LTE Advanced

lte advanced: ‘meer van hetzelfde’ of ‘eindelijk écht 4g’?

Als we de reclame-uitingen mogen geloven, is Long Term Evolution (LTE) of 4G de mobiele technologie waar we niet meer om heen kunnen. KPN en Vodafone hebben hun netwerk operationeel en andere aanbieders zullen snel volgen. Landelijke dekking is slechts een kwestie van tijd. Terwijl we warm gemaakt worden voor deze ontwikkeling, staat de eerste grote upgrade al voor de deur: LTE Advanced. Is het meer van hetzelfde?

Mobiele communicatie is in onze moderne samenleving niet meer weg te denken. Voor veel mensen is een dag zonder mobiele telefoon een ware nachtmerrie. De volumes die we door dit gedrag met elkaar verbruiken, groeien in ongekende snelheid. Het plafond is nog niet bepaald, laat staat bereikt. Om de netwerken in staat te stellen deze capaciteit te leveren, is veel innovatie noodzakelijk.

Ontwikkeling lTE Advanced is de verdere ontwikkeling van het huidige lTE netwerk. En, al zullen de marketeers het niet graag horen, het eerste mobiele netwerk dat eigenlijk echt het predicaat 4G mag dragen. Hoewel iedereen nu al over 4G praat, hoort hierbij een duidelijke definitie van bijvoorbeeld de beschikbare bandbreedte en dus de bijbehorende service niveaus (vastgesteld door de ITU-r). lTE Advanced gaat die definitie uiteindelijk helemaal halen met bandbreedtes die in stationaire status de 1 Gbit/s te boven gaan en ook bij mobiel gebruik meer dan 100 Mbit/s garanderen. lTE is een groeipad dat begonnen is bij lTE release 8. Deze versie van lTE maakt gebruik van maximaal 20 MHz spectrum en gebruikt OFDM als radiotechnologie. De Nederlandse aanbieders hebben maximaal 20 MHz tot hun beschikking en de eerste terminals gebruiken dit spectrum inmiddels volledig (cat. 4 apparaten). speciale antenne-technieken, zoals beam forming, spatial multiplexing en multi-antenne configuraties, zorgen voor een heel efficiente radiotransmissie. Het integreren van steeds meer antennes in mobiele apparaten is een uiterst complexe technologie die nog steeds de ontwikkelaars met grote uitdagingen confronteert.

Platte opzet lTE kenmerk zich door een heel platte opzet, waarbij de radiostations bijna direct aan het IP-netwerk gekoppeld zijn. Om de technologie en de netwerken te vervolmaken, zijn verdere ontwikkelingen doorgevoerd. In 2008 is de ontwikkeling gestart van lTE release 10. Dit was de eerste stap op weg naar een netwerk dat voldoet aan de

‘LTE Advanced is, al zullen de marketeers het niet graag horen, het eerste mobiele netwerk dat echt het predicaat 4G mag dragen’

eisen die ITU stelt aan een 4G netwerk. Het ontwikkelingsproces in het voorjaar van 2011 afgerond en de standaard is definitief vanaf begin 2012. release 10 gaat nu de markt in als lTE Advanced en de eerste netwerken zijn met de uitrol begonnen. Deze naam ‘advanced’ verwijst niet naar een nieuw radionetwerk, maar na de volgende generatie van lTE die begint bij release 10. lTE Advanced is voor de eindgebruiker een belangrijke doorbraak. Net als HsPA het gebruik van UMTs naar een hoger niveau heeft gebracht, gaat lTE advanced dat ook doen. Om service van een hoog niveau te blijven garanderen is deze innovatie een noodzaak.

Doorbraak Als operators steeds meer bandbreedte moeten leveren, worden ze verplicht ook steeds meer spectrum in te zetten. Op dit moment heeft elk mobiel netwerk een cluster van spectrumruimte beschikbaar in bijvoorbeeld de 800 MHz, de 1800 MHz en de 2600 MHz band. De ene operator wat meer, de andere wat minder. Dit is afhankelijk van de uitkomst van de frequentie veilingen die met enige regelmaat plaatsvinden. In de toekomst kunnen daar weer nieuwe blokken aan toegevoegd worden. Op dit moment wordt elk stuk spectrum op zijn eigen wijze benut, sommige voor GsM, anderen voor UMTs en weer anderen voor lTE. Er zijn blokken

die voor meerdere technologieën kunnen worden gebruikt. Zo kan een deel van het spectrum bijvoorbeeld ingezet worden voor GsM, terwijl een ander deel juist voor lTE of UMTs/HsPA toegepast wordt. lTE Advanced is de eerste mobiele radiotechniek die het mogelijk maakt om een frequentie gecombineerd te gebruiken. De standaard staat het toe om vijf blokken lage frequenties zich bijvoorbeeld door een hoog vermogen om in gebrouwen door te dringen.

Blokken De mogelijkheid om blokken spectrum te combineren en de optie dat in plaats van vier maximaal acht antennes in de downlink te gebruiken zijn, levert de gebruiker

Veel mobiele telefoons in een klein gebied, zoals hier op het Sint Pietersplein bij het bekend maken van de nieuwe paus; typisch iets waarbij LTE Advanced te hulp kan springen.

van 20 MHz te combineren. Dit betekent dat, in vergelijking tot nu, maximaal 100 MHz aan spectrum verdeeld over uiteenlopende frequenties gebruikt kan worden. Bij de eerste implementaties zal overigens veel minder ondersteund worden, voorlopig blijft het 20 MHz in de handsets. Deze aggregatie van frequenties heeft voor zowel de eindgebruiker als voor de netwerkbeheerder grote voordelen. Ieder stukje van het spectrum heeft zijn namelijk eigen sterke en zwakke kanten. Zo kenmerken grote voordelen op. Allereerst gaan de service niveaus flink omhoog. Daarnaast worden zowel binnen als buiten gebouwen veel hogere snelheden, een lagere vertraging en een betere dekking waargenomen. De bruto bandbreedte neemt flink toe tot maximaal 3 Gbit/s, of uitgedrukt in spectrum efficiëntie, maximaal 30 bits/ Hz spectrum. In de uplink wordt het gebruik van vier antennes mogelijk met een bijbehorende bandbreedte van 1,5 Gbit/s of 15 bits/Hz spectrum. Hogere uplink snelheden worden steeds relevanter nu gebruikers zelf steeds meer data naar het internet willen versturen. Als de werkplek mobiel wordt, communiceert de gebruiker steeds intensiever met de bedrijfssystemen.

Ondersteuning Nieuw is ook het gebruik van relay stations in het netwerk. Her macro netwerk stuurt daarbij kleinere tussen stations aan. Terminals (telefoons, connected devices en UsB-sticks), zullen deze relay nodes niet als zodanig herkennen. Voor deze terminals zijn het gewone basis stations. Voor de eindgebruiker betekenen deze relay stations wel veel, zij zorgen er voor dat de dekking op kritische locaties snel en efficiënt verbeterd kan worden. Hierdoor zijn netwerken optimaal in staat op de netwerkdekking overal te verbeteren zonder complexe maatregelen te hoeven nemen. De integrale ondersteuning van meerdere frequentiebanden gaat verder met een verdere ondersteuning van zogenaamde heterogene netwerken. Als de gebruiker overal optimale toegang wil, zal hij ook overal het beste radionetwerk benutten. Heterogene netwerken (HetNet) zijn netwerken die tal van acces point combineren. Femto cellen, Picocellen zelfs WiFi-access point, kunnen onderdeel van dat netwerk zijn. Deze heterogene netwerken worden nu ook al ondersteund, maar in release 10 worden nieuwe features ingebracht die met name interferentie verder naar de achtergrond drukken.

Voordelen Tenslotte: waar zitten voor de gemiddelde gebruiker de voordelen van lTE Advanced? In de praktijk krijgt is er betere dekking door een flexibel gebruik van het spectrum, door betere coderingen zijn hogere bandbreedtes mogelijk en dankzij de hogere capaciteit, kunnen meer gebruikers in een locatie van de gewenste bandbreedte voorzien worden. Wanneer gaat de Nederlandse gebruiker deze doorbraak waarnemen? Daarover zijn nog geen harde feiten bekend, maar het zal toch nog zeker twee jaar gaan duren. Op dit moment is de gewone netwerkuitrol nog gaande en er is nog geen urgentie met betrekking tot de beschikbare capaciteit. •