25.09.2020 Unsere Technik
Handy mit Speedtest

Wie funktioniert eigentlich LTE-Bonding?

Was ist LTE-Bonding und was ist der Unterschied zu normalem LTE?

Mobilfunkverbindungen sind durch Ihre weite Verbreitung eine ideale Möglichkeit, um mobil oder temporär an einem Ort eine Datenverbindung herzustellen. Doch leider unterliegt diese Verbindungsart auch technischen bedingten Nachteilen, die beim Einsatz für Events zu einem Problem werden. Mit LTE-Bonding lassen sich nicht nur diese Nachteile beheben, sondern sogar deutlich schnellere Bandbreiten realisieren. Doch wie funktioniert eigentlich LTE-Bonding?

Die Nachteile von LTE-Verbindungen

Eine LTE-Verbindung ist immer ein geteiltes Medium. Das bedeutet, dass man sich die verfügbare Bandbreite an  einem Handy-Mast mit allen anderen verbundenen Geräten teilen muss. Wenn also an einem Tag sehr wenige Geräte mit einem bestimmten Mast verbunden sind, ist die mobile Datenverbindung sehr schnell. Sind an einem anderen Tag aber sehr viele Geräte an diesem Mast, surft man plötzlich am gleichen Ort deutlich langsamer. Das macht deutlich, wo das größte Problem bei einer LTE-Verbindung liegt: Man kann sich nicht darauf verlassen. Selbst wenn man heute eine gute Verbindung feststellt, kann es morgen schon wieder ganz anders aussehen. Das ist besonders relevant für Veranstaltungen. Denn wenn die Gäste kommen kann es sein, dass plötzlich überhaupt keine Datenverbindung mehr möglich ist da sich zu viele Geräte gleichzeitig zum nächsten Mast verbinden.

Viele Menschen haben eine schlechte Verbindung zu einem LTE-Mast

Unsere Lösung – redundanter LTE-Empfang:

Um das zu verhindern, setzen wir mit unserem Multi-LTE Case auf drei parallele Verbindungen zu unterschiedlichen Providern (Vodafone, Telekom und O2). Im Rechenzentrum werden die Signale mit dem sogenannten LTE-Bonding (Bonding = zusammenfügen) zu einem synchronen Ausgangssignal zusammengeführt. Kommt es nun zu Schwankungen oder sogar zum Ausfall eines Providers, kann dies durch die restlichen Verbindungen ausgeglichen werden. Und wenn vor Ort alle Handy-Masten überlastet sind oder Mobilfunk am jeweiligen Standort nicht ausgebaut ist, können wir via Richtfunk sogar weiter entfernte Masten anpeilen und so einen überlasteten Mast einfach überspringen.

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Multi-LTE Case Illustration

 

Die Herausforderung bei mehreren Verbindungen

Bei Datenverbindungen werden die Daten immer in kleine Pakete aufgeteilt, die dann nacheinander versendet werden. Kommen die Pakete in der falschen Reihenfolge oder unvollständig an, kann der Empfänger die gesendete Information nicht mehr verarbeiten. Die Übertragung von Dateien schlägt fehl und bei Videostreams kommt es zu Aussetzern und Störungen. Bei der Übertragung über eine einzige Verbindung ist das meist kein Problem, da die Pakete immer in der Reihenfolge ankommen, in der sie versendet wurden und die Vollständigkeit vom Übertragungsprotokoll sichergestellt werden kann.

Man unterscheidet bei der Daten-Übertragung meist zwischen den Protokollen TCP und UDP. Bei TCP wird geprüft, ob jedes Paket angekommen ist und im Zweifel wird ein vermisstes Paket erneut angefordert. Das ist z. B. hilfreich bei der Übertragung von Dateien, denn wenn Teile fehlen ist die Datei unbrauchbar. Bei UDP wird die Vollständigkeit der Pakete nicht geprüft, dafür ist es aber schneller. Das ist nützlich bei Echtzeit-Diensten wie Internet-Telefonie und Video-Streams. Für andere Spezialfälle gibt es noch viele weitere Übertragungsprotokolle.

 

Nutzt man mehrere Verbindungen parallel, ergeben sich eine Reihe von Problemen. Denn die einzelnen Verbindungen haben verschiedene Übertragungsgeschwindigkeiten und Reaktionszeiten (Latenzen). Werden nun die zu versendenden Pakete auf mehrere Verbindungen aufgeteilt, kann es sein, dass ein später versendetes Paket trotzdem früher beim Empfänger ankommt. Das Ergebnis ist ein heilloses Durcheinander auf der Empfängerseite, das sich in Störungen und einer insgesamt instabilen Verbindung zeigt.

Außerdem lassen viele Webseiten und andere Dienste, bei denen man sich einloggen muss nur eine Session pro Verbindung zu. Erreichen einen solchen Dienst nun Pakete von verschiedenen Verbindungen gleichzeitig wird die Session beendet. Als Nutzer merkt man das daran, dass man ständig ausgeloggt wird.

Unsere Lösung:

Mit unserem Multi-LTE Case senden wir die Daten über die verschiedenen Verbindungen nicht direkt zum Empfänger, sondern zuvor zu einem sogenannten Bonding-Server. Dieser Server sortiert nun alle Pakete wieder in die richtige Reihenfolge und sendet sie dann zum Empfänger. Beim Empfänger kommen nun alle Pakete in der richtigen Reihenfolge über eine einzige Verbindung an. Somit lassen sich mehrere Verbindungen zugunsten einer ausfallsicheren und schnelleren Übertragung nutzen – ohne die damit normalerweise verbundenen Probleme.

Skizze einer LTE-Bonding Infrastruktur mit Laptop, Multi-LTE Gateway, Bonding-Server und der finalen VErbindung ins Internet.
Skizze einer LTE-Bonding Infrastruktur

 

Das Prinzip des Bondings lässt sich übrigens nicht nur mit LTE-Signalen, sondern auch mit normalen DSL-Verbindungen kombinieren. Damit lässt sich das Multi-LTE Case auch als Hochverfügbarkeit-Lösung in Büro- oder Event-Locations einsetzen. Fällt einmal das reguläre Internet aus, wird automatisch eine der anderen Verbindungen genutzt. Das können LTE- oder auch Satelliten-Verbindungen sein.

 



Max Pohl
Marketing & Digitale Dienste
max.pohl@eventnet.de

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