Einführung in LTE Antennen

Sowohl unterwegs als auch zu Hause oder im Büro haben viele Menschen Probleme mit dem Empfang via 3G (UMTS etc.) und 4G (LTE). Die Telefonie und die Internet Verbindung leiden hierbei gleichermaßen. Wir erklären im Folgenden, wie der Mobilfunk Empfang im jeweiligen Anwendungsfall verbessert werden kann.

LTE in der Firma & zu Hause

DSL und Kabel sind in vielen Gebieten leider immer noch nicht oder nur mit geringer Übertragungsrate verfügbar. Haushalte und Unternehmen können allerdings, wenn ein ausreichend starkes Mobilfunk Signal außerhalb des Gebäudes anliegt, die komplette Internetversorgung inkl. WLAN Netzwerk und Telefonie mit LTE sichern.

Natürlich gibt es auch etwas einfachere und damit kostengünstigere Methoden, um lediglich den Empfang mit dem Handy oder dem Tablet zu verbessern. Hierbei sollte das Augenmerk aber nur noch in seltenen Fällen auf 3G gelegt werden. Wer sich für 4G rüstet, kann den 3G Empfang ebenfalls optimieren - doch dazu später mehr.

Maximale Leistung für das Mobilfunk Netzwerk

Die wichtigsten Voraussetzungen für ein stabiles Netzwerk via LTE sind ein ausreichend starkes LTE Signal außerhalb des Gebäudes und ein entsprechender Tarif. Idealerweise sollte das Datenvolumen nicht limitiert sein und wir empfehlen eine maximale Surfgeschwindigkeit von mindestens 30 MBit/s. Wenn diese Grundlage vorhanden ist, werden folgende Komponenten für ein leistungsstarkes LTE Netzwerk benötigt:

  • Mobilfunkrouter
  • Externe Antenne
  • 50 Ohm Koaxialkabel
  • Repeater
  • Innenantennen
  • LTE Router von AVM, Huawei & Co.

Die Mobilfunknutzung wird erst einmal durch die Netzbetreiber mit einer SIM Karte ermöglicht. Diese wird in einem Mobilfunkrouter untergebracht und bei ausreichend gutem Empfang steht dem Netzwerk nichts mehr im Wege. Man kann sich den Router entweder beim Netzanbieter zur Verfügung stellen lassen, oder man kauft sich ein eigens Gerät, z.B. bei AVM, Huawei, ZTE oder weiteren.

Preislich liegen LTE Tarife in etwa gleichauf mit DSL oder Kabeltarifen. Die LTE Tarife werden immer weiter angepasst und wer in einem gut versorgten Gebiet lebt bzw. seinen Unternehmenssitz hat, kann sein Netzwerk inkl. WLAN mittels Mobilfunk genauso bequem einrichten, wie es mit DSL oder Kabel Routern üblich ist.

Leider ist es in der Praxis aber nur selten so einfach. Wenn der nächste Sendemast zu weit entfernt ist oder das Mobilfunk Signal auf dem Weg zu uns zu sehr geschwächt wird, z.B. durch Bäume und umliegende Häuser, bringt uns der beste Tarif nichts. Spätestens am eigenen Gebäude scheitert dann oft die stabile Datenübertragung - vor allem dann, wenn der Router im Keller positioniert wurde. Der Empfang muss in diesem Falle also verbessert werden und dazu sind weitere Geräte nötig.

Um der Vollständigkeit genüge zu tun, wollen wir nicht unerwähnt lassen, dass prinzipiell auch mit einem 3G Mobilfunkvertrag und einem entsprechenden UMTS Router ein Mobilfunk Netzwerk eingerichtet werden kann. Bei dem heute üblichen Nutzerverhalten wird sich aber kaum jemand mit der Leistung eines solchen Netzwerkes zufrieden geben - und die ggf. zusätzlich anfallenden Kosten stünden auch in keinem vernünftigen Verhältnis.

Externe Mobilfunk Antennen

Befindet sich ein Sendemast in erreichbarer Nähe, doch unser Gebäude schirmt das Signal ab, kann eine externe Mobilfunk Antenne das Signal außerhalb des Gebäudes aufnehmen. Dieses können wir dann nach innen zum Router transportieren. Für den optimalen Empfang muss die Antenne möglichst hoch an der Hauswand oder auf dem Dach montiert werden.

Wenn es Stellen im Haus gibt, an denen ein solider Empfang vorhanden ist, kann natürlich auch eine Innenantenne verwendet werden. In diesem Falle spart man sich die Installation der Außenantenne und, wenn nicht bereits ein Mast auf dem Dach oder eine Wandhalterung am Gebäude existiert, die Kosten für das Montagematerial.

Ist der Empfang also irgendwo im Gebäude bereits stark genug, reicht eine Innenantenne zur Verbesserung des Empfangs einzelner Geräte vollkommen aus. Wenn ein komplettes Heimnetzwerk eingerichtet werden soll, wird es aber häufig schon sehr eng. Ein zusätzliches Problem kann die Position des Routers verursachen. Ein Router im Dachgeschoss in der Nähe des Fensters stellt das Optimum dar. Der "worst case" ist ein Router in einem innenliegenden Zimmer im Kellergeschoss.

Wenn Außenantennen nicht montiert werden können oder der Weg vom Dach zum Router zu weit ist, können alternativ noch Fensterantennen genutzt werden. Einige dieser Antennen können mit Saugnäpfen außen an der Scheibe montiert werden, was zwar suboptimal gegenüber der Außenantenne auf dem Dach ist, aber wesentlich mehr Signalverbesserung ermöglicht als eine Innenantenne.

Besonders wichtig ist es zu alledem noch, bei der Wahl der Antenne die Frequenzen im Auge zu behalten. Manche Antennen sind nur für einzelne Frequenzbereiche ausgelegt (800 MHz, 900 MHz, 1800 Mhz, 2600 MHz), während Breitbandantennen alle Mobilfunk Frequenzen abdecken - womit sie auch für 3G (UMTS, HSDPA und HSPA+) geeignet sind. Zudem muss auch darauf geachtet werden, ob der Netzbetreiber bereits LTE Advanced und damit die Carrier Aggregation nutzt (aktuell bereits in Ballungsgebieten, z.B. Wien). Hierbei werden mehrere Frequenzbänder kombiniert und demnach werden MIMO Antennen gebraucht, um die maximale Übertragungsrate erreichen zu können.

Wir empfehlen mit dem Blick in die Zukunft des mobilen Internets in jedem Falle eine Breitband MIMO Antenne, da sonst nicht die maximale Geschwindigkeit erreicht werden kann. Bei all den vielen Aspekten, die bei der Auswahl einer passenden LTE Antenne zu berücksichtigen sind, raten wir unbedingt zu einer Beratung durch erfahrene Mobilfunk Experten.

Antennenkabel

Das von der Antenne gebündelte Signal muss nun aber auch ins Innere des Gebäudes zum Router transportiert werden. Hierzu kommt ein Antennenkabel zum Einsatz, das ebenfalls sehr sorgsam gewählt werden muss, da die s.g. Koaxialkabel ihrerseits Verluste verursachen. Ist das Koaxialabel z.B. zu lang oder schlecht geschirmt, kann die Pegelverbesserung der Antenne im schlimmsten Fall vollständig zunichte gemacht werden. Wer die Kosten und die Risiken minimieren will, sollte selbst hochwertige Antennenkabel bis maximal 15 Meter verwenden.

Für besonders lange Distanzen (bis 30 m) werden zwar Koaxialkabel mit minimaler Dämpfung gefertigt, doch die Preise haben sich entsprechend gewaschen. So kostet z.B. das Ecoflex 10 bei einer Länge von 30 Metern inkl. Steckern rund 140 €.

In den meisten Fällen wird durch die Kombination von leistungsstarker Antenne und dämpfunsarmem Kabel eine optimale Verbindung sichergestellt.

Verstärker für LTE & WLAN

Falls beim Transport des Signals von der Antenne zum Router zu hohe Verluste auftreten sollten oder wenn größere Flächen bzw. mehrere Stockwerke mit dem LTE Signal versorgt werden sollen, können Repeater den Pegel noch einmal verstärken. Im Umgang mit Repeatern ist aber Vorsicht geboten. Diese Geräte sind nicht gerade billig und zudem stellen solche Verstärker eine juristische Grauzone dar, da durch die Nutzung ein Pseudo Netz erzeugt wird, welches im schlimmsten Fall das Hauptnetz stören kann. Da die Netzbetreiber viel Geld bezahlt haben, um die jeweiligen Frequenzbereiche exklusiv nutzen zu dürfen, müssen die Repeater also sehr genau dimensioniert werden. Nur so können Interferenzen mit dem Hauptnetz verhindert werden.

Wirklich interessant sind Repeater vor allem immer dann, wenn große Flächen in Gebäuden gleichmäßig versorgt werden sollen. Wenn handelsübliche WLAN oder DLAN Repeater für die Verteilung des Signals aber nicht ausreichen, werden hierzu abschließend noch Innenantennen benötigt.

Innenantennen

Innenantennen nehmen das verstärkte Signal des Repeaters auf und machen es zugänglich für weit entfernte Endgeräte. Die meist sehr dezent geformten Antennen können unscheinbar an Wänden und Decken befestigt werden. Als Faustregel gilt: Mit einer Innenantenne können bis zu 100 m² Fläche versorgt werden.

Kleine Antennen & Koppler

Wer nun lediglich seinen Tablet- oder Handyempfang zu Hause verbessern möchte, kann natürlich etwas günstiger davonkommen. Eine kleine Fensterantenne, idealerweise außen an der Fensterscheibe befestigt, kann in Verbindung mit einem Antennenkoppler kleine Wunder vollbringen. Fensterantennen sind zwar nicht so leistungsstark wie die Außenantennen, dafür aber preiswert und ohne Installationsaufwand zu montieren. Gleiches gilt für den Koppler, an welchen das Antennenkabel angeschlossen wird und der dann das verbesserte Signal an das darauf liegende Endgerät abgibt.

Der einzige Nachteil dieser Lösung besteht in der mangelnden Mobilität. Der Koppler gibt das Signal an das Handy oder Tablet nur dann ab, wenn das Gerät auch darauf liegt. Man ist also an den Standort des Kopplers gebunden.

Mobiles Internet für unterwegs

Die Kombination aus Antenne und Koppler lässt sich prinzipiell auch unterwegs nutzen. Aber Hand aufs Herz: Die Koppler sind recht sperrig und daher nicht wirklich bequem unterwegs mitzuführen. Außerdem ist das Problem des Übergangs von Zelle zu Zelle beim Standortwechsel nicht vollständig durch Optimierung des Empfangs zu beheben. In schlecht versorgten Gebieten kann es also im Auto oder im Zug auch weiterhin zu kurzen Abbrüchen in der Übertragung kommen.

Mobilfunk Verbindung in PWK, Wohnwagen & Einsatzfahrzeugen

Wer technisch alle aktuell vorhandenen Möglichkeiten nutzen möchte, kann sogar in Fahrzeugen oder Zügen eine solide Internet Versorgung mit hoher Ausfallsicherheit realisieren. Hierzu wird eine Fahrzeugantenne mit einem Router mit DUAL SIM Funktion benötigt. So verfügt z.B. der VPN Router IBR1100 von Cradlepoint sogar über ein Dualband WLAN Modul, sodass unterwegs bei schwachem oder abreißendem Signal jederzeit zur anderen SIM Karte gewechselt werden kann. Wenn das zusätzlich erhältliche zweite Modem genutzt wird, kann sogar der WLAN Betrieb beim fliegenden Wechsel zwischend den SIM Karten ungestört weitererfolgen.

Anwendungsbeispiele hierfür sind Rennwagen, Wohnmobile, Tourbusse, Krankenwagen und andere Einsatzfahrzeuge. Da solche Router mit Antenne und Kabel preislich aber jenseits der 1000 € liegen (ohne SIM Karten!), kommen diese Lösungen für Privatkunden nur äußerst selten in Frage. Wer sich für eine derartig anspruchsvolle Lösung interessiert, sollte unbedingt eine Beratung von Experten in Anspruch nehmen.

Fazit

Den Mobilfunk Empfang unterwges, zu Hause oder im Büro zu verbessern kann unter Umständen sehr aufwändig werden - und damit auch nicht billig. Es gibt aber für jeden Anwendungsfall entsprechende Lösungen. Nur wer sich im Vorfeld informiert und ggf. beraten lässt, kann wirklich abschätzen, welche Ergebnisse zu welchem Preis erzielt werden können.

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