Wie Mobilfunkstationen und Handys kommunizieren

11. Februar 2014 /

MobilfunknetzHinter einem Mobilfunknetz steht eine komplexe technische Infrastruktur, die aus unterschiedlichsten Teilen besteht. Hier erfahren Sie, wie ein Mobilfunknetz aufgebaut ist und welche Komponenten für Telefonieren und Surfen notwendig sind.

Eine Alltagssituation: Sie sind unterwegs und wollen Ihre Familie anrufen. Sie wählen die entsprechende Telefonnummer, die das Handy per Funkwellen zur nächstgelegenen Basisstation überträgt. Die Empfangsantennen der Station nehmen die Signale auf und geben sie über das Festnetz an Vermittlungszentralen weiter, die das Gespräch bis zum gewünschten Teilnehmer liefern. Ist dieser ein Handynutzer, wird das Gespräch zu derjenigen Basisstation vermittelt, in deren Bereich sich der gewünschte mobile Gesprächspartner aufhält. Diese Basisstation kontaktiert das Mobiltelefon des Angerufenen und stellt das Gespräch her.

Die Basisstation als Knotenpunkte des Mobilfunknetzes
Damit Sie von jedem Ort aus anrufen können und dabei jeden gewünschten Ort erreichen, braucht der Mobilfunk eine Vielzahl von Basisstationen. Denn jede dieser Stationen versorgt nur ein eng begrenztes Gebiet, die sogenannte Funkzelle. Ihr Durchmesser liegt in Städten bei etwa 200 Metern aufwärts und auf dem Land bei bis zu wenigen Kilometern. Beim Wechsel von einer Funkzelle zur anderen – etwa während einer Autofahrt – wird die Verbindung automatisch und ohne Unterbrechung an die nächste Funkzelle weitergegeben.

Mobilfunkstationen müssen aufgrund der niedrigen Sendeleistung dort stehen, wo sich die Nutzer befinden und Gesprächs- oder Datenkapazitäten benötigen. Da die meisten Menschen innerhalb von Städten und Gemeinden telefonieren oder surfen, ist gerade in Wohngebieten eine große Zahl von Basisstationen errichtet worden. Auf diese Weise wird bei günstigen Sende- und Empfangsbedingungen die Leistungsabgabe von Handys und Basisstationen – und damit auch die Stärke der elektromagnetischen Felder – auf ein Minimum reduziert.

Mobilfunktechnik von GSM, UMTS und LTE

GSMIn Österreich wird das Mobilfunknetz sowohl mit GMS (Global System for Mobile Communication) als auch mit UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) und LTE (Long Term Evolution) betrieben. Bei GSM werden die Frequenzbereiche 900 MHz und 1.800 MHz, bei UMTS der Frequenzbereich 2.100 MHz verwendet. Die neue Mobilfunkgeneration LTE verwendet derzeit Frequenzen um die 2.600 MHz. Ein wichtiger Unterschied zwischen den Systemen liegt in der Art und Weise, wie Informationen zwischen Handy und Basisstation übertragen werden, der genutzten Bandbreite und der Geschwindigkeit.

UMTS-CodierungGSM sendet die Sprach- und Dateninformationen zeitversetzt. Die übertragene Botschaft erreicht ihren Empfänger gewissermaßen stückweise: Es wird ein Datenpaket zu einem bestimmten Zeitpunkt verschickt. Danach entsteht eine Pause, in der zunächst andere Handys bedient werden. UMTS arbeitet anders. Hier senden alle Nutzer zur gleichen Zeit kontinuierlich auf demselben Frequenzband. Dabei werden die Informationen mit einem speziellen Code versehen, den nur der Empfänger entschlüsseln kann. Dieses Verfahren nennt man CDMA (Code Division Multiple Access).

Diese Technik kann man sich mit Hilfe des folgenden Beispiels verdeutlichen:
Stellen Sie sich vor, Sie besuchen mit Begleitung eine Party. Außer Ihnen sind noch viele andere Menschen da. Jedes Paar spricht eine andere Sprache, und alle reden durcheinander. Um sich nun in dieser geräuschvollen Umgebung mit Ihrem Gegenüber zu unterhalten, können Sie vorgehen wie bei GSM: Sie fordern alle Anwesenden auf, gleichzeitig statt nacheinander, also in „Zeitschlitzen“, zu reden. Damit könnten Sie Ihren Partner zwar gut verstehen, der Nachteil wäre allerdings, dass Sie ihn nur selten zu hören bekommen, denn er müsste sich mit den anderen abwechseln – die Datenübertragungsrate wäre gering. Gehen Sie dagegen vor wie bei UMTS, können alle gleichzeitig reden. Sie machen sich dabei aber die Tatsache zunutze, dass sich jedes Paar – Sender und Empfänger – in einer eigenen Sprache verständigt. Auf diese Weise hört jeder Partner die Sprache, also den technischen Code, des jeweils anderen aus dem Stimmengewirr heraus und die Verständigung klappt, solange alle gleich leise sprechen. Beginnt ein Teilnehmer lauter zu reden, kippt das System. Daher arbeitet UMTS auch mit geringeren Sendeleistungen als GSM. Gegenüber den starren Zeitschlitzen des GSM-Standards kann man so die vorhandenen Frequenzen wesentlich wirtschaftlicher nutzen. Einfache Telefongespräche, die eine geringe Bandbreite beanspruchen, lassen Platz für gleichzeitige Übertragungen mit hoher Bandbreite, zum Beispiel für eine Bildübertragung. Für einen UMTS-Kunden ergeben sich dadurch nicht nur hohe Datengeschwindigkeiten, er kann sogar mehrere Dienste gleichzeitig nutzen, etwa telefonieren, E-Mails abrufen und im Internet surfen.

LTE (Long Term Evolution) ist die neue Generation des Mobilfunks, die Neuentwicklungen und Elemente aus GSM und UMTS in sich vereint. Daraus resultiert eine noch effizientere Nutzung des Trägermediums Luft für die Datenübertragung, die mit wesentlich höherer Bandbreite als bisher operiert und eine Datenübertragungsrate von bis zu 100 Mbit/s (Downlink) leisten kann. Dies sind wichtige Voraussetzungen für die Abwicklung des kontinuierlich steigenden Datenverkehrs, der sich seit der Verfügbarkeit des mobilen Internets von Jahr zu Jahr mehr als verdoppelt.

Sendeanlagen in Österreich
Ein Senderkataster aller öffentlichen Mobilfunk-, Fernseh- und Rundfunkanlagen Österreichs wurde in einer freiwilligen Initiative der Netzbetreiber durch das Forum Mobilkommunikation (FMK) in Abstimmung mit dem Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (BMVIT) eingerichtet und ist unter www.senderkataster.at abrufbar.

Verfasst von
Sie ist Pressesprecherin von T-Mobile Austria und Hauptredakteurin des 0676 Blogs. Sie interessiert sich seit der Jugend für Telekommunikation, Technologie und Mobilfunk.

Kommentieren

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.