Mobilfunkmessung wird immer komplexer
12.06.2019
Anfang Juni schloss die Bundesnetzagentur die Versteigerung von neuen Mobilfunkfrequenzen ab. Die drei großen Betreiber Telekom, Vodafone, Telefonica Deutschland und ein Neueinsteiger (Drillisch Netz AG) sicherten sich Frequenzen im Bereich von 700, 2100 und 3600 Megahertz (Mhz). Spätestens ab 2020 wollen die genannten Firmen LTE weiter ausbauen und zusätzlich den neuen Funkstandard 5G kommerziell nutzen. Zum Einsatz kommen dann größere Bandbreiten bis zu 100 Megahertz und eine neue Antennentechnik. Die genannten Entwicklungen in der Hochfrequenzmesstechnik stellen Baubiologen vor große Herausforderungen. Kostengünstige Spektrumanalysatoren mit einem Messbereich von 100 Megahertz bis drei Gigahertz und einer Signalauflösung bis zu drei Megahertz stoßen dann an ihre Grenzen. Im Rahmen der Iphöfer Messtechnik-Seminare IMS Ende Mai 2019 stellte Professor Matthias Wuschek von der Fachhochschule Deggendorf vor, welche Tücken bei der Immissionsmessung zukünftig zu beachten sind.
Mit "Beamforming" kommt eine neue Art der Datenaussendung zum Einsatz. Bisher strahlten die Antennen das Signal breit in den Raum ab und fanden durch spezielle Codierungen das Empfängergerät. Jetzt wird jeder Strahl (=Beam) individuell auf den Empfänger abgestimmt. Die Funkwellen kommen mit einem maximalen Öffnungswinkel von 13 Grad gebündelt beim Empfangsgerät an.
Beim Messen ergibt sich folgende Schwierigkeit: Das Messgerät wird möglicherweise nicht die maximale Mobilfunkimmission erfassen, wenn am Messpunkt gerade keine Anfrage eines Endgerätes vorliegt. Professor Wuschek hält für diesen Fall einen Tipp bereit: man könnte den Funkstrahl "herzwingen", in dem man selbst mit dem Mobiltelefon ein Datenpaket abschickt und anschließend den von der Basisstation zurückgeschickten "Beam" mit dem Spektrumanalysator misst. Der Mobilfunkexperte weist auch auf eine weitere Tücke bei der Immissionsmessung hin. Die Basisstation leuchtet die Funkzelle mit dem Broadcast-Beam nicht in der ganzen Breite aus. Steht das Messgerät zufällig am Rand der Funkzelle, dann könnte der Immissionswert niedriger sein als an anderer Stelle. Der Traffic-Beam hingegen umfasst den gesamten Öffnungswinkel der Funkzelle und reicht somit über den Broadcast-Beam hinaus.
www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Grundlagen/Frequenzplan/frequenzplan-node.html
www.lte-anbieter.info/technik/carrier-aggregation.php
www.drmoldan.de/iphoefer-messtechnik-seminare/programm/
www.baubiologie-regional.de/anbieter_liste.php
Richtiger Umgang mit der Antennentechnik "MiMo" und dem "Beamforming"
Die über den Äther versandten Datenpakete sollen sicher beim Empfänger ankommen. Damit der Datenverlust gering bleibt, wird das Signal bei der MiMo-Technik (Multiple Input – Multiple Output) sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung gleichzeitig ausgestrahlt. Der Funkstandard LTE sieht theoretisch ein Mehrantennen-Verfahren von maximal acht mal acht vor. Die aktuell im Betrieb befindliche Funktechnik arbeitet sowohl beim Sender als auch Empfänger mit jeweils zwei Antennen gleichzeitig.Mit "Beamforming" kommt eine neue Art der Datenaussendung zum Einsatz. Bisher strahlten die Antennen das Signal breit in den Raum ab und fanden durch spezielle Codierungen das Empfängergerät. Jetzt wird jeder Strahl (=Beam) individuell auf den Empfänger abgestimmt. Die Funkwellen kommen mit einem maximalen Öffnungswinkel von 13 Grad gebündelt beim Empfangsgerät an.
Beim Messen ergibt sich folgende Schwierigkeit: Das Messgerät wird möglicherweise nicht die maximale Mobilfunkimmission erfassen, wenn am Messpunkt gerade keine Anfrage eines Endgerätes vorliegt. Professor Wuschek hält für diesen Fall einen Tipp bereit: man könnte den Funkstrahl "herzwingen", in dem man selbst mit dem Mobiltelefon ein Datenpaket abschickt und anschließend den von der Basisstation zurückgeschickten "Beam" mit dem Spektrumanalysator misst. Der Mobilfunkexperte weist auch auf eine weitere Tücke bei der Immissionsmessung hin. Die Basisstation leuchtet die Funkzelle mit dem Broadcast-Beam nicht in der ganzen Breite aus. Steht das Messgerät zufällig am Rand der Funkzelle, dann könnte der Immissionswert niedriger sein als an anderer Stelle. Der Traffic-Beam hingegen umfasst den gesamten Öffnungswinkel der Funkzelle und reicht somit über den Broadcast-Beam hinaus.
Betreiber wollen Carrier Aggregation nutzen
Carrier-Aggregation ist ein weiterer Fortschritt hinsichtlich der besseren Ausnutzung von Frequenzbändern. Jeder Mobilfunkbetreiber in Deutschland besitzt aktuell nur 20 Megahertz in einem zusammenhängenden Frequenzbereich. GSM, UMTS und LTE als Vorläufer des aktuellen Funkstandards "LTE-advanced" können zur Datenübertragung nur ein homogenes, zusammenhängendes Frequenzband nutzen. LTE-Advanced kann mit Carrier Aggregation nun mehrere Frequenzbereiche auf unterschiedlichen Frequenzabschnitten zusammenfassen; zum Beispiel die Zusammenführung von 20 MHz bei 1,8 GHz und 20 MHz bei 2,6 GHz. In Summe entsteht ein virtuelles Nutzband mit 40 MHz Breite. LTE Advanced ermöglicht die Zusammenfassung von bis zu fünf "component carrier" zu einem Aggregat mit maximal 100 MHz. In der weiteren Zukunft wird sogar die Zusammenfassung von 32 Carrier mit einer Bandbreite bis 640 MHz erwartet. Der Messtechniker muss bei der Filterung von Signalen im Breitbandmessgerät beachten, dass in dem gemessenen Ausschnitt möglicherweise ein Teil der übertragenen Energie fehlt, da es in einem anderen Frequenzband übertragen wurde.Messgeräte auf den Prüfstand stellen
Die permanente Entwicklung der Hochfrequenztechnik bringt die baubiologische Messtechnik in Zugzwang. Wer sicher gehen will, ob die Messergebnisse richtig und die Gutachten korrekt sind, muss Spektrumanalysatoren oder Breitbandmessgeräte überprüfen lassen. Einmal jährlich bietet Dr. Dietrich Moldan im Rahmen seiner Iphöfer Messtechnik-Seminare IMS eine Qualitätssicherung an. Messgeräte, Kabel und Antennen werden mit Signalgeneratoren überprüft. Anhand von Vergleichstabellen und Grafiken sieht der Baubiologe, ob das eigene Messgerät vom Sollwert abweicht. Zusätzlich müssen die Seminarteilnehmer praktische Messaufgaben erledigen. An definierten Stationen sind die Signale von Mobilfunksendern, WLAN-Routern oder Schnurlostelefonen zu messen und zu bewerten. Die Besitzer von Breitbandmessgeräten treffen sich in der Seminarwoche ebenfalls zum Vergleich. Sie erfahren speziell beim Einsatz von Frequenzfiltern, mit welchen Korrekturfaktoren die gemessenen Werte beaufschlagt werden müssen.Weitere Informationen
www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Pressemitteilungen/DE/2019/20190612_Frequenzauktion.htmlwww.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Grundlagen/Frequenzplan/frequenzplan-node.html
www.lte-anbieter.info/technik/carrier-aggregation.php
www.drmoldan.de/iphoefer-messtechnik-seminare/programm/
www.baubiologie-regional.de/anbieter_liste.php
