LTE ist die vierte Generation der Mobilfunktechnologie und wird daher auch als „4G“ bezeichnet. Das Kürzel LTE steht für „Long Term Evolution“, übersetzt etwa „Langfristige Entwicklung“). Diese Bezeichnung drückt aus, dass mit dem LTE-Standard die Grundlage für viele Technik-Bausteine gelegte wurde, die auch bei 5G und nachfolgenden Mobilfunkgenerationen zum Einsatz kommen.
In Deutschland und seinen Nachbarländern wurde LTE im Jahr 2010 eingeführt und seither kontinuierlich ausgebaut. Auch nach der Einführung von 5G wird 4G/LTE weiterhin angeboten, um auch Smartphones, Notebooks, Tablets, vernetzte Autos und andere mobile Endgeräte versorgen zu können, die 5G nicht unterstützen. Zudem liefert LTE eine hochwertige Mobilfunk-Grundversorgung an Orten, an denen noch kein 5G-Netz zu empfangen ist. Mit der Frequenzaufteilungstechnik DSS (Dynamic Spectrum Sharing) ist je nach Bedarf auch ein Parallelbetrieb von 4G und 5G innerhalb derselben Funkzelle möglich.
Steigende Datenraten und sinkende Reaktionszeiten
Im Vergleich zum technischen Vorgänger UMTS/3G bietet LTE deutlich höhere Datenraten und beschleunigte Reaktionszeiten – in der Fachsprache: kürzere Latenzen.
In der ersten Ausbaustufe unterstützte LTE bis zu 300 Mbit/s für Downloads und bis zu 75 Mbit/s für Uploads – wobei frühe LTE-Smartphones und auch die ersten Realisationen im Mobilfunknetz zum Teil noch unterhalb dieser Datenraten blieben. Die Reaktionszeit, mit der ein LTE-Mobilfunknetz Anfragen beantworten kann – die sogenannte Latenz –, liegt je nach Netzarchitektur in einer Größenordnung von 20 bis 60 Millisekunden. Dank diesen kürzeren Latenzen wurden mit LTE beispielsweise Videotelefonate oder Online-Games auf Mobiltelefonen nutzbar. Auch der Aufbau von Webseiten gelang nun zügiger als etwa noch mit 3G/UMTS. Grundsätzlich werden Daten in LTE-Nutzen ausschließlich in Form von Datenpaketen auf Basis des Internet-Protokolls (IP) transportiert.
Neben den zum Einführungszeitpunkt noch relativ jungen Smartphones ließ sich das neue Netz insbesondere auch mit USB-Surfsticks oder separaten Mobilfunkmodems nutzen, um Laptops über das LTE-Mobilfunknetz online zu bringen. Heute gibt es auch viele Notebooks und Tablets, in denen ein LTE-Modem bereits ab Werk eingebaut ist.
Der LTE-Standard basiert auf dem Codierungsverfahren OFDMA sowie der Mehrantennentechnik MIMO („Multiple Input Multiple Output“). Sie ermöglicht es, Funksignale besser in Richtung des versorgten Endgeräts auszurichten. Dies verbessert Qualität und Datenrate der drahtlosen Verbindung und erhöht zudem die Datenkapazität, die von einer LTE-Funkzelle bereitgestellt werden kann.
Weiterentwicklungen: VoLTE und LTE-Advanced
Für Telefonate mussten frühe LTE-Smartphones noch auf einen der Vorgängerstandards 3G oder 2G zurückschalteten („Circuit-Switched Fallback, kurz CSFB – Rückfall auf leitungsvermittelte Verbindungen). Seit 2015/2016 unterstützen die Mobilfunknetze und Endgeräte jedoch die Technik „Voice over LTE“ (VoLTE) und somit die Möglichkeit, digitale Telefonate direkt über den LTE/4G-Standard zu transportieren. Dies ermöglichte mit „HD-Voice“ (beziehungsweise dem Sprach-„Codec“ AMR-WB – Adaptive Multi Rade Wideband) und „Enhanced Voice Services“, kurz EVS, auch eine deutlich verbesserte Sprachqualität beim mobilen Telefonieren.
2014 wurde der Standard auf „LTE-Advanced“ (übersetzt etwa: fortgeschrittenes LTE) erweitert. Die Datenraten stiegen bis auf 1000 Mbit/s (1 Gbit/s) im Downlink und bis auf etwa 400 Mbit/s im Uplink. Diese höheren Geschwindigkeiten lassen sich auch deshalb erzielen, weil durch Kanalbündelung die Übertragungskapazitäten mehrerer Frequenzbereiche kombiniert werden. Moderne Smartphones ermöglichen LTE-Kanalbündelung auf bis zu vier unterschiedlichen Trägerfrequenzen.
Ausbau in der Fläche plus Verstärkung an Hotspots
Für die Versorgung großer Flächen, insbesondere auch im ländlichen Bereich, setzt der LTE-Ausbau in Deutschland vor allem auf den Frequenzbereich um 800 MHz, bei einigen Anbietern auch um 700 oder 900 MHz. Ein Teil dieser Frequenzen wurde durch die sogenannte „digitale Dividende“ verfügbar – die Umwidmung von Funkspektrum von ehemals per Antenne ausgestrahlten TV-Signalen („terrestrischem TV“) zugunsten des Mobilfunks.
Für den weiteren LTE-Ausbau nutzen die Netzbetreiber zusätzlich die Frequenzbereiche um 1,8 GHz und 2,6 GHz. Da sich die Ausbreitungseigenschaften elektromagnetischer Wellen mit steigender Frequenz verschlechtern, werden diese Frequenzbereich vor allem für kleinere, städtische Zellen und das Auffüllen der Netzversorgung an sogenannten Hotspots (also Orten erhöhter Mobilfunknachfrage wie etwa an Bahnhöfen, Einkaufszentren und ähnlichen Orten) genutzt.
Voraussichtlich wird LTE in den deutschen Mobilfunknetzen noch viele Jahre in Ergänzung zu 5G sowie zu GSM/2G angeboten werden.