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Erzwungenes Wechseln

Zusätzlich zur Reduzierung der Sendeleistung der Femto-Zelle kann über das „Uplink Power Capping“ die Sendeleistung der Endgeräte, die mit der Femto-Zelle verbunden sind, reduziert werden. Somit wird gewährleistet, dass Femto-Nutzer, die sich am Rand der Femto-Zellen befinden, nicht durch erhöhte Uplink-Sendeleistung die Makro-Umgebung stören – stattdessen erfolgt das Handover zur Makro-Zelle frühzeitig.

Um das zu erreichen, gibt die Femto-Zelle allen angebundenen Endgeräten die maximale Sendeleistung vor. Dafür setzt sie Broadcasts ein. „Dynamic Receiver Gain Management“ regelt die Verstärkung und damit auch die Empfindlichkeit des Femto-Zellen-Empfängers, beispielsweise wenn sich ein Endgerät in direkter Nähe oder weiter entfernt zur Femto-Zelle befindet. So kann der Femto-Empfänger in unterschiedlichen Anwendungsszenarien ohne Erhöhung der Sendeleistung der Endgeräte arbeiten und unnötige Interferenzen minimieren.

Zusätzlich meint das 3GPP, dass Femto-Zellen auch mit sehr starken Signalen naher, Femto-fremder Endgeräte umgehen können sollten. Das gewährleisten die „Extended Tests for Dynamic Range“ beschriebenen Verfahren, die im Release 8/9 TR 25.104 schon für übliche Basisstationen spezifiziert worden sind.

Ein weiteres Interferenz-Problem ist der Übertragungstechnik der UMTS-Netze geschuldet, dem Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA). Dabei setzt man Scrambling Codes ein, um die Signale der Zellen untereinander (synchrones CDMA) und die der Teilnehmer untereinander zu trennen; jedes Element hat seinen eigenen Code aus einem begrenzten Kontingent. Anhand seines Codes pickt sich der Empfänger die für ihn bestimmten Signale aus dem gesamten Datenstrom heraus. Das Kontingent kann in nichtüberlappenden Abdeckungsbereichen eines Netzes mehrfach verwendet werden.

Teile dieses Kontingents sind für Femto-Zellen reserviert (Scrambling-Code-Bäume); sie werden abhängig von deren Funkumgebung automatisch ausgewählt. Diese Reserven sind aber begrenzt, sodass unerwünschte Überlagerungen entstehen können, wenn sich in einem Gebiet sehr viele Femto-Zellen befinden. Zusätzlich kann die Orthogonalität dieser Codes aufgrund der Multipfad-Ausbreitung der Signale nicht immer garantiert werden [4]. Sendet eine Zelle extrem stark, hilft auch die Orthogonalität nichts mehr und die anderen erwähnten Techniken rücken wieder in den Vordergrund – also Herabsetzung des Signalpegels zur Schonung fremder Ohren.

Erste Studien und Tests des Femto Forums und des 3GPP zeigen unter anderem, dass eine zuverlässige Integration von Femto-Zellen in eine Makro-Umgebung erreicht und Interferenzen auch zwischen Femto-Zellen abgeschwächt werden können. Daraus folgt eine Leistungssteigerung für Makro- und Femto-Teilnehmer, was auch eine Steigerung der Gesamtleistung des Funknetzes und damit Kosteneinsparung bedeutet. Da jedoch keine bestimmten Algorithmen für die Implementierung vorgeschrieben sind, muss sich die Praxistauglichkeit dieser Techniken und Implementierungen noch erweisen.

Besonders gespannt sehen die Netzbetreiber dem massenhaften Betrieb von Femto-Zellen in Ballungsgebieten entgegen – weil weder dazu, noch zur Integration vieler Zellen in Core Networks Erfahrungen vorliegen. Die Integrationsprozesse gleichen noch Versuchsaufbauten, einiges Know-how müssen sich die Netzbetreiber erst noch mühsam aneignen.

Ausblick

Die Grundlagen für Femto-Zellen sind gelegt. T-Mobile zeigte im Dezember 2009 mit umfassenden Interoperabilitätstests zwischen Femto-Komponenten von Ubiquisys und Huawei erste Bewegungen in diese Richtung. In der offiziellen Pressemitteilung war sich Klaus-Jürgen Krath von T-Mobile der Sache schon recht sicher: Die Tests werden erstmals belegen, dass die Femto-Zellen-Interoperabilität Wirklichkeit werden kann [5]. In einigen Monaten wird sich zeigen, ob er Recht behält.

Literatur

1. Dusan Zivadinovic, UMTS für daheim, Mini-Basisstationen verbessern Handy-Telefonate, heise mobil 2010
2. Matthias Wellens, Petri Mähönen, Weiche Hardware, Funkmodule passen sich dynamisch an ihre Umgebung an, heise mobil 2010
3. Saunders, Carlaw, Giustina, Raj Bhat, Srinivasa Rao, Siegberg, Femtocells, Opportunities and Challenges for Business and Technology, Wiley, 2009
4. Mikko Järvinen, Femtocell Deployment in 3rd Generation Networks, Helsinki University of Technology, 03. 06. 2009
5. Pressemitteilung T-Mobile, T-Mobile, Ubiquisys and Huawei Co-Operate on Femtocell Interoperability Tests, www.telekom.com/dtag/cms/content/dt/en/596270?archivArticleID=792872, 11. 12. 2009
   

(dz)