Schwerpunkte

LTE vor dem Boom

Explodierendes Datenvolumen als Herausforderung

10. April 2012, 17:05 Uhr   |  von Carsten Wild, Renesas Mobile

Viele Menschen nutzen bereits heute die Vorteile einer schnellen mobilen Internetverbindung, die durch Smartphones oder Tablets zur Verfügung gestellt wird. In naher Zukunft werden wir jedoch den Neubeginn einer Welt von Funktionen und Anwendungen erfahren, die das Datenvolumen in mobilen Netzen explosionsartig wachsen lassen.

Jüngere Nutzer tauschen sich nicht mehr über SMS, sondern über soziale Netzwerke aus, in denen sie selbst die Inhalte wie Fotos und Videos mit dem Smartphone erzeugen und dann an ihre Freunde verschicken. Das rasend schnelle Wachstum von erschwinglichen Smartphones mit großen Displays, leistungsfähigen Multimedia-Eigenschaften und der Fähigkeit, immer online zu sein, treibt neue Anwendungsgebiete schnell voran. So werden zum Beispiel die virtuellen Welten von Multiplayer-Spielen mobil und können unterwegs auf Smartphones erlebt werden. Das Anschauen von Videos oder mobiles Video-Blogging wird zu einem Massenphänomen werden. Die daraus resultierende Nachfrage nach schnellen und mobilen Breitbandverbindungen wird weiter wachsen und damit auch die Branche vor große Herausforderungen stellen.

Die Lösung ist relativ einfach: Das mobile Internet der kommenden Generation wird auf dem neuen Mobilfunkstandard LTE (Long Term Evolution) basieren. Hinter dem Begriff LTE steckt ein neues Konzept, das entwickelt wurde, um die Übertragungsgeschwindigkeit, die Kapazität und die Effizienz mobiler Netze zu erhöhen. Obwohl LTE-Netze heute erst in einigen Ländern verfügbar sind, so bestätigt die GSA (Global Mobile Suppliers Association), dass LTE der bisher sich am schnellsten entwickelnde Mobilfunkstandard ist. Sie schätzt, dass bis Ende 2012 rund 119 kommerzielle LTE-Netzwerke in 53 Ländern betrieben werden.

Kritische Punkte

In diesem Jahr werden wir auch die Einführung der ersten LTE-Smartphones im Markt erleben. Dabei gibt es viele technische Herausforderungen zu überwinden. Die wahre Herausforderung der Industrie wird aber die schnelle Einführung von erschwinglichen und doch attraktiven und nutzerfreundlichen LTE-Mobiltelefonen sein.

Eine der technischen Herausforderungen ist die Umsetzung der LTE-Technik in den Chipsätzen. Höhere Datenraten (z.B. bei LTE Cat3 bis zu 100 Mbit/s im Download) verlangen höhere Rechenanforderungen, was meist mit höheren Taktraten und massiveren DSP-Rechenkapazitäten erreicht wird. Dies bedeutet höhere Stromaufnahme und eine kürzere Akku-Betriebsdauer.

Um die hohen Übertragungsgeschwindigkeiten zu erzielen, basieren viele der heute auf dem Markt angebotenen LTE-Produkte noch auf Multichip-Architekturen. Die „LTE-Komponente“ wird praktisch als separates Modem eingebaut und muss im Gegensatz zu den bereits bestehenden Kommunikationsbauteilen zusätzlich bezahlt werden. Das Konzept mit einem separaten Modem benötigt viel Energie und natürlich auch zusätzlichen Platz. Genau wie einst die ersten 3G-Mobiltelefone sind moderne LTE-Geräte teuer, relativ groß und haben eine höhere Energieaufnahme als ihre Vorgänger.

LTE für den Massenmarkt

LTE-fähige Mobiltelefone, die in diesem Jahr eingeführt werden, wird es nur im hochwertigen Segment mit Preisen über 500 Euro geben. Aus Sicht der Branche bedeutet dies, dass nur eine Minderheit LTE nutzen wird und die Investitionen sich nur langsam amortisieren. Das Marktforschungsunternehmen Gartner sagt, dass bis 2015 etwa 10 Prozent der Mobilfunkkunden LTE nutzen werden. Um diese Zahl von Mobilfunknutzern zu erreichen, müssen der Einstieg erleichtert und vor allem die Gerätekosten auf 200 bis 300 Euro gesenkt werden. Nur wenn das Angebot an LTE-Smartphones im mittleren Preissegment schnell zunimmt, wird LTE den Einzug in den Massenmarkt schaffen.

Hier sind vor allem die Halbleiterhersteller gefragt. Mit dem Chipsatz MP5232 stellt Renesas Mobile die erste integrierte LTE-Smartphone-Plattform vor, die den Preisrahmen von 200-€-Smartphones mit allen Funktionen adressiert.

Blockdiagramm
© Renesas Mobile

Bild 1. Blockdiagramm der HSPA+/LTE-Smartphone-Plattform MP5232.

Die Plattform MP5232 (Bild 1) basiert auf einem Single-Chip-Kommunikationsprozessor, der Renesas Mobiles 2G/3G/LTE-Multimode-Modem-Konzept mit einem modernen Multi-Core-Applikationsprozessor vereint. Das FDD/TDD-LTE-Modem der Kategorie 4 kann Datenraten bis zu 150 Mbit/s im Download und 50 Mbit/s im Upload übertragen. Der Applikationsprozessor MP5232 unterstützt SMP-Multicore-Verarbeitung mit Full-HD-1080p-Video in höchster Qualität, kann Daten von Kameras mit bis zu 20 MPixel verarbeiten und bietet eine Grafikbeschleunigung wie in heutigen Spielekonsolen. Kombiniert mit einer hochwertigen Spei-cherarchitektur erlaubt er, den Zugriff auf den externen Speicher zu reduzieren, um so die leistungshungrigsten Multimedia-Applikationen mit minimaler Stromaufnahme zu unterstützen.

Smartphone-Referenz-Design
© Renesas Mobile

Bild 2. Ein MP5232-Smartphone-Referenz-Design

Alle Komponenten der Plattform MP5232 werden in einem Smartphone-Referenzdesign integriert und zertifiziert, um die Entwicklung der Mobiltelefone zu beschleunigen (Bild 2). Aufgrund der Flexibilität der MP5232-Plattform können OEM-Kunden genau den Funktionsumfang wählen, der sich für das jeweilige Marktsegment am besten eignet. Zugleich verkürzt sich die Entwicklungszeit (Time to Market), da
der Aufwand für erneute Zertifizierungen und Entwicklungen bereits realisierter Funktionen minimiert wird.

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