LTE-Netze gemeinsam nutzen

Datenintensive Internetanwendungen auf Smartphones, Tablets und Laptops sind populärer denn je. Die Folge: Der Verkehr im Mobilfunknetz nimmt rasant zu. Intelligente Technologien sollen die Datenraten im neuen LTE-Netz erhöhen. Mobile Netze gemeinsam nutzen heißt die Lösung.

Smartphones und Tablets gehören zu den Kassenschlagern des vergangenen Jahres. Mit dem Verkaufserfolg hat die mobile Internetnutzung rapide zugenommen: Laut einer Studie des Branchenverbands VATM ist das durchschnittliche Datenvolumen pro Mobilfunknutzer in Deutschland 2011 um 82 Prozent gestiegen. Mit dem neuen Mobilfunkstandard LTE, der deutlich höhere Datenraten und kürzere Signallaufzeiten als sein Vorgänger UMTS ermöglicht, wollen Provider den zu erwartenden Verkehr abdecken, der Ausbau des LTE-Netzes wird daher massiv vorangetrieben.

Um Datenstaus zu vermeiden, stellen die Betreiber immer mehr Basisstationen auf, denn mit jeder neuen Sende- und Empfangsstation erhöht sich die Netzkapazität. Im Prinzip lässt sich ein Netz beliebig verdichten. Benachbarte Basisstationen nutzen dieselben Frequenzen immer wieder, mit den entstehenden Störungen zwischen den Funkzellen können die Netze umgehen. Das bedeuted aber auch, dass immer mehr Mobilfunkantennen aufgestellt werden müssten, was die Kosten in die Höhe treibt und zeitaufwändig ist.

Neue Lösungen, um den wachsenden Anforderungen begegnen zu können, haben die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut HHI in Berlin entwickelt. Die Idee: Zwei oder auch mehrere Betreiber nutzen ihre Netze gemeinsam, sprich sie teilen sich Frequenzen und Infrastruktur. »Auf diese Weise könnten beispielweise Kunden des Netzbetreibers A in Bayern die Basisstationen des Netzbetreibers B in Brandenburg verwenden und umgekehrt«, sagt Dr. Volker Jungnickel vom HHI. Das LTE Spectrum Sharing, wie die Experten ihre Technologie nennen, bringt Anbietern neben der Kostenersparnis zahlreiche weitere Vorteile.

Auf dem Land können sie die Versorgungslücken schließen und die Verfügbarkeit von LTE schneller ermöglichen. »In der Stadt lässt sich durch das Zusammenschalten die Dichte der Basisstationen und somit die Kapazität in beiden Netzen verdoppeln. Die Datenrate pro Fläche erhöht sich und mehr Nutzer werden gleichzeitig versorgt, ohne neue Antennen aufzustellen. Der Endanwender profitiert von kürzeren Down- und Uploadzeiten«, erläutert der Forscher.

Darüber hinaus lassen sich kurzzeitige Spitzenlasten wechselseitig abfangen: Ist ein Netz gerade besonders ausgelastet, kann der eine Netzpartner Frequenzanteile vom anderen ausleihen und seine Bandbreite erhöhen. Da sich die Frequenzen nicht nur last- sondern auch kanalabhängig aufteilen lassen, nutzt man bei schlechtem Empfang im eigenen Netz einfach das Spektrum im Partnernetz.

Möglich wird das LTE Spectrum Sharing durch intelligente Algorithmen, die die Verteilung der Funkfrequenzen dezentral steuern. Dabei werden bestimmte Informationen wie etwa die Verkehrslast, die Kanalgüte und welche Dienste gerade genutzt werden zwischen den Betreibern ausgetauscht. »Mit unserer Technologie verfügen beide Netze in Abstimmung über zusätzliche Funkressourcen im Partnernetz. Mit fest vereinbarten Regeln können wir die Signalverarbeitung auf die Netze aufteilen, das heißt man braucht keine zentrale Steuerung«, so Jungnickel. Wie das funktioniert, demonstrieren die Forscher live und in Echtzeit auf dem Mobile World Congress in Barcelona vom 27. Februar bis 1. März 2012 in Halle 2, Stand E41.