Grundsätzliches

Szenario kein Verkehr Browsen SD-Video Download

FTP Download

mittlere Empfangsleistung -58,3 dBm -57,5 dBm -56,4 dBm -47,8 dBm Differenz zu „kein Verkehr“ 0,0 dB 0,8 dB 1,9 dB 10,5 dB Tabelle 3.17: Mittlere Immissionen bei unterschiedlicher Auslastung der LTE-Basisstation

Fazit:

• Im hier untersuchten Szenario führt ein einzelner Nutzer durch typische Internetnutzun-gen (Browsen, SD-Video Download) nur zu einer vergleichsweise gerinInternetnutzun-gen Änderung der zeitgemittelten Immission (0,8 bis 1,9 dB) durch die Basisstation. Der Momentanwert der Immission kann zwar um über 10 dB ansteigen, allerdings erfolgt dies nur kurzzeitig.

• Neben der Zahl der Nutzer und ihrer Kapazitätsanforderungen bestimmt vor allem auch die Konfiguration des Netzes die Differenz zwischen Momentan- und Maximalimmission.

Parameter wie Kanalbandbreite, PDCCH-Konfiguration (1 oder 3 Symbole), MIMO und EPRE-Einstellungen bestimmen das Verhältnis von Signalisierung zu maximal mögli-chem Verkehr, so dass sich in anderen Netzen andere Zahlenwerte ergeben können.

3.6 Immission durch Basisstationen von Femtozellen

Daher wurden in den letzten Jahren Lösungen vorgeschlagen, im Indoorbereich mittels so genannter „Femtozellen“ eine eigenständige Funkzelle zu realisieren, die unabhängig von der Außenzelle im Gebäudeinneren ausreichend Pegel und zusätzliche Bandbreite zur Verfügung stellt. Femtozellen stellen quasi extrem kleine Pikozellen dar, die bereits aus der GSM-Technik seit langem bekannt sind und häufig zur Versorgung von Orten mit besonders hohem Verkehrsaufkommen (Bahnhöfe, Flugplätze, Stadien) eingesetzt werden. Mit Femtozellen reduziert sich der Versorgungsbereich auf einen oder wenige Räume innerhalb eines Gebäudes, also beispielsweise den privaten Wohnbereich, kleine Büros und Geschäf-te. Femtozellen können so konfiguriert werden, dass sie den Zugang zum Netz nur einem beschränkten Personenkreis gestatten oder - wie eine öffentliche Funkzelle - auch jeden Kunden des Betreibers annehmen.

Zum Betrieb einer Femtozelle benötigt man einen oder mehrere Accesspoints (AP), die für die Abwicklung der Funkkommunikation im Gebäude verantwortlich sind (siehe Bild 3.35).

Mit dem Kernnetzwerk des Betreibers ist der AP im Regelfall über eine oder mehrere xDSL-Leitungen des öffentlichen Telekommunikationsnetzes verbunden.

Bild 3.35: Immissionsmessung in der Nähe eines UMTS-Femtozellen-AP

Nachfragen bei den deutschen Netzbetreibern ergaben, dass derzeit nur ein Betreiber in Deutschland eine größere Zahl an Femtozellen (ca. 150) in Betrieb hat. Dabei handelt es sich ausschließlich um UMTS-Femtozellen. LTE-Femtozellen sind derzeit nicht verfügbar.

Ein nur sehr geringer Teil davon wird an Kundenstandorten (z.B. kleinere Büros oder Privat-wohnungen) eingesetzt, die meisten dienen der Sicherstellung einer ausreichenden

Funk-versorgung für konzerneigne Telefonläden oder Partnershops. Die Femtozelle wurde vom Betreiber nie im Privat- oder Geschäftskundenbereich aktiv vermarktet, da der Betreiber bisher die Probleme dieses Netzelementes gegenüber dem Nutzen als dominant ansah.

Allerdings hat ein zweiter deutscher Betreiber im August 2012 öffentlich angekündigt, in absehbarer Zukunft UMTS-Femtozellen Geschäftskunden zur Verfügung zu stellen [VOD 12].

Für die vergleichenden Immissionsmessungen konnten daher keine Femtozellenstandorte in Privatwohnungen herangezogen werden, da der Betreiber keine geeigneten Standorte benennen konnte. Stattdessen wurden eine Femtozelle im Bereich einer kleinen Firma (Büroumfeld) sowie 3 Femtozellen in Telefonläden vermessen. An allen Standorten war als Accesspoint der gleiche Typ im Einsatz (Hersteller: Huawei). Vom Betreiber wurde angege-ben, dass dieser mit einer maximalen Sendeleistung von 0,1 Watt arbeitet. Die Ergebnisse der Immissionsmessungen sind in den Abschnitten 3.6.2 und 3.6.3 dargestellt.

Ab dem Jahr 2008 konnte ein gewisser Hype um Femtozellen in den Fachmedien festgestellt werden. Man stieß immer wieder auf Artikel, die den Durchbruch der Femtozellentechnologie auf dem Markt als unmittelbar bevorstehend ankündigten. Gelegentlich war von einer völli-gen Revolution der Zellstruktur zu lesen, bis hin zu der Vision, dass ein Netz in manchen Regionen nur noch aus Femtozellen bestehen würde. Im Lauf der Jahre kristallisierte sich jedoch mehr und mehr heraus, das Femtozellen nur bei Schwachstellen in der klassischen Makrozellstruktur sinnvoll eingesetzt werden können. Eine Schwäche der Femtozelle liegt darin, dass die Betreiber bei UMTS bisher meist keinen Frequenzkanal zur Verfügung haben, den sie exklusiv für die Femtozellen zur Verfügung stellen können. Damit im Ge-samtnetz ein störungsfreier Betrieb erhalten bleibt, müssen hinzukommende Femtozellen bei einer schon bestehenden Makrozellenstruktur bezüglich ihrer verwendeten Scramblingcodes geplant werden. Dies führt zu gesteigerten Kosten für den Einsatz der Femtozellen. In Ländern, in denen Betreiber Kanäle exklusiv für Femtozellen zur Verfügung stellen können, fällt dieser Planungsaufwand nicht an.

Die aktuell in Betrieb befindlichen Femtozellen werden im derzeitigen Einsatzszenario auch vom Betreiber fernüberwacht, damit dieser den im Nutzungsvertrag zugesicherten Service auch garantieren kann. Schaltet ein Kunde beispielsweise seine Femtozelle ab, weil er sie längere Zeit nicht nutzt (Urlaub), erscheint beim Netzbetreiber ein Alarm. Der Anbieter erhält keine Informationen über die Gründe der Abschaltung vom Kunden, so dass er eventuell weitere Schritte veranlasst, um die scheinbare Störung zu beheben. Dies produziert wiede-rum zusätzliche Kosten für den Anbieter.

Ein weiteres Problem, das für den Betreiber von großer Bedeutung ist, liegt in der Sicherheit.

Durch die Anbindung der Femtozellen über das Internet ergeben sich große Herausforde-rungen, um entsprechende Schutzmechanismen zu installieren, damit keine unerlaubten Zugriffe auf das Kernnetz des Betreibers stattfinden. Nach Auskunft eines Betreibers sind bereits Fälle bekannt, bei denen es Sicherheitsexperten gelungen ist, über eine Femtozelle in das Kernnetzwerk des Mobilfunkanbieters einzudringen. Es ist eigentlich vorgesehen, dass der AP die gleiche Internetverbindung nutzt, die auch der Kunde für seine privaten Zwecke verwendet. Diesem Risiko entziehen sich aber meist die Netzbetreiber, indem sie für den AP einen eigenen Breitbandzugang bereitstellen. Dies wiederum bringt auch einen

Vorteil für den Kunden am Standort, da seine private Leitung nicht mit dem Verkehr der Femtozelle belastet wird.

Außerdem ist der sinnvolle Einsatz von Femtozellen an das Vorhandensein einer ausrei-chend schnellen xDSL-Verbindung gekoppelt. Potenzielle Kunden im ländlichen Umfeld, die beispielsweise nur xDSL-Anschlüsse mit weniger als 2 Mbit/s zur Verfügung haben, können auch keine UMTS-Femtozelle sinnvoll betreiben. Eine Verbesserung der Mobilfunkversor-gung ist somit nicht möglich.

Es bleibt also abzuwarten, ob in Zukunft in Deutschland Femtozellen im Privat- und kleinge-werblichen Bereich überhaupt in nennenswerter Anzahl eingesetzt werden.

Grundsätzlich ist die Exposition der Allgemeinbevölkerung bezüglich hochfrequenter elekt-romagnetischer Felder für Deutschland in der 26. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (Verordnung über elektromagnetische Felder - 26. BImSchV) geregelt [26. BImSchV]. Dabei ist allerdings zu beachten, dass für Kleinleistungsfunksende-anlagen (z.B. GSM-/UMTS-Indoorrepeater, DECT- oder WLAN-Basisstationen, aber auch die hier betrachteten Femtozellenbasisstationen) bzw. die dazugehörigen Endgeräte, anders als z.B. für die auf Dächern oder Masten installierten Mobilfunk-Basisstationen, in Deutsch-land die 26. BImSchV nicht anwendbar ist, solange es sich hierbei nicht um fest installierte Hochfrequenzanlagen mit einer Sendeleistung von 10 W isotroper Strahlungsleistung (EIRP) oder mehr handelt (was bei den hier betrachteten Femtozellen-, DECT- und WLAN-Basisstationen der Fall ist). Anzuwenden sind daher für Funksysteme kleiner Leistung vielmehr die Normen DIN EN 50392 [EN 50392] bzw. auch DIN EN 50385 [EN 50385], die bezüglich der Grenzwerte auf die EU-Ratsempfehlung 99/519/EG [99/519/EG] verweisen, die ihrerseits auf den ICNIRP-Empfehlungen basieren [ICNIRP 98]. Die Grenzwerte dieser beiden Empfehlungen sind im relevanten Frequenzbereich jedoch identisch mit den Grenz-werten der 26. BImSchV.

Somit sind letztlich dieselben Grenzwerte anzuwenden, die durch die 26. BImSchV für Sendeanlagen über 10 Watt EIRP vorgegeben werden. Dennoch werden in den folgenden Ergebnistabellen die Immissionen formal nicht auf die 26. BImSchV, sondern auf die EU-Ratsempfehlung bezogen, um keine Missverständnisse bezüglich der Anwendbarkeit der 26.

BImSchV aufkommen zu lassen.