Mobilfunktechnik ist die Grundlage der mobilen Kommunikation. Sie ermöglicht es, mit Smartphones, Tablets und anderen Geräten nahezu überall zu telefonieren, Nachrichten auszutauschen und das Internet zu nutzen. Dafür werden Sprache und Daten drahtlos über Funkzellen und Mobilfunknetze übertragen.
Die technische Entwicklung reicht vom digitalen GSM-Netz über UMTS und LTE bis zum modernen 5G-Mobilfunk. Jede Mobilfunkgeneration brachte neue Möglichkeiten und höhere Übertragungsgeschwindigkeiten. Der telespiegel erklärt die wichtigsten Mobilfunkstandards, ihre Funktionsweise und die Unterschiede zwischen den Technologien.
Was ist Mobilfunktechnik und wie funktioniert mobile Kommunikation?
Unter Mobilfunktechnik versteht man die technischen Verfahren und Einrichtungen zur drahtlosen Kommunikation zwischen mobilen Geräten und einem Mobilfunknetz. Anders als bei einem klassischen Festnetzanschluss ist keine feste Kabelverbindung zwischen dem Endgerät und dem Anschlussnetz erforderlich.
Mobilfunknetze bestehen aus zahlreichen sogenannten Funkzellen. Jede Funkzelle wird von einer Basisstation versorgt, die Funksignale empfängt und sendet. Das Smartphone verbindet sich mit einer geeigneten Basisstation, die wiederum an das übrige Netz angebunden ist.
Bewegt sich ein Mobiltelefon beispielsweise während einer Autofahrt, kann die Verbindung von einer Funkzelle zur nächsten übergeben werden. Dieser Vorgang wird als Handover bezeichnet. Dadurch bleibt die mobile Kommunikation auch beim Wechsel zwischen verschiedenen Standorten möglich.
Eine SIM-Karte oder eSIM ermöglicht die Identifizierung und Authentifizierung des Mobilfunkanschlusses im Netz.
Mobilfunkstandards: Von GSM bis 5G
Im Laufe der Zeit wurden verschiedene Mobilfunkstandards entwickelt, die sich hinsichtlich Geschwindigkeit, Übertragungsverfahren und Nutzungsmöglichkeiten unterscheiden.
| Generation | Mobilfunkstandard | Bedeutung |
|---|---|---|
| 1G | Analoge Mobilfunknetze | Erste mobile Sprachtelefonie |
| 2G | GSM, GPRS, EDGE | Digitale Telefonie, SMS und einfache Datenübertragung |
| 3G | UMTS, HSPA | Schnelleres mobiles Internet |
| 4G | LTE, LTE Advanced | Breitbandinternet, Streaming und Internettelefonie |
| 5G | 5G NR | Hohe Datenraten, geringe Latenz und Vernetzung vieler Geräte |
Die nachfolgende UMTS-Technik (3G) machte mobiles Internet deutlich leistungsfähiger. Die deutschen UMTS-Netze wurden allerdings bereits 2021 abgeschaltet.
Heute bilden LTE und 5G die Grundlage der mobilen Breitbandkommunikation. LTE bietet leistungsfähige Internetverbindungen, während 5G zusätzlich auf höhere Netzkapazitäten und kürzere Reaktionszeiten ausgelegt ist.
Funkzellen, Handyfrequenzen und Netzabdeckung
Damit eine Mobilfunkverbindung zustande kommt, müssen Smartphone und Basisstation auf geeigneten Funkfrequenzen miteinander kommunizieren. Die Netzbetreiber nutzen dafür unterschiedliche Frequenzbereiche.
Niedrigere Frequenzen ermöglichen unter vergleichbaren Bedingungen häufig eine größere Reichweite und eine bessere Gebäudedurchdringung. Höhere Frequenzbereiche können bei entsprechender Kanalbandbreite hohe Datenraten und zusätzliche Netzkapazität ermöglichen, besitzen aber häufig eine geringere Reichweite.
Welche Frequenzen für GSM, LTE und 5G eingesetzt werden, erläutert der telespiegel im Ratgeber zu den Mobilfunkfrequenzen.
Auch die Größe und Auslastung der Funkzelle beeinflussen die Verbindungsqualität. Gebäude, Geländeformen oder eine größere Entfernung zur Basisstation können das Mobilfunksignal zusätzlich abschwächen.
Weitere Informationen zu Funklöchern, Empfangsproblemen und der Netzversorgung finden sich im Ratgeber Handyempfang und Netzabdeckung.
Mobile Breitbandkommunikation mit LTE und 5G
Die mobile Breitbandkommunikation ermöglicht Internetverbindungen mit hohen Datenübertragungsraten, ohne dass am Nutzungsort ein klassischer Festnetzanschluss erforderlich ist.
Zu den typischen Anwendungen gehören Videostreaming, Videokonferenzen, Cloud-Dienste und der mobile Zugriff auf Unternehmensnetzwerke.
Mit LTE und 5G sind deutlich höhere Geschwindigkeiten möglich als mit früheren Mobilfunkstandards. Die tatsächlich erreichbare Datenrate hängt jedoch von mehreren Faktoren ab, darunter die Netzabdeckung, die verwendeten Frequenzen, die Auslastung der Funkzelle, das Endgerät und der Mobilfunktarif.
Welche Geschwindigkeiten tatsächlich erreichbar sind und wo die Unterschiede zwischen LTE und 5G liegen, zeigt der Vergleich der Mobilfunkgeschwindigkeiten.
Mobilfunktechnik für das Internet der Dinge
Mobilfunk wird längst nicht mehr ausschließlich für Smartphones verwendet. Auch Fahrzeuge, Messgeräte, Maschinen und Sensoren können über Mobilfunknetze Daten austauschen.
Für solche Anwendungen stehen spezielle Mobilfunktechnologien wie Narrowband IoT (NB-IoT) und LTE-M zur Verfügung. Sie sind insbesondere für Geräte konzipiert, die geringe Datenmengen übertragen und möglichst energieeffizient arbeiten sollen.
Der telespiegel erklärt die technischen Grundlagen und Einsatzgebiete im Beitrag über das LTE-M-Netz.
Häufige Fragen zur Mobilfunktechnik
Was bedeutet Cellular?
Cellular ist die englische Bezeichnung für zellularen Mobilfunk. Gemeint ist ein Kommunikationsnetz, dessen Versorgungsgebiet in einzelne Funkzellen unterteilt ist. Bei Tablets bezeichnet „Cellular“ üblicherweise eine Gerätevariante, die neben WLAN auch eine Mobilfunkverbindung über SIM oder eSIM unterstützt.
Was ist der Unterschied zwischen Mobilfunk und WLAN?
Mobilfunk verwendet das Funknetz eines Mobilfunknetzbetreibers. WLAN stellt dagegen eine lokale drahtlose Netzwerkverbindung her, beispielsweise zu einem Router zu Hause. Beide Technologien ermöglichen den Internetzugang, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich Netzarchitektur und Reichweite.
Warum ist der Handyempfang manchmal schlecht?
Schlechter Handyempfang kann durch große Entfernungen zur Basisstation, bauliche Hindernisse, Geländeformen oder eine ungünstige Funkversorgung entstehen. Auch die Auslastung einer Funkzelle kann die Datenübertragung beeinträchtigen.
Welche Mobilfunkstandards werden heute verwendet?
In Deutschland sind LTE (4G) und 5G die maßgeblichen Standards für mobiles Breitbandinternet. GSM (2G) ist ebenfalls noch im Einsatz, während UMTS (3G) bereits abgeschaltet wurde. Die 2G-Netze sollen künftig ebenfalls schrittweise abgelöst werden.
Weitere Informationen zur Mobilfunktechnik
In der folgenden Übersicht finden sich weiterführende Fachartikel des telespiegel. Sie erklären einzelne Mobilfunkstandards, ihre technische Entwicklung, die Datenübertragung, verwendete Frequenzen und weitere Grundlagen der mobilen Kommunikation.
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