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  5. › Artemis pCell: US-Unternehmen verspricht…

Wenn ich das richtig verstanden habe...

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  1. Wenn ich das richtig verstanden habe...

    Autor: resumelog 21.02.14 - 01:06

    ... dann ist hier (auch von der Redaktion) bisher die Funktionsweise dieses neuen Ansatzes noch nicht vollkommen begriffen worden, weshalb auch die potenziell enorme Tragweite dieser Entwicklung noch nicht klar geworden ist.

    Zum einen ist der Ansatz in meinen Augen nicht mit Mikro- oder Femtozellen zu vergleichen. Diese versuchen lediglich mit bisheriger Technik Funklöcher z.B. in Gebäuden zu schließen, wo die LTE-Frequenzen im Gigahertzbereich schlecht hinkommen.

    Zum anderen ist pCell nicht der Nachfolger von DIDO wie es 2011 vorgestellt wurde sondern nur die konsequent zur Marktreife entwickelte Fassung exakt des damals vorgestellten DIDO Konzepts, wie es im Golemartikel von damals schon recht gut erklärt, vom Autor dieses neuen Artikels aber anscheinend nicht vollkommen durchschaut wurde.

    Zum besseren Verständnis muss man sich die jetzige Situation vor Augen halten. Das Mobilfunknetz eines Anbieters wird von mehr oder weniger dicht stehenden Sendemasten aufgespannt, wobei benachbarte Masten auf unterschiedlichen Frequenzen senden müssen, damit es nicht zu Interferenz also Funkstörung kommt. Nimmt man z.B. eine Bienenwabenförmige Anordnung der Funkzellen an, so muss ein Mobilfunkprovider die ihm zur Verfügung stehenden Frequenzen schonmal auf 7 Frequenzblöcke (1 in der Mitte + 6 Umgebende) aufteilen, um Überschneidung zu vermeiden. Jeder Mast ist so von einer Funkzelle umgeben, in der sich alle eingebuchten Teilnehmer die zur Verfügung stehende Bandbreite in diesem Frequenzblock teilen müssen, z.B. 100 Mbit/s im ideal LTE-Fall. Ist mehr als ein Teilnehmer in einer Funkzelle eingebucht, so wird sich abgewechselt indem Zeitfenster zum senden ausgehandelt werden. Entsprechend teilt sich die maximal mögliche Bandbreite auf alle Teilnehmer einer Zelle auf. Neben diesem Bandbreitenabfall und Latenzzeitanstieg bei überfüllten Funkzellen lassen sich außerdem trotz intelligenter Planung Funklöcher durch Gebäude oder Gelände nicht vollständig ausschließen.

    Nun zum Besonderen des neuen Ansatzes. Anstatt Interferenzen gleicher Frequenzen durch räumlichen Abstand zu minimieren werden sie bewusst herbeigeführt und genutzt, indem alle Sendemasten in einem Gebiet (könnten auch WLan-Router sein) überlappend im selben Frequenzband funken. Dies kann zum einen das gesamte Band sein, dass einem Mobilfunkanbieter zur Verfügung steht, was alleine schonmal die Bandbreite vervielfachen würde. Vielleicht lehne ich mich da zu weit aus dem Fenster aber prinzipiell könnte man die Technik wahrscheinlich auf einen Großteil des nutzbaren Frequenzspektrums (was heute extrem zerstückelt ist, da ja jeder etwas vom begrenzten Frequenzkuchen abhaben will) ausweiten und einfach sämtliche Kommunikation (Radio, Fernsehen, Internet, Wifi, jede Funkkommunikation, u name it) über diesen Megakanal mit vereinheitlichter Technik verbreiten. Da sollten schon einige Gbit/s wenn nicht sogar Tbit/s zusammenkommen, die jeder gleichermaßen nutzen könnte. Genügend Backbone-Kapazität sollte über Glasfaser an die Sendemasten lieferbar sein.
    Das geniale dieser Technologie ist nämlich, dass sich durch intelligente Ansteuerung der Sendemasten, das von ihnen ausgesandte elektromagnetische Feld derart Gestalten lässt, dass sich durch Interferenz exakt um jede (beliebig viele) Empfangsantenne (Handy, Laptop, Tablet, etc.) das Nutzsignal voller Bandbreite lokal manifestiert. Das ist es was Herr Perlman als P(ersonal)Cell vermarktet und hat nichts mit Femtozellen oder Funkzellen im allgemeinen gemeinsam. Das mag jetzt evtl. etwas abgehoben klingen, ist aber im Bereich des physikalisch möglichen und wird auch in anderen Bereichen (Akustik, Optik) unter dem Begriff Wellenfeldsynthese erforscht und entwickelt.
    Die dafür notwendigen Berechnungen sind höchst komplex weshalb ganze Rechenzentren in der Cloud dafür notwendig sind. Dennoch scheint sich der Aufwand zu rechnen.

    Ein weiterer Effekt scheint zu sein, dass die Informationsmenge, die an die Sendemasten per Glasfaser geschickt werden muss nicht von der Anzahl der Nutzer abhängig ist. Es ändert sich nur der Informationsinhalt um die Zentimetergroßen pCells der Bewegung der Empfänger anzupassen bzw. neu hinzukommende zu schaffen.
    Außerdem können die Sendeantennen beliebig platziert werden, so dass es einfacher wird Funklöcher zu schließen.

    Alles in allem sind das deutliche Vorteile und ein revolutionär neuer Ansatz gegenüber bisheriger Technologie, die durch immer neue Tricks und Kniffe versucht aus dem begrenzten Frequenzspektrum mehr Bandbreite zu quetschen. Plötzlich wäre genug Frequenzspektrum für alle da und dieser physikalische Flaschenhals wäre elegant umgangen.

    Wenn ich da etwas falsch verstanden haben sollte lasse ich mich gerne eines Besseren belehren. Wenn nicht, bleibe ich begeistert über eine derartige technologische Revolution, die ein echter Gamechanger werden könnte. ^^

  2. Re: Wenn ich das richtig verstanden habe...

    Autor: southy 21.02.14 - 01:22

    Sehr gute Erklärung, vielen Dank.

    Ich meine, über solche Überlegungen vor einigen Wochen mal etwas in einem Fachblog gelesen zu haben...

    Alternativ zu der von Dir geschilderten Variante dachte ich (siehe meinen Beitrag) noch eher konventionell: Eine Kombination aus phased Array Antennen, mit beamforming und natürlich code-multiplexed Signalen könnte u.U. ein ähnliches Ergebnis haben - mal so rein theoretisch.
    Allerdings wäre da die Kapazität zwar größer als bisher, aber ein Wundermittel wäre das auch nicht (codemultiplex hat auch Grenzen).

    Wenn man sich die Fotos von den Stationen ansieht, spricht das von der Bauform her vielleicht eher gegen phased Array Antennen, die(se hier) sind ja recht flach... Andererseits kann ich mir noch nicht ganz vorstellen, daß man tatsächlich heute schon Wellenfeldsynthese bei der Frequenz hinbekommen würde, das ist ja schon eine ordentliche Hausnummer an Rechenleistung was da nötig wäre...

    Ich bin auf jeden Fall sehr gespannt, das könnte tatsächlich ein game changer werden, da hast Du absolut recht.



    1 mal bearbeitet, zuletzt am 21.02.14 01:23 durch southy.

  3. Re: Wenn ich das richtig verstanden habe...

    Autor: mag 21.02.14 - 04:01

    Ich denke, im Großen und Ganzen hast du das richtig erfasst.

    Was meines Erachtens jedoch noch Erwähnung finden sollte, ist der nicht unerhebliche Fakt, dass das Verfahren in einem abgegrenzten Bereich nur so vielen Benutzern die volle Bandbreite des verwendeten Spektrums zur Verfügung stellen kann wie dieser Bereich von Sendern abgedeckt ist. Oder einfacher: Um 10 Benutzer zu versorgen, braucht es auch 10 Antennen in Reichweite.

    Auch ist es nicht völlig unerheblich, wie die Sender aufgestellt sind. Um durch Interferenz gut lokalisierte Hotspots zu erzeugen, müssen die Sender meines Erachtens nach halbwegs gleichmäßig verteilt sein. Aber das ist sicherlich kein nennenswertes Problem.

    Schwerer wiegt die erste Einschränkung mit der Anzahl der Antennen. Im Prinzip gilt sowohl für das herkömmliche Verfahren als auch DIDO: Will ein Provider alle seine Kunden mit der maximal möglichen Bandbreite versorgen, braucht er so viele Sender wie er Kunden hat.

    Das Versprechen "volles Spektrum für alle" erscheint mir daher etwas weit hergeholt. Die übrigen potenziellen Verbesserungen reichen allerdings schon, um einem den Mund wässrig zu machen. Das wären zum einen der wesentlich bessere Umgang mit größeren Ansammlungen von Benutzern (womit herkömmliche Netze arge Probleme haben) und zum anderen eine deutlich bessere Empfangsqualität bzw. deutliche Minderung von Funklöchern.

    Zumindest hierzulande dürfte jedoch ein weiteres Problem auftreten. Während bisherige Netze darauf ausgelegt sind, Interferenzen zu vermeiden, und somit jede Zelle nur so weit wie gerade nötig sendet, sind die pCells geradezu auf möglichst viel Überlappung angewiesen. Wenn ich das richtig sehe, heißt das, dass die maximalen Sendeleistungen der einzelnen Zellen deutlich höher sein müssen als bei einem mit gleich vielen Zellen ausgestatteten herkömmlichen Netz. Ich kann mir gut vorstellen, dass die mittlere Strahlungsdichte pro Volumen in etwa identisch sein wird, aber das wird die Elektrosmoggegner hierzulande dann nicht mehr interessieren... ;)

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