Technologietreiber LTE

Stand der Entwicklung, Chips und ihre Leistungsfähigkeit

Drei wesentliche Merkmale von LTEA werden hier kurz erläutert:

Die Chiphersteller sind gefordert

Nun sind die Chip-Entwickler gefordert: Sie müssen all diese Entwicklungsschritte von Anfang an begleiten und entsprechend frühzeitig mit der Vorentwicklung beginnen. Es reicht nicht, nur ein ASIC zu entwickeln und eine passende Software zu liefern. Die Systeme, die Komponenten, die Applikations-Layer, welche die verschiedenen Funktionen erst möglich machen, müssen vollständig integriert werden. Die Chip- und Systemexperten kümmern sich im Vorfeld um Standards, Frequenzen, Applikationen, mobile Betriebssysteme und Referenzdesigns.

Unbedingt notwendig: Unter anderem müssen die Vergabe und die Nutzung von Frequenzspektren in den verschiedenen Ländern frühestmöglich analysiert werden, da aus physikalischen Gründen nur eine begrenzte Anzahl von Frequenzbändern in einem Chipsatz integriert werden kann. In Deutschland müssen hierzu die Bänder 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz und 2600 MHz berücksichtig werden. Die Lösung muss aber unbedingt eine internationale Lösung sein, denn der Nutzer möchte natürlich auf der ganzen Welt mit seinem Endgerät in allen drei Mobilfunkgenerationen telefonisch erreichbar sein.

Wie bereits erwähnt, müssen kurze Latenzzeiten auch vom Innenleben des Endgerätes unterstützt werden: Das Terminal oder das Handy müssen also „sehr schnell“ sein. Deswegen ist ein hoch getakteter Prozessor gefordert, der das Handy zum Allrounder macht – vor allem, falls das Handy auch zum Spielen, Musikhören, Surfen oder zum Navigieren verwendet wird. Ebenso selbstverständlich wird von einem mobilen Endgerät erwartet, dass es einen geringen Leistungsbedarf und somit eine lange Akkulaufzeit aufweist. Es soll klein sowie handlich sein und trotzdem ein akzeptables, berührungsempfindliches Display haben – und das natürlich zu einem günstigen Preis.

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Bild 2. Die Anforderungen und Rechenleistungen in Mobilfunkbausteinen von 2007 bis 2013: Der Aufwand für Rechenleistung steigt weiter.

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Bild 2. Die Anforderungen und Rechenleistungen in Mobilfunkbausteinen von 2007 bis 2013: Der Aufwand für Rechenleistung steigt weiter.

All diese Kriterien sind den Chipherstellern natürlich schon seit der 3G-UMTS-Technologie bekannt, aber mit LTE kommt nun eine neue Technik hinzu, die zudem eine Fülle von zusätzlichen Funktionen bietet. Mit mehr als 25 Jahren Erfahrung kann Qualcomm auf eine Vielzahl von kompetenten Chip-, Hardware-, Software- und Systementwicklern zurückgreifen. Mit einem hohen Entwicklungsaufwand werden die oben beschriebenen Anforderungen aufgegriffen und in den Chiplösungen integriert.

Bild 2 zeigt beispielhaft, welches Leistungsvermögen bereits heute realisiert wurde und was in Zukunft noch möglich ist: Genügte vor zwei Jahren noch eine CPU, so sind in Kürze bereits zwei CPUs und ein erweiterter Grafikprozessor notwendig.

Die LTE-Endgeräte der ersten Generation werden – wie bereits erwähnt – reine Datenprodukte sein. Diese müssen aber von Anfang an multimodefähig sein, das heißt, sowohl LTE als auch HSPA+ unterstützen. Eine reine LTE-Lösung, auf nur ein Frequenzband abgestimmt, würde bei den Netzbetreibern durchfallen und käme nicht in den Verkauf. In der nächsten Generation an Endgeräten kann der Endverbraucher dann Telefone wie Smart- oder Feature-Phones kaufen. Diese unterstützen alle denkbaren Frequenzbänder und zudem alle verbreiteten Technologien.

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Bild 3. Die Komponenten in einem Chipsatz der heutigen Handy-Generation ermöglichen eine Funktionsvielfalt, die früher nicht realisierbar war.

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Bild 3. Die Komponenten in einem Chipsatz der heutigen Handy-Generation ermöglichen eine Funktionsvielfalt, die früher nicht realisierbar war.

Rundum mobiler Surfgenuss: Die Geräte sind mittels Grafikprozessor, GPS-Empfänger und Onboard-Speicher zudem absolut internetfähig. Bild 3 zeigt in diesem Zusammenhang, welche Komponenten in ein mobiles System integriert werden müssen.

Sind erst alle diese Komponenten miteinander vereint und entsprechend abgestimmt, so folgt der nächste Entwicklungsschritt: die ausgiebige Testzeit. Die ersten Prototypen der Chipsätze werden zu Versuchs- und Testzwecken in größere, eher unhandliche Test-Handys oder Datenterminals verbaut. Dann folgen Tests im Labor, in simulierten Netzumgebungen und im LTE-Realnetz (falls bereits vorhanden). Idealerweise können Tests in verschiedenen Frequenzbändern und entsprechender Infrastruktur unterschiedlicher Hersteller durchgeführt werden. Diese IOTs (Inter Operability Tests) erstrecken sich oft über mehrere Wochen. Dadurch können auch Netzbetreiber ihr Netz optimieren und mögliche Schwachstellen beseitigen. Während der gesamten Entwicklungszeit arbeiten die Experten von Qualcomm eng mit allen beteiligten Partnern zusammen. Die Abstimmung mit den Mobilfunknetzbetreibern, Regulierungsbehörden, Endgeräte- und Infrastrukturherstellern ist dabei ein absolutes Muss.

Nur durch Partnerschaften und den professionellen Austausch unter den Experten werden LTE-Produkte, LTE-Netze, deren Applikationen und letztendlich die Akzeptanz beim Verbraucher ein Erfolgsgarant. LTE steht in den Startblöcken: Systemhersteller von mobilen Endgeräten sind bereits auf dem Weg – genau mit den neuen Chips und Chipsätzen.

Der Autor:

1. Teil: Stand der Entwicklung, Chips und ihre Leistungsfähigkeit
2. Teil: Die Steigerung von LTE: LTE-A (Advanced)

Weiterführende Links:

• LTE - Die sanfte Evolution
• Mobilfunk: Völlig neue Chips gegen die Datenflut-Probleme