LTE Small Cells

Zukunftsfähige Ergänzung von Makrozellen

| Autor / Redakteur: Christian von Hoesslin / Andreas Donner

Christian von Hoesslin
Christian von Hoesslin (Bild: Ruckus Wireless)

Herkömmliche Mobilfunk-Makrozellen sind der aktuellen und zukünftigen Nachfrage nach hohen Datenraten insbesondere in Ballungsgebieten nicht gewachsen. Eine Lösung des Problems können Small Cells sein – also kleine Funkzellen, die zur Steigerung der Mobilfunkkapazitäten und zur Abdeckungsverbesserung zu Clustern verschaltet werden.

Die Nachfrage nach schnellen Datenverbindungen steigt seit Jahren unvermindert an. Vor allem in städtischen Ballungsgebieten sind herkömmliche Makrozellen, also Funkzellen mit großer Ausdehnung, zunehmend überlastet und können nicht die für diesen hohen Datenverkehr benötigte Kapazität bereitstellen. Mit der Einführung der LTE-Technologie (Long Term Evolution) bei großflächigen Netzen wurde die Beanspruchung zwar teilweise reduziert, aber der Datenverkehr wird mit Sicherheit weiterhin schneller wachsen als Betreiber ihre Kapazitäten in wirtschaftlich vertretbarem Umfang ausbauen können.

Die Lösung bieten Small Cells – kleine Funkzellen, die zur Steigerung der Mobilfunkkapazitäten und zur besseren funktechnischen Abdeckung von geografisch kleinen Bereichen zu Clustern kombiniert werden. Insbesondere für Abdeckung der rasant zunehmenden VoIP- und Echtzweitanwendungen sowie von Datenverkehr mit hoher Priorität haben sich Small-Cell-Strukturen etabliert.

Mobilfunk im Innenraum

Insbesondere beim Einsatz in geschlossenen Gebäuden machen Small Cells von sich reden, da Makronetze hier häufig nicht die gewünschte Abdeckung erreichen. Unternehmen benötigen jedoch dringend adäquate Lösungen für ihre wachsenden Anforderungen hinsichtlich BYOD, Mobilität und Datennutzung. Als Technologien haben sich hier in den letzten Jahren WLAN und verteilte Antennensysteme (Distributed Antenna Systems/DAS) erfolgreich etabliert.

Verteilte Antennensysteme kommen in erster Linie in größeren abgegrenzten Gebäudekomplexen zum Einsatz, die so groß sind wie mehrere Fußballfelder zusammen und eine äußerst hohe Nutzerdichte aufweisen. Das hat mehrere Gründe: Einerseits sind DAS-Installationen mit sehr hohen Kosten verbunden und lohnen sich nur bei entsprechenden Anwenderzahlen. Andererseits sorgt diese Technologie in erster Linie für eine gute Sprachabdeckung, was gerade in Stadien, Flughäfen oder während großer Messeveranstaltungen gefragt ist. WLAN-Netze hingegen haben sich eher bei der Abwicklung hoher Datenlasten bewährt.

Unabhängig vom Anbieter

Beide Technologien bieten Besitzern und Betreibern großer Gebäudekomplexe einen entscheidenden Vorteil: Sie sind anbieterunabhängig. Schließlich ist es wenig sinnvoll, exklusive Funktechnik zu installieren, die nicht alle Besucher oder Mitarbeiter nutzen können.

Verteilte Antennensysteme werden meist von neutralen Hosting-Anbietern betrieben, die dem Besitzer oder Betreiber des Geländes eine entsprechende Miete zahlen und den Zugang zum Funknetz dann an große Mobilnetzbetreiber weiterverkaufen – je nach Attraktivität des Gebäudes und der damit verbundenen Miethöhe zu nicht unerheblichen Preisen. WLAN-Netze werden hingegen in der Regel vom Besitzer oder Betreiber eines Gebäudes oder einem Unternehmen selbst installiert, um den eigenen Datenverkehr abzuwickeln. Dienstleister kommen hier seltener zum Zuge.

Zukunftstechnologie LTE Small Cells

Mit LTE Small Cells steht eine weitere leistungsfähige Möglichkeit bereit, um den Funkempfang in Gebäuden zu ergänzen und zu verbessern. Im Grunde sind LTE Small Cells schon seit einigen Jahren im Markt verfügbar und stießen bei Mobilfunknetzbetreibern und RAN-Anbietern (Radio Access Network) von Anfang an auf großes Interesse. Das von Experten erwartete rasche Wachstum verlief jedoch eher zögerlich – nicht zuletzt, weil der Einsatz von mehreren Dutzend oder mehreren hundert LTE Small Cells in einer hochverdichteten Netzumgebung sowohl im Innen- als auch im Außenbereich sehr komplex ist und sich zum Beispiel Interferenzprobleme als störend erweisen können.

Ungeachtet dessen gehen Experten davon aus, dass Small Cells vor allem in Unternehmen das am schnellsten wachsende Segment des Funkzellenmarktes sein werden. So äußern die Analysten von Dell’Oro in ihrem im Januar 2015 veröffentlichten Advanced Research Report „Small Cell“ die Prognose, dass der Markt für Small Cells bis 2019 um das Zehnfache auf mehr als fünf Milliarden US-Dollar wachsen wird.

In jedem Fall ist – wie bei WLAN und DAS – auch bei LTE Smart Cells das neutrale Hosting eine unbedingte Voraussetzung für die Installation in Innenräumen. Hier gibt es drei Möglichkeiten, die in erster Linie von den jeweilig verfügbaren Frequenzbereichen abhängen.

Neutrales Hosting für Smart Cells

Eine erste Lösung bietet ein geschäftliches Abkommen zwischen verschiedenen Mobilfunkbetreibern. Dabei nutzt das LTE Small-Cell-Netzwerk den Frequenzbereich eines nationalen Netzbetreibers. Dieser trifft dann mit seinen Mitbewerbern Roaming-Absprachen, sodass am Ende Kunden aller Anbieter das Netzwerk nutzen können. Damit erhält der Besitzer oder Betreiber des Gebäudekomplexes das gewünschte Ergebnis: ein leistungsfähiges internes Funknetz, das allen Mitarbeitern, Besuchern oder sonstigen Nutzern offensteht.

Von technischer Seite bietet die Einrichtung eines MOCN (Multiple Operator Core Network) eine weitere Lösung. Auch in diesem Fall wird der Frequenzbereich eines nationalen Netzbetreibers genutzt. Allerdings verfügt die Zelle selbst über die PLMN-Kennungen der anderen Netzbetreiber, die den Traffic wiederum zu ihrem LTE-Kernnetz (EPC) tunneln. Damit entsteht ähnlich einem WLAN-Hotspot eine Shared Small Cell, die mittels separater SSIDs geteilt genutzt werden kann. Eine solche Lösung ist allerdings recht komplex, da die Kleinzelle nicht mit einem, sondern mit mehreren EPC kommunizieren muss.

Nicht zuletzt kann auch ein neutraler Hosting-Anbieter, sei es ein Fachhändler, ein DAS-Anbieter oder auch der Funkturmbetreiber, die Small-Cell-Installation mit einem eigenen Frequenzbereich betreiben und anderen die Mitnutzung ermöglichen. Dieser Anbieter könnte zusätzlich auch die DAS-Installation betreuen.

Gemeinsame Breitbandnutzung

Der Citizens Broadband Radio Service der Regulierungsbehörde FCC in den USA bietet hier ein gutes Beispiel für die gemeinsame Breitbandnutzung des 3,5 GHz-Bandes. Wenn der eigentliche Nutzer, in diesem Fall die U.S. Navy, den Frequenzbereich nicht in Anspruch nimmt, kann ein Unternehmen eine Lizenz beantragen, um darin ein Small-Cell-Netzwerk zu betreiben. Wenn beides nicht der Fall ist, ist der allgemeine Zugriff im Rahmen des so genannten General Authorized Access möglich, was meist einer WLAN-Nutzung entspricht. Die Sendeleistung ist dabei eingeschränkt und bewegt sich im Bereich der WLAN-Leistung von 24 bis 30 dBm und ist somit für LTE Small Cells bestens geeignet.

Neue Geschäftsmodelle

Benötigt werden heute zukunftsorientierte Lösungen für die Sicherstellung von Mobilfunkabdeckung und -kapazität – nicht nur innerhalb von Gebäuden. Eine ähnliche Regelung wie in den USA würde beispielsweise jedem Immobilienbesitzer die Möglichkeit eröffnen, ein neutral gehostetes LTE Small-Cell-Netzwerk zu betreiben und sich per Roaming mit den großen Netzbetreibern zu verbinden.

Christian von Hoesslin
Christian von Hoesslin (Bild: Ruckus Wireless)

In diesem Fall hätte er keine eigenen Kunden, sondern würde im Roaming strikt als Visited Network gelten. Der neutrale Hoster wiederum würde die Installation und den Betrieb des Netzes übernehmen. Das ist nur ein Beispiel, wie Netzbetreiber und Hosting-Anbieter mittels der Integration von Small Cells einen intelligenten und vor allem auch zukunftsgerichteten Ansatz verwirklichen können, um aktuellen Herausforderungen zu begegnen und innovative neue Geschäftsmodelle zu entwickeln.

Über den Autor

Christian von Hoesslin ist Regional Sales Director DACH bei Ruckus Wireless.

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