Die Netzarchitektur eines Mobilfunknetzes
Das Handy ist heute ständiger und selbstverständlicher Begleiter. Auch die Benutzung eines Handys ist denkbar einfach: Zielrufnummer wählen, Ruf aufbauen und telefonieren. Doch damit das funktioniert, muss einiges im Mobilfunknetz passieren. Der Münchener Anbieter o2 hat uns einen recht tiefen Einblick in sein Mobilfunknetz gewährt.
Aufgrund der Komplexität des Themas stellen wir Ihnen die Funktionsweise von Mobilfunknetzen und den entsprechenden Komponenten auf einzelnen Unterseiten vor. Mehr zu der Funkschnittstelle eines Mobilfunknetzes lesen Sie in einem weiteren Ratgeber.
Mobilfunkstandards: GSM, LTE, 5G
Der Aufbau eines Mobilfunknetzes im Schema
Grafik: teltarif.de
Das Netz besteht aus zahlreichen Komponenten, die alle
zusammenspielen müssen. Die sichtbarsten Elemente sind dabei die
überall verteilten Sendemasten. Sie sind die Kontaktstelle für das Handy.
Die Daten zwischen Handy und Sendemast werden auf bestimmten Frequenzen übertragen. Welche das sind, richtet sich nach dem Netzbetreiber und dem Netzstandard, von denen es in Deutschland derzeit drei gibt: Den seit den 1990er Jahren bekannten GSM-Standard, den LTE-Standard seit etwa 2010 sowie den seit etwa 2019 sich verstärkt verbreitenden 5G-Standard. UMTS wurde 2021 abgeschaltet. GSM wird in Deutschland auf Frequenzen um 900 und 1800 MHz übertragen, LTE bei 700, 800, teilweise 900, 1800 und 2600 MHz, und 5G schließlich um 900, 1500, 1800, 2100, 2600 sowie 3400 bis 3800 MHz. In einigen Jahren sollen sogar Frequenzen zwischen 6 und 60 GHz möglich sein. UMTS nutzte Frequenzen um 1900 und 2100 MHz. Für GSM und LTE kann es in der Fläche unterschiedliche Netze und Sendemasten geben. Auf der sogenannten Core-Ebene, also in der Vermittlung, sind die Netze aber vereinheitlicht und zusammengeführt.
Was kommt nach dem Sendemast?
In Mobilfunknetzen sind die verschiedensten Formen von Basisstationen verbaut.
Foto: teltarif.de
Dem Sendemast nachgelagert ist im GSM-Netz die Base Transceiver Station, kurz BTS. In einem UMTS- oder LTE-Netz
heißt diese technische Einheit Node-B. Umgangssprachlich werden diese Einheiten als Basisstation bezeichnet. Sie ist für die Steuerung des Sendemastes verantwortlich und setzt das vom Vermittlungsnetz
angelieferte Datensignal um auf ein Hochfrequenz-Signal (HF-Signal), das sich dann zur Ausstrahlung
über die Sendemasten eignet. In die andere Richtung wird das Signal auf
zwei Wegen transportiert: Entweder wird es in einen Richtfunkwandler
geleitet und geht dann wieder hoch zum Sendemast, um über eine Richtfunkschüssel
zur nächsten Kontrollstation zu gelangen. Alternativ wird das Datensignal über
Standleitungen oder ähnliche kabelgebundene (Kupfer- oder besser Glasfaser-) Leitungen abgeführt. Die
Kabelvariante ist dabei teurer und aufwändiger, die Funkvariante ist jedoch
störungsanfälliger.
Nächste Instanz in den beiden Funknetzen sind Controller. Technisch heißen sie BSC (Base Station Controller) oder RNC (Radio Network Controller). Beide Netzelemente haben jeweils im GSM- oder LTE-Netz die grundlegend gleichen Aufgaben, unterscheiden sich jedoch dennoch. Hauptaufgabe ist die Verwaltung der jeweils angeschlossenen Sendemasten. Bewegt sich beispielsweise ein Handy von einem Sendemast zum nächsten, so regelt dieses Netzelement die Weitergabe des Handys zwischen den Masten, solange die beiden Masten zum gleichen Netzelement gehören.
Welche Netzelemente dafür verantwortlich sind, dass ein Telefonat geführt oder eine SMS gesendet werden kann, lesen Sie auf der nächsten Seite. Außerdem erfahren Sie im weiteren Verlauf des Artikels, welche Bedeutung die Frequenzen haben, wie sich UMTS und GSM unterscheiden und warum man beim Telefonieren nicht so alleine ist, wie man meint.
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