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Wie WLAN, UMTS und LTE immer weiter zusammenrücken Offloadingstrategien für Mobilfunk

| Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Trotz Digitaler Dividende wird es für Mobilfunkprovider eng im Äther. IP-Insider zeigt, welche Strategien und Techniken die rasant steigenden Breitbandanforderungen der mobilen Gesellschaft zu verträglichen Kosten meistern sollen.

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Die Nachfrage an Datendiensten steigt schneller als Makrozellen skalieren. Offloading-Strategien könnten das „Capacity Gap“ verkleinern.
Die Nachfrage an Datendiensten steigt schneller als Makrozellen skalieren. Offloading-Strategien könnten das „Capacity Gap“ verkleinern.
(Bild: Ruckus)

Nicht mehr als den sprichwörtlichen Tropfen auf heißem Stein dürfte WLAN-Ausrüster Ruckus Wireless (Ruckus) in der aktuellen Versteigerung freier Frequenzen durch die Bundesnetzagentur sehen. Vom Anbieter zitierte Zahlen der Signals Research Group prognostizieren nämlich ein wachsendes „Capacity Gap“; das heißt: die Nachfrage nach mobilen Datendiensten wächst mindestens doppelt so schnell wie neue Basisstationen, Spektren oder Funkstandards diesen Bedarf zu decken vermögen.

Zudem ist der Betrieb von Mobilfunknetzen vergleichsweise teuer. Das bezieht sich nicht nur auf öffentlichkeitswirksame Frequenzversteigerungen – die bei der Bundesnetzagentur eingegangenen Höchstgebote für „Mobiles Breitband – Projekt 2016“ summierten sich schließlich auf 5,1 Milliarden Euro. Hinzu kommen beträchtliche Ausgaben für Errichtung und Betrieb entsprechender Infrastrukturen. Nachfolgend sollen verschiedene Ansätze skizziert werden, die sich eben dieser Problematiken annehmen.

Wenig neu, aber für bestimmte Szenarien noch immer aktuell sind Femtozellen – also Mobilfunkbasen mit vergleichsweise wenig Sendeleistung und Reichweite. Die direkt beim Kunden installierten Basisstationen ergänzen Macro-Cell-Funktürme und sollen so die Versorgung mobiler Endgeräte innerhalb von Gebäuden sicherstellen. Die kurze Reichweite der Femtozellen kann dabei als Vorteil gelten, weil damit auch das Störpotenzial sinkt. Somit können knappe Frequenzen also effizient genutzt werden.

WLAN und Mobilfunk nebeneinander...

Mittlerweile gibt es derlei Funkzellen sogar mit eingebauten WLAN-Access-Points. Ein Beispiel hierfür ist der "Nokia Flexi Zone Indoor Pico with Ruckus". Die Lösung ist jedoch als zwei Geräte in einem Gehäuse zu verstehen und nicht mit dem unter „Hotspot 2.0“ bekannten Roaming zwischen WLAN und Mobilfunk zu verwechseln.

...und miteinander

„Hotspot 2.0“ soll Mobilfunkinfrastrukturen derweil per nahtlosem Offloading entlasten. Die auch als „Passport“ bekannte Technik nutzt dabei den Standard 802.11u und erleichtert Mobilfunkkunden die Einwahl in WLANs. Nutzer können sich dabei nicht nur über Name und Passwort oder X.509-Zertifikate authentifizieren. Zusätzlich sieht das Verfahren eine nahtlose, SIM-basierende Authentifizierung vor.

Die per Hotspot 2.0 bereitgestellte Infrastruktur muss nicht vom Provider des Endkunden selbst betrieben werden. Mit entsprechenden Roaming-Abkommen können Mobilfunkanbieter also auf bestehende WLANs anderer Anbieter zurückgreifen und auch Sprachdienste über entsprechende Dienstgüten absichern (QoS Mapping von Differentiated Services Codepoints auf Layer-2-Luftschnittstelle). Das spart im Idealfall nicht nur Kosten, sondern verhindert auch redundante und sich womöglich gegenseitig störende Netze an einem Ort.

Sinnvoll ist eine solche Vorgehensweise an Plätzen mit hoher Personendichte. Ruckus hat zur Fußball-WM 2014 beispielsweise ein Konsortium vier brasilianischer Netzbetreiber mit WiFi-Systemen beliefert, die in Turnierstadien installiert wurden. An den Veranstaltungsorten wurde schließlich dreimal mehr Traffic per WLAN abgewickelt als per 3G/4G.

Flexible Datenkanäle für verschiedene Tarife

Softwareanbieter Amdocs bestätigt: 80 Prozent der mobilen Datennutzung findet dann statt, wenn Nutzer wenig mobil sind. Mit seinen "Smart Net"-Lösungen hilft der Hersteller Anbietern dabei, diese Erkenntnisse in passende Geschäftsmodelle umzusetzen. Auf Smartphones der Endkunden läuft hierfür ein „Smart Net Agent“, der abhängig von Tarif und Netzauslastung die passende Netzanbindung realisiert – also dynamisch zwischen Mobilfunk und in der Umgebung vorhandenen Access Points umschaltet.

WLAN als Femto-Ersatz

Auf angepasste Clients setzt auch der britische Provider EE. Der hatte Anfang April ein WiFi-Calling genanntes Angebot gestartet. Ein entsprechend angepasstes Smartphone vorausgesetzt, können Anwender damit auch über WLANs telefonieren. Im Gegensatz zu klassischen Over-The-Top-Diensten (OTT) dürfen Anwender dabei die reguläre Telefonieschnittstelle ihres Handys nutzen – müssen also keinen zusätzlichen Messenger starten, wie das bei WhatsApp oder Skype der Fall wäre.

Ein von EE vorgeschlagenes Einsatzgebiet ähnelt dabei dem einer Femto-Zelle: In ländlichen Regionen soll WiFi-Calling für zuverlässige Telefonate per Handy sorgen. Das dürfte freilich nur bei einem entsprechend eng ausgebauten Breitbandnetz funktionieren.

Interessanter ist derweil das per Imagefilm dokumentierte Szenario per WLAN telefonierender Menschen in der Londoner U-Bahn. Warum EE hier allerdings nicht auf zuverlässige Mobilfunkfrequenzen setzt, wollte uns der Anbieter auf Nachfrage nicht verraten. Schließlich könnte man annehmen, dass die offenen WLAN-Frequenzen deutlich störanfälliger sind als exklusiv zugewiesene Mobilfunkbänder. Zudem sollte die Reichweite des 5-GHz-Spektrums kürzer ausfallen als die der niedrigeren Mobilfunkfrequenzen. Branchenkenner gehen allerdings davon aus, dass eine WLAN-Infrastruktur deutlich kostengünstiger einzuführen ist als „echte“ Mobilfunktechnik.

Protokolle gehen fremd

Statt zwischen WiFi und Mobilfunk zu vermitteln, soll LTE-U direkt auf die bislang von WLAN genutzten Frequenzen zugreifen. Der aktuell vom 3rd Generation Partnership Project (3GPP) und verschiedenen Herstellern diskutierte Ansatz ist dabei nicht ohne Probleme, denn mit zunehmender Verbreitung von 5-GHz-WLANs dürfte auch das gegenseitige Störpotential ansteigen. Trotz allem hatte Huawei bereits im Vorjahr eine U-LTE genannte Lösung präsentiert, die (kostenpflichtig und exklusiv) lizenzierte Mobilfunkfrequenzen und frei nutzbare Bänder zusammenfasst, um die Nutzererfahrung zu verbessern.

Ob und wann LTE-U tatsächlich auf den Markt kommt, ist aber noch nicht abzusehen. Bislang ist sogar noch unklar, ob inwieweit klassische Terminals für das Verfahren taugen. Amdocs geht davon aus, dass sich zumindest einige der derzeit erhältlichen Smartphones per Software-Update nachrüsten lassen; laut Ruckus brauche es hierfür eine neue Hardware. Die Chiphersteller Intel und Broadcom wollten uns auf Nachfrage nichts über ihre Pläne zu möglichen LTE-U-Chipsets verraten; Qualcomm ignorierte unsere diesbezügliche Anfrage ohne jegliche Reaktion.

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