Definition

Was ist LTE

| Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Andreas Donner

(© aga7ta - Fotolia)

LTE (Long Term Evolution) bezeichnet den aktuell neuesten und schnellsten im Einsatz befindlichen Mobilfunkstandard. Mit LTE werden die Mobilfunkstandards nicht nur erneut immer leistungsfähiger, sondern erschließen auch neue Nutzungsszenarien.

Die Entwicklung von Mobilfunknetzen lässt sich grob als Abfolge von Generationen beschreiben: Der ersten Generation analoger Netze folgten volldigitale GSM-Netze (Global System for Mobile Communications) der zweiten Generation. Mit 3G oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) wurden erstmals deutlich höhere Datenraten erzielt. Als aktueller Stand der Technik gilt nun LTE, ab 2020 soll 5G folgen.

LTE von 3.9 bis 4.5

LTE steht für Long Term Evolution und bezeichnet Mobilfunknetze der vierten Generation; genau genommen kategorisiert man das ursprüngliche LTE noch als 3.9G-Netz. LTE behält das Grundschema von UMTS (3G) – bestehende Infrastrukturen soll(t)en so rasch und kostengünstig auf 4G nachgerüstet werden können.

LTE nutzt OFDM-Techniken (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) sowie MIMO (Multiple Input Multiple Output). Mit LTE-Advanced (LTE-A, 4G) wurde der Standard zusätzlich erweitert und kann nun per Carrier Aggregation verschiedene Bereiche des verfügbaren Spektrums zusammenfassen. Passende Terminals vorausgesetzt, nutzen Endanwender somit Datenraten in Größenordnungen von mehreren hundert Mbit/s.

Mit 4.5G wollen Mobilfunkausrüster noch einen Schritt weiter gehen. So versprach Huawei bereits 2016 Bandbreiten bis zu einem Gbit/s.

Datenkanal und Sprache

Ursprünglich war LTE ausschließlich als reiner Datenkanal nutzbar. Für Telefongespräche mussten Anwender auf 3G respektive 2G ausweichen. Mittlerweile können per Voice over LTE (VoLTE) jedoch auch Telefonate über 4G geführt werden. Dies hat den Vorteil, dass man während eines laufenden Telefonats die volle LTE-Bandbreite auch für parallele Datenanwendungen zur Verfügung hat. Muss für ein Telefonat auf 3G bzw. 2G umgeschaltet werden, steht auch nur die hier sehr begrenzte Datenrate für parallele Datennutzung zur Verfügung.

Und auch abseits klassischer Einsatzszenarien wird LTE mittlerweile verwendet. So nutzt Nokia beim European Aviation Network etwa eine um proprietäre Erweiterungen ergänzte Version des Standards, um Flugzeugpassagiere mit schnellem Internet zu versorgen.

Digitale Dividende

Die von LTE genutzten Frequenzen liegen zwischen 700 und 2.600 Megahertz. Die 2010 in Deutschland versteigerten Frequenzpakete enthalten auch Spektren im 800-MHz-Bereich, die zuvor vom analogen Fernsehen genutzt und durch eine ressourcenschonende digitale TV-Aussendung frei wurden (Digitale Dividende). Deren Vergabe an Provider wurde mit der Auflage verknüpft, einen Großteil der unterversorgten, ländlichen Gebiete zu erschließen. 2015 wurden weitere Frequenzen für die LTE-Nutzung vergeben; die „Digitale Dividende II“ umfasst bislang für DVB-T oder GSM genutzte Bänder.

Ausblick: 5G soll auch IoT und VR bedienen

Der geplante LTE-Nachfolger heißt „5G“. Der finale Standard soll um 2020 verfügbar sein, Mobilfunknetze abermals leistungsfähiger machen und neue Nutzungsszenarien erschließen – insbesondere im Bereich des Internet of Things (IoT) sowie Virtual Reality (VR). Zudem sind weitreichende architektonische Neuerungen im Gespräch.

Mit 5G werden Datenraten bis zu zehn Gbit/s und Latenzen von unter einer Sekunde angestrebt. Zudem soll der Standard eine besonders kostengünstige und energieeffiziente Anbindung von IoT-Systemen ermöglichen.

Slicing und Luftschnittstelle

Als gesetzt gilt bei 5G das Konzept eines „Network Slicing“, das die gesamte Mobilfunkinfrastruktur durchzieht und auch ein Software-definiertes Transportnetz umfasst. Hier sollen als „Slices“ bezeichnete Subnetze für verschiedene Anwendungen oder Dienste definiert werden – und jeweils entsprechende Dienstgüten garantieren.

Anders als seine Vorgänger soll 5G zudem deutlich weiter gefasste Spektren verwenden. Das von Samsung geführte Konsortium mmMAGIC widmet sich etwa der Frage, wie sich Frequenzen zwischen sechs und 100 GHz nutzen lassen – hier haben Übertragungen zwar eine vergleichsweise geringe Reichweite, können aber höhere Datenraten und niedrigere Latenzen erreichen. Zudem könnte 5G auch auf lizenzfreie Bänder zugreifen, die bislang etwa von WLANs bevölkert werden.

Entwickler arbeiten zudem an konfigurierbaren Luftschnittstellen, die verschiedenste Anwendungen gleichermaßen gerecht werden – brandbreitenhungrige Videostreams also ebenso unterstützen wie die Kommunikation einer massiven Zahl von Sensoren eines Internets der Dinge. Die mittlerweile zu Nokia gehörenden Bell Labs bezeichnen diesen Ansatz als „Universal Filtered OFDM“ (UF-OFDM).

Offen ist zudem, inwieweit sich 5G auch auf die klassische Zellen-Struktur von Zugangsnetzen (Radio Access Network, RAN) auswirkt. So hat Huawei vorgeschlagen, die bislang feste zellulare Struktur mobiler Zugangsnetze aufzuweichen. In einem solchen 5G UCNC RAN („User Centric and No Cell Radio Access Networks“) würden logische und physikalische Infrastruktur voneinander entkoppelt – Smartphones würden sich bei diesem Modell in einer Art Hyperzelle bewegen und ohne Handover Grenzen klassischer Zellen überschreiten.

LTE
Vierte, erstmals vollständig auf IP basierende Mobilfunkgeneration. 20-MHz-Trägerbandbreite und 2x2-MIMO-Antennensystem.
GeräteklasseDownlink (Mbit/s)Uplink (Mbit/s)
011
1105
25025
310050
415050
LTE Advanced
Evolution von LTE mit Trägerbündelung (2- bis 3fach) sowie 4x4-MIMO.
GeräteklasseDownlink (Mbit/s)Uplink (Mbit/s)
530075
630050
7300150
81.200600
Cat 9/10450k.A.
Cat 11600k.A.
Cat 12600100
Cat 1580080
LTE Advanced Pro
Evolution von LTE Advanced, die durch Frequenzbündelung und intelligente Antennentechnik Datenraten im Gigabitbereich erlaubt.
GeräteklasseDownlink (Mbit/s)Uplink (Mbit/s)
Cat 161.000100
NB-IoT (Narrorband Internet of Things)
3GPP-Technik mit hoher Energieeffizienz und Reichweite. Im Sinne des IoT für geringe Volumen und preiswerte Sensoren optimiert.
Downlink/Uplink
300 kbit/s bis 1,2 Mbit/s pro Verbindung
LTE-V
LTE-Erweiterung für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation
Downlink/Uplink
ca. 10 bis 30 Mbit/s Fahrzeug zu Fahrzeug
5G
Downlink (Gbit/s)Uplink (Gbit/s)
bis zu 10
(bis zu 1 pro Nutzer)
k.A.

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