursacht bereits jetzt mehr Netzwerkbelastung als die Sprachübertragung im Mobilfunknetz.

Allein der mobile Datenverkehr war damit im Vergleichsjahr 2010 dreimal so groß wie das komplette Verkehrsaufkommen im Jahr 2000 (damals vorwiegend Sprachübertragung).

Obwohl Smartphones 2010 nur 13 Prozent aller mobilen Endgeräte ausmachten, waren sie für 78 Prozent der Daten– und Sprachübertragung verantwortlich.

Zu dieser Entwicklung haben auch 94 Millionen Laptop–Nutzer beigetragen, die das Internet unterwegs über UMTS–Modems nutzten. Ein solcher Laptop–Nutzer verursacht dabei im Mittel die 22–fache Datenmenge eines durchschnittlichen Smartphone–Benutzers.

Einige Eigenschaften von LTE

Das Kürzel LTE steht für Long Term Evolution und bezeichnet den neuen, UMTS nachfolgenden Mobilfunkstandard. Durch die konzeptionelle Neuentwicklung soll LTE auf lange Zeit („Long Term”) den sich immer weiter erhöhenden Bedarf an Bandbreite und nach höheren Geschwindigkeiten stillen.

Der LTE–Standard wurde erstmals 2008 als UMTS–Release 8 durch das 3GGP (Third Generation Partnership Project) – einem Konglomerat verschiedener internationaler Telekommunikationsverbände – definiert und wird seitdem kontinuierlich durch sogenannte „Releases” fortentwickelt. Durch das Bekenntnis der größten Mobilfunkanbieter weltweit ist LTE der erste (großteils) einheitliche Standard der Mobilfunktechnologie.

Man bezeichnet LTE entsprechend der UMTS–Release 8 auch als „3.9G”, da es die von der ITU (International Telecommunication Union) spezifizierten Bedingungen für den Mobilfunk der vierten Generation (4G) zunächst nicht ganz erfüllt. Das momentan neueste Release 10 (vom Juli 2011) genügt dagegen dem 4G–Standard. Im Kapitel 4.5 sind die Features dieser als LTE–A (LTE–Advanced) bezeichneten Technik angegeben.

Nachfolgend sind wichtige Systemeigenschaften von LTE stichpunktartig zusammengestellt. Einige der Aussagen entstammen der Internetseite ITWissen:

LTE basiert auf den Mehrfachzugriffsverfahren OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) im Downlink bzw. SC–FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) im Uplink. Die detaillierte Beschreibung von OFDMA und insbesondere auch dessen Unterschiede zu OFDM findet sich in Kapitel 4.3.

Die Verwendung dieses Modulationsverfahrens ermöglicht Orthogonalität zwischen den einzelnen Nutzern, was in einer erhöhten Netzwerkkapazität resultiert Holma, H.; Toskala, A.: LTE for UMTS – OFDMA and SC–FDMA Based Radio Access. Wiley & Sons, 2009. Diese Technik ermöglicht in Verbindung mit Multiple Input Multiple Output (MIMO) derzeit (2011) Spitzendatenraten von 100 Mbit/s im Downlink.

Neben der gegenüber dem 3G–System UMTS deutlich höheren Datenrate nutzt die LTE–Technik die zur Verfügung stehende Bandbreite effizienter aus. Durch die Kombination des aktuellsten Stands der Technologie mit den vorhandenen Erfahrungen von GSM und UMTS ist der neue Standard damit nicht nur sehr viel schneller, sondern zudem auch einfacher und flexibler Meyer, M.: Siebenmeilenfunk. c't 2010, Heft 25, 2010.