Long Term Evolution / 4G

LTE (Long Term Evolution) ist der Standard der vierten Mobilfunkgeneration. Die Bezeichnungen LTE und 4G werden synonym verwendet; streng genommen bezeichnet 4G die Generation und LTE das Verfahren, mit dem sie umgesetzt wurde.

Der wesentliche Bruch gegenüber den Vorgängern liegt darin, dass LTE keine leitungsvermittelte Übertragung mehr kennt. Alles läuft über IP.

Alles über IP

In 2G und 3G bestanden zwei getrennte Welten: eine leitungsvermittelte für Sprache und eine paketvermittelte für Daten. LTE verzichtet auf die erste vollständig.

Daraus folgt ein Problem, das die Einführung lange begleitet hat: Ein reines LTE-Netz kann zunächst nicht telefonieren. Gelöst wurde es auf zwei Wegen.

Zunächst über einen Rückfall — das Endgerät wechselte für ein Gespräch in ein älteres Netz und kehrte danach zurück. Das funktionierte, verlängerte aber den Rufaufbau spürbar und unterbrach die Datenverbindung.

Später über die Sprachübertragung im LTE-Netz selbst, bei der das Gespräch als priorisierter Datenstrom über ein IP-Telefoniesystem läuft. Sie liefert kürzere Rufaufbauzeiten und bessere Sprachqualität, setzt aber voraus, dass Netz und Endgerät sie unterstützen.

Genau deshalb war die Abschaltung der dritten Generation an die Verbreitung dieses Verfahrens gebunden — ohne sie hätte den Endgeräten die Rückfallebene für Sprache gefehlt.

Übertragungsverfahren

LTE nutzt ein Mehrträgerverfahren, bei dem der verfügbare Frequenzbereich in viele schmale Unterträger aufgeteilt wird. Diese lassen sich flexibel einzelnen Teilnehmern zuweisen, sodass sich die Kapazität feingliedrig verteilen lässt.

Im Rückkanal kommt eine abgewandelte Variante zum Einsatz, die geringere Anforderungen an die Sendeverstärker stellt und damit den Stromverbrauch des Endgeräts senkt.

Die Kanalbandbreite ist variabel und reicht von 1,4 bis 20 MHz. Mit der Weiterentwicklung kam die Bündelung mehrerer Träger hinzu, die auch nicht benachbarte Frequenzbereiche zusammenfassen kann — der Hauptgrund, warum die erreichbaren Datenraten über die Jahre erheblich gestiegen sind, ohne dass sich der Standard grundlegend geändert hätte.

Frequenzen

In Deutschland wird LTE in mehreren Bereichen betrieben. Die niedrigen Frequenzen um 700 und 800 MHz haben große Reichweite und gute Gebäudedurchdringung, tragen aber wenig Kapazität. Die höheren um 1800, 2100 und 2600 MHz bieten mehr Kapazität bei geringerer Reichweite.

Aus dieser Aufteilung erklärt sich die Struktur der Versorgung: In der Fläche trägt der niedrige Bereich, in Ballungsräumen die höheren. Ein Flächenanteil in Versorgungsstatistiken sagt deshalb wenig über die verfügbare Datenrate aus.

Netzarchitektur

Der Kernnetzteil ist gegenüber den Vorgängern deutlich vereinfacht. Es gibt weniger Instanzen zwischen Basisstation und Internet, und die Basisstationen kommunizieren untereinander direkt, statt jede Übergabe über eine übergeordnete Stelle zu leiten. Das senkt die Latenz und beschleunigt den Zellwechsel.

Diese Architektur ist zugleich die Grundlage für 5G im nicht eigenständigen Betrieb, bei dem 5G-Funkzellen an ein vorhandenes LTE-Kernnetz angebunden werden.

Einordnung

LTE ist in Deutschland die Grundversorgung im Mobilfunk. Es trägt den größten Teil des Verkehrs, deckt die größte Fläche unter den modernen Generationen ab und dient 5G im verbreiteten nicht eigenständigen Betrieb als Anker.

In Versorgungsdaten liegt der 4G-Flächenanteil deshalb regelmäßig über dem von 5G — und die Differenz zwischen beiden zeigt an, wie weit der Ausbau der fünften Generation in einem Gebiet fortgeschritten ist.