Aktuelle Technologien und Zukunftsperspektiven im Mobilfunkbereich

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung

2 Erste Mobilfunkgeneration (1G)

3 Zweite Mobilfunkgeneration (2G)
3.1 GSM – Global System for Mobile Communication
3.2 Technische Grundlagen der Funktechnik
3.3 GPRS – General Packet Radio Service

4 Dritte Mobilfunkgeneration (3G)

5 Vierte Mobilfunkgeneration (4G)
5.1 LTE – Long Term Evolution
5.2 Meilensteine für LTE in Deutschland
5.3 LTE mit dem iPhone 5

6 Fazit und Ausblick

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Als Smartphone Besitzer fragt man sich manchmal, was eigentlich der Buchstabe neben den Empfangsbalken oben im Display bedeutet. Teilweise findet man hier ein „E“, „H“, „3G“ und neuerdings sogar „LTE“. Die Buchstaben stehen für die unterschiedlichen Technologien, die heute in den Mobilfunknetzen zum Einsatz kommen und Thema dieser Arbeit sind.

Zunächst wird die Historie der Mobilfunktechnologien bis heute betrachtet. Um insbesondere darzulegen, wie immer höhere Übertragungsgeschwindigkeiten erreicht werden konnten, werden die wesentlichen Fortschritte der einzelnen Technologien aufgezeigt. Das fünfte Kapitel widmet sich schließlich ausführlich der vierten Mobilfunkgeneration, an deren Beginn wir uns zurzeit befinden. Im letzten Kapitel wird neben dem Fazit auch ein Ausblick gegeben.

2 Erste Mobilfunkgeneration (1G)

Die Geschichte der mobilen Kommunikation lässt sich nach h.M. bis heute in vier Generationen beschreiben. Momentan befinden wir uns am Ende der dritten und gleichzeitig zu Beginn der vierten Generation. Von einer neuen Generation wird dann gesprochen, wenn die Technologie einen sehr großen Evolutionsschritt gemacht hat.

Das erste offizielle nationale Mobilfunknetz wurde im Jahre 1958 begründet, als die Deutsche Bundespost die bis dahin bestehenden Funknetze zum „Öffentlichen, bewegten Landfunknetz (öbL) A“ zusammenfasste.^[1] Das sogenannte A-Netz erreichte zehn Jahre nach Einführung bereits 80 Prozent Netzabdeckung und war damals das größte öffentliche Mobilfunknetz der Welt. Allerdings gab es nur etwa 10.000 Nutzer des Netzes, da neben der Grundgebühr insbesondere auch die Endgeräte sehr teuer waren.

Auf das A-Netz folgte im Jahre 1972 das B-Netz. Nun war es möglich teilweise auch über die Grenzen Deutschlands hinaus in Österreich, den Niederlanden und Luxemburg mobil zu telefonieren. Wesentliche Errungenschaft des B-Netzes war es jedoch, dass man nicht mehr „auf die Vermittlung per Hand durch das „Fräulein vom Amt“ angewiesen“^[2] war, sondern selbst wählen konnte.

Im Jahre 1985 folgte das C-Netz als erstes teilweise digitales Mobilfunknetz. Neben weiterer Verbesserung in der Vermittlung von Gesprächen, bot das C-Netz erstmals einen „Handover“, d.h. Gespräche wurden nicht mehr abgebrochen, wenn man den Sendemast wechselte. Mit dem C-Netz kamen auch die ersten „richtigen“ Handys. So gelang z.B. Nokia 1987 mit dem „Mobira Cityman“ eine kleine Sensation. Das Gerät ähnelte in seiner Form einem normalen Telefonhörer und wog gerade einmal 800 Gramm.^[3] Mit einem Preis von 10.000 DM sprach es allerdings längst noch nicht die breite Bevölkerung an. Im Jahre 2000 wurde der Betrieb es C-Netzes eingestellt und besiegelte damit auch das Ende der ersten Mobilfunkgeneration.

3 Zweite Mobilfunkgeneration (2G)

3.1 GSM – Global System for Mobile Communication

GSM ist der erste und volldigitale Mobilfunkstandard der zweiten Generation Mobilfunknetze mit der die mobile Kommunikation erstmals der breiten Bevölkerung zugänglich wurde. Ziel war es den Nutzern europaweite Mobilität zu erlauben. Im Sommer 1992 wurden zunächst die sogenannten D-Netze, die im Bereich von 900 MHz funken, in Betrieb genommen. Konkret handelte es sich um das D1-Netz der Deutschen Telekom sowie das D2-Netz von Vodafone (ehemals Mannesmann Mobilfunk). Wenige Jahre später kamen mit dem E1-Netz von E-Plus und dem E2-Netz von O2 (ehemals VIAG Interkom) die E-Netze im Frequenzbereich um 1800 MHz hinzu.

Im Jahre 1995 wurde der Short Message Service (SMS) eingeführt. Zum Jahrhundertwechsel wurde die GSM-Standardisierung schließlich an das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) überführt, was bis heute eine weltweite Kooperation von Standardisierungsgremien für die Vereinheitlichung im Mobilfunk ist. GSM ist zusammen mit seinen später hinzugekommenen Erweiterungen heute immer noch der verbreitetste Mobilfunkstandard weltweit.^[4]

3.2 Technische Grundlagen der Funktechnik

Bevor im Folgenden die Unterschiede zwischen den einzelnen Evolutionsstufen im Mobilfunk dargestellt werden können, müssen zunächst die technischen Grundlagen der Funktechnik verstanden sein. Hierzu werden nun einige Begrifflichkeiten geklärt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Uplink und Downlink im 900 MHz Frequenzband (Quelle: Sauter 2011, S. 33)

Eine Frequenz beschreibt die Anzahl der Schwingungen der Funkwellen pro Sekunde gemessen in Hz. Im Mobilfunk bewegen wir uns im MHz bzw. GHz Bereich, wobei ein GHz einer Millionen Schwingungen pro Sekunde entspricht. Ein Frequenzband bezeichnet einen bestimmten Frequenzbereich (z.B. von 800 MHz bis 850 MHz). Ein Kanal definiert wiederum auf dem gesamten Frequenzband einen spezifischen Frequenzbereich für den Signalaustausch zwischen einem bestimmten Sender und Empfänger. Das Intervall des Kanals wird auch als Bandbreite bezeichnet und ist maßgeblicher Bestimmungsfaktor für die Datenübertragungsrate. In der Abbildung rechts sind die Frequenzbereiche für Uplink und Downlink im ursprünglichen 900 MHz Frequenzband der D-Netze in Deutschland dargestellt. Die Bandbreite beträgt jeweils 25 MHz, die wiederum in 125 Kanäle zu je 200 kHz unterteilt sind.

Die Reichweite eines Funksignals ist neben der Signalstärke maßgeblich durch die Länge der Funkwellen bestimmt. Je geringer die Frequenz, desto größer ist die Länge der Funkwellen und damit auch die Reichweite des Signals. Ein einzelner Sendemast im 900 MHz Bereich der D-Netze konnte daher einen größeren Radius abdecken als ein Sendemast im 1800 MHz Bereich der E-Netze. Theoretisch kann ein Sendemast im GSM-Netz „eine Fläche mit einem Radius von bis zu 35 km abdecken“^[5].

GSM war, wie oben beschrieben, der erste volldigitale Mobilfunkstandard. Durch Abtastung und Quantisierung entstehen aus kontinuierlichen Analogsignalen diskrete Digitalsignale. Diese können in eine binäre Darstellung überführt werden, was Weiterverarbeitung und Speicherung der Signale deutlich erleichtert.

3.3 GPRS – General Packet Radio Service

Der GSM Standard wurde hauptsächlich für die Sprachübertragung konzipiert. Seit Mitte der 90er Jahre spielte jedoch das Internet eine immer größere Rolle. GPRS wird der Anforderung gerecht auch mobil auf das Internet zugreifen zu können.

[...]

^[1] Vgl. Informationszentrum Mobilfunk e.V.

^[2] Informationszentrum Mobilfunk e.V.

^[3] Vgl. RWE AG

^[4] Vgl. Heise Online 2006

^[5] Sauter 2011, S. 35