LTE Infrastruktur von Nokia Siemens
WERBUNG
Ulm, 24. März 2010: Nokia Siemens Networks zeigte technisch motivierten Journalisten im global zentralen Ulmer Forschungszentrum ein paar simulierte LTE-Daten-Calls auf 800 MHz über Koaxial-Kabel, ein paar echte LTE-Daten-Calls auf 2,6 GHz über die Luft und ebenfalls echte LTE-Voice-Calls auf 2,6 GHz over the Air. In diesem Teil-Bericht geht es um die dahinter liegende LTE-Netzwerk-Infrastruktur mit den beiden Kernelementen namens Radio Access und Core Network. Kurzfassung für Eilige auf CBS Interactive ZDNET.
Ulm, Eselsberg, 2010-03-24:
In der folgenden Grafik steht BTS für Base Transceiver Station. Im GSM-Netz sagt man dazu auch Basis-Station, im UMTS-Netz NodeB. MME steht für Mobile Management Entity. SAE-GW steht für System Architecture Evolution Gateway. Das ist ein Sammelbegriff für das SP Gateway, das Serving PDN Gateway.
Photoquelle: Ausschnitt aus Vortragsfolien von Thorsten Robrecht, Head of LTE Product Management, Nokia Siemens Networks, Ulm, 24. März 2010.
Die wichtigsten Personen in den folgenden Gesprächen sind: Thorsten Robrecht, Head of LTE Product Management, Nokia Siemens Networks. Das ist der Mister LTE von NSN, der dieser Tage rund um den Globus zu großen Provider-Kunden und Interessenten der neuen LTE-Technik jetten darf, oder muss. Sowie mehrere NSN-Mitarbeiter an den Geräten, die uns Journalisten nicht namentlich vorgestellt wurden, und die ich deshalb pauschal mit NSN-Anonymus zitiere: Voila:
Gateway und MME
NSN-Anonymus: „Was wir hier sehen, das ist der Packet Core: Bei LTE ist ja alles IP-basiert, auch die Sprach-Calls sind letztlich IP-Calls, die müssen wir übertragen. Das besteht grob gesagt aus zwei Teilen: Da oben ist der SP Gateway, der Serving PDN Gateway, und da unten ist die MME, die Mobility Management Entity. Man kann sagen: Der eine ist zuständig für die User Plane, um die ganzen Paket-Daten durch zu schaufeln. Der zweite ist zuständig für die Signalisierung: Wenn ich einen Call aufbaue, brauche ich dafür eine Signalisierung, das Terminal muss sich anmelden an der Zelle, muss sich authentifizieren, kriegt einen Verschlüsselungs-Key zugewiesen, das nennt man Signalisierung, das geschieht bei dieser Einheit. Die Einheit hier oben ist einfach für den Datendurchsatz zuständig, die ist jetzt hier für unsere Testzwecke nicht voll bestückt".
Photoquelle: Ausschnitt aus einem Pressefoto der Nokia Siemens Networks, Ulm, 24. März 2010.
NSN-Anonymus: „Das sind alles Blades hier. Einige sind auch noch leer. Wenn ich dieses Rack voll bestücke, habe ich zwölf von diesen Blades drin, und hab damit pro Rahmen einen Datendurchsatz von 120 Gigabit pro Sekunde Ein ganzer Schrank kann 3 Rahmen beinhalten und damit einen Durchsatz von 360 Gigabit pro Sekunde erzielen. Für unsere Lab-Zwecke reichen uns aber 20 Gigabit. Die MME, die ist wie gesagt zuständig für die Signalisierung, ist wie auch das SP Gateway mit den eNodeBs, also den Funkzellen, verbunden. Dieser Aufbau ist hier auch wieder nicht maximal bestückt, der könnte aber bis zu 20.000 dieser Funkzellen managen”.
Karcher: „Sind da normale Intel-Prozessoren in den Blades drin?“ NSN-Anonymus: „Das sind Spezial-Prozessoren, RISC-Prozessoren, ich weiß jetzt gar nicht, ob wir das mit Intel machen oder mit anderen Herstellern.“ Karcher: „Ich weiß nur von asiatischen Ausrüstern, dass man das auch mit Standard-Prozessoren von Intel machen kann…“ NSN-Manager Thorsten Robrecht: „Im Prinzip sind das alles Mehrkern-Prozessoren, bis zu 16 Prozessoren in einem Kern. Einzelne Blades haben davon zwei drauf, also 32 RISC-Prozessoren pro Blade. Das ist eine Standard-Hardware, Standard-Equipment, natürlich für die Telekommunikations-Anwendung getailert. Aber diese Hardware wurde auch schon im 3G-Bereich genutzt, und jetzt eben auch für LTE. Das Netz besteht ja aus zwei Teilen: Der intelligenten Basisstation und dem IP-basierten Core-Netz. Hier sehen wir das intelligente Core-Network wirklich als einen einzigen Schrank, der praktisch das gesamte Netzwerk mit allen Hierarchien und allen Funktionen übernimmt”.
Basis-Station alias eNodeB
NSN-Anonymus: „Gehen wir zum nächsten Netz-Element: dem eNodeB. Wir haben die eNodeBs hier in Racks aufgebaut, man kann diese Sachen aber auch Outdoor ohne Racks aufbauen, was der Regelfall ist: Dann schraubt man diese Module direkt an den Antennenmast, die sind wettergeschützt, die bekommen dann natürlich noch eine Verkleidung.“
Photoquelle: Ausschnitt aus einem Pressefoto der Nokia Siemens Networks, Ulm, 24. März 2010.
NSN-Anonymus: “In diesem Rack können wir bis zu vier dieser eNodeBs aufbauen. Jeder eNodeB besteht aus drei Elementen. Und zwar aus einer Systemeinheit, da ist die Intelligenz drin, und aus zwei Radio-Einheiten, also zwei Funk-Einheiten. Das ist bei unseren Operator-Kunden typischerweise so aufgebaut: Da sind meistens drei Antennen an drei Richtungen dran, die sind sektorisiert. Dieser Aufbau hier bildet eine typische Aufstellung nach, das ist ein Sektor, das ist der zweite, und das ist der dritte…”.
MIMO mit zwei Antennen
Karcher: “Warum brauchen Sie denn zwei Antennen pro Sektor?“ NSN-Anonymus: “Das sind tatsächlich zwei Sendeantennen und zwei Empfangsantennen: Bei LTE arbeiten wir ja mit der sogenannten MIMO-Technik, also Multiple In Multiple Out: Das heißt, auf ein und derselben Frequenz werden zwei unterschiedliche Signale gesendet, die unterschiedlich kodiert sind. Das Terminal kann diese Signale auch wieder dekodieren und zusammen fügen, dadurch schaffe ich diese hohen Datendurchsätze bei LTE, da ich halt einfach das Band doppelt nutze. In späteren Ausbaustufen sind auch 4x4-MIMO vorgesehen, also 4 Signale auf ein und derselben Frequenz.”
Photoquelle: Ausschnitt aus einem Pressefoto der Nokia Siemens Networks, Ulm, 24. März 2010.
Karcher: „Wie weit sind die eNodeBs denn in der Regel von den Antennen entfernt? Und wo ist die Entfernungs-Grenze?” NSN-Anonymus: „Man kann die Dinger wie gesagt direkt oben am Mast montieren, die sind wetterfest. Die Anbindung des Funkmoduls an das System-Modul geschieht dann über optische Verbindungen, und damit bin ich natürlich relativ flexibel“.
Photoquelle: Ausschnitt aus einem Pressefoto der Nokia Siemens Networks, Ulm, 24. März 2010.
NSN-Manager Thorsten Robrecht: „Wir rollen diese Technologie ja schon seit drei Jahren für 3G und für 2G aus, und das Neue ist eben das Software-Upgrade für LTE: Wir sehen jetzt viele Kunden, die das alles am Mast montieren: Die haben gar keine Betriebsräume im Keller mehr, die haben gar keine Racks mehr, die haben einen Mast mit den Antennen dran, und rechts und links an dem Mast werden die Elemente dran geklatscht, fertig aus. Das heißt, wir reden über eine Distanz von Zentimetern. Sie können das aber auch anders machen, da haben wir einen Operator in Deutschland, der sagt: Ich will nur die Antennen an den Häuserecken haben, und will dann meine Elemente irgendwo zentral stehen haben, und führe das dann zusammen, mit den entsprechenden Verlusten, die ich über längere Antennen-Leitungen bekomme. Das geht auch. Das Schöne ist, dass wir mit den Modulen jetzt so flexibel sind.”
NSN-Anonymus: “Diese Module sind von außen optisch gleich, egal ob ich ein LTE mit 2,6 GHz oder mit 800 MHz baue. Die System-Module sind sowieso identisch: Wie Herr Robrecht schon sagte, die sind GSM- und UMTS-fähig, und können jetzt eben auch LTE. Bei den Funkmodulen habe ich halt, je nach dem Frequenzband, das ich nutze, ein anderes HF-Modul drin, aber von außen sehen die alle gleich aus.“ Anmerkung: HF steht in der Nachrichten-Technik für Hochfrequenz oder High Frequency.
Alternative Anbieter
Literatur, Further Reading
Oliver Helmstädter: Die Überflieger vom Eselsberg, Neu-Ulmer Zeitung, 24. März 2010
Joachim Hofer: Scharfe Filme für Smartphone und Notebook, Handelsblatt, 8. April 2010
Quellen, Credits, Sources
Fremde Fotos: dpa-Fotograf im Auftrag von Nokia Siemens Network.
Eigene Fotos: Wegen Fotografierverbot waren keine eigenen Fotos möglich.
Grafiken: Nokia Siemens Networks, Thorsten Robrecht.
Text: Dr. Harald Karcher und die O-Töne der Zitierten.