E-UTRA

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E-UTRA (Akronym für evolved UMTS Terrestrial Radio Access) ist die Luftschnittstelle für den Mobilfunkstandard LTE. Sie wurde von der Standardisierungsorganisation 3rd Generation Partnership Project (3GPP) anfangs noch unter der Bezeichnung Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) herausgegeben.

E-UTRA ist die Weiterführung der UMTS-Spezifikation mit Erweiterungen bzw. Veränderungen im eNodeB bzw. UE-Bereich. Die Luftschnittstelle von LTE ist nicht abwärtskompatibel zu UMTS/HSPA. Durch Nutzung von OFDM im Downlink und SC-FDMA im Uplink verringern sich die Latenzen und die Datenraten steigen. Erste Versuche fanden im Jahr 2008 statt.

Eigenschaften

E-UTRA hat folgende Eigenschaften:

• Maximale Downloadgeschwindigkeiten von 299,6 Mbit/s mit 4 × 4 MIMO und 150 Mbit/s bei 2 × 2 Antennenkonfiguration (20 MHz Bandbreite). LTE-Advanced unterstützt bis zu 8 × 8 MIMO und Spitzendatenraten von 2998,6 Mbit/s bei 100 MHz Bandbreite.^[1]
• Maximale Uploadgeschindigkeit von 75,4 Mbit/s bei 20 MHz (Kanal-)Bandbreite, mit Spitzendatenraten von 1497,8 Mbits/s bei LTE Advanced und 100 MHz Bandbreite.^[1]
• Geringere Latenzen von unter 5 ms bei kleinen Datenpaketen und optimalen Bedingungen. Kürzere Latenzen für Handover und Verbindungsaufbau
• Je nach Frequenzband werden Relativgeschwindigkeiten zwischen mobilen Teilnehmer und der Basisstation von bis 350 km/h oder 500 km/h unterstützt.
• Möglichkeit von FDD, TDD und halb-duplex FDD.
• Alle Frequenzbänder aus IMT Systemen (definiert durch die ITU-R)
• Flexible Bandbreiten von 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz und 20 MHz. Zum Vergleich: UMTS nutzt eine feste Bandbreite von 5 MHz.
• Die spektrale Effizienz wurde um den Faktor zwei bis fünf verbessert, in Vergleich HSPA release 6.
• Zellradien von einigen Metern (Femtozelle und Picozelle) bis zu 100 km Makrozelle.
• Vereinfachte Kernarchitektur. Die Netzwerkseite besteht nur aus enodeBs.
• Interoperabilität zu älteren Mobilfunkstandards wie GSM/EDGE, UMTS, CDMA2000, WiMAX.
• Das Netz ist generell paketvermittelnd und nicht mehr leitungsvermittelnd.

Architektur

E-UTRA besteht auf Netzwerkseite nur aus eNodeBs. Diese spielen eine größere Rolle als noch im UMTS-Radio Access Network. Ein eNodeB vereint Techniken des NodeBs und des Radio Network Controllers. Durch diese Vereinfachung sinken die Latenzen im kompletten RAN. Die Verbindung zum Core findet über einen paketvermittelnden S1-Link statt. eNodeBs untereinander können sich über X2 unterhalten.

Berechnung des E-UTRA cell identifier

Der cell identifier dient zur eindeutigen Identifikation der Zelle. Er berechnet sich (dezimal aus): ${\displaystyle {\text{cell identifier}}=2^{8}\cdot {\text{eNodeB ID}}+{\text{local cell id}}}$

Ein Beispiel: Die eNodeB ID ist die 100, die lokale Zelle hat die ID 1, daraus ergibt sich als cell identifier: ${\displaystyle {\text{cell identifier}}=2^{8}\cdot 100+1=25601}$

E-UTRA Endgeräte Kategorien

Seit 3GPP Release 8 werden fünf LTE-Endgeräte-Kategorien unterstützt. Mit 3GPP Release 10, die als LTE-Advanced bezeichnet wird, wurden drei neue Gerätekategorien eingeführt und zwei weitere mit 3GPP Release 11.^[1]

Endgeräte Kategorien	Maximale L1 Datenrate		Maximale Anzahl an DL-MIMO Datenströmen	3GPP Release
	downlink	uplink
Kategorien 00	1,0 Mbit/s	1,0 Mbit/s	1	Release 12
Kategorien 01	10,3 Mbit/s	5,2 Mbit/s	1	Release 08
Kategorien 02	51,0 Mbit/s	25,5 Mbit/s	2	Release 08
Kategorien 03	102,0 Mbit/s	51,0 Mbit/s	2	Release 08
Kategorien 04	150,8 Mbit/s	51,0 Mbit/s	2	Release 08
Kategorien 05	299,6 Mbit/s	75,4 Mbit/s	4	Release 08
Kategorien 06	301,5 Mbit/s	51,0 Mbit/s	2 oder 4	Release 10
Kategorien 07	301,5 Mbit/s	102,0 Mbit/s	2 oder 4	Release 10
Kategorien 08	2998,6 Mbit/s	1,497,8 Mbit/s	8	Release 10
Kategorien 09	452,2 Mbit/s	51,0 Mbit/s	2 oder 4	Release 11
Kategorien 10	452,2 Mbit/s	102,0 Mbit/s	2 oder 4	Release 11

Anmerkung: Obige Datenraten beziehen sich auf eine Kanalbandbreite von 20 MHz. Wenn die Bandbreite geringer ist, sinken dementsprechend auch die L1-Datenraten.

E-UTRA Versionen(Releases)

Wie alle 3GPP-Standards sind auch die E-UTRA Versionen strukturiert:

• Release 8, eingefroren 2008, erste LTE-Spezifikation
• Release 9, eingefroren 2009, einige Erweiterungen auf der physischen Ebene; Einführung von MIMO beam-forming
• Release 10, eingefroren 2011, Einführung einiger LTE-Advanced-Möglichkeiten, wie Carrier Aggregation, Uplink SU-MIMO, Weiterleitung über Relays und Erhöhung der L1-Spitzendatenrate

Alle Versionen sind abwärtskompatibel, d. h. Release-8-Geräte arbeiten in Release-10-Netzen und Release-10-Geräte können in Release-8-Netzen arbeiten.

E-UTRA-Bänder

E-UTRA Band	Uplink (UL) BS empfangen UE senden (MHz)	Downlink (DL) BS senden UE empfangen (MHz)	Duplex mode	Kanal Bandbreite (MHz)	gebräuchliche Bezeichnungen	Frequenz Band (MHz)	Duplex Abstand (MHz)
1	1920 – 1980	2110 – 2170	FDD	5, 10, 15, 20	IMT	2100	190
2	1850 – 1910	1930 – 1990	FDD	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	PCS	1900	80
3	1710 – 1785	1805 – 1880	FDD	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	DCS	1800	95
4	1710 – 1755	2110 – 2155	FDD	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	AWS (AWS-1)	1700	400
5	824 – 849	869 – 894	FDD	1.4, 3, 5, 10	CLR	850	45
6	830 – 840	875 – 885	FDD	5, 10	UMTS 800 (ersetzt durch Band 19)	850	45
7	2500 – 2570	2620 – 2690	FDD	5, 10, 15, 20	IMT-E	2600	120
8	880 – 915	925 – 960	FDD	1.4, 3, 5, 10	E-GSM	900	45
9	1749.9 – 1784.9	1844.9 – 1879.9	FDD	5, 10, 15, 20	UMTS 1700 / Japan DCS (Untermenge von Band 3)	1800	95
10	1710 – 1770	2110 – 2170	FDD	5, 10, 15, 20	Erweitertes AWS Band (Obermenge von Band 4)	1700	400
11	1427.9 – 1447.9	1475.9 – 1495.9	FDD	5, 10	Unterer PDC Bereich	1500	48
12	699 – 716	729 – 746	FDD	1.4, 3, 5, 10	Untere SMH Blöcke A/B/C	700	30
13	777 – 787	746 – 756	FDD	5, 10	Oberer SMH Block C	700	−31
14	788 – 798	758 – 768	FDD	5, 10	Oberer SMH Block D	700	−30
15	1900 – 1920	2600 – 2620	FDD	5, 10	Reserviert		700
16	2010 – 2025	2585 – 2600	FDD	5, 10, 15	Reserviert		575
17	704 – 716	734 – 746	FDD	5, 10	Untere SMH Blöcke B/C (Untermenge von Band 12)	700	30
18	815 – 830	860 – 875	FDD	5, 10, 15	Japan unteres 800er Band	850	45
19	830 – 845	875 – 890	FDD	5, 10, 15	Japan oberes 800er Band (Obermenge von Band 6)	850	45
20	832 – 862	791 – 821	FDD	5, 10, 15, 20	Digitale Dividende	800	−41
21	1447.9 – 1462.9	1495.9 – 1510.9	FDD	5, 10, 15	Oberes PDC Band	1500	48
22	3410 – 3490	3510 – 3590	FDD	5, 10, 15, 20		3500	100
23	2000 – 2020	2180 – 2200	FDD	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	S-Band (AWS-4)	2000	180
24	1626.5 – 1660.5	1525 – 1559	FDD	5, 10	L-Band (US)	1600	−101.5
25	1850 – 1915	1930 – 1995	FDD	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	Erweitertes PCS Band (Obermenge von Band 2)	1900	80
26	814 – 849	859 – 894	FDD	1.4, 3, 5, 10, 15	Erweitertes CLR Band (Obermenge von Bändern 5, 6, 18 und 19)	850	45
27	807 – 824	852 – 869	FDD	1.4, 3, 5, 10	SMR (angrenzend an Band 5)	850	45
28	703 – 748	758 – 803	FDD	3, 5, 10, 15, 20	Digitale Dividende II	700	55
29	N/A	717 – 728	FDD	3, 5, 10	Untere SMH Blöcke D/E (Carrier Aggregation nur mit Bändern 2/4/23/30)	700	N/A
30	2305 – 2315	2350 – 2360	FDD	5, 10	WCS Blöcke A/B	2300	45
31	452.5 – 457.5	462.5 – 467.5	FDD	1.4, 3, 5		450	10
32	N/A	1452 – 1496	FDD	5, 10, 15, 20	L-Band (Carrier Aggregation nur mit Band 20)	1500	N/A
nicht zugewiesen	1915 – 1920	1995 – 2000	FDD		AWS-2 (EPCS Block H) (benachbart zu Band 25)	1900	80
nicht zugewiesen	1755 – 1780	2155 – 2180	FDD		AWS-3 (adjacent to band 4)	1700	400
Entwicklungsband	1980 – 2010	2170 – 2200	FDD		MSS (benachbart zu Band 1)	2100	190
33	1900 – 1920		TDD	5, 10, 15, 20	Pre-IMT (Untermenge von Band 39)	2100
34	2010 – 2025		TDD	5, 10, 15	IMT	2100
35	1850 – 1910		TDD	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	PCS (Uplink)	1900
36	1930 – 1990		TDD	1.4, 3, 5, 10, 15, 20	PCS (Downlink)	1900
37	1910 – 1930		TDD	5, 10, 15, 20	PCS (Duplex Abstand)	1900
38	2570 – 2620		TDD	5, 10, 15, 20	IMT-E (Duplex Abstand) (Untermenge von Band 41)	2600
39	1880 – 1920		TDD	5, 10, 15, 20	DCS-IMT Lücke	1900
40	2300 – 2400		TDD	5, 10, 15, 20		2300
41	2496 – 2690		TDD	5, 10, 15, 20	BRS / EBS	2500
42	3400 – 3600		TDD	5, 10, 15, 20		3500
43	3600 – 3800		TDD	5, 10, 15, 20		3700
44	703 – 803		TDD	3, 5, 10, 15, 20	APT	700
E-UTRA Band	Uplink (UL) BS empfangen UE senden (MHz)	Downlink (DL) BS senden UE empfangen (MHz)	Duplex mode	Kanal Bandbreite (MHz)	gebräuchliche Bezeichnungen	Frequenz Band (MHz)	Duplex Abstand (MHz)

Weblinks

• E-UTRA bei der 3GPP

Einzelnachweise

1. 3GPP TS 36.306 E-UTRA User Equipment radio access capabilities