Der Hunger nach mehr Bandbreite in mobilen Netzen ist ungebrochen

Wie kleine Funkzellen fast unbegrenztes Breitband möglich machen

| Autor / Redakteur: Stephane Daeuble / Andreas Donner

Kleinere Funkzellen ermöglichen gerade an „Hot Spots“ zusätzliche Kapazität im mobilen Breitbandnetz.
Kleinere Funkzellen ermöglichen gerade an „Hot Spots“ zusätzliche Kapazität im mobilen Breitbandnetz. (Bild: Compassionate Eye Foundation/Gabriela Medina/NSN)

Die Entwicklung der vergangenen Jahre deutet darauf hin, dass der weltweite Bedarf an mobiler Bandbreite, um von überall aus auf das Internet zugreifen zu können, bis zum Jahr 2020 um den Faktor 1.000 steigen wird. Mit Mikro-, Piko-, Femto- und Wi-Fi-Zellen soll sich dieses Problem lösen lassen.

Mobilfunkunternehmen stellt der Megatrend „mobiles Internet“ vor erhebliche Herausforderungen: Einerseits will man den Kunden das beste Netz bieten, andererseits gilt es, die Kosten im Blick zu behalten. Kleinere Funkzellen (Mikro-, Piko-, Femto- und Wi-Fi-Zellen) sind eine gute Ergänzung zu bestehenden Makrozellen, um die Netzabdeckung zu verbessern und/oder zusätzliche Kapazität zu gewinnen.

Darüber hinaus sind sie deutlich kostengünstiger als Makrozellen. Doch wo macht der Einsatz von kleinen Funkzellen, so genannten „Small Cells“, Sinn? Und ist das Management der durch Makrozellen und kleine Funkzellen entstehenden heterogenen Netze nicht viel aufwändiger?

Mit kleinen Funkzellen den „Datenstau“ auflösen

Schon heute kommt es in bestimmten städtischen Gebieten zu Kapazitätsengpässen: an stark befahrenen Kreuzungen, in Fußgängerzonen, Stadien und Einkaufszentren. Durch die zunehmende Urbanisierung sowie immer mehr mobile Apps werden diese räumlich begrenzten Problemzonen, „Hot Spots“ genannt, in absehbarer Zeit zu größeren „Hot Zones“.

Einzelne kleine Funkzellen sind heute bereits durchaus in der Lage, solche Engpässe abzufedern beziehungsweise Bereiche mit schlechter Netzabdeckung wie enge Altstadtgassen mit Bandbreite zu versorgen. Heute sind dies typischerweise ein bis zwei kleinere Funkzellen pro Makrozelle. Diese Menge ist beherrschbar, zumal solche Problemzonen größtenteils auf Ballungszentren beschränkt sind. Im Laufe der Zeit werden jedoch weitere Hot Spots hinzukommen und die Kapazitätsengpässe zunehmen. Aus vereinzelten Plätzen mit unzureichender Abdeckung werden Zonen: Schon in voraussichtlich drei bis fünf Jahren werden weltweit Hot Spots zu ausgewachsenen Hot Zones zusammenwachsen.

Was nun? Weitere Makrozellen sind teuer, darüber hinaus gibt es für sie nicht beliebig viele geeignete Standorte. Eher werden weitere kleine Funkzellen installiert, sodass dann Dutzende Mikro-, Piko- und Femtozellen sowie Wi-Fi-Zugangspunkte pro Hot Zone vorhanden sein werden. Spätestens dann müssen kleinere Funkzellen, egal ob Mikro, Piko oder Femto, als Cluster zusammenarbeiten, um den Bedarf flexibel und intelligent decken zu können. Auch ein einheitliches und stark automatisiertes Management wird dann zur Pflicht, um einen Betriebskostenanstieg im wirtschaftlichen Rahmen zu halten. Netzbetreiber sollten dies bereits heute in ihren Planungen berücksichtigen, wenn sie in kleinere Zellen investieren.

Gewusst wo und wie – Netzplanung als Erfolgsfaktor

Der Netzplanung kommt generell eine entscheidende Bedeutung zu. Eine große Rolle spielt dabei die Wahl des Standortes: Im Außenbereich lassen sich Kleinzellen in der Regel deutlich einfacher, schneller und kostengünstiger installieren als innerhalb von Gebäuden. Allerdings erfordern Bahnhöfe, Einkaufszentren und Firmengebäude meist dedizierte Funkzellen im Innenraum. Kleinere Geschäftsräume und Restaurants lassen sich dagegen oftmals von Mikrozellen mitversorgen, die außerhalb der Gebäude angebracht sind.

Sollen kleine Funkzellen den Datenstau wirksam verhindern und gleichzeitig zum wirtschaftlichen Erfolg beitragen, muss eine Vielzahl unterschiedlicher Faktoren berücksichtigt werden. Planungstools müssen deshalb heute in der Lage sein, große Mengen verschiedenster Daten zu analysieren. Dazu zählen neben technischen Informationen zur Standortwahl auch Geräte- und Anwendungsprofile, Bewegungsdaten, Roaming-Informationen und nicht zuletzt kundenbezogene Daten, die dem Netzbetreiber sagen, ob sich die Investition an dieser Stelle auszahlen wird.

Hohe Bandbreiten im Netzzugangs-Bereich nutzen jedoch nur dann etwas, wenn der Transport zur Basisstation gesichert ist. Einer Erhebung von Informa zufolge befürchten rund 35 Prozent der Netzbetreiber, dass ihr Backhaul-Netz das zusätzliche Datenaufkommen nicht bewältigen kann und seinerseits zum Flaschenhals werden könnte. Eine nachhaltige Strategie für heterogene Netze muss dies zwingend berücksichtigen und den Transport mit in die Planung einbeziehen.

Kosteneffiziente Ergänzung

Im Vergleich zu einer zusätzlichen Makrozelle sind die Gesamtkosten, also Anschaffungs- und Betriebskosten, für eine entsprechende Anzahl intelligenter kleiner Funkzellen pro Mbit/s rund 50 Prozent geringer. Dies ist ein weiteres Argument, das für kleine Zellen spricht.

Diese können zudem weitaus flexibler und gezielter eingesetzt werden und sind somit besser geeignet, die Kapazität einer bestehenden Makrozelle bedarfsgerecht zu erweitern. Auch Wi-Fi-Zellen können eine sinnvolle Ergänzung für mobile Breitbandnetze sein, was sie in Großstädten punktuell heute bereits sind. Für Kunden ist Wi-Fi sehr anwenderfreundlich, während für Betreiber die Möglichkeit im Vordergrund steht, die Stärken beider Technologien zu kombinieren und entscheiden zu können, welche Ebene sich am besten eignet, um den Datenverkehr zu transportieren.

Ansätze wie Smart Wi-Fi von Nokia Solutions and Networks helfen Betreibern, dieses Potenzial in Wertschöpfung umzusetzen. Sie unterstützen bei der Kapazitätsplanung, der Integration mit dem auf 3GPP-Standards basierenden Mobilfunknetz und der netzlast- und bedarfsabhängigen Ergänzung von WiFi-Bandbreite.

Fazit

Kleine Funkzellen entwickeln sich zum Schlüsselinstrument, um dem wachsenden Kapazitätsbedarf an Breitband gezielt zu begegnen. Voraussichtlich werden künftig zunächst einzelne kleine Zellen pro Makrozelle eingesetzt, um Engpässen zu begegnen. Es ist jedoch damit zu rechnen, dass die Anzahl schnell zunehmen wird.

Stephane Daeuble
Stephane Daeuble (Bild: Nokia Solutions and Networks)

Schon in zwei bis drei Jahren dürften in dicht besiedelten urbanen Gebieten mehrere kleine Funkzellen unter jeder Makrozelle aktiv sein. Bis 2020 werden sich diese Areale verdichten und zu größeren Hot Zones zusammenwachsen. Spätestens dann werden die so genannten „Small Cells“ einen signifikanten Anteil der Netzarchitektur ausmachen und müssen entsprechend in der Planung berücksichtigt werden. Netzbetreiber tun gut daran, sich bereits heute auf diesen Trend vorzubereiten.

Über den Autor

Stephane Daeuble ist Product Marketing Manager bei Nokia Solutions and Networks.

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