Mobilfunknetze

Um ein Gespräch oder einen Datentransfer zwischen zwei Mobiltelefonen herstellen zu können, benötigt man neben den beiden Geräten eine entsprechende technische Infrastruktur. Diese bezeichnet man als Handy- oder Mobilfunknetz.

Das Wichtigste in Kürze

  • Zur Verbindung von Mobiltelefonen sind Sendemasten und die Übertragung zwischen Netzzugängen notwendig.
  • Die drei deutschen Mobilfunknetze werden von den Netzbetreibern Deutsche Telekom (D1), Vodafone (D2) und Telefonica Deutschland (O2) betrieben.
  • Seit 2004 ist die dritte und vierte Generation der Mobilfunknetze aktiv. Durch sie können Internet-Verbindungen von bis zu 100 Mbit/s (LTE) erreicht werden.
  • Die Frequenzen für die fünfte Mobilfunkgeneration wurden von März bis Juni 2019 versteigert.

Verbindungsbeginn zwischen Gerät und Sendemast

Die eigentliche Übertragung der Signale kann dabei in zwei Bereiche aufgeteilt werden. Zum einen besteht eine Funkverbindung zwischen dem jeweiligen Mobilfunkgerät und einem nahegelegenen Sendemast. Zum anderen erfolgt eine kabelgebundene Übertragung zwischen den beiden Netzzugängen, auf die die Gesprächsteilnehmer zugreifen.

Wenn ein Anrufer aus München also einen Gesprächsteilnehmer in Hamburg anrufen möchte, so wird nur die kurze Strecke zwischen seinem Handy und dem Sendemast per Funk übermittelt. Die restliche Gesprächsübertragung erfolgt per Kabel über die beiden Netzzugänge und funktioniert im Wesentlichen wie bei einem normalen Festnetztelefon.

Der Beginn des Mobilfunknetzes

In seiner Entwicklung hat das heutige Mobilfunknetz mehrere Stufen durchlaufen. Als erstes Mobilfunksystem gilt das analoge A-Netz, das zwischen 1958 und 1977 in Betrieb war und von der Deutschen Bundespost unter dem Namen „öffentlich beweglicher Landfunkdienst (öbL)“ eingeführt wurde. Das A-Netz erreichte 1971 seine Kapazitätsgrenze von 11.000 Teilnehmern und wurde im Folgejahr vom B-Netz abgelöst.

Ähnlich wie beim A-Netz war das Hauptproblem des Nachfolgenetzes, dass der jeweilige Anrufer immer wissen musste, wo sich der gewünschte Gesprächsteilnehmer befand. Denn der Anrufende musste immer die Vorwahl der Funkstation wählen, in dessen Nähe sich der gewünschte Gesprächspartner befand. Wenn sich der Anrufende also in München aufhielt und einen Bekannten in Hamburg anrufen wollte, musste er zunächst die Vorwahl von Hamburg (040) wählen, dann eine entsprechende Ziffernfolge (z.B. 05) und zuletzt die eigentliche Telefonnummer. Bewegte sich der Angerufene während des Gespräches aus dem gewählten Funkbereich heraus, wurde die Verbindung abgebrochen und musste neu aufgebaut werden. Die vollständige Netzauslastung des B-Netzes wurde 1986 mit insgesamt 27.000 Teilnehmern erreicht.

Von analog zu digital

Bereits 1985 wurde das C-Netz in Deutschland eingeführt. Mit einer Kapazität von 800.000 möglichen Teilnehmern war es das letzte rein analoge Mobilfunknetz und brachte eine Reihe von Verbesserungen mit, die man heute noch in den aktuellen Systemen erkennen kann. So waren die Gesprächsteilnehmer in allen Funkbereichen über eine Zugangskennzahl (0161) erreichbar und man konnte nun auch während des Gespräches die Funkzone verlassen, ohne dass es zu einem Abbruch der Verbindung kam. Des Weiteren war ein Teilnehmer im C-Netz nicht mehr an das eigentliche Endgerät gebunden. Die Teilnehmeridentität wurde auf einer Magnetkarte gespeichert, die den Netzzugang mit jedem beliebigen Mobiltelefon herstellen konnte und die somit als Vorläufer der heutigen SIM-Karte bezeichnet werden kann. Hauptkritikpunkte am C-Netz waren die schlechte Sprachqualität und das hohe Abhörrisiko. Abgelöst wurde das letzte analoge Mobilfunknetz bereits 1991 von dem heute noch aktiven, digitalen D-Netz. Komplett eingestellt wurde das analoge Mobilfunknetz schließlich in der Silvesternacht vom Jahr 2000 auf 2001.

Die deutschen Mobilfunknetze

Das D-Netz und das O-Netz sind beiden gängigen Mobilfunknetze in Deutschland. Das D-Netz ist im Gegensatz zu seinen Vorgängern ein digitales, mehrdienstfähiges (Sprache, Text, Daten) Mobilfunknetz, das auf dem seit 1982 geplanten europäischen Standard GSM (Group SpecialMobile) basiert. Es ermöglicht die grenzüberschreitende Nutzung des eigenen Mobiltelefons in über 200 Staaten weltweit. In Deutschland greifen hauptsächlich zwei Anbieter auf die Frequenzen im D-Netz zurück: Die Deutsche Telekom (D1) und Vodafone (D2).

Telefonica betreibt das O2-Netz (E-Netz). Das E-Netz ist ebenfalls ein digitales Mobilfunknetz, das auf dem DSC-1800 Standard basiert und sich lediglich durch die abweichenden Frequenzbereiche und die geringere Sendeleistung der Endgeräte vom D-Netz unterscheidet. Seit der Übernahme von E-Plus durch Telefonica Deutschland 2014 begann ab 2015 die Zusammenlegung der beiden Mobilfunknetze von E-Plus und O2. Die Auktion der 5G-Frequenzen von März bis Juni 2019 hat Deutschland einen vierten Netzbetreiber beschert: 1&1 Drillisch. Nach Abschluss der Frequenzauktion werden die ersteigerten 5G-Frequenzen für den Netzausbau freigegeben.

UMTS, HSDPA+, LTE und 5G

Im Sommer 2000 wurden insgesamt sechs Lizenzen für das Mobilfunknetz der dritten Generation zu einem Spitzenbetrag von circa 50 Milliarden Euro versteigert. Die Rede ist vom „Universal Mobile Telecommunication System“ oder kurz: UMTS. Der Vorteil gegenüber dem GSM und DSC-1800 Standard ist die deutlich höhere Datenübertragungsrate. Alle vier Netzbetreiber - die Deutsche Telekom, Vodafone, E-Plus, O2 – bieten seit 2004 UMTS in Deutschland an. Durch Smartphones und Tablets gewann UMTS schnell an Boden.

Die vierte Mobilfunkgeneration LTE (Long Term Evolution) setzt hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit und Stabilität neue Maßstäbe: Der Mobilfunk der vierten Generation ist mehr als zehnmal so schnell wie UMTS samt Ausbaustufe HSDPA+. Damit waren bisher Geschwindigkeiten von theoretisch maximal 14,4 Megabit pro Sekunde möglich – mit LTE kann eine Geschwindigkeit von über 100 Megabit pro Sekunde erreicht werden. Auch die Übertragungsstabilität kann beim LTE-Standard im Gegensatz zum Vorgänger UMTS punkten: Dank der ausreichend hohen Übertragungsrate können zahlreiche Teilnehmer gleichzeitig und ohne Störung erreicht werden.

Die stabile Übertragungsqualität von LTE eröffnete auch neue Wege für Videotelefonie und im Unterhaltungsbereich, denn dank LTE kann beispielsweise unterwegs auf Video-on-Demand-Angebote zugegriffen werden. 5G ist 100 Mal schneller als es bei einem guten LTE-Download der Fall ist. Damit ist ein Downloadtempo von 10 Gigabit pro Sekunde oder sogar mehr möglich. Außerdem wird sich die sogenannte Latenzzeit, also die Verzögerung bei der Übertragung, verringern.

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