Femtozellen – Mein Haus, mein Handy, meine Funkzelle

Auf Firmengeländen und in Bürogebäuden ist es bereits gang und gäbe: Mobilfunkanbieter installieren Füllsender, um auf dem Gelände eine ausreichende Mobilfunkabdeckung zu gewährleisten – die so genannten Picozellen. Das System gibt es auch für Privatkunden: die Femtozelle.

Auf Firmengeländen und in Bürogebäuden ist es bereits gang und gäbe: Mobilfunkanbieter installieren Füllsender, um auf dem Gelände eine ausreichende Mobilfunkabdeckung zu gewährleisten – die so genannten Picozellen. Das System gibt es auch für Privatkunden: die Femtozelle.

Der Aufbau eines Mobilfunknetzes erfolgt in einer Wabenstruktur: Eine sechseckige Funkzelle ist von sechs weiteren Funkzellen mit je einer Basisstation umgeben. Der Teilnehmer kommuniziert in der Regel über den nächst gelegenen Sendemast. Die Reichweite der Funkmasten und somit der Durchmesser der Funkzellen hängt von der Bevölkerungsdichte in der Zelle ab. Um eine gute Funkverbindung gewährleisten zu können, installieren die Mobilfunkanbieter mehr Antennen für kleinere Zellen. Die Qualität der Verbindung hängt von vielen Faktoren ab, z.B. Hindernisse oder Störquellen. Ist etwa der Mobilfunkempfang am Fenster noch recht gut, so wird er nach ein paar Schritten ins Gebäudeinnere immer schlechter. Für Privatkunden, die über mangelnden Netzempfang in ihren eigenen vier Wänden klagen, wurden die Femtozellen entwickelt. Diese Mini-Funkzelle versorgt z.B. nur eine Wohnung oder ein Haus; sie ist sozusagen eine Basisstation für zu Hause.

Die Femtozelle dient zur Funkübertragung nach dem UMTS-Standard in geschlossenen Räumen. Mit der Basisstation kann per UMTS-Handy in 3G-Netzen kommuniziert werden. Die Sendeleistung liegt bei etwa 5 mW. Zum Vergleich: Ein Schnurlostelefon mit DECT-Standard bringt es auf eine Sendeleistung von maximal 250 mW.

In der Femtozelle können fünf Benutzer gleichzeitig telefonieren. Neben dem Telefonieren ist auch das Surfen im Internet möglich. Über ein DSL-Modem, Ethernet oder ein Breitbandkabelmodem wird die Basisstation mit dem Internet verbunden. Per Internet wird die Femtozelle an den RNC (Radio Network Controller) und damit an das UMTS-Kernnetz angeschlossen (Bild 1).

Nennenswerte Beschränkungen aufgrund der Internetleitung gibt es in der Praxis kaum, da DSL Datenübertragungsraten zwischen 3 und 16 Mbit/s bereitstellt.

Da die Heimfunkzelle im Prinzip dem Netzbetreiber gehört, wird sie in diesem Zusammenhang auch gerne HNB (Home Node B) genannt – angelehnt an die Basisstationen in den großen Funkzellen (Node B).

Um das Verfahren voranzutreiben, haben sich verschiedene Unternehmen und Mobilfunkanbieter im Femto Forum (www.femtoforum.org) organisiert. Ziel des Forums ist es, durch die Standardisierung die Verbreitung dieser Technik zu fördern. Auch bieten sich die Mitglieder untereinander neue Referenzdesigns für die Mini-Funkzellen an. Texas Instruments (www.ti.com) z.B. ermöglicht es den Mobilfunkanbietern, mit dem neuen DSP TMS320TCI6484 in den Femtozellen-Markt einzusteigen. Der DSP wird dabei in der Basisstation der Femtozelleeingesetzt (Bild 2).

Er unterstützt die gängigen 2G/3G- und 4G-Standards wie GSM, CDMA, WCDMA, TDSCDMA, WiMAX und LTE. Ohne auf externe ASICs und FPGAs zurückgreifen zu müssen, gewährleistet der DSP sowohl MAC- als auch PHY-Verarbeitung auf einem einzigen Chip. Der 65-nm-Prozessor ist programmierbar und ermöglicht so ein Aufrüsten der Firmware im Feld. Erste Feldtests der Femtozelle werden bereits von Anbietern wie Sprint, AT&T oder Verizon durchgeführt. ag