Der Datenturbo LTE auf dem Vormarsch

Wird eine neue Technologie in den Markt eingeführt, geschehen manch­mal seltsame Dinge. Wie war das noch mal bei der Einführung von UMTS? Da träumte­ man in den Chefetagen von Telekom, Vodafone und Co. von schier unermesslichen Datenraten, mit denen kleine Funkgeräte den Alltag der Menschen komplett verändern sollten – was damals knapp 100 Milliarden Mark in den Staats­säckel spülte und bei so manchem Marktbeobachter ungläubiges Erstaunen auslöste.

Bei der vierten Mobilfunkgeneration (4G) LTE (Long Term Evolution) war dann alles anders – und doch ähnlich. Ein jeder wollte wieder einen Teil vom Lizenz-Kuchen haben, doch was die Geldschatulle anging, waren die Netzbetreiber auf der Hut. Dass die Auktion letztlich bereits bei 4,4 Milliarden Euro endete, war wohl unter anderem darauf zurückzuführen, dass E-Plus von vornherein auch ein Geschäftsmodell in der Schublade hatte, bei dem die Frequenzen für den ländlichen Raum nicht von Belang waren.

Heute, rund vier Jahre nach der LTE-Lizenz-Versteigerung, ist LTE in der Normalität angekommen. Zwar ist der Ausbaustand der einzelnen Betreiber höchst unterschiedlich, doch alle Anbieter haben die Nutzung des Highspeed-Netzes mittlerweile zum Bestandteil ihrer Tarife gemacht – anfangs geforderte LTE-Zuschläge gehören der Vergangenheit an.

Startschuss für LTE in Deutschland war im Mai 2010 die Versteigerung freier Frequenzen, auf denen die Nutzung von LTE möglich ist. Konkret ging es um ein Frequenzspek­trum in den Bereichen 800 MHz, 1,8 GHz, 2,0 GHz – hier wurden unter anderem die ehemaligen Quam- und Mobilcom-UMTS-Lizenzen neu verteilt – sowie 2,6 GHz. Auch wenn immer von der Versteigerung der LTE-Frequenzen die Rede ist, ist dies eigentlich nicht korrekt: Die Versteigerung erfolgte technologieneutral, so dass einzelne Frequenzblöcke beispielsweise auch für mobiles Internet via UMTS genutzt werden können.

Den Vorgaben der Bundesnetzagentur zufolge begann der konkrete Ausbau im 800-MHz-Band, in dem Vodafone, Telefónica und die Telekom jeweils Frequenzblöcke ersteigerten. In diesem Bereich der „Digitalen Dividende“ ist die Flächen­abdeckung rund um einen Antennenstandort technisch bedingt besonders groß – womit der Gesetzgeber die Internet-Versorgung der Bevölkerung auf dem Land forcieren wollte. So startete der Breitband-Rollout dort, wo sich Fuchs und Hase gute Nacht sagen: in Gemeinden mit bis zu 5.000 Einwohnern.

Heute ist die Abdeckung mit LTE deutlich vorangekommen, allerdings haben sich die Prioritäten der Netzbetreiber nach der ersten Phase der „Pflichterfüllung“ schnell verschoben: Mittlerweile setzen die Betreiber beim Ausbau vorrangig auf Ballungszentren, was wirtschaftliche und versorgungstechnische Gründe hat: Denn hier geraten die UMTS-Netze aufgrund des immer größeren „Datenhungers“ der Kunden teilweise an die Belastungsgrenze.

Sukzessive werden auch ländliche Bereiche weiter ausgebaut, die Relevanz von „Internet via Funk“ als Ersatz für eine schlechte leitungsgebundene Breitbandversorgung in ländlichen Regionen hingegen scheint tendenziell zu schwinden: Telefónica vermarktet mittlerweile sogar nicht einmal mehr einen entsprechenden Tarif.

Am weitesten fortgeschritten ist der LTE-Ausbau bei der Deutschen Telekom sowie bei Vodafone. Beide Unternehmen geben an, derzeit rund 70 Prozent der Bevölkerung versorgen zu können, während Telefónica von „deutlich mehr als 40 Prozent“ spricht. E-Plus hingegen startete die Nutzung von LTE erst in diesem Jahr, so dass der Netzbetreiber den schnellen Daten-Standard bislang vorrangig in Berlin, Nürnberg und Leipzig anbietet.

Unterschiede gibt es auch bei der jeweils maximal möglichen Geschwindigkeit, wobei diese unter anderem von den genutzten Frequenzbändern sowie der Ausbaustrategie abhängt. So sind im gepaarten 2,6-GHz-Band theoretisch bis zu 150 MBit/s möglich, im 800-MHz-Band hingegen nur bis zu 75 MBit/s. Schneller geht es mittels Carrier Aggregation, hier dürften in Kürze Geschwindigkeiten von bis zu 300 MBit/s angeboten werden. In der Praxis liegt der tatsächlich erreichbare Wert jedoch deutlich darunter: So gibt etwa Vodafone an, die Kunden seien derzeit „mit Durchschnitts-Geschwindigkeiten von mehr als 10 MBit/s“ unterwegs.

Vodafone setzte zum Start fast ausschließlich auf den Ausbau von 800-MHz-Sendeanlagen in ländlichen Regionen, während die Telekom zeitgleich zusätzliche 1.800-MHz-Antennen in urbanen Lagen installierte. Bei Telefónica ließ man sich ein wenig mehr Zeit, bevor die ersten 800-MHz-Funkzellen kommerziell genutzt werden konnten. Heute setzen Vodafone und Telefónica auf einen Technologie-Mix aus 800 MHz und 2,6 GHz, bei der Telekom kommt noch das 1.800-MHz-Band hinzu. E-Plus verwendet in seinen bisher aufgebauten LTE-Funkzellen ebenfalls vorrangig den 1.800-MHz-Frequenzbereich.

Wenn der Ausbau des Netzes wie geplant weitergeht, wird es vermutlich in rund zwei Jahren möglich sein, fast im gesamten Bundesgebiet mit LTE online zu gehen. Bis zu diesem Zeitpunkt dürfte sich auch die nächste Ausbaustufe des Mobilfunkturbos bereits etabliert haben: LTE Advanced.

Laut Definition der Internationalen Fernmeldeunion ITU handelt es sich dabei um eine Erweiterung des Mobilfunkstandards LTE, der Bandbreiten von bis zu 1.000 MBit/s und niedrigere Latenzzeiten ermöglicht. Um dieses Ziel zu erreichen, verwenden die Netzbetreiber unterschiedliche Technologien wie etwa Carrier Aggregation oder die verbesserte Nutzung von Multiantennentechniken.

Bei der Carrier Aggregation werden verschiedene, nicht zusammenhängende Frequenzbänder gebündelt – etwa 20 MHz im 800-MHz-Bereich und 20 MHz bei 2,6 GHz. Ein solches 40 MHz breites Bündel ermöglicht theoretische Datenraten von bis zu 225 MBit/s – ein Wert, den Voda­fone und Telefónica auch außerhalb von Test- und Laborbedingungen bereits realisiert haben. Noch schneller geht es, wenn man LTE 1800 mit LTE 2600 kombiniert, was von der Frequenzausstattung her der Telekom möglich ist – hier sind dann bis zu 300 MBit/s erreichbar. Schon im dritten Quartal 2014 will die Telekom ihren Kunden diese Geschwindigkeiten in rund 150 Städten anbieten.

Doch es geht noch mehr: So können mit Carrier Aggregation bis zu fünf je 20 MHz große Frequenzbündel kombiniert werden – was noch einmal deutlich mehr Speed bringt. Indes: Smartphones oder Tablets, die  diese Technologie – man spricht vom Standard CAT 6 – nutzen können, gibt es noch nicht. Im zweiten Halbjahr 2014 sollen erste Endgeräte erscheinen; Huawei hat etwa einen WLAN-Router angekündigt.

Als zweite Komponente zur Beschleunigung des Netzes kommt die Mehrantennentechnik (MIMO) ins Spiel. Vereinfacht gesprochen werden dabei Signale parallel zwischen Basisstation und Endgerät gesendet. Derzeit wird bei LTE auf MIMO 2x2 gesetzt – es wird also mit zwei Sendeantennen auf der Basisstationsseite und zwei Empfangsantennen auf der Endgeräteseite gearbeitet.

In einem Feldversuch hat die Telekom nun MIMO 4x4 – je vier Antennen – getestet und, in Kombination mit Carrier Aggregation, eine neue Geschwindigkeits-Höchstmarke von 580 MBit/s erreicht. Und selbst MIMO 8x8 ist zumindest in der Theo­rie denkbar – allerdings steigt dabei der Energie- und Platzbedarf deutlich an. Getüftelt wird in den Entwicklungsabteilungen der Carrier auch schon an 5G – hier ist mit einem Start jedoch erst zwischen 2020 und 2025 zu rechnen.

Im Mai 2010 wurden Lizenzen für verschiedene Frequenzbereiche im Rahmen einer Versteigerung vergeben. Die Netzbetreiber nutzen heute das 800-MHz- und das 2,6-GHz-Band komplett für LTE, das 1.800-MHz-Band wird sowohl für LTE (Telekom, E-Plus) als auch GSM verwendet. Die Neuerwerbungen im 2,0-GHz-Frequenzbereich dürften die Carrier vorrangig zur Kapazitätserweiterung ihrer UMTS/HSPA-Netze verwenden.

Spätestens im Jahr 2016 steht eine Neuordnung der Frequenzzuteilung an, denn dann laufen die Lizenzen für die bisherigen GSM-Frequenzen aus und werden vermutlich neu versteigert. Zu einem Ungleichgewicht unter den Anbietern könnte es jedoch bereits in diesem Jahr kommen, sofern der geplante Zusammenschluss von Telefónica Deutschland und E-Plus von den Wettbewerbshütern genehmigt wird – es ist daher zu erwarten, dass das neue Unternehmen bei einer Fusion, insbesondere im Bereich oberhalb von 1 GHz, Frequenzen abgeben muss. Zukünftig ist zudem denkbar, auch das bislang vom terrestrischen Fernsehen DVB-T genutzte 700-MHz-Frequenzband für LTE zu verwenden.

Während der LTE-Ausbau auch in ländlichen Regionen voranschreitet, wird die Vermarktung von LTE als Ersatz für den leitungsgebundenen Festnetzanschluss durchaus unterschiedlich beurteilt. Die kühnsten Träume hatte einst Ex-Vodafone-Chef Friedrich Joussen. Auf der IFA 2011 verkündete der Manager, künftig lieber in den LTE-Ausbau zu investieren als weiteres Geld für die DSL- und Festnetz-Infrastruktur auszugeben – eine Einschätzung, die spätestens mit der Übernahme von Kabel Deutschland durch Vodafone selbst im eigenen Haus als überholt gilt.

Heute spricht Vodafone davon, dass LTE als Technologie eine „vollwertige Alternative“ für die Nutzung von Breitband-Internet sei, allerdings insbesondere „dort, wo kabelgebundene schnelle Internet-Zugänge wirtschaftlich nicht zu realisieren“ seien. Nur rund 340.000 Kunden nutzen bei Vodafone heute LTE als Festnetzersatz.

Während sich die Telekom über die Teilnehmerzahl ausschweigt und lediglich davon spricht, „zufrieden mit der Kundenentwicklung“ zu sein, hat Telefónica ebenfalls eine Kehrtwende eingeleitet. „LTE ist kein vollwertiger Ersatz für einen DSL-Anschluss. Kunden erwarten gerade zu Hause sehr hohe Netzkapazitäten, die durch moderne Festnetze bestens bedient werden. Deshalb fokussieren wir uns hier komplett auf DSL-Anschlüsse und vermarkten aktuell auch keine LTE-Zuhause-Tarife (mehr)“, so Marcus Kopp, Head of Product Management Household & Convergence bei Telefónica Deutschland.

Eine besondere Herausforderung besteht für die Carrier darin, die LTE-Sendemasten an das eigene Backbone-Netz anzuschließen, ohne dass hier ein Engpass entsteht. Auch wenn etwa Vodafone davon spricht, dass seine rund 7.200 Basisstationen mit „mehreren hundert Megabit pro Sekunde“ angebunden seien, so ist klar, dass viele Nutzer in einer Funkzelle den Datenverkehr schnell einbremsen können.

Alle Netzbetreiber verwenden für die Versorgung sowohl die (schnellere) Glasfaser als auch Richtfunk – jedoch in unterschiedlichem Ausmaß. Vorteile hat dabei, wer bereits eine weitverzweigte Netzin­frastruktur besitzt – wie etwa die Telekom. Diese gibt an, einen Großteil der Standorte via Glasfaser anzuschließen.

Vodafone wiederum spricht von einem „Technologie-Mix“ aus einem 100.000 Kilometer langen Glasfasernetz sowie hochkapazitiven Richtfunkstrecken. Telefónica und E-Plus binden ihre LTE-Basisstationen hingegen überwiegend via Richtfunk an.