Der neue Mobilfunkstandard LTE: Was er wirklich kann

Der neue Mobilfunkstandard LTE (Long Term Evolution) verspricht kurze Pingzeiten von unter 20 ms und hohe Downloadraten von über 1000 MBit/s. Doch was funktioniert, wenn der CEO eines Mobilfunkanbieters als einziger Nutzer einer Funkzelle fünf Meter neben der Basisstation steht, sieht in der Praxis anders aus.

Kurzfristig kommen nur Endgeräte der sogenannten LTE-Kategorie 3 (LTE Kat3) mit bis zu 100 MBit/s auf den Markt, siehe Bild 4. Danach folgen LTE-R8-Kat5-Geräte bis 300 MBit/s. Ab 2015 rechnet man mit 1000 MBit/s-Endgeräten der Gattung LTE Advanced. Damit sollten Dienste, wie Video-Streaming, Video-Telefonie, Video-Überwachung, Tele-Medizin, VoIP und 3D-Conferencing in nie gekannter Qualität auf mobile Endgeräte kommen.

Die theoretisch erreichbaren Downloadraten kommen aber nur zustande, wenn nur ein einziger User die LTE-Funkzelle aktiv beansprucht, der LTE-Netzbetreiber 20 MHz breite Kanäle zur Verfügung stellt und optimale Funkbedingungen herrschen. Nutzen nur zwei LTE-Anwender in der gleichen Zelle nonstop Daten, dann müssen sie sich die Kapazität der LTE-Zelle teilen und können mit LTE-Kat3 nur noch eine Downloadrate von 50 MBit/s pro User erreichen, siehe Bild 6.

Das oberste Ziel von LTE in ländlichen Gebieten ist es nicht, einem einzelnen User die maximalen 100 MBit/s exklusiv anzuliefern, sondern die 100-MBit/s-Zellen so zu kalkulieren, dass dabei eine Grundversorgung der Landbevölkerung von einigen MBit/s für jeden Einzelnen heraus kommt.

LTE-Frequenz-Eigenschaften

LTE-Systeme und -Geräte können sehr flexibel auf unterschiedlichen Frequenzen senden und empfangen, etwa bei 800, 1800, 2000 und 2600 MHz. Die tieferen Frequenzen mit den längeren Wellen bei 800 MHz können viel weiter in die Fläche und viel tiefer in Gebäude hinein strahlen als die höheren Frequenzen. Deshalb wurden sie bis vor kurzem auch fast weltweit von analogen Fernsehsendern für die terrestrische TV-Versorgung großer Flächen genutzt.

Nach der Abschaltung der analogen TV-Sender konnte Deutschland seine frei gewordenen TV-Frequenzen von 790-862 MHz (digitale Dividende) als erstes großes Flächenland Europas schon am 20. Mai 2010 an die drei Mobilfunker O2, Telekom und Vodafone versteigern. Sie können nun dank LTE 800 mit relativ wenigen LTE-Funk-Stationen große Flächen mit dem mobilen Internet versorgen.

Umgekehrt gilt aber auch: Je höher die Frequenzen, desto kürzer strahlt der Funk und desto kleiner werden die Funkzellen. Das ist in dicht besiedelten Ballungsräumen erwünscht, denn je kleiner dort die Zellen sind, desto mehr Zellen kann man in einer Stadt aufspannen. So lassen sich viele Nutzer pro Quadratmeter mit schnellem, mobilen Internet versorgen.

Deshalb nimmt man LTE 2600 eher für Großstädte, in denen UMTS und HSPA schon an die Grenzen der Kapazität stoßen. Dagegen wird LTE 800 vorerst in dünn besiedelten Regionen eingesetzt. Allerdings ist LTE 800 als Ergänzung zu UMTS und HSPA später auch in großen Städten sinnvoll, weil die langen Wellen von LTE 800 leichter durch die vielen Gebäude einer großen Stadt hindurch dringen können als die kurzen Wellen von LTE 2600.