5G-Mobilfunktechnik

Hinter dem schnellen 5G-Netz steckt eine Menge Technologie. Doch egal ob 4G- oder 5G-Mobilfunk – das Prinzip ist das gleiche. Wir erläutern, wie Mobilfunknetze funktionieren, was eine Basisstation ist und auf welchen Frequenzen die Antennen funken.

Wofür steht die Abkürzung 5G? Als 5G bezeichnen wir die 5. Generation des Mobilfunks. Sie folgt auf die früheren Generationen, die oft auch Standards genannt werden. Die 3. Generation (3G) kennen viele unter der Abkürzung UMTS, die 4. Generation (4G) erscheint im Handydisplay meist unter dem Namen LTE.

Was ist Mobilfunk und wie funktioniert er?

Ein Mobilfunknetz besteht aus vier Elementen: dem Kernnetz, dem Transportnetz, dem Zugangsnetz und den Geräten der Nutzerinnen und Nutzer. Der Mobilfunkempfang wird mithilfe von Sendeantennen der Basisstationen an die Endgeräte wie Smartphones und Tablets übermittelt. Zwischen Endgeräten und Basisstationen übertragen elektromagnetische Wellen die Daten.

Das Gebiet, das durch eine Sendeantenne versorgt wird, ist die Funkzelle. Deren Größe ist von Ort zu Ort unterschiedlich: In Städten gibt es Kleinzellen, die nur einen Abschnitt einer Einkaufsstraße abdecken. Denn hier senden und empfangen Hunderte Handynutzerinnen und -nutzer auf engem Raum mobile Daten. Auf dem Land haben Funkzellen hingegen oft einen Radius von mehreren Kilometern. Den Zuschnitt einer Funkzelle bestimmen nicht zuletzt die Bebauung und die Topografie: Berge etwa stellen ein Hindernis für Funkwellen dar. Deshalb muss es für eine vollständige Abdeckung für jedes Tal eine Antenne geben.

Auf welcher Frequenz funkt 5G?

Antennen erzeugen elektromagnetische Felder. Ihre Schwingungen pro Sekunde definieren die Frequenz, angegeben in der Einheit Hertz (Hz). Die bisherigen Mobilfunktechniken nutzten Frequenzen im Bereich zwischen 800 Megahertz und 2,6 Gigahertz (abgekürzt: GHz). Für 5G kommen weitere Mobilfunkfrequenzen hinzu, im Bereich 3,4 bis 3,7 GHz sowie bis 3,8 GHz für private Mobilfunknetze, die sogenannten 5G-Campusnetze.

Seit dem Jahr 2021 können zum Beispiel Unternehmen und Hochschulen auch Frequenzen im wesentlich höheren Bereich von 24,25 bis 27,5 GHz beantragen, dem sogenannten 26-Gigahertz-Frequenzbereich. Funkwellen in höheren Frequenzbereichen haben eine geringere Reichweite. Doch sie haben einen großen Vorteil: Mit höheren Frequenzen steht mehr Frequenzraum zur Verfügung, sodass größere Datenmengen bewegt werden können.

Bundesnetzagentur kontrolliert die Funkmasten

Mobilfunkstandorte benötigen in der Regel eine sogenannte Standortbescheinigung. Die Bundesnetzagentur stellt diese Bescheinigungen aus. Seit 1992 gibt es in Deutschland dafür das bundesweit einheitliche Standortverfahren. Es stellt sicher, dass zulässige Grenzwerte eingehalten und Bürgerinnen und Bürger geschützt werden. Die Bundesnetzagentur überwacht die telekommunikationsrechtlichen Vorschriften. Geplant werden die Standorte jedoch von den jeweiligen Netzbetreibern oder von spezialisierten Funkturm-Unternehmen. Sie nutzen ein computergestütztes Verfahren, um den optimalen Standort zu ermitteln. Es bezieht topografische Verhältnisse, Bebauung und Prognosen zur Nutzung des Mobilfunknetzes mit ein.

Funkmast-Karte bietet bundesweite Übersicht

Die Informationen über alle Mobilfunkstandorte mit einer Standortbescheinigung sind öffentlich. Wer Funkmasten in seiner Nähe finden will, gibt bei der EMF-Karte der Bundesnetzagentur eine Adresse ein und kann dann Antennenstandorte der Umgebung einsehen. Die interaktive Karte listet auch zahlreiche Small Cells (deutsch: Kleinzellen) auf, die aufgrund ihrer geringen Leistung keine Standortbescheinigung der Bundesnetzagentur benötigen. Auch die Small Cells sind Bestandteil des öffentlichen Telekommunikationsnetzes. Sie verstärken das Netz an Orten mit besonders hoher Nachfrage nach Mobilfunk. Antennen werden hierzu teils in Straßenlaternen oder Litfaßsäulen eingebaut.

Netzbetreiber bauen verschiedene 5G-Varianten aus

Mobilfunk entwickelt sich seit dem GSM-Zeitalter dynamisch. Seit 2010 kann 4G, auch LTE genannt, in Deutschland genutzt werden – und es wird weiterhin ausgebaut. Doch das heutige LTE ist oftmals eine neue Variante namens LTE-Advanced. Diese Abstufungen gibt es auch bei 5G. Um die neue Technik flächendeckend anzuwenden, bauen die Netzbetreiber vielerorts auf der 4G-Infrastruktur auf. So arbeiten an zahlreichen Mobilfunkstandorten LTE und 5G parallel. Sie teilen sich den zur Verfügung stehenden Frequenzbereich je nach Bedarf dynamisch auf.

Für schnelles Internet brauchen wir Glasfaser und 5G

Für Mobilfunk ist nicht nur eine Antenne und das passende Gerät erforderlich – sondern auch Kabel. Das ist kein Widerspruch: Um schnelles 5G anbieten zu können, sollten die Basisstationen idealerweise über Glasfaser angebunden werden. Der Neubau von Funkmasten und der laufende Glasfaserausbau ergänzen sich also perfekt.