Welche Vorteile bietet das neu aufkommende LTE-A?

Die Kommunikationsnetzwerktechnologie der fünften Generation von SK Telecom heißt „Tri-Band Long Term Evolution-Advanced“ (LTE-A) und ist das Netzwerk der nächsten Generation des Kommunikationsnetzwerks der vierten Generation „Long Term Evolution“ (LTE).

Das Netzwerk anderer Leute

Während im Land noch immer darüber gestritten wird, wann FDD-Lizenzen ausgegeben werden, hat Smecta die Welt mit seiner Internetgeschwindigkeit überrascht.

Vor Kurzem gab der südkoreanische Telekommunikationsbetreiber SK Telecom den offiziellen Start der kommerziellen Nutzung von Triband LTE-A bekannt. Gleichzeitig hat Samsung offiziell das erste Smartphone herausgebracht, das LTE-A Tri-Band CA unterstützt: Galaxy Note 4 LTE-A. Tatsächlich gab SK Telecom bereits im Januar dieses Jahres die erfolgreiche Entwicklung der weltweit ersten „LTE-A-Dreiband-Carrier-Aggregation“-Technologie bekannt. Das diesmal vorgestellte Galaxy Note 4 LTE-A ist mit Qualcomms neuestem 64-Bit-Prozessor Snapdragon 810 und integriertem LTE-A Cat.9-Modem ausgestattet und markiert damit die Reife der entsprechenden Chipsätze und Geräte für die kommerzielle Nutzung von Tri-Band LTE-A.

Zuvor war die Trägeraggregation in zwei Frequenzbändern erreicht worden. Hong Kong Mobile Communications (CSL) erreichte im September letzten Jahres die höchsten 20 MHz+20 MHz. Den Koreanern gelang erstmals eine Dreiband-Trägeraggregation, genauer gesagt 20 MHz + 10 MHz + 10 MHz. Obwohl die Gesamtzahl der Frequenzbänder ähnlich zu sein scheint und die theoretische maximale Downloadrate 300 Mbit/s erreicht hat (Berechnungen zufolge dauert das Herunterladen eines 1 GB großen Films nur 19 Sekunden), stellt die Dreiband-Trägeraggregation einen komplexeren technologischen Durchbruch dar.

Technische Merkmale von LTE-A

Was ist LTE-A? In einigen Berichten wird die derzeitige kommerzielle Nutzung von Triband LTE-A durch SK Telecom als fünfte Kommunikationsgeneration bezeichnet, was jedoch in Wirklichkeit eine Abweichung im Verständnis von LTE-A und LTE darstellt.

Genau genommen handelt es sich bei LTE-A um eine Weiterentwicklung der LTE-Technologie. Auf dem Treffen in Quebec im November 2004 legte 3GPP den langfristigen Evolutionsplan für das 3G-System fest, das später allgemein als LTE bekannt wurde. Im März 2008 hat die Internationale Fernmeldeunion (ITU) die Standardisierungsarbeiten für LTE im Wesentlichen abgeschlossen. Die ersten beiden Versionen von LTE, Release 8 und Release 9, erfüllten nicht die Spitzenanforderung der ITU von 1 Gbit/s für 4G und werden allgemein als 3,9G oder Quasi-4G bezeichnet. Anschließend wurde LTE R10 auf der Grundlage von R8/R9 eingeführt, integrierte eine neue technische Architektur und erfüllte tatsächlich die Spitzenratenanforderungen der ITU. LTE R10 und nachfolgende Versionen werden als LTE-Advanced (LTE-A) bezeichnet und können als echtes 4G angesehen werden. Im Januar 2012 hat die ITU LTE-A als eine der 4G-Technologien zugelassen und LTE R12 durchläuft derzeit die Standardzertifizierung.

LTE-A ist keine unabhängige Technologie, sondern ein Technologiesatz, der aus einer Reihe erweiterter Funktionen in R10 und nachfolgenden Versionen des Standards besteht, wie etwa Trägeraggregation, High-Order-MIMO, erweiterte Interzell-Interferenzkoordination und Relay.

1. Trägeraggregation

Die Spektrumressourcen sind immer begrenzt. Insbesondere in einem Marktumfeld mit boomendem Netzwerkverkehr besteht der direkteste Weg, die hohen Spitzenanforderungen von LTE-A zu erfüllen, darin, die Übertragungsbandbreite zu erhöhen. Ziel der Trägeraggregation ist die Zusammenführung mehrerer kontinuierlicher oder diskreter Träger mit schmaler Bandbreite zu einem breiteren Gesamtspektrum, das nicht nur den höheren Anforderungen des LTE-A-Systems an die Systembandbreite gerecht wird, sondern auch fragmentierte Spektrumressourcen effektiv nutzt.

Alle prahlen: Welche Vorteile hat LTE-A außer der Geschwindigkeit noch?

LTE verwendet die OFDM-Mehrfachzugriffstechnologie, um Hochgeschwindigkeitsdatenströme in seriell-parallele Daten umzuwandeln und Frequenzressourcen in Unterträgereinheiten zuzuweisen. Abhängig von der Anzahl der Unterträger können verschiedene Systembandbreiten von 1,4, 3, 5, 10, 15 und 20 MHz unterstützt werden, wobei die maximale Übertragungsbandbreite 20 MHz beträgt. LTE-A aggregiert mehrere abwärtskompatible LTE-Träger und unterstützt die gleichzeitige Aggregation von bis zu 5 Trägern, um eine Übertragungsbandbreite von 100 MHz zu erreichen. LTE-A-Endgeräte können auf mehrere Träger zugreifen oder auf einen LTE-Träger zugreifen, um normal zu funktionieren.

Man kann sagen, dass die Trägeraggregation die Grundlage für den Betrieb von LTE-A-Systemen mit großer Bandbreite ist und eine wichtige Komponente und einen Schwerpunkt von LTE-A darstellt. Für Betreiber ist die Carrier-Aggregation-Technologie entscheidend dafür, ob sie einen „Spitzenratenvorteil“ erzielen können. Das Tri-Band-LTE-A von SK Telecom kann als gleichzeitige Aggregation von drei LTE-Trägern verstanden werden.

2. MIMO höherer Ordnung

Die High-Order-MIMO-Technologie ist eine weitere Schlüsseltechnologie zur Verbesserung des Durchsatzes von LTE-Systemen und zugleich eine der repräsentativen Technologien von 4G. Ohne die Bandbreite zu erhöhen, können die Kapazität und die Spektrumnutzung des Kommunikationssystems durch den Einsatz mehrerer Antennen auf der Sende- und Empfangsseite vervielfacht werden. Release 8 unterstützt die parallele Übertragung von bis zu vier Datenströmen und erreicht dabei eine Spitzenrate von über 300 Mbit/s bei einer Bandbreite von 20 MHz. Die LTE-A-Downlink-Übertragung wird von den 4 auf 8 Antennen von LTE erweitert und unterstützt bis zu 8 Schichten und zwei Codewortströme. R10 und R11, die 2011 bzw. 2012 fertiggestellt wurden, können die Downlink-Spitzenrate auf 3 Gbit/s und die Downlink-Spitzenspektrumeffizienz auf 30 Bit/s/Hz erhöhen.

3. Drahtlose Relaistechnologie

Herkömmliche Basisstationen müssen vor Ort kabelgebundene Verbindungen für die „Backhaul-Übertragung“ bereitstellen, während Relaisstationen die Backhaul-Übertragung auf der Netzwerkseite über drahtlose Verbindungen durchführen. Sie sind klein, leicht und einfach zu platzieren. Mithilfe der Relais-Weiterleitung an Relaisstationen kann die Netzabdeckung auf Bereiche außerhalb der Zelle und andere Funklöcher ausgeweitet werden. Gleichzeitig kann durch die Reduzierung der Signalausbreitungsdistanz der Datendurchsatz an Hotspots effektiv verbessert und so die Netzwerkqualität sichergestellt werden.

Der LTE-A-Trend kommt

Die von Südkorea eingeführte LTE-A-Triband-Carrier-Aggregation-Technologie hat einen rasanten LTE-A-Trend für die einheimische Bevölkerung ausgelöst, die den Unterschied zwischen TDD und FDD noch nicht erkannt hat.

LTE-Benutzer haben gezeigt, dass sie über ein enormes Datenverkehrsvolumen verfügen. Daten zeigen, dass in den ersten vier Monaten des Jahres 2014 die durchschnittliche Datennutzung von LTE-Benutzern in Hongkong fast doppelt so hoch war wie die von 3G-Benutzern. Im Juli 2013 gab der US-amerikanische Betreiber Verizon bekannt, dass 57 Prozent des mobilen Datenverkehrs in seinem Netzwerk über LTE übertragen würden. Die Auswertung des Datenverkehrsverbrauchs von 4G-Benutzern steht in hohem Maße im Einklang mit der Reaktion der Betreiber auf die „Pipeline“-Krise.

Eine weitere peinliche Tatsache für die Betreiber ist jedoch, dass WLAN immer noch eine wichtige Rolle bei der Deckung des schnell steigenden Datenbedarfs der Benutzer spielt. In allen großen LTE-Märkten machen WLAN-Daten immer noch 75–90 % der gesamten mobilen Daten aus. Mit anderen Worten: Der Datenbedarf der Benutzer steigt rapide an, doch das 4G-Netz mit seiner stark erhöhten Kapazität hat seine Umleitungswirkung bei der Bewältigung größeren Datenverkehrs in den meisten Fällen noch nicht voll unter Beweis gestellt.

Am Beispiel des Hochgeschwindigkeitszugs können wir das Gefühl besser verstehen. Über den Hochgeschwindigkeitsverkehr wurde lange Zeit viel diskutiert, doch letztendlich stellte sich heraus, dass sich jeder für die Fahrt mit dem Hochgeschwindigkeitszug oder für Fernreisen für das Flugzeug entschied. Mit der Weiterentwicklung der Hochgeschwindigkeitsbahntechnologie hat das Unternehmen beschlossen, Hochgeschwindigkeitszüge mit Schlafwagen für lange Strecken und Hochgeschwindigkeitszüge für den Intercity-Verkehr auf den Markt zu bringen.

Mit der beschleunigten Kommerzialisierung von LTE-A und seinen technischen Kostenvorteilen wurde der Ausbau des LTE-A-Netzes im Jahr 2014 von den Betreibern stark vorangetrieben. Laut GSA-Statistiken haben bis Oktober 2014 21 Betreiber in 14 Ländern weltweit, darunter Japan, Südkorea, die USA, Frankreich usw., kommerzielle LTE-A-Netze auf Basis der Carrier-Aggregation-Technologie eingeführt und über 79 Betreiber führen derzeit Netzausbau- oder -versuche durch.

Das Tempo der Kommerzialisierung von LTE-A hat sich in den letzten Jahren, angeführt von Hongkong und Südkorea, schrittweise beschleunigt. Südkorea ist das Land, das am aggressivsten kommerzielle LTE-A-Netzwerke fördert. Alle drei größten Betreiber in Südkorea haben LTE-A-Dienste auf Basis der Carrier-Aggregation eingeführt. Das Land verfügt bereits über fast 210.000 LTE-A-Basisstationen, was 47 % der Anzahl der LTE-Basisstationen entspricht (fast die Hälfte der LTE-Basisstationen wurde zu LTE-A-Basisstationen aufgerüstet!). Im Dezember 2014 kündigten die singapurischen Telekommunikationsbetreiber M1 und SingTel die Einführung kommerzieller LTE-A-Netzwerke an und versprachen, dass alle 4G-Kunden mit kompatiblen Geräten LTE-A-Dienste ohne zusätzliche Kosten nutzen können. Telstra kündigte die Einführung kommerzieller LTE-A-Dienste an; Gleichzeitig startete der saudi-arabische Betreiber STC das weltweit einzige TDD-LTE-A-Netzwerk.

Der rasante Trend zu LTE-A-Netzen steht unmittelbar bevor. Wenn der Wind weht und die Wolken aufziehen, halten Sie sich gut fest, und halten Sie Ihre Brieftasche gut fest.

Als Gewinner des Qingyun-Plans von Toutiao und des Bai+-Plans von Baijiahao, des Baidu-Digitalautors des Jahres 2019, des beliebtesten Autors von Baijiahao im Technologiebereich, des Sogou-Autors für Technologie und Kultur 2019 und des einflussreichsten Schöpfers des Baijiahao-Vierteljahrs 2021 hat er viele Auszeichnungen gewonnen, darunter den Sohu Best Industry Media Person 2013, den dritten Platz beim China New Media Entrepreneurship Competition Beijing 2015, den Guangmang Experience Award 2015, den dritten Platz im Finale des China New Media Entrepreneurship Competition 2015 und den Baidu Dynamic Annual Powerful Celebrity 2018.