Aufgrund ausgefallener Architekturen unter Einsatz innovativer Baustoffe stehen immer mehr Architekten, Gebäudeeigner oder -betreiber vor der Herausforderung, dass eine Freifeldversorgung des öffentlichen Mobilfunks für eine vollflächige Funkversorgung innerhalb von Gebäuden nicht ausreicht. In derartigen Aufgabenstellungen kommen Objektversorgungsanlagen zum Tragen.
In Umgebungen mit schlechter Mobilfunkabdeckung kann eine Inhouse-Lösung für den öffentlichen Mobilfunk verwendet werden, um die Signale von Basisstationen zu ergänzen und eine stärkere und zuverlässigere Abdeckung innerhalb eines geografisch begrenzten Bereichs – in der Regel innerhalb von Gebäuden – bereitzustellen.
Bei der technischen Realisierung einer Mobilfunk-Inhouse-Versorgung wird dabei grundsätzlich unterschieden zwischen:
• einem Distributed Antenna System (DAS) und
• Small Cell Systemen.
DAS (Distributed Antenna System)
Ein DAS ist ein verteiltes Antennensystem für Mobilfunknetze, welches aus mehreren räumlich verteilten Antennen besteht, die von einem Sender versorgt werden. Die Antennen sind über Koaxialkabel physisch mit einem zentralen Controller verbunden, der wiederum an der Basisstation des Mobilfunk-Providers angeschlossen ist. Weil ein DAS in einem für den jeweiligen Mobilfunk-Provider lizenzierten Frequenzspektrum arbeitet, muss bei der Implementierung eines DAS zumindest ein Mobilfunkbetreiber involviert sein.
Ein DAS wird darüber hinaus auch verwendet, um die Mobilfunkkapazität an Orten zu ergänzen, an denen sich viele Menschen versammeln, wie beispielsweise in Flughäfen, Bahnhöfen, Sportstadien, Konzerthallen oder Messegeländen. Da derartige Versammlungsstätten von Nutzern unterschiedlicher Mobilfunk-Provider genutzt werden, werden diese DAS auch häufig multiproviderfähig ausgebildet. Dabei verbindet jeder Mobilfunk-Provider seine eigenen Basisstationen mit dem gemeinsamen HF-Verteilsystem.
Üblicherweise übernehmen die Mobilfunk-Provider auch die Kosten für die Installation und die Wartung des DAS. In der Regel trägt der Mobilfunk-Provider aber nur dann die Kosten, wenn das DAS eine signifikante Versorgungslücke füllt und es eine große Anzahl an Nutzern gibt.
Small-Cell-Systeme
Bei einem Small-Cell-System wird das Funksignal über kleine Basisstationen mit niedrigen Ausgangsleistungen abgestrahlt. Die Basisstationen sind direkt mit dem Radio Access Network (RAN) eines Mobilfunkbetreibers verbunden, welche entweder über eine Glasfaserverbindung, eine Kupferkabelverbindung oder ein vermaschtes Mobilfunknetz realisiert wird.
Small-Cell-Systeme sind sowohl für die Indoor- als auch die Outdoor-Versorgung einsetzbar. Sie erlangen im Kontext von 5G-Campusnetzen aufgrund ihrer geringeren Sendeleistungen je Basisstation mit daraus resultierender begrenzter Reichweite zunehmend an Bedeutung.
Die Basisstation stellt das Herz des Systems dar und befindet sich für gewöhnlich im zentralen Gebäudeverteiler eines Gebäudes, gefolgt von den Radio Hubs, welche standardmäßig in den Etagenverteilern montiert werden. Remote Radio Units (RRU) schließen das System ab und werden ähnlich wie WLAN-Access-Points über Kupferkabel aus der strukturierten Verkabelung an den Decken von Fluren oder Büros der jeweiligen Etage montiert. Aufgrund dieser Konstellation ist das System sehr gut geeignet, um auf strukturierten Gebäude-Verkabelungen implementiert zu werden.
Abb.: Grundsatzarchitektur Indoor-Small-Cell-System
Small-Cell-Systeme werden primär von Ericsson mit seinem Radio Dot System (RDS) und von Huawei mit dem Produktnamen LampSite angeboten. Beide Lösungen basieren auf einem Indoor-Small-Cell-System, welches benutzt wird, um das empfangene Mobilfunksignal auf mehrere Antennen im Inneren eines Gebäudes zu verteilen. Die drei deutschen Mobilfunkprovider Telekom, Vodafone und Telefonica unterstützen die Indoor-Small-Cell-Systeme von Huawei und Ericsson. Die Provider haben das Radio Access Network (RAN) in Deutschland überschlägig in zwei Hälften aufgeteilt. In der einen wird Hardware von Ericsson und in der anderen von Huawei eingesetzt. In Analogie zu dieser Aufteilung finden auch die Small-Cell-Systeme der beider Hersteller Verwendung.
Aspekte der Planung von Small-Cell-Systemen
Zu Beginn sollte die Funkversorgung der von außen in das jeweilige Gebäude strahlenden Mobilfunk-Basisstation innerhalb des betrachteten Gebäudes messtechnisch erfasst werden. Im einfachsten Fall erfolgt dies durch Prüfen des Mobilfunkempfangs mittels einer auf einem Smartphone installierten App.
Die Planung von Small-Cell-Systemen in unterversorgten Gebäuden oder Campusbereichen erfolgt mit Hilfe einer Simulation unter Einsatz einer speziellen Software, wie z. B. derjenigen von iBwave. Anhand von Grundrissplänen in Kombination mit Informationen zur bauphysikalischen Beschaffenheit von Gebäudestrukturen wird dabei die Funkwellenausbreitung in verschiedenen Frequenzbereichen simuliert. Auf Basis einer solchen Simulation werden die Positionen der RRUs, Radio Hubs und der Basisstation sowie die damit zusammenhängende Verkabelung festgelegt.
Fazit
Die Provider setzen insbesondere bei großen Installationen auf DAS-Systeme. Am Markt ist jedoch, insbesondere für kleinere bis mittelgroße Projekte, zunehmend die Tendenz hin zu Small-Cell-Systemen erkennbar. Indiz hierfür ist der Umstand, dass Provider in ihren neuen Campuslösungen auf Small-Cell-Systeme setzen und diese in der Regel kostengünstiger sind als ausgewachsene DAS-Systeme sowie wichtige Funktionen von 5G unterstützen.
Die Small-Cell-Systeme sind optimal dafür geeignet, die aus der Einführung von 5G und insbesondere 5G-Campusnetzen resultierenden Herausforderungen der Indoor-Versorgung zu meistern. Für den Privathaushalt sind in Bayern übrigens bereits 5G-Booster verfügbar, um den heimischen 5G-Empfang zu verbessern.
Stephan Plaspohl
Management Consultant