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Basics 1: Mobilfunk im generellen

Der Mobilfunk der heutigen Zeit beeinflusst unser aller Leben. Doch was ist Mobilfunk, wie sah es früher aus und was für Standards gibt es mittlerweile?

Der Mobilfunk der heutigen Zeit beeinflusst unser aller Leben täglich. Doch der Begriff Mobilfunk umschreibt viel mehr als das privat genutzte Netz. Generell wird der Betrieb von beweglichen Funkgeräten als Mobilfunk bezeichnet. Dieser umfasst sowohl Smartphones, Taxifunk, Satellitentelefon aber auch Behördenfunk für Polizei und Rettungsdienste. Auch Standort bezogene Anwendungen wie Amateurfunk uä. werden mit hineingezählt.

Die Physik dahinter:

Die Grundlage des Mobilfunks sind elektromagnetische Wellen, die in bestimmten Intervallen und Geschwindigkeiten erzeugt werden. Die Wellen breiten sich kreisförmig mit nahezu Lichtgeschwindigkeit um die Antenne herum aus. Die Schwingungen werden von einem zweiten Teilnehmer zum Beispiel einer Mobilfunkstation über eine Antenne aufgenommen und verarbeitet.

Probleme entstehen durch das Reflektieren des Signals von Gebäuden, Bäumen, dem Boden und Ähnlichem. Dadurch kommen Signale mehrfach bei einem Empfänger an, sodass doppelt empfangene Nachrichten herausgefiltert werden müssen.

Die Dämpfung eines Mobilfunksignals hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Den größten Teil der Dämpfung machen dabei Objekte im Signalweg aus. So kann eine metallische Schaltschranktür einen wesentlichen Unterschied in der Signalstärke ausmachen. Auch dicke Betonwände oder Gebäude zwischen Mobilfunkmast und Endgerät beeinflussen die Dämpfung stark.
Die Dämpfung eines Signals wird wie bei Lautstärken in der logarithmischen Einheit Dezibel gemessen.

Die Geschichte des deutschen Mobilfunks

Die Geschichte des deutschen Mobilfunks reicht bis in die 1950er-Jahre zurück. Dabei wurde zunächst ein komplett analoges System genutzt, um Daten zu übertragen. Erst in der 2000ern änderte sich der Standard zur digitalen Übertragung.

  • 1952 ging das A-Netz der Deutsche Post in Betrieb. Maximal 10.000 Einheiten konnten das Netz nutzen.
  • 1972 übernahm das B-Netz den Betrieb. Dabei wurde die Handvermittlung von der Selbstwahl abgelöst. Maximal 27.000 Einheiten konnten das Netz nutzen.
  • 1986 nahm die letzte Generation des analogen Netzes den Betrieb auf. Das C-Netz wurde noch bis 2000 genutzt, bevor es abgeschaltet wurde.
  • 1992 und 1993 kamen die ersten digitalen Netze auf den Markt. Sowohl die Telekom als auch E-Plus behalten bis heute ihre Buchstabennummer bei. Telekom D-Netz, E-Plus E-Netz.

Die Mobilfunkstandards:

Das erste digitale Netz (2G) basiert auf dem GSM (Global System for Mobile Communications) Standard, der bis heute für einfache Telefonie und SMS genutzt wird.

Erst nach der Einführung des 3G Mobilfunkstandards war das Internet von überall gut zu erreichen. Spätestens Ende 2022 wird das auf dem UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Standard basierende System abgeschaltet. Grund dafür ist der fortlaufende Ausbau von 4G und 5G Netzen, die die Aufgaben des 3G ersetzen und verbessern.

Während das 4G LTE (Long Term Evolution) im Wesentlichen höhere Geschwindigkeiten und geringere Latenz/Pingzeiten mit sich bringt, ist der 5G Standard zu wesentlich mehr in der Lage.

Die fünfte Generation (5G) bietet verbesserte Sicherheitsprotokolle, minimale Latenz/Pingzeiten und enorm hohe Geschwindigkeiten, sowohl im Down als auch im Upload (bis zu 10Gbit/s). Dadurch ist es möglich in Echtzeit große Datenmengen sicher von A nach B zu transportieren. Die Anwendungen dafür sind vielschichtig. Ob für IoT Anwendungen z.B. für Energiemanagement, einer Produktionsstraße oder für Echtzeitzuschaltungen von ärztlichem Personal am anderen Ende der Welt in einen OP Saal.