Newsletter abonnieren
, , ,

LTE in der Praxis

LTE in der Praxis

Aktuelle und zukünftige Einsatzmöglichkeiten in der Industrieumgebung

Beim Einsatz des LTE-Standards ist die Kenntnis der regional verwendeten Frequenzbereiche und der Verfahren wichtig. Ferner gilt es, der Antennentechnik viel Aufmerksamkeit zu widmen. Hier kommt es auf Kompatibilität zu den aktuellen und vorherigen Standards sowie der Qualität der Antenne und der dazugehörigen Anschlussleitung an.
Der LTE-Standard bietet viele Vorteile gegenüber dem vorherigen 3G-Standard. Jedoch bestehen auch einige Herausforderungen die beachtet werden müssen, wenn man international agiert. Aufgrund dessen, dass in den Regionen historisch bedingt unterschiedliche Frequenzbänder für LTE zur Verfügung standen, gibt es nun ein Vielzahl an Frequenzbändern, auf denen LTE kommuniziert. Die Komplexität erhöht sich noch durch zwei unterschiedliche angewandte Verfahren, das Frequenzduplexverfahren (FDD) und das Zeitduplexverfahren (TDD). Der parallele Bestand zweier Verfahren ist aus technischer Sicht durchaus sinnvoll: In den niedrigeren LTE Frequenzbändern führt FDD zu besseren Gesamtergebnissen und in den höheren Frequenzbändern TDD. So erklärt sich auch, dass in Asien hauptsächlich TDD eingesetzt wird, denn hier liegen die Frequenzen im Bereich 1900 bis 3500MHz. In Deutschland wird aktuell nur FDD eingesetzt auf den Frequenzen 800, 1800 und 2600MHz.

Zellenradius und Gebäudedurchdringung

Ein großer Vorteil von LTE ist ein deutlich höherer Zellenradius zu vorherigen Standards. Dies wird erreicht mit den niedrigen LTE-Frequenzband von 800MHz. Es versorgt vor allem die ländlichen Gebiete und schließt somit Versorgungslücken in Deutschland. Ein weiterer Vorteil ist die Gebäudedurchdringung, denn je höher die Frequenz desto kürzer ist die Wellenlänge. Lange Wellenlängen reflektieren nicht so stark an Gebäuden und Gegenständen. Wie im Bild 1 dargestellt, beträgt die Wellenlänge der niedrigen 450MHz-Frequenz das Vierfache der 1800MHz-Frequenz. Aus diesen Gründen sind die Frequenzen 450 und 700MHz interessant für den LTE-Betrieb und werden bald international eingesetzt. Finnland startete mit dem Ausbau von 450MHz zur Datenübertragung bereits im Jahr 2014, Schweden, Norwegen sowie Dänemark starten in diesem Jahr. In Deutschland werden 2015 noch neue Lizenzen für den 700MHz-Frequenzbereich vergeben. Der VDE fordertet in einem aktuellen Positionspapier auch die Nutzung des 450MHz-Bandes dediziert für den Bereich Energieversorgung. Mit der Forderung ‚Keine Energiewende ohne eigenes Kommunikationsnetz‘ verdeutlicht der VDE, dass die Ansprüche sich geändert haben und eine eigene Kommunikationsinfrastruktur benötigt wird. Die Vorzüge hoher Zellenradius und hohe Gebäudedurchdringung sprechen für die Nutzung des 450Mhz-Bandes.

Antennentechnik

Wie beschrieben, gibt es eine Vielzahl an LTE-Frequenzen. Bei der Installation muss jedoch nicht nur die Breitbandigkeit der LTE-Frequenzen beachtet werden, sondern auch die Frequenzen der bisher genutzten Standards GSM/GPRS und UMTS (3G). Das Mobilfunkmodul ist abwärtskompatibel zu den vorherigen Standards, das hilft jedoch nur aus, wenn auch die Antenne die dazugehörigen Frequenzbereiche unterstützt. Aktuell wären dies in Europa folgende Frequenzen: 800, 850, 900, 1800, 1900, 2100 und 2600MHz. Bei Antennen wird unterschieden zwischen Antennen, welche eine Erdungsfläche benötigen und Antennen, die ohne Erdungsfläche verwendet werden können. Groundplane-Antennen sind im Grunde nur halbe Antennen, die andere Hälfte der Antenne besteht aus der Erdungsfläche, auf der die Antenne vertikal, mittig und im 90°-Winkel montiert werden sollte. Nur so wird der im Datenblatt angegebene Antennengewinn erreicht. Ist dies nicht möglich so finden sich am Markt auch zahlreiche Antennen, die ohne eine Erdungsfläche auskommen, diese sind physikalisch bedingt größer von der Bauform. Aufgrund der erhöhten Anforderungen in Bezug auf Datenraten wird die passive Intermodulation bedeutsamer. Sie wird ausgelöst durch Verbindungen bei verschiedenen Metallen, magnetische Materialien, piezoelektrischen Effekten und Verunreinigungen und erzeugt eine Nichtlinearität. Praxisnah sind Antennenkabel, Stecker und die Montage der Antenne die Verursacher und führen zu einer minderwertigen Kommunikationsverbindung. In Laboren wird eine Überprüfung der Komponenten nach IEC 62037 vorgenommen, der IEC Standard unterteilt sich in sechs Bereiche:

  • • IEC 62037-1 Allgemeine Anforderungen und Messmethoden
  • • IEC 62037-2 Messung der passiven Intermodulation in konfektionierte Koaxialkabel
  • • IEC 62037-3 Messung der passiven Intermodulation in Koaxial-Steckverbindern
  • • IEC 62037-4 Messung der passiven Intermodulation in Koaxialkabeln
  • • IEC 62037-5 Messung der passiven Intermodulation in Filter
  • • IEC 62037-6 Messung der passiven Intermodulation in Antennen

MEHR ZUM THEMA

Thematik: Allgemein, Elektrik, Elektronik, Software, SPS-Magazin ETH4 2015 | Fachartikel, Inbetriebnahme, Modernisierung/Refit, Service&Maintenance

das könnte sie auch interessieren