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Small-Cells

Die smarte Lösung für leistungsstarke Mobilfunknetze

14. April 2014, 16:02 Uhr | Rolf Sigle, Produktmanager Small-Cells bei Alcatel-Lucent

Der Bandbreitenbedarf in Mobilfunknetzen wird in den nächsten Jahren weiter rapide wachsen. Um vorherzusehende oder schon bestehende Kapazitätsengpässe zu vermeiden, suchen Betreiber nach kostengünstigen und effektiven Lösungen. Ein Ansatz sind Small-Cells, kleine kompakte Funkzellen, die gezielte Zusatzkapazität in Bereiche eines Mobilfunknetzes mit hohem Verkehrsaufkommen (Hotspots) bringen. Deren Installation und Inbetriebnahme folgt anderen Regeln als die der derzeit weitverbreiteten großen Funkzellen, den so genannten Macro-Cells.

Die Nachfrage nach mobiler Datenkapazität in Ballungsräumen und insbesondere in Hotspots sowie in Gebäuden steigt rapide. Alcatel-Lucents Bell Labs prognostizieren eine Zunahme um das 25-fache im Zeitraum 2012 bis 2016. Gleichzeitig werden die heutigen Netze, sowohl was 3G/ UMTS als auch 4G/ LTE angeht, irgendwann an ihre Kapazitätsgrenzen stoßen. Natürlich wird 5G in Zukunft erneut mehr Kapazität bieten. Aber um den Bedarf der Smartphone- und Tablet-Nutzer zu decken, müssen die Netze enger geknüpft werden. Dies ist in einem Netzkonzept, das auf Macro-Cells basiert, teuer. Es bietet sich eine selektive Ergänzung beziehungsweise Verdichtung mit Small-Cells genau dort an, wo Kapazität tatsächlich benötigt wird.

Small-Cells sind kleine Funkzellen, die vom Betreiber auf öffentlichen Plätzen oder frei zugänglichen Bereichen installiert werden, um die Kapazität und Netzabdeckung eines Macro-Netzes zu verbessern. Ein gemischtes Netz aus Macro-Cells und Small-Cells weist niedrigere Gesamtkosten (TCO) im Gegensatz zu einem komplett aus Macro-Cells bestehenden Netz auf. Eine vor kurzem von den Bell Labs in Europa durchgeführte Studie kam zu dem Ergebnis, dass in Stadtgebieten durch Small-Cells Kosteneinsparungen von 38 Prozent erzielt werden können. Vergleichsgröße war die Installation weiterer Macro-Cells, indem bestehende Macro-Cells geteilt wurden.

Small-Cells werden üblicherweise von Netzbetreibern in einem heterogenen Netzwerk, einem so genannten Het-Net, betrieben. Ein Het-Net besteht aus Macro- und Small-Cells sowie Wifi. Carrier-Wifi ist integraler Bestandteil der Lösungen von Alcatel-Lucent in diesem Bereich. Für die Outdoor-Variante von Small-Cells steht ein optionales Wifi-Modul zur Verfügung, welches über einen zugehörigen Wifi-Service-Controller gesteuert wird. Ein WLAN-Gateway stellt die sichere Verbindung zum Internet und zum Kernnetz des Mobilfunkbetreibers her. Es ermöglicht die automatische Anmeldung über die SIM-Karte. In der Indoor-Variante ist die Wifi-Funktionalität optional vom Werk aus integriert.

Wegen ihrer handlichen Abmessungen und niedrigen Sendeleistung können Small-Cells nahezu überall installiert werden. Sie lassen sich einfach an Außenwänden, Laternen und Leitungsmasten anbringen. Sie sind ideal dafür geeignet, um stark frequentierte städtische Hotspots wie Hotellobbies und Geschäftshäuser, Einkaufszentren, Messen oder auch Volksfeste mit zusätzlicher Kapazität zu versorgen. Innerhalb von Gebäuden gleichen sie Funklöcher aus, die Macro-Cells wegen der hohen Abschirmung der Funkwellen mit sich bringen. Auch im ländlichen Raum, in Dörfern, Kleinstädten oder auf Campingplätzen erweitern sie die Abdeckung der Macro-Cells. Zugleich birgt der Aufbau von Small-Cells manche Herausforderung:

Erschließung der Standorte: Wie lässt sich eine große Zahl passender Standorte finden und erschließen?
Backhaul: Was ist der kostengünstigste Weg, eine Verbindung zum Transportnetz herzustellen?
Stromversorgung: Wie lässt sich die Stromversorgung organisieren und sicherstellen?
Installation: Wie bleibt der Aufwand gering? Provisionierung, Konfiguration und Netzwerkoptimierung: Wie lässt sich ein störungsfreies Miteinander von Macro-Cells und Small-Cells sicherstellen?
Kommissionierung und Netzwerkintegration: Wie hoch muss der Grad der Prozessautomation sein?

Small-Cells ergänzen kleinere Areale innerhalb des größeren Macro-Netzes mit zusätzlicher Kapazität. Ein Hotspot hat gewöhnlich einen Durchmesser von 30 bis 250 Meter. Das entspricht einem Bruchteil der Fläche einer typischen Macro-Cell. Das führt dazu, dass die für Macro-Cells etablierten Planungsmodelle und -tools für Small-Cells nicht gut geeignet sind. Sie sind ungenau bei kleinen Gebieten und lassen auch weitere Faktoren außer Acht. Es bedarf daher neuer Modelle, Tools und Methoden.