Inhalt

• Wie funktioniert LTE-A?
• Carrier Aggregation
• MIMO
• QAM
• Zellenhardware
• Modem-Hardware
• Globaler Rollout
• verbunden

Heutzutage ist 4G LTE ohne Zweifel der De-facto-Standard für Netzbetreiber auf der ganzen Welt, wenn es um mobile Breitbandgeschwindigkeiten geht, wobei 3G und andere ältere Technologien meist in entlegenere Gebiete oder in Gebiete mit schlechterer Netzabdeckung verlagert werden. Aber wie geht es weiter? Die offensichtliche Antwort lautet 5G und es lebt bereits in einer Handvoll Ländern. In der Zwischenzeit hat sich eine andere Art von Mobilfunktechnologie durchgesetzt: LTE-A.

(LTE-A) ist seit einigen Jahren in Europa, Nordamerika und Asien erhältlich. Was genau ist LTE-A? In diesem Beitrag untersuchen wir die Funktionsweise der Technologie und ihre Bedeutung für die Verbraucher.

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Wie funktioniert LTE-A?

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei LTE-Advanced lediglich um eine weiterentwickelte Version der aktuellen LTE-Konnektivität, bei der eine Reihe zusätzlicher Techniken verwendet werden, um den „erweiterten“ Namen zu gewährleisten. Die in LTE-Advanced eingeführten neuen Funktionen sind Carrier Aggregation (CA), eine bessere Nutzung vorhandener Mehrantennentechniken (MIMO) und die Unterstützung von Relay Nodes. All dies wurde entwickelt, um die Stabilität, Bandbreite und Geschwindigkeit von LTE-Netzen und -Verbindungen zu erhöhen.

Wir haben auch die Einführung von LTE-Advanced Pro gesehen - in einigen Märkten auch als Gigabit-LTE bekannt - (3GPP Release 13 und höher). Wie unterscheidet sich das von Standard-LTE-A? Diese Sierra Wireless-Infografik zeigt sehr gut, wie sie zusammenpasst.

LTE-A Pro / Gigabit LTE nutzt die vorhandene 256QAM-Technologie, eine erweiterte Carrier-Aggregation und andere Techniken, um die Geschwindigkeit gegenüber Vanille-LTE-A zu steigern. Es wird voraussichtlich auch ein wichtiger Bestandteil von 5G-Bereitstellungen sein und Bereiche abdecken, in denen 5G nicht verfügbar ist.

Carrier Aggregation

Wahrscheinlich ist der Schlüssel hinter LTE-Advanced die Carrier-Aggregation. Im Wesentlichen ist diese Technologie darauf ausgelegt, die Bandbreite von LTE-Verbindungen zu vervielfachen, indem Sie Daten von mehreren Netzwerkbändern gleichzeitig herunterladen können. LTE-Komponententräger oder -bänder werden in datentragende Teile mit einer Bandbreite von 1,4, 3, 5, 10, 15 oder 20 MHz aufgeteilt. Bis zu fünf Komponententräger können zusammengefasst werden. Carrier Aggregation kombiniert die Signale dieser verschiedenen Carrier, sodass die Bandbreite für eine einzelne Verbindung auf bis zu 100 MHz erhöht werden kann. Dies gilt sowohl für FDD- und TDD-Netzwerktypen als auch für Download- und Upload-Verbindungen.

Die Trägeraggregation kann mit zusammenhängenden Komponententrägern arbeiten, die sich innerhalb desselben Betriebsfrequenzbandes befinden, oder mit nicht kontinuierlichen Trägern aus verschiedenen Bändern über verschiedene Betriebsfrequenzen. Das folgende Bild hilft, dies zu erklären:

In Bezug auf die Datengeschwindigkeit kann diese Technik extrem hohe Spitzendatenraten liefern, theoretisch bis zu 1 Gbit / s, wenn die maximal verfügbare Bandbreite von fünf Trägern genutzt wird. Kommerzielle Lösungen unterstützen zwar nur bis zu drei Carrier mit Spitzendatenraten von bis zu 600 Mbit / s für LTE-Advanced. In der Realität werden Netzbetreiber, Hardware und Netzwerkabdeckung dieses theoretische Maximum jedoch nicht erreichen, z. B. mit einer Spitzengeschwindigkeit von 150 Mbit / s und zwei aktivierten 20-MHz-Netzbetreibern.

Es ist auch zu beobachten, dass LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE auf den Markt kommt und die Carrier-Aggregation mit bis zu 32 Component-Carriern ankündigt. Dieser nächste Schritt bietet theoretisch Geschwindigkeiten von bis zu 3 Gbit / s, obwohl Spitzen-Datenraten in realen Netzwerken beim Testen Berichten zufolge bei 1 Gbit / s liegen. Wenn Sie diese Netzwerke heute verwenden, wird diese Zahl aufgrund von Überlastungen, Umgebungsbedingungen und anderen Faktoren möglicherweise noch weiter unter die Gigabit-Marke sinken.

Ein weiterer Hauptvorteil der Carrier Aggregation besteht darin, dass eine vollständige Rückwärts- und Vorwärtskompatibilität zwischen vorhandenen LTE-Netzen und LTE-Advanced-kompatiblen Geräten möglich ist. LTE-Advanced-Verbindungen werden über vorhandene LTE-Bänder bereitgestellt, sodass Standard-LTE-Benutzer weiterhin wie gewohnt LTE verwenden, während Advanced-Verbindungen mehrere LTE-Träger verwenden.

MIMO

Multiple Input Multiple Output-Technologie (MIMO) ist eine weitere Technologie, die erforderlich ist, damit LTE-Advanced funktioniert.MIMO erhöht die Gesamtübertragungsrate durch Kombinieren von Datenströmen von zwei oder mehr Antennen und ermöglicht das Funktionieren der Carrier-Aggregation.

Anstatt eine einzelne Information von einem Absender an einen Empfänger zu senden, können Sie dieselbe Information von mehreren Absendern an mehrere Empfänger senden. Es ist ein paralleler Prozess, der die Datenmenge, die Sie pro Sekunde senden und empfangen können (Bits pro Hertz), erheblich erhöht, vorausgesetzt, Sie verfügen über ein Empfängermodem, mit dem alle Informationen in der richtigen Reihenfolge sortiert werden können.

Obwohl MIMO bereits in LTE-Netzen verwendet wird, erfordert LTE-Advanced, dass Chips die Anzahl der gleichzeitig verwendeten Ein- und Ausgänge erhöhen. Vanilla LTE-Advanced unterstützt bis zu acht Sender und Empfänger beim Herunterladen und vier mal vier beim Hochladen. Die erhöhte MIMO-Anordnung wird auch die Geschwindigkeit und Verbindungsqualität von Legacy-Verbindungen wie CDMA, GSM und WCDMA verbessern.

Für LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE, das aus bis zu 16 Sendern und Empfängern besteht, wird derzeit ein so genanntes massives MIMO bereitgestellt. Diese Technologie soll auch die Grundlage für 5G bilden.

QAM

Ein weiterer wichtiger Teil des LTE-Advanced-Puzzles ist die Quadraturamplitudenmodulation (QAM). Bei dieser Technik werden im Wesentlichen mehr Informationen in das Signal gepackt, das von einem Tower an Ihr Telefon gesendet wird. Ein höherer QAM liefert mehr Informationen in einem Signal und damit höhere Geschwindigkeiten.

Qualcomm hat QAM mit LKWs verglichen, die aufgrund effizienterer Verpackung eine größere Ladung befördern, wodurch die Anzahl der auf einer Autobahn benötigten LKWs reduziert wurde.

Bisher wurde 64QAM in LTE-A verwendet, aber auch in LTE-Advanced-Netzwerken wie Verizon, T-Mobile und anderen wird 256QAM verwendet. Diese spezielle Version von QAM erhöht die Bandbreite dramatisch und ist, ähnlich wie massives MIMO, eine weitere grundlegende Technologie, die in 5G verwendet wird. Laut Qualcomm erhöht 256QAM die Download-Geschwindigkeit gegenüber 64QAM um 33 Prozent.

Diese Technologie wird auch in Wi-Fi verwendet, wobei Wi-Fi 5 (802.11ac) 64QAM verwendet, während der neue Wi-Fi 6-Standard 1024QAM nutzt. In jedem Fall werden sowohl 64QAM als auch 256QAM in Standard-LTE-A verwendet, während LTE-A Pro im Allgemeinen bei 256QAM bleibt.

Zellenhardware

Die letzte Technologie, die mit LTE-Advanced eingeführt wurde, ist eine Trägerhardware, die als Relaisknoten bezeichnet wird. Relay-Knoten sind zwar kein wesentlicher Bestandteil der Verbesserung Ihrer Datengeschwindigkeiten, verbessern jedoch die Verfügbarkeit von LTE-Verbindungen und bieten Ihnen beim Senden und Empfangen von Daten mehr Verbindungen zur Auswahl.

Einfach ausgedrückt ist ein Relay-Knoten eine Basisstation mit geringer Leistung, die dazu dient, die Netzabdeckung an den Enden und über den Verbindungsradius der Hauptstation hinaus zu erhöhen. Diese Relaisknoten stellen eine drahtlose Verbindung zur Hauptstation her und sollten dabei helfen, Ihr Signal zu verstärken, wenn Sie sich in der Nähe des Randes Ihres LTE-Netzwerks befinden. Natürlich wird der Zugang zu einer verbesserten Konnektivität ganz davon abhängen, ob die Netzbetreiber in den Aufbau dieser Knoten investieren.

Die theoretischen Spitzen- und Benutzergeschwindigkeiten werden mit 4G LTE Advanced deutlich gesteigert.

Modem-Hardware

Carrier Aggregation, QAM und MIMO erfordern für eine ordnungsgemäße Funktion sowohl Telekommunikations- als auch Gerätehardwareimplementierungen. Sie werden feststellen, dass viele Smartphone-SoCs und externe Modems diese schnelleren Datenraten unterstützen. Details zur LTE-Advanced-Hardware wurden bereits 2011 mit den Release 10-Spezifikationen eingeführt. Jedes LTE-Gerät der Kategorie 4 oder höher unterstützt Carrier Aggregation, QAM und die größeren MIMO-Konfigurationen in unterschiedlichem Maße. In der Zwischenzeit bieten LTE-Geräte der Kategorie 16 oder höher Unterstützung für Gigabit LTE- oder LTE-Advanced Pro-Geräte.

Ein Beispiel ist der Snapdragon 845-Chipsatz von Qualcomm, der ein internes X20-LTE-Modem (Kategorie 18/13) verwendet. Dieses Modem bietet eine 5-Band-Carrier-Aggregation für Downlink, 4 × 4 MIMO und 256QAM. Mit anderen Worten, es enthält alle Gerätekomponenten, die für die LTE-Advanced- und LTE-Advanced Pro-Konnektivität erforderlich sind.

Das in der Galaxy S10-Serie verwendete Samsung Exynos 9820 bietet das firmeneigene LTE-Advanced Pro / Gigabit LTE-Modem. Dies bietet Geschwindigkeiten der Kategorie 20 mit bis zu acht Bandträgersammlungen, 4 × 4 MIMO und 256QAM. Tatsächlich gibt Samsung Downlink-Geschwindigkeiten von bis zu 2 Gbit / s an.

Huawei ist ein weiterer wichtiger Player, der LTE-Advanced und Pro / Gigabit LTE unterstützt, beginnend mit dem Kirin 970-Chipsatz der Huawei Mate 10-Serie und der P20-Serie. Das Kirin 970 bietet Unterstützung für Kategorie 18, während das Kirin 980 ein Modem der Kategorie 21 liefert.

Die Hardware in Ihrem Smartphone ist natürlich nur ein Teil des Kampfes. Ihr Mobilfunkanbieter muss diese Technologien unterstützen, damit Sie die niedrigste Latenz und die schnellsten Download-Geschwindigkeiten erhalten.

Globaler Rollout

Es hat eine Weile gedauert, aber LTE-A hat sich seit seiner Einführung weltweit durchgesetzt. Die meisten großen Netzwerke in Afrika, Asien, Europa und Amerika haben den Standard übernommen. Heck, LTE-Advanced Pro erreicht mit Gigabit LTE inzwischen auch mehrere Märkte.

An diesem Punkt scheint es eine alte Nachricht zu sein, dass 5G-Netze langsam ihren Weg um die Welt finden, aber die Bausteine ​​von LTE-A und LTE-Advanced Pro waren noch nie so wichtig. Dies liegt daran, dass die Technologien, auf denen LTE-A und LTE-A Pro basieren, am Rande von 5G-Netzen als Ersatzoption für Benutzer verwendet werden.

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