Die ersten Standards LTE800 und LTE2600

Anfang 2010 war es noch relativ einheitlich und klar, welche Frequenzen in Europa für LTE verwendet werden sollen: Auf dem 2600MHz-Band sollte LTE primär in den Ballungszentren betrieben werden, während zusätzlich das 800MHz-Band zur Versorgung ländlicher Regionen mit LTE eingesetzt werden sollte. Dies ergab sich so: LTE erreicht mit dem Duplexverfahren FDD (Frequency Division Duplex) die höchsten Datenübertragungsraten im Down- und Uplink. Um die erhofften hohen Datenraten von 300 MBit/s im Downlink zu erreichen benötigt man bei LTE neben optimalen Bedingungen wie Sichtverbindung zwischen Basisstation und Endgerät und MIMO-Antennentechnik auf beiden Seiten auch zweimal 20 MHz Kanalbandbreite und somit die höchste Kanalbandbreite, für die LTE standardisiert ist. In Europa fand sich für LTE aber nur im 2600MHz-Band genug Bandbreite, um mehrere solcher 20MHz-LTE-Netze von konkurrierenden Netzbetreibern zu betreiben. Diese recht hohen Frequenzen eignen sich zwar für ein engmaschiges Netz, wie man es in Ballungszentren findet, aber nicht für ländlichere Regionen, in denen die Funkzellen größer sind und sich die elektro-magnetischen Wellen über viele Kilometer hinweg durch ein Gebiet mit mehreren Hindernissen kämpfen müssen. Als Lösung hierfür nahm man die durch die Digitalisierung des terrestrischen Fernsehens frei gewordenen Frequenzen um 800 MHz. Hier stand aber deutlich weniger Bandbreite zur Verfügung, so dass hier nur mehrere 5MHz- oder 10MHz-LTE-Netze möglich sind, wenn man nicht das ganze 800MHz-Spektrum an nur einen oder höchsten zwei Netzbetreiber vergeben will. Dadurch ist aber in solchen LTE800-Netzen und damit auf dem Land auch nur die halbe Datenübertragungsrate möglich wie in den LTE2600-Netzen in den Ballungszentren. Dieses Duopol aus LTE2600 für höchste Datenübertragungsraten in den Ballungszentren und LTE800 mit etwa halb so hoher Datenübertragungsraten für die Flächendeckung auf dem Land setzte sich quer durch Europa durch: In den meisten europäischen Ländern wurden LTE2600-Frequenzen bereits an die Netzbetreiber vergeben oder eine solche Vergabe ist derzeit bereits geplant. Ebenso verhält es sich mit LTE800: Auch diese Frequenzen die vor der Umstellung auf DVB-T für analoges terrestrisches Fernsehen benutzt wurden, wurden oder werden in vielen europäischen Ländern für LTE800-Netze vergeben. Von einigen der ersten LTE-Endgeräte, die in Europa auf den Markt kamen, wie z.B. der europäischen Version des Smartphones HTC Velocity 4G, werden auch nur diese beiden Frequenzen unterstützt. Mit LTE1800 können diese Geräte nichts anfangen. Doch warum wurde zusätzlich noch LTE auf 1800 MHz eingeführt? Um diese Frage zu beantworten muss man mal ganz zum Beginn der Geschichte des digitalen Mobilfunks in Europa zurückblicken.

 

LTE1800 - ein Folgeprodukt der GSM-Zeit

Als Anfang der Neunziger Jahre der GSM-Mobilfunk eingeführt wurde gab es zunächst in jedem Land nur einen oder zwei GSM-Netzbetreiber, nämlich meist der ehemalige staatliche Monopol-Telekom-Konzern des Landes und ein privater Herausforderer. Diese allerersten Netzbetreiber erhielten in Europa, Afrika, Asien und der Pazifik-Region zunächst nur GSM-Frequenzen im 900MHz-Band. In den meisten europäischen Ländern wurden diese Frequenzen im 900 MHz vollständig oder nahezu vollständig an diese beiden Netzbetreiber vergeben, so dass für weitere Netzbetreiber hier nichts mehr übrig blieb. Die in den allermeisten Ländern später folgenden ein oder zwei weiteren Netzbetreiber - in Deutschland E-Plus und O₂ - erhielten daher Frequenzen im 1800MHz-Bereich, welcher sich aufgrund der höheren Frequenz und den damit verbundenen schlechteren Ausbreitungseigenschaften der elektro-magnetischen Wellen aber schlechter für die Versorgung ländlicher Regionen eignete. Da im 1800MHz-Bereich aber mehr Bandbreite zur Verfügung stand als im 900MHz-Band, wurden diese neuen Netzbetreiber zumeist recht großzügig mit GSM1800-Frequenzen ausgestattet. Viele diese Nachzügler konnten von den Kundenzahlen her jedoch nie zu den bereits Jahre zuvor gestarteten GSM900-Netzbetreibern aufschließen und bei einigen blieben die Kundenzahlen auch deutlich hinter den Erwartungen zurück. So musste in Italien der Netzbetreiber Blu als einer der ersten aufgeben und auch in den Niederlanden wurden die kleinen GSM1800-Netzbetreiber Dutchtone/Orange und Telfort/O₂ später von den größeren Netzbetreibern T-Mobile-NL (ehemals Ben) und KPN übernommen. Ähnlich sieht es auch in Österreich aus: Hier wurde der kleine aber erfolgreiche GSM1800-Netzbetreiber Telering bereits 2005 vom zweitgrößten Konkurrenten T-Mobile Austria übernommen und Österreichs derzeit kleinster Netzbetreiber "Drei", welcher nur ein reines UMTS-Netz betreibt, will zur Zeit den letzten noch verbliebenen österreichischen GSM1800-Netzbetreiber Orange-AT (ehemals one) übernehmen und beabsichtigt bereits mit dessen derzeit noch für GSM genutzten 1800MHz-Frequenzen ein LTE1800-Netz aufzubauen. Aber erst mal noch zu den 1800MHz-Frequenzen und den keinen Netzbetreibern: Es ist also insgesamt festzustellen, dass es in Europa gerade unter den kleinen GSM1800-Netzbetreibern eine Welle von Übernahmen und Zusammenschlüssen gab und noch immer gibt. So legen auch in Großbritannien die bis zu ihrem Zusammenschluss zu "Everything Everywhere (EE)" vor zwei Jahren eigenständigen GSM1800-Netzbetreiber Orange und T-Mobile-UK (ehemals one2one) gerade ihre Netze zusammen.

In vielen europäischen Ländern ist durch Übernahmen, Zusammenschlüsse oder einfach nur durch die Tatsache, dass ursprünglich viele GSM1800-Frequenzen an einen Netzbetreiber vergeben wurden, die Situation entstanden, dass einzelne Netzbetreiber viel Frequenz-Spektrum im 1800MHz-Band halten. Dieses Spektrum war bisher nur für GSM zu verwenden. Zum einen deshalb, weil die Vorgaben der Regulierungsbehörde des jeweiligen Landes das so vorsehen und zum anderen weil die vor LTE einzige Alternativ-Technik UMTS nicht für 1800 MHz standardisiert ist und es auch keine Geräte dafür gibt. Nachdem einige dieser GSM1800-Netzbetreiber zusätzlich auch noch Frequenzen im 900MHz-Band bekommen haben, blieb im 1800MHz-Band also oft mehr Spektrum übrig als man für sein GSM1800-Netz überhaupt brauchte. Zudem GSM ohnehin ein Auslaufmodell und eine Technologie-neutrale Neuvergabe oder eine entsprechende Umwidmung steht oft kurz bevor oder ist bereits erfolgt. Was macht so ein Netzbetreiber also mit zu viel 1800MHz-Spektrum? Richtig, man kam auf die Idee, es für LTE einzusetzen! Bei einzelnen Netzbetreibern stehen oft zweimal 15 bis 20 MHz an ursprünglich für GSM1800 vorgesehenem Spektrum auf 1800 MHz bereit, das man für GSM aber nicht mehr unbedingt braucht. Damit lassen sich aber ganz gut 15MHz- oder 20MHz-LTE1800-Netze betreiben und das ohne zusätzliche LTE-Frequenzen zu ersteigern. Zudem ist LTE1800 auch ein brauchbarer Kompromiss aus LTE800 und LTE2600: Mit zweimal 20 MHz Kanalbandbreite lassen sich mit LTE1800 dieselben hohen Datenübertragungsraten erreichen wie bei LTE2600. Allerdings hat LTE1800 aufgrund der niedrigeren Frequenz aber bessere Ausbreitungseigenschaften als LTE2600, aber nicht so gute wie LTE800. Dies brachte offenbar auch Netzbetreiber wie die Deutsche Telekom, die zuvor nur wenig Frequenz-Spektrum auf 1800 MHz besaßen, dazu, noch zusätzliches 1800MHz-Spektrum hinzuzukaufen, um ein 20MHz-LTE1800-Netz betreiben zu können. Aufgrund der aber noch besseren Ausbreitungseigenschaften der elektro-magnetischen Wellen bei LTE800, bevorzugen Netzbetreiber, die zusätzlich noch über LTE800-Frequenzen verfügen, LTE800 für den LTE-Ausbau auf dem Land.

 

Wer benutzt LTE1800?

LTE1800 wird vor allem von Netzbetreibern benutzt, die viel Spektrum im 1800MHz-Band zur Verfügung haben, welches zuvor für GSM benutzt wurde. Dies sind insbesondere Netzbetreiber, die bereits zu GSM-Zeiten viel 1800MHz-Spektrum erhalten haben oder Netzbetreiber, die ihr 1800MHz durch Übernahme eines GSM1800-Netzbetreibers oder durch einen entsprechenden Zusammenschluss vergrößert haben. Ein solcher Netzbetreiber ist "Everything Everywhere", abgekürzt "EE", in Großbritannien, der durch den Zusammenschluss des dortigen Orange-Netzes mit dem dortigen T-Mobile-Netz vor zwei Jahren entstanden ist. Beide betrieben ihre GSM-Netze auf 1800 MHz und haben zusammen den größten Teil des 1800MHz-Spektrums in Großbritannien. Nach dem Zusammenschluss begannen beide ihre Netz für einander zu öffnen und Schritt für Schritt zu einen Netz zusammenzuführen, so dass ein großer Teil des gemeinsamen 1800MHz-Spektrums frei wird. Auf diesen freien 1800MHz-Frequenzen will EE nun das erste LTE-Netz in Großbritannien realisieren und das ganz ohne Frequenzen für LTE hinzugekauft zu haben! Ähnliches könnte auch das österreichische T-Mobile-Netz machen:  Durch die Übernahme des GSM1800-Netzbetreibers Telering im Jahr 2005 haben diese zusätzlich zu ihrem eigenen GSM1800-Spektrum noch viel weiteres GSM1800-Spektrum bekommen. Nachdem T-Mobile Austria das Telering-Netz bereits vor Jahren ins eigene Netz integriert und viele Telering-Basisstationen abgebaut oder verkauft hat, dürfte auch hier noch viel ungenutztes 1800MHz-Spektrum vorhanden sein, auf dem man LTE1800 betreiben könnte. Auch der österreichische Netzbetreiber "Drei" scheint ähnliches zu verfolgen: Derzeit versucht dieser den einzig verbliebenen österreichischen GSM1800-Netzbetreiber Orange-At (ehemals one) zu übernehmen. Wenn Drei alle Orange-Kunden ins eigene UMTS-Netz, das ein GSM-Roaming-Abkommen mit T-Mobile Austria hat, migriert hat, könnte Drei mit den ehemaligen GSM1800-Frequenzen von Orange ein LTE1800-Netz aufbauen und das sogar noch bevor in Österreich überhaupt Frequenzen speziell für LTE vergeben wurden. Aktive LTE1800-Netze gibt es im europäischen Ausland neben EE in Großbritannien auch noch in Polen und Finnland. In Deutschland halten nur die Telekom und E-Plus genug 1800MHz-Spektrum um damit ein 20MHz-LTE-Netz aufbauen zu können. O₂ könnte nach (fast vollständiger) Abschaltung von GSM1800 bestenfalls ein 15MHz-LTE1800-Netz errichten und Vodafone nach völliger Abschaltung aller GSM1800-Basisstationen nur ein 5MHz-LTE1800-Netz mit niedrigeren Datenübertragungsraten, als sie derzeit über UMTS mit HSPA möglich sind.

 

Wofür wird LTE1800 in Deutschland benutzt?

Die Telekom, die 3/4 ihres für LTE1800 genutzten Spektrums erst bei der Frequenz-Auktion 2010 dazu gekauft hat, betreibt ihr 20MHz-LTE1800-Netz derzeit ausschließlich in Ballungszentren oder mittelgroßen Städten. In Südost-Bayern ist neben München Rosenheim die einzige Stadt in der mit etwa zwei LTE1800-Basisstationen wenigstens etwas LTE1800 von der Telekom vorhanden ist. Für den LTE-Ausbau auf dem Land verwendet auch die Telekom - ebenso wie Vodafone und O₂ - das auch ursprünglich dafür vorgesehene LTE800. Da dort aber nur zweimal 10 MHz zur Verfügung stehen, ist die Datenübertragungsrate mit etwa maximal 50 MBit/s im Downlink auf aktuellen Endgeräten, die noch ohne MIMO-Antennentechnik kommen, nur halb so groß wie im 20MHz-LTE1800-Netz, wo bis zu 100 MBit/s im Downlink möglich sind. Zur Kapazitätserweiterung in den Ballungszentren wird die Telekom wohl früher oder später noch ein 20MHz-LTE2600-Netz in den Ballungszentren aufbauen.

Neben der Telekom ist E-Plus der einzige weitere deutsche Netzbetreiber, bei dem anzunehmen ist, dass er früher oder später ein LTE1800-Netz aufbaut. E-Plus hat bei der Frequenz-Auktion 2010 aber mit zweimal 10 MHz aber nur die Hälfte des Spektrums zukaufen müssen, die für ein 20MHz-LTE1800-Netz nötig sind. Die andere Hälfte kann E-Plus aus dem 1800MHz-berewich beisteuern, der von E-Plus derzeit noch für GSM1800 verwendet wird. Bis zur Abschaltung von GSM kann E-Plus aber auch schon ein 10MHz- oder ein 15 MHz-LTE1800-Netz betreiben oder aber ein 20MHz-LTE1800-Netz mit gleichzeitiger Einschränkung von GSM. Da E-Plus derzeit nicht über Frequenzen im 800MHz-Band verfügt, ist es zu Erwarten, dass E-Plus LTE1800 nicht nur in Ballungszentren nutzt, sondern auch zur Flächendeckung auf dem Land. Erfahrungen mit einem landesweiten 1800MHz-Netz hat E-Plus ja bereits als GSM1800-Netzbetreiber gesammelt. Zur Kapazitätserweiterung seines LTE1800-Netzes stehen E-Plus noch zweimal 10 MHz im 2600MHz-Band zur Verfügung. Derzeit befindet sich E-Plus bei LTE aber noch in der Testphase und testet LTE auf Frequenzen um 1800 MHz, 2100 MHz und 2600 MHz. Ein kommerzielles LTE-Netz hat E-Plus bisher aber noch nicht gestartet. Im Zuge der Einführung des iPhone 5, das europäisches LTE nur auf 1800 MHz unterstützt, hat E-Plus vor kurzem angekündigt, LTE1800 in ihrem Netz einführen zu wollen.

Einen weiteren Einblick in die Entwicklung der deutschen Mobilfunk-Netzbetreiber sowie deren Netze und deren Frequenzen gibt mein Artikel "Die aktuelle Entwicklung der deutschen Mobilfunk-Netzbetreiber".

 

LTE1800 und das iPhone5

Apples neuestes iPhone in der Version 5 sollte ja LTE beherrschen, nachdem das iPhone 4s das ja noch nicht tat. Dabei scheint Apple wohl darauf Wert zu legen nur ein Gerät für die ganze Welt bauen zu müssen, zumindest die vielfältig unterstützten weltweiten GSM- und UMTS-Standards legen dies nahe. Allerdings müssten dafür die fünf Standards LTE800, LTE850, LTE1800, LTE2100 und LTE2600 unterstützt werden. Es scheint aber so, dass Apple wohl keine Chips zu günstigen Preisen zur Verfügung hatte, die all diese Standards unterstützen. Wohl darum beschränkte man sich auf die Unterstützung von LTE850, LTE1800 und LTE2100. Von den drei in Europa gebräuchlichen LTE-Frequenzen 800 MHz, 1800 MHz und 2600 MHz ist also nur 1800 MHz dabei und das anscheinend auch nur weil dies auch in Korea verwendet wird. Eine richtige LTE-Unterstützung für Europa, wo allein die Unterstützung von drei verschiedenen Frequenzbändern nötig wäre, musste hier wohl aufgrund der fehlenden Chips außen vor bleiben. Das iPhone 5 ist also im Gegensatz zum HTC Velocity 4G, das als eines der ersten LTE-Smartphones nur LTE800 und LTE2600 aber nicht LTE1800 unterstützt und daher mit dem LTE1800-Netz der Telekom nichts anfangen kann, ein Smartphone, das in Europa in Sachen LTE eben nur LTE800 nutzen kann. In einem LTE-Netz, dass im Wesentlichen auf LTE1800 basiert, wie dies bei einigen GSM1800-Netzbetreibern - wie EE in Großbritannien - kommen wird, ist das iPhone 5 (fast) ohne Einschränkungen zu nutzen. In gemischten LTE-Netzen mit LTE1800 ist es aber nur in meist städtischen Teilbereichen des Netzes zu nutzen und in LTE-Netzen ohne LTE1800 - Vodafone und O₂ in Deutschland - steht mit dem iPhone 5 gar kein LTE zur Verfügung.

Das LTE-Netz der Telekom ist so ein gemischtes LTE-Netz aus LTE800, LTE1800 und LTE2600, wobei derzeit v.a. LTE800 zur Versorgung ländlicher Gebiete und LTE1800 in Ballungszentren und größeren Städten genutzt werden. Das iPhone 5 findet ein Telekom-LTE-Netz daher nur in Ballungszentren und größeren Städten. Wie diese LTE-Netzabdeckung genau aussieht, zeigt die Netzabdeckungskarte auf der Telekom-Website, die mittlerweile zwischen LTE800 und dem iPhone-kompatiblen LTE1800 unterscheidet.

Von E-Plus ist zu erwarten, dass diese ein LTE1800-Netz aufbauen, dass sich langfristig gesehen nicht nur auf die Ballungszentren beschränkt. Der einzige andere in Europa für LTE genutzte Frequenz-Bereich, in dem E-Plus Frequenzen besitzt, ist das 2600MHz-Band. Da dieses aber höher liegt und E-Plus hier nur halb so viel Spektrum hat, wird dieses wohl eher zur Erweiterung der Kapazität in den Ballungszentren verwendet werden. Derzeit befindet sich LTE bei E-Plus noch in der Testphase. E-Plus hat aber im Zuge der Einführung des iPhone 5 vor Kurzem angekündigt, ein kommerzielles LTE1800-Netz aufbauen zu wollen. Wie schnell das in welchem Ausmaß geschieht ist allerdings noch unklar.

 

 

 

 

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