Basics 3: Mobilfunkstandards

In der heutigen Zeit ist das Handy und die damit verbundene ständige Erreichbarkeit nicht mehr wegzudenken. Für den Großteil der deutschen Bevölkerung geht es sogar noch über die einfache Erreichbarkeit hinaus. Ständige Konnektivität mit dem Internet ist für die meisten ein absolutes Muss. Dass im Hintergrund komplexe Technologien arbeiten ist dabei meisten nicht von Relevanz. Doch nicht nur unser Verhalten, sondern auch die Anforderungen an das Netz sind stetig gestiegen. Um das Mobilfunknetz immer schneller, verlässlicher und effizienter zu machen, sind über die letzten paar Jahre wesentliche Technologiesprünge vollzogen worden. Dieser Trend wird auch in Zukunft weiter zu beobachten sein.

Bei Begriffen wie 2G, 3G+, 4G, LTE+, UMTS, EDGE und 5G ist es schwierig, den Überblick zu bewahren. Deswegen haben wir die wesentlichen Informationen zusammen getragen und aufbereitet.

Um einen guten Einstieg zu ermöglichen, schauen wir uns zuerst die Namen und Daten zu den einzelnen Technologien an:

GenerationTechnologieMaximale BandbreiteEinführungsjahr (Deutschland)
2GGSM9.6 KBit/s1992
2.5GGPRS54 KBit/s 2001
2.75GEDGE220 KBit/s 2006
3GUMTS384 KBit/s 2004
3.5GHSPA7.2 MBit/s 2006
3.5GHSPA+42 MBit/s 2009
3.9GLTE150 MBit/s 2010
4GLTE Advanced300 MBit/s 2014
4.5GLTE Advanced Pro600 MBit/s 2017
5GLOW-Band250 MBit/s2020
5GMID-Band500 MBit/s
5GHIGH-Band10 GBit/s
Tabelle 1: Mobilfunkstandards mit maximaler Bandbreite und Einführungsjahr

2G

Das 2G Netz ist das erste richtige Mobilfunknetz und gilt als Nachfolger der analogen Festnetze. Ausgelegt auf das Telefonieren und Kurznachrichten schicken, wurde es 1992 eingeführt und schaffte in der ersten Generation eine Downloadrate von maximal 9,6Kbit/s.

Mit der verbesserten Edge-Technologie ist das 2G Netz immer noch ein wesentlicher Bestandteil unserer Kommunikation. Viele Telefonate werden bis heute über das 2G Netz getätigt.

Übrigens: Ein Notruf wird typischerweise über das GSM-Netz abgesetzt. Durch einfache Berechnungen ist es der Notrufzentrale möglich, über die umliegenden Funkzellen die ungefähre Position zu ermitteln.

3G

Mit den immer größer werdenden Nutzungsmöglichkeiten vom einigermaßen frischen Internet entsteht auch ein Bedürfnis nach der Zugriffmöglichkeit vom Handy aus. Zwar ist ein Aufruf von Internetseiten per 2G Technologie möglich, jedoch nur sehr langsam und ohne Parallelität. Durch das ermöglichen von gleichzeitigem Senden und Empfangen von sogenannten Paketen wurde es mit 3G möglich, bis zu 384kBit/s Downstream zu erreichen. Genug, um damit Videos und Dateien zu laden. Außerdem ermöglichte die neue Parallelität das gleichzeitige Senden von E-Mail, Surfen und z. B. einem Anruf.

Zusätzlich zu den schon großen Vorteilen des 3G Standards kam auch der neue Aspekt des Datenschutz in das Mobilfunkgeschehen mit hinein. Die versendeten Pakete wurden vor dem Verschicken verschlüsselt und konnten nur von den gewollten Empfängern entschlüsselt werden.

Doch der 3G Standard wurde schnell von den Bedürfnissen der Nutzer*innen überholt und auch die Erweiterungen zu HSPA+ konnte den Standard nicht halten. Durch die Einführung von 4G LTE wurden die Vorteile von 3G übertrumpft, sodass das die Netzbetreiber in Deutschland beschlossen haben, das Netz bis spätestens Ende 2022 abzuschalten, um Frequenzen für 5G und andere Technologien frei zu machen.

4G

Auch bekannt als LTE gehört diese Technolohie gleichzeitig zur dritten sowie vierten Generation. Die erste LTE-Version erreichte eine maximale Geschwindigkeit von 150Mbit/s und war somit offiziell zu „langsam“, um den Namen „4G“ zu tragen. Erst nachdem durch ein Software-Update zwei Kanäle parallel zueinander zu einer Verdopplung der Geschwindigkeit führte, war es offiziell ein 4G Standard. Die heute leistungsfähigste Version von 4G, also 4G Advanced Pro, kann es sogar mit der neueren 5G Technologie aufnehmen. Mit bis zu 600Mbit/s wird das 5G Midband (max. 500Mbit/s) überboten.

Durch die Einführung von den 4G Standards wurden dem Netz weitere Fähigkeiten zugeschrieben. Es ist schneller, zuverlässiger und ist in der Lage, komplexere Anwendungen zu handhaben. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht in der Möglichkeit, ein 4G Modul als alternative zum DSL Anschluss zu verwenden, wodurch die Anbindung von ländlichen Regionen wesentlich vorangetrieben wird.

5G

In aller Munde ist die Abkürzung des neusten Mobilfunkstandards. 5G ist das Traumschiff im Mobilfunkgeschäft. An den Ausbau der neuen Technologie werden viele Hoffnungen und Erwartungen geknüpft. Das Stichwort ist dabei häufig „Echtzeitfähig“. Diese Eigenschaft in Kombination von bis zu 10 Gbit/s Downstream bringt enormes Potenzial mit sich. Livestreamen von Videos, Gaming, Internetseiten sofort laden, sind dabei eigentlich nur spielerein. 5G ist das Sprungbrett zu einer vernetzten Welt. Wenn das Auto plötzlich mit der Ampel kommunizieren kann, der Roboter in Deutschland von einer Zentrale in Griechenland gesteuert wird oder die Wohnung von Rentner*innen Angehörige benachrichtigt, falls ein Sturz erkannt wurde, erreicht das Netz eine neue Wichtigkeit in der Gesellschaft.

Doch auch Menschen, die kein direktes Interesse an den Anwendungen für 5G haben, profitieren von der neuen Technologie und dessen Ausbau. Bei der Frequenz Auktion wurde die Vergabe der Frequenzblöcke an den weiteren Ausbau des LTE Netzes geknüpft. Dadurch investieren die Mobilfunkbetreiber massiv in den Ausbau von 5G und 4G LTE. Häufig wird sogar eine Kombi Technologie verwendet. Das sogenannte Dynamic Spectrum Sharing, dass es ermöglicht, mit einer Antenne zwei Standards zu bedienen. Der Vorteil dabei sind verringerte Kosten beim Aufbau der Station und mehr Bandbreite für einzelne Nutzer*innen durch die Teilung der Bandbreite zwischen den Standards.

Und die Ziele der Netzbetreiber sind ambitioniert. Die Telekom will bis zum Jahr 2025, 99% der Bevölkerung den Zugang ermöglichen. Die Zukunft des Mobilfunks ist also zum Greifen nahe und wird unser Leben in den nächsten paar Jahren verändern.

Im nächsten Basics Blog geht es um die iot Nutzungsmöglichkeiten von 5G und anderen Netzen wie z.B. Cat M1. Stay tuned.

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