Ortung per Funk Positionsbestimmung ohne Satellit

Ortung per Mobilfunk braucht Basisstationen

Inzwischen sind 18 Jahre vergangen. GSM-Netze sind immer noch vorhanden, werden in vielen Ländern aber bereits durch LTE-Netze ersetzt. In den USA, Singapur und anderen Ländern gibt es keine GSM-Netze mehr. LTE-Netze bieten auf der gleichen Frequenzbandbreite mehr Platz für mehr Teilnehmer und mehr Dienste. Die Ortungsverfahren, die bei LTE bereits genutzt werden, kommen nun bei LTE Cat NB1 (NB-IoT) zum Einsatz.

Messfahrten im September 2017 in Dresden zeigen 25 LTE-Cat-NB1-Basisstationen. Das sind ca. 4,7 km² Fläche pro Basisstation, was einem mittleren Radius von 1,22 km pro Basisstation entspricht. Unter der Annahme einer mittleren Höhe von 25 m für die Antenne der Basisstation und einer Höhe von 1 m für die Antenne des LTE-Cat-NB1-Geräts ergibt das mit der Berechnung der Wellenausbreitung nach dem Hata-Modell eine Dämpfung von 131,6 dB. Bei 20 dB Dämpfung für Wände und weiteren 8 dB für Fading ergibt das eine Gesamtdämpfung von 159,6 dB. Derzeit sind die maximalen Pfadverluste (MCL – Maximum Coupling Loss) für LTE Cat NB1 mit 164 dB spezifiziert. Laut der Ankündigung von Huawei wird der Wert mit der Ausgabe 13.1 des 3GPP-Standards um 3 dB erhöht. Mit 167 dB ist Dresden mit den bereits vorhandenen Basisstationen perfekt mit LTE Cat NB1 für den Empfang im Innenbereich auf der untersten Etage und wahrscheinlich auch im Keller abdeckt.

Es ist davon auszugehen, dass ca. ein Drittel der Basisstationen im Bild 2 im Besitz der Deutschen Telekom sind. Deshalb können noch viel mehr LTE-Cat-NB1-Standorte als die bei den Messfahrten bekannten 25 aktiviert werden. Die Deutsche Telekom betreibt ein duales Netz im Band 8 (GSM 900, LTE 900, LTE Cat NB1) und Band 20 (LTE 800, LTE Cat NB1). Laut Deutsche Telekom werden 4000 Basisstationen mit GSM 900 im platten Land von GPRS und EDGE auf GSM 900 mit LTE 900 umgerüstet.

Wenn diese 4000 neuen Basisstationen für LTE 900 auch LTE Cat NB1 bekommen, dann entsteht ein dichtes Netz in der Lüneburger Heide, im Allgäu und auch an der Nordseeküste. Unsere Schafe, Kühe und Wildschweine werden dann bestens über LTE Cat NB1 erreichbar sein. Das gilt auch für Hunde in Städten wie Dresden. Durch die maximal zulässigen hohen Pfadverluste wird ein Hund mit LTE-Cat-NB1-Transceiver-Halsband auch noch im zweiten Geschoss der Tiefgarage oder in der U-Bahn per Mobilfunk erreichbar.

Flächendeckender Ausbau für LTE Cat NB1

Vodafone hat im Juli 2018 verkündet, 2700 deutsche Städte mit LTE Cat NB1 abzudecken. Obendrein rüstet Vodafone jeden Tag 90 LTE-Basisstationen auf LTE Cat NB1 um. Ähnliches passiert gerade im Hintergrund bei der Deutschen Telekom. Deutschland bekommt zwei parallele, dichte LTE-Cat-NB1-Netze, perfekt für die Ortung in Räumen ohne GPS und für viele weitere sinnvolle IoT-Anwendungen.

LTE Cat NB1 ist kein neues, eigenständiges Funknetz, sondern eine Ergänzung des vorhandenen LTE-Netzes. Es werden keine neuen Antennenanlagen, keine neuen Anbindungen über Richtfunk bzw. Glasfaser, keine neuen Verträge für Funklizenzen und keine neuen Mietverträge für Antennenanlagen benötigt. Das vorhandene Funknetz wird doppelt genutzt.

Mit der Ausgabe 14 des 3GPP-Standard wird die Ortung über das LTE-Cat-NB1-Funknetz ohne Satellitennavigation möglich. Mit drei LTE-Cat-NB1-Basisstationen in der Nähe wird die Ortung mit einer Genauigkeit von 50 m erreichbar. Obendrein benötigt eine Ortung über LTE Cat NB1 weniger Energie als ein GNSS-Modul beim Kaltstart.