Technologietreiber LTE
Stand der Entwicklung, Chips und ihre Leistungsfähigkeit
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Die Steigerung von LTE: LTE-A (Advanced)
Drei wesentliche Merkmale von LTEA werden hier kurz erläutert:
- LTE-A vereint die MIMO-Technik, die auch in anderen Übertragungstechniken der 3. Generation zum Zuge kam, zu einer ganzheitlichen Lösung. Hier werden verschiedene Frequenzblöcke in unterschiedlichen Frequenzbändern (800, 900, 1800, 2100, 2600 MHz) zusammengefasst, um große Übertragungsblöcke mit bis zu 100 MHz Breite entstehen zu lassen. Dadurch können Datenraten von mehr als 100 Mbit/s erzielt werden.
- Die Realisierung einer intelligenten Topologie ermöglicht den Empfang eines Signals mit der geringsten Störstrahlung, und nicht eines Signals, welches vom Empfänger einfach als das Signal mit der höchsten Feldstärke gesehen wird.
- Das Netz organisiert sich selbst, die SON-Technik (Self Organized Network) liefert die Grundlagen dazu. Teile hiervon wurden bereits in der HSPA+-Technik (Release 8) implementiert. Die LTE-Spezifikationen werden jedoch die SON-Funktion verfeinern. In einem Umfeld, in dem jede einzelne Zelle betrieben wird, finden kontinuierlich Änderungen statt. Das betrifft beispielsweise die Netzlast, das Nutzerverhalten und die Funkbedingungen. Das Netz kann selbst solche Veränderungen wahrnehmen, hierauf im Rahmen der Vorgaben entsprechend reagieren und Änderung an den Netzbetreiber melden. Ein Beispiel solch einer Funktionalität ist die Generierung bzw. Optimierung von automatischen Nachbarschaftsbeziehungen zwischen Zellen (Automatic Neighbor Relations, ANR, auch schon in HSPA+ eingesetzt). So erkennt das Makronetz, ob und wo beispielsweise eine Femtozelle aktiviert wurde. Wenn also eine Basisstation ausfällt, werden die benachbarten Zellen entsprechend „informiert“, um ggf. den Mobilfunkverkehr in Teilen mit zu übernehmen.
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.
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.
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:
| Thomas Nindl |
|---|
| ist seit Juli 2006 bei Qualcomm CDMA Technologies im Bereich „Global Business Development“ tätig. Er verantwortet die Geschäftsentwicklung in Zentraleuropa mit Schwerpunkt Mobilfunknetzbetreiber. Zudem ist er Ansprechpartner und Bindeglied für die einzelnen Geschäftsbereiche bei Qualcomm und der Telekommunikationsindustrie sowie ständiges Mitglied und stellvertretender Vorsitzender eines Arbeitskreises beim Branchenverband BITKOM. |
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