Wie funktioniert der 4G LTE Funkstandard?

Es ist gar nicht lange her, als Apple im Oktober 2012 sein neuestes iPhone 5 der Öffentlichkeit präsentierte. Größer, schneller und schöner soll es nahtlos an die Erfolge seiner Vorgänger anknüpfen und mit der 5. Generation seiner Marke iPhone neue Rekorde brechen.

Wie die LTE Datenübertragung funktioniert

Dies ist soweit auch kein Geheimnis und die Markteinführung übertraf wie immer die Erwartungen der Journalisten. Zusammen mit dem iPhone 5 steht auch bereits eine neue Version des mobilen Betriebssystems iOS 6 für fast alle iPhone Modelle bereit, welches auch auf den bekannten iPads und iPods zum Einsatz kommt.

Was ist LTE?

LTE steht für Long Term Evolution und spezifiziert einen drahtlosen Funkstandard, der auch als 3GPP bezeichnet wird. Das Ziel ist es, mit LTE eine über Jahre hinweg konkurrenzfähige Funktechnologie auf Basis der vorhandenen UMTS und HSDPA Netze zu gewährleisten und Anbietern den Wechsel auf LTE so kostengünstig wie möglich zu machen.

Die Bandbreite von LTE

Ein entscheidener Nachteil von UMTS ist dessen Bandbreitenbeschränking. Mithilfe des LTE Funkstandards entfällt diese Beschränkung, sodass die Bandbreite bei LTE frei und flexibel variiert werden kann. Dies ermöglicht es den Anbietern LTE auch in zukünftige Netzt problemlos zu integrieren und frei nach den Bedürfnissen der Konsumenten anzupassen. Alle gängigen Standardflequenzen wie etwa 1,4/3/5/10/15 und 20 Megaherz können flexibel verwendet und angepasst werden. Mit einer Bandbreite von 20 Mhz sind Datenübertragungen von bis zu 300 Mbit/s im Download sowie bis zu 75 Mbit/s im Upload möglich und in der Praxis bereits getestet worden.

Ein weiterer Vorteil ist die für Funkstandards sehr geringe Latenzzeit zu nennen, welche zum ersten mal professionelle Anwendungen wie VoIP und Video Telefonie wie auch Online Spiele ermöglicht und dies direkt vom Mobilfon aus. In naher Zukunft werden auch UMTS Kunden von weiteren spürbaren Verbesserungen in der Performance profitieren können.

Funkstandard LTE Spezifikation und Verbesserungen

Warum ist der LTE Standard so viel schneller?

Bei der verwendeten Technologie, welche die Grundlage für LTE darstellt, wurde speziell darauf geachtet die Nachteile der vorhandenen Standards von UMTS, HSDPA und HSUPA zu vermeiden. Dies ist der Grund warum LTE so viel schneller ist als seine drahtlosen Vorgänger. Grundsätzlich wird beim LTE Funkstandard ein neues Kodierungsverfahren verwendet, um den Download der OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) und den Upload der SC-FDMA (Single-carrier frequency-division multiple access) zu gewährleisten. Beide Verfahren sind sehr ähnlich und sorgen primär dafür, dass der Energieverbrauch für die Datenübertragung weit möglichst reduziert wird. OFDMA ist außerdem der Grund, warum der LTE Standard auch als HSOPA (High Speed ODFM Packet Access) bezeichnet wird.

Beide Techniken der OFDMA und SC-FDMA werden verwendet, um die verfügbare Bandbreite in kleinere parallele Threads zu unterteilen und gleichzeitig voneinander getrennt zu übertragen. Dieses Prinzip ist nicht neu und wird in der Netzwerktechnik auf Basis von einzelnen Paketen bereits seit Jahren in ähnlicher Form eingesetzt. Dabei kann die Bandbreite für einzelne Benutzer dynamisch je nach Anforderung variiert werden.

Des Weiteren ist die LTE Technologie durch die Separierung der Bandbreite ebenfalls weniger fehleranfällig für Störungen und Interferenzen. Diese Trennung garantiert auch, dass die Bandbreite parallel von anderen Benutzern mit höherer Datenbandbreite problemlos verwendet werden kann, wenn diese sie benötigen. Ein kleinerer Nachteil des LTE Funkstandards liegt daher in der Technologie begründet, sodass das Kodieren und Dekodieren der Einzelpakete etwas mehr Strom benötigt.

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Carsten Kraft
Freiberuflicher Software Entwickler, CTO/PM und Tech Geek seit über 15 Jahren im professionellen B2B Bereich und mit mehr als 22 Jahren Computer, Netzwerk und Betriebssystem Skills. Technologie als Leidenschaft entwickle ich hauptsächlich mit Microsoft C#, ASP.NET/MVC, WPF/Silverlight, HTML5, JS, SQL, VB und PHP als Grundlagen für internationale Softwareprojekte.

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