Netzwerkneutraler Mobilfunkempfang in Gebäuden

OpenG & Shared-Spektrum – WLAN und LTE verschmelzen

| Autor / Redakteur: Christopher Mendoza / Andreas Donner

OpenG kombiniert die Fähigkeiten gemeinsam verwendeter Spektren und macht so Mobilfunk dort möglich, wo bisher nur WLAN vorhanden war.
OpenG kombiniert die Fähigkeiten gemeinsam verwendeter Spektren und macht so Mobilfunk dort möglich, wo bisher nur WLAN vorhanden war. (Bild: Thomas Reimer - Fotolia.com)

Mit gemeinsam von LTE und WLAN verwendeten Funkspektren und neutralen, host-fähigen Zellen kann die Mobilfunkleistung in Innenräumen verbessert werden, ohne dass der Anwender hierzu etwas tun muss. Die Technik fasst unter dem Namen OpenG gerade Fuß.

Wer unterwegs mit seinem Smartphone in Innenräumen online gehen möchte, macht häufig eine negative Erfahrung. Oft zeigt die Mobilfunkverbindung nur einen mickrigen Balken: Beispielsweise wenn Kunden in einem Geschäft in der Schlange an der Kasse stehen und sich die Wartezeit vertreiben wollen. Bietet das Geschäft überhaupt WLAN an, ist das Log-in oft derart kompliziert, dass sich der Aufwand nicht lohnt. Stattdessen langweilen sich die Kunden in der Schlange, warten mit dem Surfen bis sie draußen sind und verlassen das Geschäft mit einer negativen Kundenerfahrung.

Doch warum ist im Innern von Gebäuden WLAN verfügbar, während gleichzeitig die Mobilfunkverbindung so schwach ist, dass sich über sie kein Gespräch führen, geschweige denn ein stabiler, schneller Internetzugang herstellen lässt?

Der Grund liegt in den Nutzungsrechten der Funkfrequenzen: In Deutschland erwerben Telefongesellschaften die alleinigen Nutzungsrechte an bestimmten Frequenzen. Dadurch können sie allein entscheiden, wo ihre Funkwellen genutzt werden dürfen oder wo ein Funkmast aufgestellt wird, der in der jeweiligen Frequenz sendet und empfängt. Um also die Funkwellen innerhalb seiner vier Wände zu nutzen, müsste ein Ladenbesitzer mit jeder einzelnen Telefongesellschaft verhandeln und sie überzeugen, einen neuen Funkturm in der Nähe oder einen Verstärker, ähnlich einem Mobilfunk Repeater, im Gebäude zu installieren. Vorausgesetzt die Telefongesellschaft stimmt dem zu (was sehr unwahrscheinlich ist), würde der Prozess für die Verhandlungen und Installation Monate dauern und einige Arbeitszeit in Anspruch nehmen.

Kosteneffiziente, unkomplizierte Lösung gesucht

Während es in Geschäften und in öffentlichen Gebäuden oft noch daran fehlt, setzen die meisten Unternehmen inzwischen Wi-Fi für ihre Datenverbindungen innerhalb von Gebäuden ein. Allerdings sind sie dennoch auf zusätzliche flächendeckende Mobilfunkabdeckung angewiesen, zum Beispiel um mobil zu telefonieren oder um Downloads via LTE für Mitarbeiter und Besucher anzubieten – ohne dass sich diese erst in ein WLAN einloggen müssen.

Bisher verlassen sich die meisten Unternehmen – und Geschäfte – auf die Mobilfunksignale von Funkmasten außerhalb des Gebäudes, die auch im Gebäudeinneren verwendet werden. Der Empfang ist jedoch häufig nicht befriedigend und führt zu Verbindungsabbrüchen oder Bereichen im Gebäude, in denen die Mitarbeiter, Gäste oder Kunden gar keine Verbindung haben. Unternehmen und Service Provider suchen nach kosteneffizienten Lösungen für Gebäude, die leicht umzusetzen sind und gleichzeitig Leistung und Abdeckung verbessern. Die Lösung sollte außerdem die Netze unterschiedlicher Mobilfunkanbieter unterstützen. Zwar können Distributed Antenna Systems (DAS) und herkömmliche Small Cells einige dieser Herausforderungen bewältigen, doch ist die Bereitstellung meist kompliziert und mit hohen Kosten verbunden.

Wachsender Datenhunger vs. begrenzte Spektren der Mobilfunkanbieter

Bei der Suche nach neuen Lösungen, die für Kunden aller Mobilfunknetze von Vorteil sind, ist deutlich erkennbar, dass sich die Branche inmitten eines dramatischen Wandlungsprozesses befindet, in dem sich Mobilfunk- und Wi-Fi-Technologie immer weiter aufeinander zubewegen. Die Annäherung erfolgt auf unterschiedliche Art und Weise. Während die Mobilfunktechnologie Wi-Fi-Eigenschaften (LTE Wi-Fi Aggregation, LWA und Licensed Assisted Access, LAA) übernimmt, übernimmt die Wi-Fi-Technologie Eigenschaften der Mobilfunktechnologie (Wi-Fi-Anrufe, Hotspot 2.0).

Vorangetrieben werden diese Entwicklungen durch den größer werdenden Druck auf das verfügbare Spektrum der Mobilfunkanbieter. Da dieses begrenzt ist, der Datenhunger der Nutzer und die Anzahl vernetzter Geräte aber weiter steigt, sind Netzbetreiber auf der Suche nach immer neuen Technologien, um mehr aus ihrem verfügbaren Frequenzen herauszuholen.

Alternativen hierfür sind das Ausweichen auf WLAN oder auf unlizenzierte, freie Spektren. Außerdem ergeben sich neue Möglichkeiten für ein gemeinsames Frequenzspektrum außerhalb der traditionell lizenzierten und unlizenzierten Modelle – beispielsweise das koordinierte Shared-Spektrum-3.5-GHz-Modell namens Citizens Broadband Radio Service (CBRS), das in den USA bereits erfolgreich zum Einsatz kommt. Darauf aufbauend haben mehrere branchenführende Unternehmen aus dem Bereich Wireless die OpenG-Technologie entwickelt, um sich gemeinsam der Herausforderung von Mobilfunkabdeckung und -Leistung in Gebäuden anzunehmen.

Gemeinsam verwendete Spektren für bessere Mobilfunkabdeckung in Gebäuden

OpenG kombiniert die Fähigkeiten gemeinsam verwendeter Spektren, beispielsweise der besagten 3,5 GHz, mit neutralen host-fähigen kleinen Zellen. Eigentümer von Gebäuden jeder Größe können dadurch ihren Kunden oder Mitarbeitern die Möglichkeit des stabilen Mobilfunkempfangs in Innenräumen bereitstellen – und zwar günstig, unkompliziert und netzwerkneutral.

Citizens Broadcast Radio Service (CBRS) bezeichnet die neuen, von der amerikanischen Kommunikationsbehörde FCC eingeführten Regularien, durch die 150 MHz des Frequenzspektrums (3.550–3.700 MHz) im 3,5-GHz-Band für eine kommerzielle Nutzung in den USA freigegeben wurden. Dieser Bereich überschneidet sich mit den LTE-Bändern 42 und 43.

CBRS ermöglicht es Eigentümern von Gebäuden, kleine Boxen – ähnlich einem WLAN-Router – zu installieren, die dieselben Funkwellen und Technologien wie Mobiltelefone verwenden. Kunden verschiedener Mobilfunkanbieter werden so auf demselben Frequenzband versorgt. Die entsprechende Authentifizierung mit dem Netzbetreiber wird durch die Infrastruktur durchgeleitet. Dadurch haben Mobilgeräte innerhalb von Gebäuden denselben Empfang wie unter freiem Himmel, ohne dass der Nutzer ständig nach offenen WLAN-Netzen suchen oder sich einloggen muss.

Neue Möglichkeiten für Fest- und Mobilnetzanbieter

Die OpenG-Technologie ist damit eine mobilnetzunabhängige und kostengünstige Alternative für DAS (Distributed Antenna Systems) und Small Cells. Sie ist besonders geeignet für Fest- und Mobilnetzanbieter, denn diese können ihre Reichweite damit ohne viel Aufwand enorm ausbauen, ohne dass eine Änderung des Kernnetzwerks des Mobilnetzbetreibers erforderlich ist. Gleichzeitig können Fest- und Mobilnetzanbieter die Nutzererfahrung ihrer Kunden überall verbessern, sogar in Gebäudeteilen, die bisher aus technischen oder betriebswirtschaftlichen Gründen nicht im Fokus standen.

Weltweite Standards

Christopher Mendoza.
Christopher Mendoza. (Bild: Ruckus Wireless)

An der Weiterentwicklung von CBRS-Lösungen und dem Ausbau des 3.5 GHz-Ökosystems arbeiten viele der branchenführenden Unternehmen. Dazu beteiligen sie sich beispielsweise an den Bemühungen des Wireless Innovation Forums. Der gemeinnützige internationale Industrieverband, in dem sich auch deutsche Organisationen wie T-Mobile oder die RWTH Aachen engagieren, setzt sich für die Entwicklung von Funkverkehr und -systemen in aller Welt ein.

Zusammen entwickeln Verband und Unternehmen Standards zum Betreiben des CBRS-Frequenzbands und treiben dessen Verbreitung voran. Dazu gehört auch, ein Interface für das zentrale Spektrumskoordinationssystem zu liefern sowie die Koexistenz derjenigen, die das Frequenzband teilen, zu regeln. Damit wird der Einsatz von koordiniertem Shared-Spektrum und OpenG weltweit forciert.

Über den Autor

Christopher Mendoza ist Senior Director EMEA Marketing bei Ruckus Wireless Inc.

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