Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018) - Bundesnetzagentur

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WIK-Consult  Referenzdokument

                                            Studie für die
                               Bundesnetzagentur (BNetzA)

           Ergänzungen im
 Analytischen Kostenmodell
für ein Mobilfunknetz (2018)

                                                Autoren:

                          Dr. Werner Neu, WIK-Consult
                         Ahmed Elbanna, WIK-Consult
        Prof. Klaus Hackbarth, Universidad de Cantabria

                                   WIK-Consult GmbH
                                    Rhöndorfer Str. 68
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                            Bad Honnef, 21. März 2019
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Vertretungs- und zeichnungsberechtigte Personen

Geschäftsführerin                     Dr. Iris Henseler-Unger

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Post und Logistik                     Alex Kalevi Dieke

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Abteilungsleiter
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Leiter der Verwaltung                 Karl-Hubert Strüver

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Umsatzsteueridentifikations-Nr.       DE 123 383 795
I                Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

Inhalt

Abbildungen und Tabellen                                                                  I

Abkürzungsverzeichnis                                                                     II

1 Einleitung                                                                              1

2 Überblick über das bestehende Modell                                                    3

    2.1 Radiozugangsnetz                                                                  4

    2.2 Aggregations-, Backhaul- und LTE-Transport-Netz                                   7

    2.3 Core-Netz                                                                         8

3 Die Erweiterungen                                                                      11

    3.1 Einsatz von 4x4-MIMO für LTE                                                     11

    3.2 Einsatz in LTE-Basisstationen von 256QAM                                         12

         3.2.1 Wirkung von 256QAM bei der Gebietsabdeckung                               13

         3.2.2 Wirkung von 256QAM bei der Kapazitätsbestimmung                           14

    3.3 Zusammenfassung der Modellerweiterungen                                          15

Abbildungen und Tabellen

Tabelle 2-1:       Einsetzbarkeit von Technologien und Frequenzen im Radiozugangsnetz     5

Tabelle 3-1:       Die Modellerweiterungen und Maßnahmen des Modell-Anwenders, die
                   dadurch erforderlich geworden sind                                    16

Abbildung 2-1:     Struktur des modellierten Netzes                                       4

Abbildung 2-2:     Struktur des modellierten Netzes mit Fokus auf das Core-Netz           9
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)   II

Abkürzungsverzeichnis

2G         Second Generation Mobile Technology

3G         Third Generation Mobile Technology

3GPP       3rd Generation Partnership Project (3GPP)

AMR-NB     Adaptive Multi-Rate Narrowband

AMR-WB     Adaptive Multi-Rate Wideband

BH         Busy Hour

BHCA       Busy Hour Call Attempt

BSC        Base Station Controller

BTS        Base Transceiver Station

BSS        Base Station Subsystem

BW         Bandwidth

CSCF       Call Session Control Function

CSFB       Circuit Switched Fallback

CAPEX      Capital Expenditure

DL         Downlink

E1         Physical layer protocol for leased line transmissions. E1 lines have
           32x64 kbit/s channels at 2.048 Mbps.

E-DCH      Enhanced Dedicated Channel

EDGE       Enhanced Data Rates for GSM Evolution

e-Node B   Evolved Node B

e-UTRAN    Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network

EPC        Evolved Packet Core

GGSN       Gateway GPRS Support Node

GHz        Gigahertz

GoS        Grade of Service

GPRS       General Packet Radio Service
III         Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

 GSM           Global System for Mobile Communications

 GSMA          Group Special Mobile Association

 HLR           Home Location Register

 HSDPA         High Speed Downlink Packet Access

 HS-DSCH       High Speed Downlink Shared Channel

 HSPA          High Speed Packet Access

 HSS           Home Subscriber Server

 HSUPA         High Speed Uplink Packet Access

 IETF RFC      Internet Engineering Task Force Request for Comments

 IMS           IP Multimedia Subsystem

 kbit/s        Kilobit pro Sekunde

 KeL           Kosten der effizienten Leistungsbereitstellung

 kHz           Kilohertz

 LRIC          Long Run Incremental Cost

 LTE           Long Term Evolution

 LTE-A         Long Term Evolution – Advanced

 MBA           Mobile Broadband Access

 Mbit/s        Megabit pro Sekunde

 MGW           Media Gateway

 MHz           Megahertz

 MIMO          Multiple Input/Multiple Output

 MME           Mobility Management Entity

 MMS           Multimedia Messaging Service

 MSC           Mobile Switching Center

 MuF           Markup-Faktor

 Node B        Basisstation in einem UMTS-Mobilfunknetz
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)   IV

OFDMA     Orthogonal Frequency Division Multiple Access

OPEX      Operational Expenditure

PCRF      Policy and Charging Rules Function

QoS       Quality of Service

QAM       Quadrature Amplitude Modulation

QPSK      Quadrature Phase Shift Keying

RCS       Rich Communication Services

RB        Resource Block

RNC       Radio Network Controller

SAEGW     System Architecture Evolution Gateway

SC-FDMA   Single Carrier Frequency Division Multiple Access

ScenGen   Scenario Generation Modul

SDH       Synchrone Digitale Hierarchie

SGSN      Serving GPRS Support Node

SINR      Signal to Interference Noise Ratio

SMS       Short Message Service

SRVCC     Single Radio Voice Call Continuity

TAS       Telephone Application Server

UMTS      Universal Mobile Telecommunications System

UTRAN     UMTS Terrestrial Radio Access Network

VLR       Visitor Location Register

VoIP      Voice over Internet Protocol

VoLGA     Voice over LTE via Generic Access

VoLTE     Voice over LTE

WACC      Weighted Average Cost of Capital

WCDMA     Wideband Code Division Multiple Access
1            Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

1   Einleitung

Die Bundesnetzagentur (BNetzA) genehmigt in regelmäßigen Abständen die Entgelte,
die Mobilfunkbetreiber für die Terminierung von Verbindungen in ihren Netzen in Rech-
nung stellen können. Für die Entscheidungen über die Höhe dieser Entgelte stützt sich
die BNetzA auf ein Analytisches Kostenmodell, das von der WIK-Consult entwickelt
worden ist. Dieses Modell hat bisher folgende Entwicklungsstufen durchlaufen:

 Die erste Version wurde 2011/2012 erstellt und ist in dem Referenzdokument „Analy-
  tisches Kostenmodell für ein Mobilfunknetz“ vom April 2012 beschrieben worden. Ein
  wesentlicher Aspekt des Modells ist, dass es eine der regionalen Einsetzbarkeit ent-
  sprechende Verwendung der Radiotechnologien GSM, UMTS/HSPA und LTE er-
  möglicht.

 In 2013/2014 wurden Funktionen des Advanced LTE (MIMO und Carrier Aggregati-
  on) sowie Voice over LTE (VoLTE) in das Modell integriert. Diese Anpassungen
  werden in dem Referenzdokument „Advanced LTE und VoLTE im Analytischen Kos-
  tenmodell für ein Mobilfunknetz“ vom September 2014 dargestellt.

 In 2015/2016 wurden weitere technische - meistens den Einsatz von LTE betreffen-
  de - Erweiterungen des Modells vorgenommen. Zudem wurde neben dem Ansatz
  der effizienten Leistungserstellung (KeL) zur Berechnung der Kosten von Terminie-
  rung auch derjenige nach dem Pure-LRIC-Maßstab der EU-Kommission im Modell
  aktiviert. Das Referenzdokument " Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für
  ein Mobilfunknetz (2015)" vom Juni 2016 beschreibt diese Erweiterungen.

Alle drei Referenzdokumente sind nach Konsultationen mit den Marktteilnehmern auf
der Webseite der BNetzA veröffentlicht worden. Die jeweils ab Dezember der Jahre
2012, 2014 und 2016 genehmigten Entgelte für die Terminierung von Verbindungen in
Mobilfunknetzen wurden maßgeblich auf Grundlage von Ergebnissen dieser drei Versi-
onen des Analytischen Kostenmodells ermittelt.

Für die anstehende Entscheidung zur Genehmigung der Entgelte ab Dezember 2019
hat die BNetzA das WIK wiederum beauftragt, weitere Entwicklungen im Mobilfunkbe-
reich in das Modell zu integrieren. Es handelt sich dabei um Funktionen, die der Leis-
tungssteigerung der Übertragung auf der Mobilfunk-Strecke dienen:

 Einsatz von 4X4-MIMO für LTE

 Einsatz der 256QAM Kodierung in LTE-Basisstationen

Dieses Dokument beschreibt diese zusätzlichen Funktionen und deren Implementie-
rung.
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)   2

Das Modell ist für eine Bestimmung der Kosten der Terminierung nach zwei der in der
Regulierungspraxis angewendeten Kostenstandards ausgelegt. Diese sind zum einen
der Standard der Kosten der effizienten Leistungsbereitstellung (KeL) gemäß § 32 des
Telekommunikationsgesetzes in der Fassung von 2012 sowie zum anderen der Ansatz
der Pure LRIC gemäß der Empfehlung der Europäischen Kommission vom 7. Mai 2009
„On the Regulatory Treatment of Fixed and Mobile Termination Rates in the EU“. Wel-
cher Standard im Modell zum Einsatz kommt, hängt von der konkreten Parametrisie-
rung ab. Für die Entscheidungen in 2012 und 2014 war das Modell so parametrisiert,
dass lediglich die Möglichkeit bestand, die KeL-Version des Modells anzuwenden. Ab
der Version des Modells, die für die Entscheidung in 2016 angewendet wurde, ermög-
licht es die Parametrisierung, die Kosten der Terminierung wahlweise entsprechend des
einen wie des anderen Standards zu berechnen.

Das vorliegende Referenzdokument ist wie folgt aufgebaut. Kapitel 2 bietet, entspre-
chend den Darstellungen in den drei oben genannten Referenzdokumenten, einen
Überblick über das Modell in der Version nach den Anpassungen 2015/2016. In Kapi-
tel 3 werden die beiden neu einzuführenden technischen Erweiterungen mit ihren Impli-
kationen behandelt. Dieses Kapitel schließt mit einem Abschnitt ab, in dem die geplan-
ten Erweiterungen zusammenfassend aufgeführt sowie die sich daraus ergebenden
Anforderungen an den Nutzer des Modells benannt werden.
3            Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

2   Überblick über das bestehende Modell

Dieser Überblick soll die Einordnung der weiter unten dargestellten zwei Ergänzungen
in die Struktur und Parametrisierung des bestehenden Modells ermöglichen. Dement-
sprechend ist der Überblick auf die Struktur des Radiozugangsnetzes fokussiert, das
als einziges Netzsegment von diesen Ergänzungen direkt tangiert wird. Für die detail-
lierte Darstellung des Designs und der Implementierung des Modells verweisen wir auf
das ursprüngliche Referenzdokument von April 2012 sowie auf die folgenden Refe-
renzdokumente von September 2014 und Juni 2016, in denen die nach 2011/2012 er-
folgten Anpassungen beschrieben worden sind.

Abbildung 2-1 zeigt die gegenwärtige Struktur des von dem Modell abgebildeten Mobil-
funknetzes. Wir erkennen auf der linken Seite der Abbildung die Radiozugangsnetze
auf Basis der verschiedenen Technologien, die hier zwar als getrennte Segmente auf-
gezeigt werden, im Modell jedoch als ein hybrides Zugangsnetz implementiert werden,
in dem sich die Einrichtungen der verschiedenen Technologien Seite an Seite befinden.
In den Kästen für GSM (bezeichnet als BSS) und UMTS (bezeichnet als UTRAN) wer-
den auch die von diesen Technologien benötigten Kontroller-Einrichtungen gezeigt. Die
Einrichtungen des Core-Netzes sind in dem großen Kasten rechts abgebildet. An die-
sen ist ein Kasten unten rechts angehängt, in dem die Einrichtungen ausgewiesen wer-
den, die durch die Hinzufügung von LTE und insbesondere VoLTE im Zuge der Anpas-
sung des Modells 2013/2014 notwendig wurden. Die Verbindungen von den Basisstati-
onen im BSS und UTRAN zu den Kontrollern stellen das Aggregationsnetz dar, und die
Verbindungen von den Kontrollern zu den Einrichtungen des Core-Netzes das Back-
haul-Netz. Demgegenüber stellen die Verbindungen von den Basisstationen des E-
UTRAN das LTE-Transportnetz dar, das direkt zu den Einrichtungen des Core-Netzes
führt. Diese Einrichtungen zusammen mit den Verbindungen zwischen ihnen stellen
schließlich das Core-Netz dar.
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)                                   4

Abbildung 2-1:                          Struktur des modellierten Netzes1

                                           2G/3G CORE
                 BSS
   BTS                                                                                                             PSTN
                                                   MGW                                                             ISDN
                                                                                                                   PLMN
                         BSC
                            PCU
                                                   MSC
   BTS                                           Call Server           IN
                                                 inkl.VLR

               UTRAN

  Node-B
                                                  SGSN                                                     IP                Other IMS
                            RNC                                                GGSN                       Netz               Networks

  Node-B

                                                                             Applikations-
                                           EPC                         HSS     Server
              E-UTRAN
                                                                                               IMS
                                                                                                                             IMS-MGW
                                                     MME                                                           IMS-MGW
                                                                                                                               Data
             eNode-B
                                                                                             PCRF
                                                                                                          S-CSCF

             eNode-B
                                                               SAEGW
                                                                                                    TAS            I-CSCF

           Träger-Verkehr
                                                                                                          P-CSCF
         Signalisierung für
         leitungsvermittelten Verkehr

         Signalisierung für
         paketvermittelten Verkehr

Da die beiden neuen Funktionen ausschließlich das Radiozugangsnetz tangieren und
der hier vorgenommene Modell-Überblick somit dieses Netzsegment insbesondere be-
trifft, werden die Einrichtungen des Aggregationsnetzes, des Backhaul-Netzes und des
Core-Netzes jeweils nur kurz beleuchtet.

2.1 Radiozugangsnetz

Das Radiozugangsnetz besteht aus geografischen Zellen, die in ihrer Summe die von
dem Netz insgesamt bediente Fläche abdecken. Im Modell kann das Radiozugangsnetz
dergestalt dimensioniert werden, das es sowohl die gesamte Fläche und damit die ge-
samte Bevölkerung Deutschlands abdeckt oder jeweils nur einen vorbestimmtem Teil
davon. Das Modell bestimmt die Größe der Zellen und deren Bestückung mit Basissta-
tionen und anderen Einrichtungen jeweils für bestimmte Gebiete, „Distrikte“ genannt, in

 1 Siehe das Abkürzungsverzeichnis bezüglich der Langform jedes in der Abbildung benutzten Akro-
   nyms.
5                 Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

denen in der Regel mehrere Zellen eingerichtet werden. Die Distrikte unterscheiden
sich nach der Dichte der sich dort im zeitlichen Durchschnitt befindlichen Teilnehmer,
dem Gesamtvolumen des dort abzuwickelnden Verkehrs sowie nach der Beschaffen-
heit des Geländes. Vor der eigentlichen Modellierung des Netzes sind diese Gebiete
aus den über 351.000 jeweils ein Quadratkilometer großen Rasterflächen, die zusam-
men die Landfläche Deutschlands ausmachen und zu denen jeweils Bevölkerungszah-
len, Arbeitsplätze und Beschaffenheit des Geländes und weitere Informationen vorlie-
gen, aufgrund vorgegebener Kriterien ermittelt worden. Zusätzlich zu den Zellen in den
so beschriebenen Distrikten werden Zellen entlang von Verkehrswegen (Autobahnen
und Intercity-Bahnstrecken) eingerichtet. Ein wichtiger Punkt an dieser Stelle des Über-
blicks ist, dass sich die Distrikte zwar im Einzelnen unterscheiden, aber für die Modellie-
rung nach Gebietstypen eingeteilt werden. Die Einteilung nach Typ erfolgt dabei ent-
sprechend der Anzahl der Nutzer und der daraus folgenden Dichte der Nachfrage. Alle
in den Distrikten befindlichen Zellen werden dann mit derselben Ausrüstung und Fre-
quenzausstattung versehen, d.h. derjenigen, die dem jeweiligen Typ entspricht.

Um dies detaillierter darzustellen, zeigt Tabelle 2-1 den Teil der Oberfläche für die
Handhabung des Modells, mit der der Nutzer bestimmen kann, mit welcher Technologie
und mit welchem Einsatz der verschiedenen verfügbaren Frequenzen, die jeweiligen
drei Gebietstypen versorgt werden können.2

Tabelle 2-1:       Einsetzbarkeit von Technologien und Frequenzen im Radiozugangsnetz
                                                                            Verfügbarkeit von LTE in
Frequenz-                       Technologie                                            vor-
  band                                                            städtischen      städtischen   ländlichen
                  GSM        UMTS        HSPA          LTE                          Distrikten
    700                                                  ...            o                o             o

    800                                                  ...            o                 o            o

    900             ...                                  ...            o                 o            o

    1500                                                 ...            o                 o            o

    1800            ...                                  ...            o                 o            o

    2100                       ...          ...                         o                 o            o

    2600                                                 ...            o                 o            o

In der Spalte ganz links werden die Frequenzbänder genannt, aus denen Spektrum für
den Mobilfunk zur Verfügung steht, und in den vier Spalten rechts davon wird jeweils
der Umfang des Spektrums eingetragen, der für die Technologien bereit steht. Die

    2 Tabelle 2-1 stimmt nicht ganz mit der Modelloberfläche überein. Im Modell gibt es eine Maske für die
      GSM-Technologie und eine Maske für die drei anderen Technologien. Von der Funktion her stimmt
      jedoch die Darstellung in der Tabelle.
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)          6

Pünktchen weisen als Beispiel für die im 2016er Verfahren vorgenommenen Rechnun-
gen aus, in welchen Frequenzbändern Spektrum für welche Technologien eingesetzt
wurde.3

Nachstehend kommentieren wir die Ausstattung des Netzes weiter, insbesondere auch
mit Blick auf die vorzunehmenden Anpassungen:

 Das Modell betrachtet GSM und UMTS/HSPA als Legacy-Technologien, die, solan-
  ge sie noch Verwendung finden, grundsätzlich flächendeckend eingesetzt werden.
  Das Modell bietet aber die Option, die in vorangegangenen Anwendungen von Be-
  lang war, UMTS/HSPA erst ab einer vorgegebenen Nachfragedichte zu verwenden.

 LTE ist die Technologie, die im Modell dem neuesten Stand der Technik entspricht.
  Bei ihr wird davon ausgegangen, dass sie noch nicht in allen sonst vom Netz abge-
  deckten Gebieten verfügbar ist. Das heißt, dass in den Spalten auf der rechten Seite
  der Maske, wie in Tabelle 2-1 dargestellt, durch entsprechendes Anklicken ausge-
  wählt werden kann, ob LTE zum Beispiel in ländlichen Bereichen zum Einsatz
  kommt oder nicht.

 Verkehr über GSM wird im Modell mit Spektrum aus zwei Bändern, dem 900er und
  dem 1800er Band, realisiert. Wenn in beiden Bändern Spektrum zur Verfügung
  steht, kommt bei niedriger Nachfrage zunächst das 900er Band und erst bei einer
  höheren Nachfrage auch das 1800er Band zum Einsatz.

 Verkehr über UMTS und HSPA kann das Modell mit Spektrum aus allen sieben Fre-
  quenzbändern abwickeln, allerdings ist zum Beispiel für die im 2016er Verfahren
  vorgenommenen Rechnungen nur Spektrum aus dem 2100er Band verwendet wor-
  den. Auch dabei gilt, dass wenn z.B. aus zwei Bändern Spektrum zur Verfügung
  stünde, z.B. aus dem 900er und dem 2100er Band, bei niedriger Nachfrage zunächst
  das 900er Band und erst bei einer höheren Nachfrage auch das 2100er Band zum
  Einsatz käme. Eine vergleichbare Vorgehensweise trifft zu, wenn Spektrum aus
  mehr als zwei Bändern eingesetzt würde.

 Wie in Tabelle 2-1 ausgewiesen, steht für LTE Spektrum aus sechs Frequenzbän-
  dern zur Verfügung. Bei Verwendung von CA für LTE kann Spektrum aus jeweils
  maximal drei dieser Frequenzbänder eingesetzt werden. Die für CA verwendeten
  Frequenzbänder können gebietsweise je nach Dichte der verschiedenen Gebiete un-
  terschiedlich zusammengesetzt werden. Dabei sind Vorgaben der Standardisierung
  zu beachten, wonach Spektrum nur aus ganz bestimmten Frequenzbändern kombi-
  niert werden kann.

 3 Es versteht sich, dass, wenn in einer der für die Technologien vorgesehenen Spalten kein Spektrum
   angegeben wird, auf diesem indirekten Wege die entsprechende Technologie ausgeschaltet wird.
   Wenn der Wegfall einer Technologie gewünscht ist, kann dies jedoch auf direktem Wege an anderer
   Stelle im Modell veranlasst werden.
7            Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

 HSPA und LTE können gegenwärtig unter Nutzung von 2X2-MIMO eingesetzt wer-
  den. Mit der jetzt vorzunehmenden Modellerweiterung wird für LTE auch die Mög-
  lichkeit implementiert, 4X4-MIMO zu nutzen.

 Entlang Verkehrswegen kann neben GSM oder UMTS auch LTE verwendet werden.

 Die Dimensionierung von HSPA- und LTE-Zellen hängt in einem wesentlichen Um-
  fang von dem eingesetzten Modulation and Coding Scheme (MCS) ab. Im Modell
  wird gegenwärtig ein MCS verwendet mit einer Modulation von bis zu 64QAM. Mit
  der nun geplanten Modellerweiterung wird für LTE die Dimensionierung auf MCS mit
  einer Modulation von bis zu 256QAM umgestellt. Dadurch werden sowohl ein größe-
  rer Ausbreitungsgrad als auch eine größere Kapazität des eingesetzten Spektrums
  erzielt.

2.2 Aggregations-, Backhaul- und LTE-Transport-Netz

In GSM- und UMTS-Netzen verbindet das Aggregationsnetz die Basisstationen mit den
Kontrollern und das Backhaul-Netz die Kontroller-Standorte mit den Vermittlungs- und
Routing-Einrichtungen, die auf der Ebene des Core-Netzes angesiedelt sind. Da im
LTE-Netz die Kontroller-Funktion durch die e-Node B wahrgenommen wird und somit
die Basisstationen im logischen Netz-Layer direkt mit den Core-Einrichtungen
verbunden werden, werden im LTE-Netz keine Verbindungen mit Kontrollern mehr
benötigt (flaches Netz). Allerdings werden bei der Modellierung eines hybriden Netzes,
in dem alle drei Technologien zur Anwendung kommen, die Verkehre aus den drei
Technologien in einem gemeinsamen Transportnetz integriert, was bedeutet, dass das
LTE-Transportnetz parallel zum Aggregations- und Backhaul-Netz des GSM- und
UMTS-Netzes liegt. Dabei wird unterstellt, dass die Kontroller-Standorte der Legacy-
Netze auch geeignete Konzentrationspunkte für den LTE-Verkehr sind. Daraus folgt,
dass die Kapazitätsanforderungen an die Verbindungen des GSM-, des UMTS/HSPA-
und des LTE-Verkehrs durch eine gemeinsame physikalische Infrastruktur realisiert
werden können.

Aus Sicht des physikalischen Netzes ergibt sich weiterhin, dass das Aggregationsnetz
für alle drei Technologien aus zwei Teilen besteht, den Verbindungen von den
einzelnen Basisstationen zu einem Konzentrator je Distrikt, hier als Zellen-Hub
bezeichnet, welcher der erste Konzentrationspunkt im Mobilfunknetz ist, und den
Verbindungen von den Zellen-Hubs zu den Standorten der Kontroller-Einrichtungen
(BSC in 2G und RNC in 3G). Daraus folgt, dass jeder Distrikt einen Zellen-Hub hat,
dessen geografische Lage im Modell in der Mitte des Distriktes angenommen wird. In
der schematischen Abbildung 2-1 werden die Verbindungen innerhalb eines Distriktes
nicht ausgewiesen, jedoch diejenigen von den Zellen-Hubs zu den Kontrollern und – im
Backhaul-Netz – diejenigen von den Kontrollern zu den Einrichtungen des Core-Netzes,
sowie – im LTE-Netz – die Verbindungen von den Zellen-Hubs direkt zu den Core-Netz-
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)   8

Einrichtungen. Für die Verbindungen im Backhaul-Netz von den Kontrollern zu den
Einrichtungen des Core-Netzes kann bestimmt werden, ob jeder Kontroller-Standort mit
nur einem oder – aus Sicherheitsgründen - mit zwei Core-Netz-Standorten zu verbinden
ist. Die hierzu für das Backhaul-Netz vorgenommene Spezifikation wird dann auch ab
den Konzentrationspunkten, die ja immer mit Kontroller-Standorten übereinstimmen, für
das parallele LTE-Transportnetz übernommen.

Die Standorte der Kontroller werden unter Optimalitätskriterien als Untermenge aus den
Standorten der Zellen-Hubs bestimmt, wobei die Anzahl der Kontroller-Standorte ein
vom Nutzer des Modells vorzugebender Parameter ist. Gleichfalls werden beim Design
des Backhaul-Netzes die Standorte der Einrichtungen des Core-Netzes, deren Anzahl
ebenfalls durch einen Parameter vorzugeben ist, unter Optimalitätskriterien als
Untermenge von den Kontroller-Standorten bestimmt. Als Teil des Designs des Aggre-
gationsnetzes wird auch die Anzahl der Kontroller-Einrichtungen, die nicht mit der An-
zahl der Kontroller-Standorte übereinstimmen muss, entsprechend den Verkehren von
und zu den Radiozugangsnetzen endogen bestimmt.

Physikalisch werden die Verbindungen von den Basisstationen zu den Zellen-Hubs
wahlweise durch Richtfunksysteme oder Mietleitungen und diejenigen von den Hubs zu
den Kontrollern und von den Kontrollern zu den Einrichtungen des Core-Netzes, und
parallel dazu diejenigen des LTE-Transportnetzes, durch Mietleitungen realisiert. Die
Dimensionierung dieser Übertragungssysteme geschieht wiederum unter Verwendung
von Optimalitätskriterien unter Berücksichtigung der Verkehre und Bandbreiten, die in
den Radiozugangsnetzen erzeugt oder dort empfangen werden. Das Aggregationsnetz
hat in der Regel eine Sterntopologie und das Backhaul-Netz wahlweise eine Stern- oder
eine Ring-Topologie.

Im Übrigen wird auf das Referenzdokument von April 2012 verwiesen, in dem die Mo-
dellierung dieser Netzsegmente ausführlich beschrieben wird. Da diese Segmente von
den seit 2012 durchgeführten Ergänzungen nicht tangiert werden, erübrigt sich an die-
ser Stelle eine vertiefende Betrachtung.

2.3 Core-Netz

Die Vermittlungs- und Routing-Einrichtungen, die auf der Core-Ebene angesiedelt sind,
und die Verbindungen zwischen ihnen bilden das Core-Netz. Insbesondere im Core-
Netz gibt es Einrichtungen, die dediziert für die eine oder die andere Kategorie von
Diensten gebraucht werden, andere, die gemeinsam mehrere Dienste unterstützen,
auch solche, die durch die Nutzung neuer Technologien notwendig geworden sind. In
Abbildung 2-2 wird erneut die Struktur des modellierten Mobilfunknetzes aufgezeigt,
allerdings mit Fokus auf die Funktionen des Core-Netzes.
9                       Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

Abbildung 2-2:                            Struktur des modellierten Netzes mit Fokus auf das Core-Netz

                                              2G/3G CORE
                   BSS
     BTS                                                                                                              PSTN
                                                      MGW                                                             ISDN
                                                                                                                      PLMN
                           BSC
                              PCU
                                                      MSC
     BTS                                            Call Server           IN
                                                    inkl.VLR

                 UTRAN

    Node-B
                                                     SGSN                                                     IP                Other IMS
                              RNC                                                 GGSN                       Netz               Networks

    Node-B

                                                                                Applikations-
                                              EPC                         HSS     Server
                E-UTRAN
                                                                                                  IMS
                                                                                                                                IMS-MGW
                                                        MME                                                           IMS-MGW
                                                                                                                                  Data
               eNode-B
                                                                                                PCRF
                                                                                                             S-CSCF

               eNode-B
                                                                  SAEGW
                                                                                                       TAS            I-CSCF

             Träger-Verkehr
                                                                                                             P-CSCF
           Signalisierung für
           leitungsvermittelten Verkehr

           Signalisierung für
           paketvermittelten Verkehr

Von den drei Kästen, in denen die Core-Netz-Funktionen aufgezeigt werden, weist der
obere die Funktionen des 2G/3G-Core für die Legacy-Netze aus, der darunterliegende
Kasten die Funktionen des EPC (Evolved Packet Core), die durch das Hinzufügen von
LTE allgemein erforderlich geworden sind. Der Kasten auf der rechten Seite unten zeigt
die Funktionen des IMS (IP Multimedia Subsystem) für die Integration von LTE-
Verkehren mit garantierten QoS-Parametern (sogenannten Rich Communications Ser-
vices), die sowohl Daten wie VoLTE umfassen.

Die hauptsächlichen Funktionseinheiten für leitungsvermittelte Dienste, überwiegend
Sprache, sind im 2G/3G-Core die Media Gateways (MGW) und die MSC Call Server.
Der gesamte in den Radiozugangsnetzen entstandene leitungsvermittelte GSM/UMTS-
Nutzerverkehr wird zunächst an die MGW geführt, die sich an einer durch einen
Parameter bestimmten Untermenge der Core-Netz-Standorte befinden. In dem MGW
wird der Verkehr entsprechend den Anforderungen der Zielnetze umgewandelt und von
dort zu den Zielen im eigenen Netz oder über Interkonnektionspunkte zu anderen
Netzen gesendet. Das Gleiche gilt umgekehrt für Verkehr aus der Gegenrichtung. Die
dazu gehörige Signalisierung findet in den MSC Call Servern statt. Demgegenüber wird
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)   10

sowohl der Nutzer- wie der Signalisierungsverkehr des paketvermittelten Verkehrs über
die Service GPRS Support Nodes (SGSN) zu den entsprechenden Gateway GPRS
Support Nodes (GGSN) geroutet und von dort zu den Zielen im eigenen Netz oder
anderen Netzen. Bedingt durch die LTE-Erweiterung wird anstelle des Home Location
Register ein Home Subscription Server (HSS) eingesetzt, der sowohl die relevanten
Informationen der Teilnehmer in den Legacy- wie im LTE-Netz bereithält und deshalb in
der Abbildung an der Grenze zwischen dem 2G/3G-Core und dem EPC ausgewiesen
ist. Das HSS enthält alle Funktionen des Legacy HLR, ist aber erweitert um Funktionen
zur Diensteausstattung der Teilnehmer, die LTE-Dienste in Anspruch nehmen.
Bezüglich bestimmter Dienste, die über die eigentlichen Dienste des Mobilfunknetzes
hinausgehen, ist das HSS in der Lage, auf das Intelligent Network Subsystem (IN)
zuzugreifen, das das Angebot von solchen Diensten ermöglicht.

Wie bereits erwähnt, werden die Einrichtungen des EPC für LTE-Verkehre insgesamt
benötigt, während das IMS für die LTE-Dienste mit bestimmten Qualitätsanforderungen
bereitgestellt wird. Im EPC ist die Mobility Management Entity (MME) die zentrale Ein-
richtung für die Signalisierung. Sie übernimmt damit den gesamten Signalisierungsver-
kehr für alle LTE-Dienste. Die Anzahl der Standorte mit MME wird im Modell durch ei-
nen Parameter bestimmt, der vom Modellnutzer einzugeben ist. Die übrigen Einrichtun-
gen des EPC, d.h. die im SAEGW zusammengefassten S-GW und P-GW, sind für den
Transport des LTE-Bearer-Verkehrs zu den Zielnetzen oder den Applikations-Servern
im eigenen Netz verantwortlich. Die Anzahl der Einrichtungen wird ebenfalls durch ei-
nen vom Modellnutzer einzugebenden Parameter bestimmt.

Die IMS-Plattform ist konzipiert worden, um eine umfangreiche Nachfrage nach erwei-
terten und intelligenten Diensten zu bewältigen, die erweiterte QoS-Parameter wie Bit-
rate, Paketverlust, Paketverzögerung etc. verlangen. Während diese Dienste ursprüng-
lich hauptsächlich aus VoLTE bestanden, enthalten sie zunehmend auch Datendienste,
die zusammen die sogenannten Rich Communication Services bilden. Die Plattform
besteht im Wesentlichen aus drei (Gruppen von) Bestandteilen, den IMS-Media Gate-
ways für die Verbindungen zu anderen Netzen (eins für VoLTE und eins für den Daten-
verkehr), dem Telephone Application Server (TAS) und dem Call State Control Function
Server (CSCF). Die beiden IMS-MGW nehmen die gleiche Aufgabe wahr wie das MGW
im 2G/3G-Core, nur hier getrennt für VoLTE und Daten. Der CSCF wird gemäß der
Aufgaben, die er im Netz übernimmt, in drei Funktionen unterteilt, und zwar in die Ser-
ving Call Session Control Function (S-CSCF), Interrogating Call Session Control Func-
tion (I-CSCF) oder Proxy Call Session Control Function (P-CSCF). Darüber hinaus sind
Erweiterungen in den Funktionen des Home Subscriber Server (HSS) und der Policy
and Charging Rules Function (P-CRF) in Form von Schnittstellen mit den CSCF be-
rücksichtigt worden. Auch die Anzahl der Standorte, die mit IMS-Plattformen versehen
werden, wird durch einen vom Modellnutzer einzugebenden Parameter bestimmt.
11            Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

3    Die Erweiterungen

3.1 Einsatz von 4x4-MIMO für LTE

Im Modell ist gegenwärtig 2X2-MIMO für LTE implementiert. Da 4X4-MIMO inzwischen
verbreitet angewendet wird, soll das Modell in Bezug auf LTE entsprechend erweitert
werden. Bei der Anwendung von MIMO erfolgt die Radioübertragung über mehr als
eine Antenne (deswegen Multiple Input Multiple Output: MIMO), die gemeinsam das
Senden und Empfangen der Signalströme übernehmen. 3GPP hat bereits Standards
für eine noch größere Anzahl von Antennen definiert; es ist jedoch realistisch davon
auszugehen, dass in absehbarer Zukunft zunächst nur 4X4-Antennen-Konfigurationen
in LTE-Mobilfunknetzen installiert werden. Aufgrund dieser Maßnahme wird die Kapazi-
tät der Basisstation signifikant erhöht, wodurch mehr Verkehr über sie realisiert werden
kann.

Da durch mehr Antennen die Batterie des Endgeräts stark beansprucht wird, wird da-
von ausgegangen, dass zunächst nur solche Endgeräte benutzt werden, die zwar mit
vier Antennen ausgerüstet sind, aber diese nur für Signalempfang (downlink) einsetzen,
während in Senderichtung (uplink) immer nur eine Antenne benutzt wird und so die Bat-
terien weniger beansprucht werden. Dies heißt, dass 4X4-MIMO nur für die stärkeren
Signalströme downlink verfügbar ist. Die Anpassung des Modells ist dementsprechend.

4X4-MIMO wird im Rahmen des bereits im Modell vorhandenen MIMO-Algorithmus für
LTE implementiert. Dies geschieht, indem der Parameter, der die spektrale Effizienz
des benutzten Spektrums für die Downlink-Verbindung festlegt, so erhöht wird, dass sie
einer 4X4-MIMO-Antennenkonfiguration entspricht. Der Algorithmus zur Bestimmung
des Zellradius selber ändert sich nicht, da der kapazitätserhöhende Effekt der 4X4-
MIMO-Konfiguration über den gerade erwähnten Parameter erfolgt. Der Wert dieses
Parameters ist vom Nutzer einzugeben. Um das Modell direkt lauffähig zu machen, wird
zunächst in der Literatur recherchiert, um einen entsprechenden Wert zu ermitteln und
im Modell einzusetzen.

Die Verfügbarkeit von 4X4-MIMO zusätzlich zu 2X2-MIMO ermöglicht es, diese beiden
Versionen gleichzeitig einzusetzen, dabei jeweils eine in einem der verschiedenen Ge-
bietstypen. Zum Beispiel könnte 4X4-MIMO in urbanen, 2X2-MIMO in suburbanen und
kein MIMO in ruralen Gebieten verwendet werden, und dementsprechend jede andere
gewünschte Kombination. Was nicht möglich sein wird, ist beide MIMO-Versionen
gleichzeitig im selben Gebietstyp einzusetzen.

Die Anpassung des Modells findet in drei Schritten statt:

 In der Nutzeroberfläche des Netzplanungstools:
  Im Arbeitsblatt "Cell Deployment" existieren bereits Eingabefelder für 2X2-MIMO. Zu
  diesen werden zusätzliche Eingabefelder hinzugefügt, mit denen der Einsatz von
  4X4-MIMO veranlasst werden kann. Wie für 2X2-MIMO kann dabei differenziert wer-
  den, welche der Gebietstypen davon profitieren sollen, ob zum Beispiel alle Gebiete,
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)   12

  oder nur die städtischen oder andere Gebietskombinationen. Es darf jeweils nur eine
  Version von MIMO aktiviert werden, entweder die 2X2- oder die 4X4-Konstellation;
  bei Nichtbeachtung dieser Restriktion wird der Code mit einer Fehlermeldung darauf
  hinweisen.

 Im Quellcode für die Zellplanung:
  Im in C++ geschriebenen Quellcode wird der Algorithmus zur Wirkung von MIMO
  angepasst, um auch 4X4-MIMO umsetzen zu können. Weiterhin wird die relevante
  Inputdatei zur Eingabe von Parameterwerten um den Datenpunkt für den Parame-
  terwert erweitert, der die Erhöhung der spektralen Effizienz durch 4X4-MIMO aus-
  drückt, sowie um drei Datenpunkte, durch die festgelegt wird, in welchen Gebietsty-
  pen 4X4-MIMO eingesetzt werden soll. Letztlich muss der Code ergänzt werden, um
  die Anzahl der mit 4X4-MIMO aufgerüsteten Basisstationen als Modelloutput auszu-
  weisen.

 Im Excel-Programm für das Kostenmodul:
  Das Programm ist an mehreren Stellen um Positionen zu ergänzen, die die zusätzli-
  chen Investitionskosten, die durch ein 4X4-MIMO-Upgrade entstehen, aufnehmen
  und verarbeiten.

3.2   Einsatz in LTE-Basisstationen von 256QAM

Die Größe einer Zelle in einem LTE-Mobilfunknetz wird immer unter zwei Gesichtspunk-
ten bestimmt, (a) unter dem Gesichtspunkt der Gebietsabdeckung und (b) unter dem
Gesichtspunkt der Kapazitätsverfügbarkeit. Bei (a) geschieht dies, indem die maximale
Entfernung zwischen der Basisstation und dem am Rand der Zelle sich befindlichen
Nutzer, der noch eine akzeptable Signalstärke angeboten bekommen soll, ermittelt
wird. Bei (b) wird aufgrund der Bandbreite des in der Zelle einsetzbaren Spektrums
festgestellt, wieviel Nutzer mit dieser Bandbreite (Kapazität) bedient werden können.
Daraus lässt sich dann aufgrund der Nutzerdichte im betreffenden Distrikt die Größe
der Zelle ermitteln, innerhalb derer die Nutzer entsprechend ihrer Nachfrage - hier also
nicht entsprechend der Entfernung ihres Standortes von der nächsten Basisstation -
bedient werden können. Diese sich aus (a) und (b) ergebenden Gebietsgrößen müssen
nicht übereinstimmen, was heißt, dass im Modell immer die sich ergebende kleinere
Fläche als Zellgröße gewählt wird.

Der in diesem Zusammenhang relevante Punkt ist, dass sowohl bei der Bestimmung
nach Gebietsabdeckung wie nach Kapazitätsverfügbarkeit die eingesetzten Typen des
Modulation and Coding Scheme (MCS) eine wichtige Rolle spielen. Das dabei konkret
verwendete Modulationsverfahren bestimmt die Menge an Information, die von einem
einzigen Signal (einer einzigen Welle) des benutzten Spektrums transportiert werden
kann. Diese Informationsmenge pro Signal ist eine der wichtigen Determinanten, die
den Ausbreitungsgrad des Spektrums wie auch die verfügbare Kapazität bestimmen.
13            Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

Im Modell wird ein MCS ausgewählt, bei dem gegenwärtig, entsprechend dem vorlie-
genden Verkehr für das Modulationsverfahren, aus drei Optionen gewählt wird: Quadra-
ture Phase Shift Keying (QPSK) und Quadrature Amplitude Modulation (QAM) als
16QAM und 64QAM. In realen Netzen wird nun zunehmend beobachtet, dass ein MCS
mit einem Modulationsverfahren mit bis zu 256QAM eingesetzt wird. Dementsprechend
wird mit der hier vorgesehenen Modellanpassung die Auswahl ebenfalls auf ein MCS
mit bis 256QAM erweitert. Als Folge wird der Umfang der Information, die pro Signal
transportiert werden kann, um ein Drittel erhöht, wodurch eine Verbesserung sowohl in
Bezug auf den Ausbreitungsgrad des Spektrums wie die verfügbare Kapazität erzielt
wird, was sich in beiden Fällen jeweils dahingehend auswirkt, dass sich die maximale
Größe des Gebiets, das versorgt werden kann, erhöht.

3.2.1 Wirkung von 256QAM bei der Gebietsabdeckung

Konkret wird im Modell der Pfadverlust bestimmt, der als Input sowohl für das Okumu-
ra-Hata- wie das COST-231-Modell dient, die die abdeckbare Gebietsgrößte ermitteln.
Der Pfadverlust hängt u.a. von der Signal-to-Interference-and-Noise-Ratio (SINR) ab,
wobei die Güte des Signals in der SINR wiederum von dem benutzten Modulationsver-
fahren abhängt. Je leistungsfähiger das Modulationsverfahren, desto besser die Signal-
güte, desto höher die SINR, desto geringer der Pfadverlust, desto größer die mögliche
Gebietsabdeckung. Die Anpassung im Code besteht nun darin, den Algorithmus so zu
ändern, dass die Güte des Signals auch entsprechend 256QAM bestimmt werden kann.

Der Algorithmus greift auf gespeicherte Inputdaten zurück, aufgrund derer das gewählte
Modulationsverfahrens die effiziente Ressourcenallokation vornimmt. Diese Inputdaten
sind durch geeignete Simulationen ermittelt worden und in der Literatur veröffentlicht.
Für das 256QAM-Modulationsverfahren gibt es noch keine entsprechenden Simulati-
onsergebnisse, so dass wir die bestehenden Inputdaten aufgrund vertretbarer Annah-
men so extrapolieren werden, dass sie für die 256QAM-Modulation verwendet werden
können.

Der in C++ geschriebene Code wird wie folgt angepasst:

    Die Funktion im Code, die für die Auswahl des passenden Modulation and Coding
     Scheme verantwortlich ist, wird dergestalt ergänzt, dass auch die 256QAM-Option
     mit einbezogen werden kann.

    Dateien mit den neuen Inputdaten, aus denen der Code bei Anwendung von
     256QAM die Werte für eine effiziente Ressourcen-Allokation entnehmen kann, wer-
     den eingeführt

Der Algorithmus im Quellcode führt die optimierenden Berechnungen automatisch aus,
ohne dass der Nutzer einen Parameterwert einzugeben braucht. Daraus folgt, dass
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)   14

keine Änderung in der Nutzeroberfläche erforderlich ist. Ebenfalls bedarf es keiner Än-
derung im Kostenmodul, da es zu keinem neuen Kostenelement kommt.

3.2.2 Wirkung von 256QAM bei der Kapazitätsbestimmung

Um die Wirkung der Einführung von 256QAM bezüglich der Kapazitätsbestimmung dar-
zustellen, ist es angebracht, auf einen Teil des Referenzdokuments für die 2016 vorge-
nommenen Modellanpassungen zurückzugreifen.

In der bis 2016 geltenden Version des Modells, wurde die Kapazität einer Zelle ent-
sprechend der Anzahl von konkret abzählbaren Ressourcen bestimmt, die sich auf-
grund des Umfangs des für die Zelle verfügbaren Spektrums ergeben. Bei LTE handel-
te es sich dabei um die Anzahl von Abschnitten des verfügbaren Spektrums (Resource
Blocks). Die durchschnittliche Nachfrage eines Nutzers wurde ebenfalls in Anzahl von
Resource Blocks ausgedrückt. Die so gemessene, insgesamt verfügbare Kapazität ei-
ner Zelle geteilt durch die benötigte Kapazität pro Nutzer bestimmte die Anzahl der Nut-
zer, die durch diese Kapazität in der Zelle bedient werden konnten. Daraus und aus der
Nutzerdichte in dem betrachteten Distrikt ließ sich dann die Größe der Zelle ableiten.
Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass die auf diese Art ermittelte durchschnittliche
Nachfrage eines Nutzers fast immer zu einer Anzahl von benötigten Resource Units
führt, die um einen Bruchteil größer ist als die ursprünglich errechnete, da die letztere
Größe sich in einer Zahl mit Dezimalstellen ausdrückt und die erforderliche Anzahl von
Resource Units in einer Integer-Zahl, die in der Regel größer ist. Dadurch können Un-
genauigkeiten bei der Feststellung der Zellengröße entstehen. Dieser Nachteil wurde
durch einen neuen, unten beschriebenen Ansatz aufgehoben.

Der Zusammenhang zwischen dem neuen und dem alten Ansatz soll im Folgenden
klarer herausgearbeitet werden. In dem vorher benutzten Ansatz wird entsprechend der
durchschnittlichen Nachfrage je Nutzer das passende Modulation and Coding Scheme
(MCS) ermittelt, auf dessen Basis die Anzahl der für die durchschnittliche Nachfrage
erforderlichen Resource Blocks bestimmt wird. Hierbei ist zu beachten, dass die MCSs,
die jeweils zu den verschiedenen durchschnittlich nachgefragten Verkehren passen, als
Ergebnis von Link Level und System Level Simulationen bekannt sind, die die verschie-
denen Bedingungen, denen Nutzer in typischen Zellen ausgesetzt sind, berücksichti-
gen. Auf Basis der benötigten Resource Blocks je Nutzer und der insgesamt verfügba-
ren Anzahl der Resource Blocks kann dann die Anzahl der Nutzer in der zu dimensio-
nierenden Zelle bestimmt werden, woraus dann auf Basis der Nutzerdichte in dem be-
treffenden Distrikt die Größe der Zelle abgeleitet werden kann. Wenn der gesamte
Durchsatz der Zelle, der sich aus der Summe der Durchsätze aller Nutzer in der Zelle
ergibt, ins Verhältnis gesetzt wird zur in MHz ausgedrückten Spektrum-Kapazität, ergibt
sich daraus implizit die spektrale Effizienz, mit der das Spektrum eingesetzt wird.
15            Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)

Das Verhältnis zwischen der aufgrund der durchschnittlichen spektralen Effizienz fest-
stellbaren Kapazität eines Spektrums und der durchschnittlichen Nachfrage je Nutzer
macht sich der vorgeschlagene neue Ansatz zunutze. Anstelle des Umweges über pas-
sende MCS und entsprechende Anzahl von Resource Blocks geht er davon aus, dass
der relevante Wert für die durchschnittliche spektrale Effizienz direkt zur Verfügung
steht, so dass mit diesem Effizienzgrad unmittelbar die gesamte Kapazität des Spekt-
rums festgestellt werden kann, um davon dann die Anzahl der bedienten Nutzer abzu-
leiten, indem diese gesamte Kapazität durch deren durchschnittlichen Durchsatz geteilt
wird.

Entsprechend diesen Überlegungen wurde 2016 im Modell bezüglich der Dimensionie-
rung der LTE-Zellen vorgegangen. Es wird eine durchschnittliche Nachfrage (ein durch-
schnittlich nachgefragter Durchsatz) pro Nutzer angenommen. Die Anzahl der so defi-
nierten Nutzer, die mit dem verfügbaren Spektrum bedient werden können, wird wie
bereits oben beschrieben, bestimmt, indem der mögliche durchschnittliche Gesamt-
durchsatz der Zelle durch den durchschnittlich nachgefragten Durchsatz pro Nutzer
geteilt wird. Die benötigten Werte der durchschnittlichen spektralen Effizienz, um damit
den möglichen durchschnittlichen Gesamtdurchsatz der Zelle anhand des verfügbaren
Spektrums zu bestimmen, wurden auf der Basis von Ergebnissen bestehender empiri-
scher Untersuchungen ermittelt. Diese Werte variieren, ob es sich um Gebiete mit ho-
her, mittlerer oder niedriger Standortdichte handelt.

Dies sind Parameterwerte, die der Modell-Nutzer auf der Basis der jeweils vorliegenden
Erkenntnisse einstellen kann. Aufgrund der Einführung von 256QAM ist nun zu berück-
sichtigen, dass die Effizienz des Spektrums je MHz, d.h. die spektrale Effizienz, sich
erhöht hat. Gegenüber den ab 2016 geltenden Werten für diese spektrale Effizienz sind
nun erhöhte Werte, die dem mit 256QAM effizienteren MCS entsprechen, zu ermitteln.
Wir werden eine entsprechende Literaturrecherche vornehmen, um Werte für die spekt-
rale Effizienz zu ermitteln, die dann in das Modell eingestellt werden können.

3.3   Zusammenfassung der Modellerweiterungen

Die Erweiterungen, die in den vorangegangenen zwei Abschnitten beschrieben worden
sind, werden in Tabelle 3-1 zusammengefasst. Dabei werden die im Fall der 4X4-
MIMO-Anpassung notwendig werdenden zusätzlichen Parameter, für die Werte einzu-
geben sind, ebenfalls aufgeführt. In diesem Zusammenhang ist es wichtig, darauf hin-
zuweisen, dass diese Parameterwerte vor der konkreten Anwendung des Modells zu
ermitteln, gegebenenfalls von den Marktteilnehmern zu erfragen sind.
Ergänzungen im Analytischen Kostenmodell für ein Mobilfunknetz (2018)            16

Tabelle 3-1:       Die Modellerweiterungen und Maßnahmen des Modell-Anwenders, die
                   dadurch erforderlich geworden sind
 Beschrieben            Gegenstand                         Vom Modell-Anwender zusätzlich
in Abschnitt ...       der Änderung                          vorzunehmende Maßnahmen
                                             Eingabe des Effizienzgewinns, der durch 4X4-MIMO für LTE
                                             ermöglicht wird; in dem entsprechenden Feld in dem Arbeits-
      3.1           4X4-MIMO für LTE         blatt „Cell Deployment“ der MS Excel Oberfläche.
                                             Eingabe der Kosten, die durch die zusätzlichen Antennen
                                             entstehen; in dem entsprechenden Feld im Kostenmodul.
      3.2           256QAM                   Keine
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