Smartphones, Tablets & Wearables

Grundlagenwissen zu LTE (4G) und wertvolle Praxis-Tipps

Unterwegs sind wir alle die Nutzung des mobilen Internets via Handy oder Tablet gewohnt. Allerdings erwarten wir nicht immer und überall stabile Breitbandverbindungen – obwohl uns die Mobilfunkanbieter, allen voran die Netzbetreiber Telekom, Vodafone und Telefónica, diese Leistungen in Aussicht stellen und mit attraktiven Tarifen locken. Tatsachlich sind Übertragungsgeschwindigkeiten in bisher unbekannten Dimensionen möglich, doch in der Praxis bisher nur bedingt verfügbar. Wir erklären Ihnen, wo der Teufel im Detail steckt wie Sie alles aus dem Mobilfunk-Signal herausholen können.

Die Theorie der Sendeleistung via LTE

Der Mobilfunkstandard der 4. Generation (4G) trägt den Namen LTE Advanced und wird mit bis zu 375 MBit/s (Telefónica) bzw. 300 Mbit/s (Telekom) oder 225 MBit/s (Vodafone) angepriesen. In der Praxis findet aber bisher lediglich die „abgespeckte“ Variante LTE Anwendung in den Tarif-Angeboten der Netzbetreiber. Via LTE sind theoretisch bis zu 150 Mbit/s möglich. Wenn man den Werbeversprechen von Telekom, Vodafone und Telefónica glauben möchte, werden mittlerweile bereits mehr als 70 % der Einwohner Deutschlands mit LTE versorgt. Mittlerweile wird LTE als das „Internet der Zukunft“ betitelt. Der 4G-Standard soll nicht nur die mobile Nutzung von LTE-fähigen Smartphones um ein vielfaches attraktiver machen, sondern auch zu Hause eine echte Alternative zu DSL und Kabel darstellen. Die Netzbetreiber haben auch bereits große Summen und viel Aufwand in den Ausbau ihrer Netze investiert. Das klingt erst einmal super!

LTE in der Praxis: Technik & Tarife

Vielerorts ist LTE aber noch gar nicht verfügbar und wenn doch, reicht die Signalstärke häufig nicht aus, um innerhalb vom Gebäuden, Autos oder Zügen eine stabile und vor allem schnelle Internetverbindung zu gewährleisten. Da für LTE verschiedene Frequenzbereiche (800 Mhz, 1800 MHz und 2600 MHz, weitere Frequenzen wurden bereits vergeben) von unterschiedlichen Anbietern genutzt und diese teilweise auch schon kombiniert werden (MIMO), sind die LTE-Tarife grundlegend schon einmal nicht vergleichbar! Man muss schon auf Erfahrungswerte von Experten zurückgreifen und sich beraten lassen, wenn man im Detail verstehen möchte, was technisch mit welchen Geräten wirklich möglich ist und wie man den optimalen Empfang erzielen kann.

Wo die maximalen Grenzen der LTE Übertragung liegen, zeigen aber auch schon die angebotenen Tarife. Die Telekom bietet zwischen 16 und 100 MBit/s an. Wenn man die 100 MBit/s ausschließlich mobil mit 4GB Highspeed-Volumen nutzen möchte, kostet der Tarif 44,95 € / Monat (Stand: 03.02.2016). Im Rahmen der Hybrid-Tarife (Magenta 1) kosten die 100 MBit/s bereits 69,85 € / Monat – bei nur 500 MB Highspeed-Volumen (LTE Max). Da kann einem schon mal die Lust vergehen. Vodafone und Telefónica (E-Plus und O²) sind da schon etwas preiswerter, aber auch hier muss genau hingesehen werden. Am besten lassen Sie sich auch hierzu von einem Profi beraten. So prüft z.B. FTS Hennig die LTE Verfügbarkeit und berät Sie zu den Tarifen – und zwar kostenlos.

Abwärtskompatibilität zu UMTS & Co.

UMTS (3G) war bis etwa 2012 mit seinen Modulationen HSDPA und HSPA+ die einzige Möglichkeit, um mobil ins Internet zu gehen. Es wurden theoretische Geschwindigkeiten von bis zu 42 MBit/s angeboten. Auf Grund der hohen Sende-Frequenzen ist die Reichweite eines Sendemastes allerdings sehr begrenzt. Sobald man sich etwas weiter entfernt, brechen der Empfang und der Datendurchsatz sofort ein. Mit der Weiterentwicklung zum LTE können aufgrund der Verwendung niedrigerer Frequenzen auch wesentlich größere Reichweiten geschaffen werden. In den Städten bleiben die hohen Frequenzen und die Versorgungsflächen allerdings häufig gleich. Somit verbessert sich der Zustand für Tablets & Smartphones in Gebäuden überhaupt nicht. Wände, Fenster, Bäume etc. verhindern eine störungsfreie Übertragung. Wenn das LTE Signal nicht stark genug ist oder die Funkzelle überfüllt ist, wird man ohnehin zu UMTS und seinen Modulationen (HSPA+ usw.) durchgereicht.

Mobile Nutzung & LTE für zu Hause

Trotz der oben genannten Zahlen, gibt es mittlerweile auch bereits bezahlbare Mobilfunk-Tarife, die LTE Verbindungen ermöglichen. Das Surf-Volumen ist zwar begrenzt und der Empfang auch nicht flächendeckcend gegeben, aber wenn man dann mal in den Genuss von bis zu 50 MBit/s kommt, freut man sich umso mehr. Voraussetzung hierfür ist natürlich, dass Ihr Handy LTE unterstützt.

Die optimale Mobilfunk-Versorgung zu Hause

Wenn das LTE Signal in ausreichender Stärke bei Ihnen zu Hause anliegt, kann der 4G-Standard eine echte Alternative zu DSL und Kabel sein. LTE Verfügbarkeit heißt aber leider nicht unbedingt, dass Sie LTE auch im Gebäude nutzen können. Wände, Fenster und sogar die Möbel absorbieren die elektromagnetischen Wellen und schwächen das Signal. In diesem Falle wird eine Antennenanlage benötigt. Folgende Maßnahmen müssen hierzu ergriffen werden:

  1. Aufnahme des Signals mit einer Mobilfunk-Antenne
  2. Transport zum Router oder Endgerät (Tablet / Smartphone)
  3. Verteilung zur Verwendung weiterer Geräte via WLAN (Notebook etc.)

Was ist bei der Auswahl der Antenne zu beachten?

In Abhängigkeit vom Signalpegel wird die Leistungsgröße (dBi) der Antenne gewählt. Je größer die dBi-Angabe ist, umso leistungsstärker ist die Antenne. Man muss sich allerdings vor geschönten Angaben in Acht nehmen. Bei Markt-Portalen wie z.B. amazon tummeln sich Verkäufer, die sehr dubiose Leistungsversprechen abgeben. Bei LTE sind für einen Empfangskanal Leistungsangaben bis 15 dBi realistisch – nicht mehr!

Befindet man sich in einem gut versorgten Gebiet, aber das Gebäude ist sehr gut gedämmt und lässt nichts mehr durch, dann ist eine kleine Antenne ausreichend. Aber auch diese Antenne sollte außen montiert werden. Im Innenraum macht eine Montage nur wenig Sinn, weil die Antenne dann, je nach Standort, ebenso wenig Signal erhält wie das Tablet.

lte-mimo-mobil-antenne

Unabhängig von der verwendeten Antenne gilt:

Die Antenne muss außerhalb des Gebäudes angebracht werden. Es sollte ein Standort auf dem Dach oder in Dachnähe gewählt werden.

Bei der Planung für die Signalübertragung mittels Antennenkabel, welches das Signal möglichst verlustarm ins Gebäude bringen soll, muss man ebenfalls Vorsicht walten lassen. Jedes Kabel verursacht Übertragungsverluste. Wenn man an der Kabelqualität spart, kann sogar der gesamte Antennengewinn zunichte gemacht werden. Wer sogar auf die glorreiche Idee kommt, ein Sat-Kabel verwenden zu wollen, wird mit dem Ergebnis nicht zufrieden sein. Sie sagen vielleicht, Kabel ist Kabel. Hier verhält es sich ähnlich wie bei Frage: „Benzin oder Diesel?“ 😉

Das Antennenkabel sollte immer so kurz wie nur möglich gewählt werden. Verwendet man hochwertige Kabel wie z.B. das Koaxialkabel FTS-H 200 von FTS Hennig, können 10m problemlos überbrückt werden. Ab dieser Länge sollte man über noch bessere Kabel-Typen nachdenken. Besseres Kabel bedeutet allerdings in der Praxis einen größeren Kabelquerschnitt (7mm oder 10,2mm) und damit, aufgrund des hohen Kupferanteils, höhere Preise.

Sobald man das Mobilfunk-Signal mittels Antenne gebündelt und via Antennenkabel ins Haus transportiert hat, stellt sich die Frage, wie man nun das Signal zum Endgerät bekommt.

Router, Antennenkoppler oder Repeater

Am einfachsten wäre natürlich eine Antennenbuchse an den Geräten, an die das Antennenkabel angeschraubt oder gesteckt werden könnte. Leider werden aber an den Tablets und Smartphones schon seit geraumer Zeit keine Antennebuchsen mehr angebracht. Deshalb bleibt nur die Einspeisung des Antennensignals über Router oder Antennenkoppler (passiv oder als aktive Repeater) übrig.

Es gibt Antennenkoppler für Smartphones und für Tablets. Das Empfangsgerät wird auf den Koppler gelegt und erhält dadurch das Signal. Über die Luft wird in nächster Distanz das Signal an das Tablet abgegeben. Da diese Einspeisevariante allerdings nicht sehr effektiv ist, wurden auch Koppler mit eingebautem Mobilfunkverstärker entwickelt. Mit diesen aktiven Kopplern werden die Dämpfung des Kabels und die Übertragungsverluste zum Tablet komplett kompensiert. Der Empfang wird also mindestens so gut wie außerhalb des Gebäudes.

Nachteil dieser Variante ist die Bindung an das Antennenkabel. Mit dem Tablet, das man sich ja nicht an das Ohr halten muss, kann man recht praktikabel arbeiten. Telefonieren funktionert allerdings besser über Headset oder Bluetooth. Bedauerlicherweise gibt es die aktvien Koppler nur für 3G/ HSPA+.

Die wesentlich elegantere Lösung ist der Anschluss eines Verstärkers an das Antennenkabel. Dieser Booster bzw. Repeater nimmt das von der Außenantennen empfangene Signal auf, verstärkt es und gibt es in das Gebäude ab. Diese Repeater gibt es für alle Frequenzbereiche und Netze als Einzelrepeater oder im Mix von verschiedenen Frequenzen. Ebenso gibt es verschiedene Leistungsklassen. Auf diesem Wege können sowohl ein einzelner Raum, wie ein Büro im Keller oder eine Motoryacht, wie auch große Gebäude und Hallen versorgt werden. Je nachdem wie groß das Objekt ist, können mehrere Innenantennen eingesetzt werden. Damit erhält man eine gleichmäßige Verteilung des Signals im gesamten Gebäude.

In Deutschland werden die Repeater von den Netzbetreibern nicht gern gesehen. Laut dem § 55 des Telekommunikationsgesetzes (TKG) ist die Nutzung untersagt. Die Repeater dürfen verkauft werden und der Kunde darf diese Repeater auch besitzen. Er muss sich aber bewusst sein, dass er gegen diese Vorschrift verstößt, wenn das erzeugte „Pseudo-Netz“ die hauptnetze der Betreiber stört bzw. beeinflusst.

Da vielerorts aber gar keine andere Möglichkeit existiert, werden die Repeater, wenn diese im Mobilfunknetz keine Störungen verursachen, geduldet. Die heutigen Repeater besitzen automatische Leistungskontrolle und bei Fehlern in der Installation (Rückkopplungen) schaltet sich der Repeater selbst ab. So sind Störungen nahezu ausgeschlossen.

Die 3. Möglichkeit, um trotz schlechten Empfangs im Gebäude mobil ins Internet zu gehen, ist die Nutzung eines LTE-WLAN-Routers. Der LTE-Router erhält das Empfangssignal ebenfall über die außen montierte Antenne. Der große Vorteil eines solchen Routers ist die vorhandene Antennenbuchse. Dadurch kann das Antennensignal optimal genutzt werden und es gibt keine zusätzlichen Koppelverluste. Das Smartphone und das Tablet werden über WLAN mit dem Router verbunden. So kann wieder eine Mobilität im Gebäude erreicht werden. Nachteil dieser Variante ist die Notwendigkeit einer zusätzlichen Mobilfunkkarte. Halten sich dauerhaft mehrere Personen in dem WLAN Bereich auf, nutzen auch alle gemeinsam einen einzigen Internetzugang. Das monatliche Volumen beschert also ggf. zusätzliche Kapazitätsporbleme, die man von vorn herein mit einkalkulieren muss.

LTE-fähige Mobilfunk-Router gibt es mittlerweile sowohl für private als auch für industrielle Zwecke. Allerdings hält sich die Auswahl noch in Grenzen und sowohl die Leistungsdaten als auch die funktionelle Dimensionierung überzeugen häufig nur bedingt. Während wir von billigen Import-Produkten dringend abraten, sind z.B. die FRITZ!Box 6840 LTE oder für etwas dezentere Anforderungen die FRITZ!Box 6810 LTE von AVM einen genaueren Blick wert. Hier lohnt es sich aber in jedem Fall, eine kompetente Beratung bei Mobilfunk-Experten in Anspruch zu nehmen.

Olaf Hennig

Olaf Hennig gründete 1996, nach seinem Elektrotechnik-Studium an der Uni Dresden und seinem Abschluss als staatlich geprüfter Techniker für Datenverarbeitungstechnik am DAA-Technikum Jena, das Unternehmen Funk & Telefonsysteme Hennig e.K.

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