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Wie Femto-Zellen die Mobilfunknetzabdeckung verbessern

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Femto-Zellen sind Mobilfunkstationen mit kurzer Reichweite. Sie verbessern die Netzabdeckung in Gebäuden und sind vorwiegend für Privatkunden gedacht.

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Femto-Zellen sind Mobilfunkstationen mit kurzer Reichweite, ähnlich WLAN-Access-Points. Sie verbessern die Mobilnetzabdeckung in Gebäuden und sind vorwiegend für Privatkunden gedacht; dem Mobilnetzbetreiber ersparen sie hohe Investitionen in zusätzliche Makro-Zellen zur Verbesserung der Abdeckung. Allerdings setzen Femto-Zellen neue Integrations- und Verwaltungstechniken im Kernnetz und in der Funklandschaft des Mobilfunkproviders voraus.

Mit Femto-Zellen – kleinen Mobilstationen – lassen sich Versorgungslücken von Mobilfunknetzen im privaten Wohnbereich auf einfache Weise schließen. Sie decken einen Umkreis von 20 bis 25 Metern ab und befördern sowohl Sprach- als auch Datensignale über herkömmliche Internet-Anschlüsse zum Provider. Insofern konkurrieren sie teilweise mit DECT- und WLAN-Basisstationen.

Gegenüber gewöhnlichen Mobilfunk-Basisstationen bieten sie einige Vorteile: Die preiswert aufgebauten Elemente können Teilnehmer selbst – also ohne aufwendige Netzplanung – genau dort aufstellen, wo die Basisstationen ihres Netzbetreibers nicht hinreichen und so die eigene Funkversorgung auf einen Schlag verbessern. Noch ist diese spannende neue Geräteklasse in Deutschland nicht etabliert – unter anderem, weil noch nicht alle technischen Herausforderungen bewältigt sind.

Aber Netzbetreiber möchten Femto-Zellen gern in ihr Lieferprogramm aufnehmen, denn sie können gegenüber gewöhnlichen Basisstationen Anschaffungs- und Standortkosten (zum Beispiel Miete für die Mastaufstellung auf Dächern) und auch Betriebskosten ersparen, darunter Stromkosten und die Anbindung an das Providernetz (Backhaul). Denn für die Anbindung an die Kernnetze der Mobilfunkbetreiber nutzen Femto-Zellen statt teurer dedizierter Leitungen einfache Breitbandanschlüsse der Kunden.

Femto-Zellen sind zwar grundlegend mit der aktuellen Mobilfunktechnik verwandt, doch genauer betrachtet hat die Technik mehr Ähnlichkeit mit der VoIP-Telefonie. Das liegt an den Eigenschaften des Transportmediums (DSL oder Kabel), also der Bandbreitenbeschränkung und den typischen Problemen paketbasierter Übertragung (Paketverluste, Signalverzögerungen, Verzögerungsschwankungen etc.). Sie alle mindern die Sprachqualität und müssen deshalb für eine optimale Kommunikation minimiert werden. Daher kann man an Femto-Zellen-vermittelte Mobiltelefonate dieselben Qualitätsanforderungen stellen wie an VoIP-Telefonate.

Qualitätsmerkmale
Femto-QoS-Kriterien Werte
Ende-zu-Ende-Verzögerung (Delay) max. 150 bis 300 ms (abhängig von Interaktivität)
Paketlaufzeitschwankungen (Jitter) max. 50 bis 150 ms (abhängig von Delay)
Paketverluste max. 1 bis 5 %
Bandbreite min. 128 kBit/s pro Gespräch (abhängig von Codec)

Um eine möglichst hohe Sprachqualität zu gewährleisten, kommen bei Femto-Zellen wegen gleicher Probleme auch die gleichen Lösungen wie bei VoIP-Verbindungen zum Zuge. Zum Beispiel gleichen Jitter-Buffer Laufzeitschwankungen der Sprachpakete aus und die Pakete werden auf der Breitbandstrecke nicht mit dem umständlichen TCP-Protokoll übertragen, sondern wie bei VoIP mittels UDP. Das schlankere UDP überlässt anders als TCP die Fehlerkorrektur grundsätzlich den Gegenstellen und schreibt keine Quittungen vor. Daher eignet es sich auch besser für Sprachübertragungen: innerhalb der kurzen Fristen, die das menschliche Gehör für eine aussetzerfreie Wiedergabe zugesteht, sind Übertragungswiederholungen zur Fehlerkorrektur in aktuellen IP-Netzen ohnehin nicht möglich.

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