LTE-Funkfrequenzen eine Übersicht

Frequenzen weltweit

Aktueller Stand

Das zellulare Mobilfunk-Übertragungsnetz beruht auf dem Prinzip elektromagnetischer Wellen und damit auf vorgegebenen Frequenzen. Der Aufbau von Funkzellen und Richtfunk ist ein wichtiger Bestandteil der stabilen Übertragung und muss bei der Wahl der Frequenzen und der Hardware mit beachtet werden. Funkzellen ermöglichen die Flächenabdeckung und werden über Frequenz und Sendeleistung räumlich definiert. Für gute Sprach- und Datenübertragungen hat sich der Bereich von 700 MHz bis 3000 MHz etabliert. Dementsprechend viel Bandbreite steht zur Verfügung, jedoch haben sich die Technologien international unterschiedlich auf den Frequenzen verteilt. Und durch die enorm gestiegene Nutzung des Mobilfunks, bei gleichbleibender Gesamt-Bandbreite, sind Lizenzen für Funkfrequenzen ein knappes, wertvolles Gut geworden. Außerdem unterliegen die Frequenzen deutlich unterschiedlichen Nutzungsszenarien, was Reichweite, Durchdringung von Hindernissen und Datenraten angeht. Hinzu kommen gesetzliche Vorgaben, die die Nutzung und den Ausbau regeln.

Die gewachsenen Ansprüche an die Chipleistung für hohe Datenraten und damit komplexere Modulationsverfahren, steigert die Grundanforderungen bei Sendern und Empfängern. Viele Geräte heute, unterstützen auch mehrere Frequenzbänder. Internationale Einsetzbarkeit und möglichst große Kompatibilität soll damit gewährleistet werden. Neue Bänder werden jedoch nur nach und nach erschlossen. Der 700 MHz Bereich ist zum Beispiel bisher nur in Deutschland für Mobilfunk von den Neztanbietern nutzbar, auch wenn bisher nur die Frequenzen versteigert wurden. Europaweit sind hier noch Einschränkungen durch DVB-T Nutzung zu beachten. Auf der Seite der Basisstationen ist oft ein Softwareupdate ausreichend, um neue Frequenzbereiche zu erschließen. Empfangseinheiten, sind aus Kosten- und Platzgründen i.d.R. nur rudimentär ausgestattet und bedürfen eher eines Austausches.

Ausbau in Deutschland

Die Ausbreitung der Netzabdeckung verläuft i.d.R. nach den Plänen der Netzbetreiber (in Deutschland: Telekom, Vodafone, Telefonica Deutschland). Diese decken zunächst die Städte und sonstige Ballungsgebiete mit hohen Nutzerzahlen ab, wenn sie neue Frequenzen zur Erschließung erworben haben. Bei dem Plan der Bundesnetzagentur (BNetzA) von 2009/10 wurde jedoch für eines der drei LTE Bänder, LTE800 ein sogenanntes “reverse roll out” vorgeschrieben. Dies geschah wegen des Reichweitenpotentials bei 800 MHz. Denn beim Ausbau der Netzabdeckung ist man auf die physikalischen Eigenschaften der elektromagnetischen Wellen angewiesen. Dabei sind zwei Eigenschaften abzuwägen, um eine effiziente und nutzerfreundliche Versorgung zu gewährleisten.

LTE auf dem Land vs LTE in der Stadt

Die Höhe der Frequenz macht eine höhere Datenrate möglich (oberhalb 1800 MHz), also mehr Nutzer mit höherer Durschnitts-Datenrate. Aber sie verringert auch die Reichweite wegen der höheren Dämpfungsanfälligkeit (durch Gebäude, Bäume, Luft). Um nicht zuerst nur die kundenstarken und lukrativen, stätdtischen Bereiche zu versorgen, gab es staatliche Vorgaben für den Ausbau.

LTE-Funkfrequenzen deutsche Provider

Frequenzband Bezeichnung Provider Downlink (MHz) Uplink (MHz)
3 LTE1800 Dt. Telekom

Vodafone

O2 Telefonica
1805 - 1835

1855 - 1880

1835 - 1855
1710 - 1740

1760 - 1785

1740 - 1760
7 LTE2600 Dt. Telekom

Vodafone

O2 Telefonica
2640 - 2660

2620 - 2640

2670 - 2690
2520 - 2540

2500 - 2520

2540 - 2580
8 LTE900 Dt. Telekom

Vodafone

O2 Telefonica
900 - 915

-

-
945 - 960

-

925 - 935
20 LTE800 Dt. Telekom

Vodafone

O2 Telefonica
811 - 821 & 900 - 915

801 - 811

791 - 801 & 880 - 890
825 - 862

824 - 852

823 - 842

Den Anbietern wurde vorgeschrieben, dass zunächst 90 % des ländlichen Bereichs mit dem reichweitenstarken LTE800 ausgebaut werden soll. Dafür wurde ein Abdeckungsplan vorgelegt, in dem vor allem die sog. “weißen Flecken” benannt wurden. Das Abdeckungsziel wurde 2017 in allen Bundesländern erreicht. Mit LTE2100 und LTE2600 konnte direkt in den Städten begonnen werden. LTE800 kommt hier nun zusätzlich zum Einsatz. LTE700 könnte in der näheren Zukunft für 5G LTE genutzt werden. Diese Frequenzen wurden vor kurzem wieder für hohe Summen an die deutschen Anbieter verkauft.

Nach dem anfänglichen Ziel von 1 MBit/s für alle Einwohner Deutschlands von 2009, ist man nun bei einem neuen Ziel von 50 MBit/s. Dies ist vor allem dadurch realistisch geworden, dass die Netzanbieter UMTS- und LTE-Netze gut in die alten GSM-Netze integrieren konnten. Mit LTE800 können auch Lücken im Kabelnetz geschlossen werden, wo einzelne Glasfaserleitungen ineffizient wären.

Verwendung von Frequenzbereichen

Vor allem CDMA 450 oder LTE450 (452,5 … 467,5 MHz) soll zur Steuerung im intelligenten Stromnetz zum Einsatz kommen. Die Frequenz wird dafür ausdrücklich empfohlen, unter anderem vom Verband der Elektrotechnik Elektronik Informations­technik e.V. (VDE). Die niedrigen Frequenzen haben bei der Ausbreitungs-Reichweite und der Durchdringung von Hindernissen (bis in Kellerräume) große Vorteile. Außerdem liegen sie im großen Abstand zu bisher genutzten Mobilfunkbändern. Ziel sei der Aufbau eines nicht öffentlichen Funknetzes speziell für die Übertragung in Bereichen der intelligenten Anbindung von Maschinen und Anlagen. Für diese Nutzung spricht auch, dass die niedrigen Frequenzen eher für geringe Datenraten nützlich sind, die im Steuerungs- und Regelungsbetrieb ausreichen.

Bandunterstützung

Bei der Investition in neue Geräte und Anlagen sollte auf die unterschiedlichen LTE-Frequenzen geachtet werden. Kostengründe können zwar gegen eine Multibandunterstützung sprechen und zum Beispiel nur LTE1800 unterstützen. Bleibt dies aber komplett unbeachtet, kann es dazu führen, dass Anlagen nicht erreichbar sind.

LTE-Frequenzen weltweit
E-UTRA Band Duplex-
Modus
ƒ
(MHz)
Uplink
(MHz)
Downlink
(MHz)
Duplex-
breite
(MHz)
Kanalband-
breite
(MHz)
Regionen
1 FDD 2100 1920–1980 2110–2170 190 5, 10, 15, 20 (Süd Amerika), Europa,
Asien, (Afrika),
(Ozeanien)
2 FDD 1900 1850–1910 1930–1990 80 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 Nord Amerika,
Süd Amerika
3 FDD 1800 1710–1785 1805–1880 95 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 (Süd Amerika), Europa,
Asien, Afrika, Ozeanien
4 FDD 1700 1710–1755 2110–2155 400 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 Nord Amerika,
Süd Amerika
5 FDD 850 824–849 869–894 45 1.4, 3, 5, 10 (Nord Amerika),
(Süd Amerika), (Asien),
(Afrika), (Ozeanien)
7 FDD 2600 2500–2570 2620–2690 120 5, 10, 15, 20 (Nord Amerika),
Süd Amerika,
Europa, Asien,
(Afrika), Ozeanien
8 FDD 900 880–915 925–960 45 1.4, 3, 5, 10 (Süd Amerika), (Europa),
Asien, (Afrika), (Ozeanien)
13 FDD 700 777–787 746–756 −31 5, 10 (Nord Amerika),
(Süd Amerika)
17 FDD 700 704–716 734–746 30 5, 10 (Nord Amerika),
(Süd Amerika)
20 FDD 800 832–862 791–821 −41 5, 10, 15, 20 Europa, Afrika,
(Ozeanien)
31 FDD 450 452.5–457.5 462.5–467.5 10 1.4, 3, 5 (Süd Amerika), (Europa),
(Asien), (Afrika),
(Ozeanien)
38 TDD 2600 2570 – 2620 - 5, 10, 15, 20 Europa, (Asien)
39 TDD 1900 1880 – 1920 - 5, 10, 15, 20 (Asien)
40 TDD 2300 2300 – 2400 - 5, 10, 15, 20 (Europa), (Asien)
41 TDD 2500 2496 – 2690 - 5, 10, 15, 20 (Nord Amerika), (Asien)

() = nicht in jedem Land
(https://en.wikipedia.org/wiki/LTE_frequency_bands)

Gerade auch Hardware aus dem Ausland ist möglicherweise für die dortigen Frequenz-Umgebungen gedacht. Zum Beispiel ist LTE800 nur in Europa für LTE lizenziert, in Japan wird der 850 MHz-Bereich genutzt (siehe Tabelle). Hier macht eine auch eine Anforderungsanalyse der zu verbindenden Anlagen sehr viel Sinn.

Smart Metering Trafostation

Einsatzart: Mobil oder Basis

Ein Kriterium für die Wahl von Single Band Hardware (nur ein Frequenzband) kann das Einsatzfeld sein. Ist der Betrieb stationär (z.B. Ortsnetzstation), reicht es die dortige Frequenzabdeckung zu kennen und hierfür die Auslegung zu planen. Hier bietet sich sonst auch die Verbindung durch Richtfunkantennen an, wenn keine Funkzelle erreichbar ist.

Multibandtechnik macht bei mobilen Anwendungen Sinn, da wahrscheinlich öfter die Funkzellen gewechselt werden und die Abdeckung schwankend ist. Auch ein großer Roll-Out von hunderten Geräte macht den Multibandeinsatz sinnvoll, weil die Bestimmung der Gegebenheiten vor sonst viel Zeit und Aufwand in Anspruch nehmen können.

Möglichkeiten

LTE zeigt im Einsatz großes Potential und viele Hersteller stellen sich auf die neuen Möglichkeiten ein und neue Anwendungsfelder kommen hinzu. Für das Internet der Dinge können gleichermaßen Anbindungen realisiert werden, wie für 4K-Video-Streaming. Und auch in der Mobilität gibt es Fortschirtte. So wird zum Beispiel an einem Frequenzbereich für die Breitbandversorgung im Flugzeug (bei 100 km Höhe und 900 km/h Geschwindigkeit) geforscht, dieses System wird Direct Air-to-Ground (DA2G) genannt und ist ähnlich auch schon in den USA verfügbar.

Die Nachfrage und die Möglichkeiten für stabile, breitband Anbindungen sind so hoch, dass auch überlegt wird, die damals teuer ersteigerten UMTS-Lizenzen bei 2100MHz neu zu belegen und für LTE frei zu geben. Lesen Sie für weitere Information hier weiter.