Heterogene Netzwerke (HetNets)
Moderne Mobilfunknetze unterstützen ein Konzept, das als heterogenes Netzwerk bekannt ist. Der Begriff „heterogen“ wird allgemein als „unterschiedlich in Charakter oder Inhalt“ definiert und wird hier in diesem Sinne verwendet. Diese Netzwerke nutzen verschiedene Zugangstechnologien wie Makrozellen, kleine Zellen, Wi-Fi, LTE, LTE-Advanced und WLAN, um eine nahtlose Konnektivität zu gewährleisten.
Ein HetNet ist ein Netzwerk, in dem viele Basisstationen unterschiedlicher Art und Größe dieselbe Funkressourcenumgebung gemeinsam nutzen, um einen mehrschichtigen oder hierarchischen Dienst bereitzustellen, der aus einem Netzwerk von Makrozellen und kleinen Zellen besteht, die „Multimode“-Dienste (eine Mischung aus 2G-, 3G- und/oder 4G-Diensten) und „Multitechnologie“-Dienste (eine Mischung aus Mobilfunk und Wi-Fi) anbieten können. Verschiedene Zugangstechnologien verbessern die Netzwerkkapazität, -abdeckung und -qualität. Durch den Einsatz mehrerer Technologien können Wi-Fi-Zugangspunkte in ein HetNet integriert werden, um eine nahtlose Zellabdeckung mit der Möglichkeit zur Übergabe von Anrufen zwischen Technologieschichten bereitzustellen. Im Gegensatz dazu würde ein herkömmliches Netzwerk, das nur Makrozellen verwendet, als „homogenes“ Netzwerk eingestuft werden.
Ein HetNet kann aus großen Makrozellen bestehen, die eine flächendeckende Abdeckung über weite Gebiete bieten, und aus kleineren Mini- und Mikrozellen, die eine ergänzende Abdeckung in schwer erreichbaren oder stark beanspruchten Gebieten bieten. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um dasselbe Abdeckungskonzept, das in den hierarchischen Designs älterer Netzwerke verwendet wird, aber moderne HetNets können auch zusätzliche Elementschichten bereitstellen. Netzwerkelemente wie Makrozellen, kleine Zellen und WLAN werden verwendet, um eine nahtlose Konnektivität zu gewährleisten. Relaisknoten, Repeater und „Heimbasisstationen“ können die Abdeckung und/oder Kapazität noch weiter auf Gebiete konzentrieren, die Makrozellen möglicherweise nur schwer bedienen können, wie z. B. Gebiete mit schwierigem Gelände, das Innere großer Gebäude und unterirdische Bereiche.
Alle Zellen in einem HetNet teilen sich die gleichen Funkressourcen (z. B. die dem Betreiber zugewiesene lizenzierte Bandbreite). Das bedeutet, dass alle durch den Einsatz eines HetNet erzielten Abdeckungs- und Kapazitätsgewinne gegen die Zunahme von Interferenzen abgewogen werden müssen, die in Gebieten auftreten können, die von einer Vielzahl unterschiedlicher Standorttypen versorgt werden. Die Netzwerkleistung wird durch den koordinierten Einsatz verschiedener Funkzugangstypen innerhalb von HetNets verbessert. Frequenzplanungstechniken können dazu beitragen, diese Auswirkungen zu mildern, ebenso wie der Einsatz von Techniken wie ICIC (InterCell Interference Coordination), mit dem benachbarte Basisstationen ihre Nutzung der Ressourcen am Zellrand koordinieren können, um Interferenzprobleme zwischen Zellen zu minimieren.
Weitere Verbesserungen bei der Interferenzminderung in einem HetNet können durch den Einsatz dynamischer Frequenzplanungstechniken auf Femtozellenebene erzielt werden. Basierend auf Messungen und Rückmeldungen der Femto-Basisstationen und Mobiltelefone ermöglichen diese Techniken einem Netzwerk, Femtozellenressourcen im Laufe der Zeit dynamisch neu zu konfigurieren, um Kanäle zu verwenden, die die geringsten Störungen durch Co- und Nachbarkanäle verursachen und erfahren.