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Mobilfunkfrequenzen, die Unterschiede und Möglichkeiten

MobilfunkfrequenzenDamit Mobilfunk überhaupt funktioniert, müssen Sprache und Daten über zugewiesene Frequenzen von einem Gerät zur nächsten Funkzelle und dann weiter zu Zielfunkzelle und zum Empfangsgerät gesendet werden. Dabei kommen elektromagnetische Felder zum Einsatz, deren Informationspakte über die Funkfrequenzen transportiert werden müssen.

 

 

Das Problem für den Mobilfunk ist, dass bei steigenden Nutzerzahlen die Anforderungen an die Funknetze immer größer werden. Dem begegnen die Netzbetreiber auf zwei Arten. Zum einen verkleinern sie die Funkzellen. Das sind die Bereiche, in denen durch jeweils die nächsten Funkmasten die Übertragung der Daten (und Sprache) im jeweiligen Netz realisiert wird. Je mehr Funkmasten es gibt, desto kleiner sind die Funkzellen. Mehr und kleinere Funkzellen ermöglichen grundsätzlich, dass mehr Nutzer potenziell in guter Qualität telefonieren oder Daten versenden und empfangen können. Zum anderen bauen die Netzanbieter ihre Netze technisch aus und nutzen dabei immer neue Standards wie UMTS oder LTE. Damit ist es möglich, mehr Datenpakete zur gleichen Zeit – meistens – schneller von A nach B zu bringen. Die verschiedenen Standards benötigen jedoch neue Frequenzen. Meistens sind die Funkmasten so ausgerüstet, dass alle Standards darüber funktionieren und somit mehrere Frequenzbänder parallel angesprochen werden. Vor allem im LTE-Bereich gibt es jedoch noch Lücken in der Netzabdeckung.

Uplink und Downlink für den Datenverkehr
Die Frequenzen bestehen aus einem oberen und einen unteren Bereich, der jeweils andere Eigenschaften hat. Den jeweils oberen Frequenzbereich nutzen Mobilfunkanbieter für den sogenannten Uplink. Dabei handelt es sich um den Transport der Daten vom Mobilfunkgerät (Smartphone, Handy, Tablet) in das Netz. Der jeweils untere Frequenzbereich steht für den Downlink zur Verfügung. Dabei handelt es sich also um die Frequenzen, über die Daten auf das Gerät kommen. Diese Unterteilung gibt es grundsätzlich in jedem Frequenzbereich des Mobilfunks, auch wenn diese unterschiedlich genutzt werden.

Unterschiede der Frequenzbereiche
Die verschiedenen Frequenzbereiche unterscheiden sich technisch leicht. Wichtigster Unterschied ist die Wellenlänge. Als Faustregel gilt: Je niedriger der Megaherzbereich der Frequenz, desto länger die Wellen, aber desto weniger Leistung ist möglich. Parallel bedeutet ein höherer Megaherzbereich eine kürzere Reichweite, aber mehr Leistung.

Niedrige Frequenzbereiche wie das 800er- und 900er-Band eigenen sich entsprechend für die Mobilfunkabdeckung auf dem Land. Denn dort sind die Funkzellen größer und es gibt weniger Nutzer. Die leistungsstärkeren, aber kürzeren Wellen in den höheren Frequenzbändern eignen sich eher für kleine Funkzellen in Städten mit vielen Nutzern.

Welche Funkfrequenz für welchen Standard?
Verantwortlich für die Vergabe der Frequenzen ist die Bundesnetzagentur. Von Amateurfunk über Polizeifunk bis zum Mobilfunk und TV-Sendern weist diese Behörde den Anbietern entsprechende Frequenzblöcke für Ihre Vorhaben zu. Nachzulesen ist dies im Frequenzplan. Die Nutzung der knappen Ressourcen müssen die Mobilfunkanbieter teuer bezahlen, denn ihre Frequenzen wurden immer wieder höchstbietend versteigert.

Bisher nutzten die Netzbetreiber die Frequenzen um 900 MHz sowie um 1800 MHz für GSM. Das ist der älteste Standard des digitalisierten Mobilfunknetzes und Basis für das D-Netz und E-Netz. Das sogenannte GSM 900 im unteren Frequenzbereich verfügt dabei über eine geringere Funkfelddämpfung, weshalb die Sendequalität zumindest theoretisch etwas besser ist als im oberen Frequenzband um 1800 MHz. Da die ersten Jahre das D-Netz die 900er-Frequenzen und das E-Netz die 1800er-Frequenzen nutzte, gab es entsprechende qualitative Unterschiede. Heute nutzen die Netzanbieter Frequenzblöcke in beiden Bändern, womit die Unterschiede deutlich kleiner sind.

Meistens nutzen die Netzbetreiber diese Frequenzen auch für die Übertragung per UMTS. Für diese Technik stehen in Deutschland aber zusätzlich noch Frequenzbereiche um 2100 MHz (1920 MHz – 2170 MHz) zur Verfügung.

Die Frequenzen um 800 MHz, 1800 MHz und 2600 MHz nutzen die Netzbetreiber für LTE-Angebote. Hinzu kommen zukünftig Frequenzbereiche aus der Versteigerung von Juni 2015. Dabei erhielten die Netzbetreiber Blöcke um 700 MHz, die bisher für DVB-T-Fernsehen zur Verfügung standen. Speziell diese Frequenzen sollen den mobilen Breitbandausbau auf dem Land beschleunigen.

Ebenfalls im Juni 2015 ersteigerten die Netzbetreiber Frequenzblöcke um 1500 MHz. Diese werden sie voraussichtlich als Ergänzung für den Downlink bestehender Dienste nutzen, die in anderen Frequenzbereichen angesiedelt sind. Das heißt: Hier werden nur zusätzliche Kapazitäten für Datentransfers aus bestehenden Netzen auf das Nutzergerät geschaffen.

 

Empfängt jedes Mobilfunkgerät alle Frequenzen?
Handys können grundsätzlich für den Empfang von vier wesentlichen Frequenzbändern ausgestattet sein. In Nordamerika sind GSM 850 und GSM 1900 Standard, in Deutschland und Europa GSM 900 und GMS 1800.

Empfängt jedes Mobilfunkgerät alle FrequenzenDa in Deutschland das D-Netz und das E-Netz durch Frequenzblöcke in jeweils beiden Hauptbändern miteinander "verwachsen" sind, gibt es faktisch keine Trennung mehr. Moderne Geräte empfangen zudem grundsätzlich beide Frequenzbereiche. Diese sogenannten Dualband-Handys sind entsprechend bundesweit in allen Netzen funktionstüchtig. Bei den ersten Handygenerationen war dies noch anders. Diese waren oft nur für eines der beiden Netze (D-Netz/E-Netz) ausgestattet.

Der Empfang von UMTS und LTE ist in der Regel mit allen neueren Geräten möglich, die den entsprechenden Standard unterstützen. Wichtig ist ein entsprechendes integriertes Modem, das die Signale entschlüsseln kann. Die Frequenzen spielen dann wie im GSM-Netz keine Rolle mehr. Es gibt aber immer wieder Ausnahmen. Das Tablet iPad 3 4G von Apple beispielsweise war auf amerikanische Frequenzen eingestellt, sodass die australischen und zum Teil auch die deutschen Nutzer das Gerät nicht im LTE-Verbindungen nutzen können. Ursache ist eine stetig wachsende Zersplitterung bzw. Diversifikation der Frequenzen weltweit. Apple hatte es verpasst, das Gerät für alle Frequenzen in allen Ländern auszustatten.

Frequenzwechsel: Funktionieren alle Handys auch im Ausland?
Entsprechend kommt es speziell bei ausländischen Mobilgeräten in Deutschland/Europa und deutschen Handys im Ausland möglicherweise zu Problemen. Die deutschen Dualband-Geräte funktionieren zum Beispiel in Nordamerika gar nicht und anders herum. Tribandgeräte, zu denen viele aktuelle Smartphones gehören, können in Nordamerika zumindest noch das Sprachnetz nutzen (GSM 1900). Nur mit einem Quadbandgerät, das GSM 850, GSM 900, GSM 1800 und GSM 1900 unterstützt, können Nutzer sowohl in Europa als auch in Nordamerika telefonieren und surfen. Ob das jeweilige Gerät im Zielland aber tatsächlich UMTS bzw. LTE unterstützt, hängt von den genutzten Frequenzen für diese Dienste im Land sowie von der Frequenzspezifikation des Gerätes ab. Wer häufig im Ausland unterwegs ist und sein Gerät dort nutzen möchte, sollte vor dem Kauf auf entsprechende Empfangsmöglichkeiten der ausländischen Mobilfunknetze für die dort genutzten Frequenzen achten. Auskünfte dazu erteilen die deutschen Mobilfunkanbieter.

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