Mo. Jun 17th, 2019

Nachgefragt: Was genau kann welche Frequenz?

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Mobilfunk ist in aller Munde. Vor allem mit Blick auf die bevorstehende Versteigerung der neuen 5G-Frequenzen. Politik und Wirtschaft diskutieren darüber wie 5G in Deutschland schnell ausgebaut werden kann. Doch was genau sind überhaupt Frequenzen? Welche Frequenzen eignen sich für den Ausbau in der Fläche und welche, um Höchstgeschwindigkeiten in die Stadt zu bringen? Und vor allem: Welche Frequenz-Bereiche werden in diesem Frühjahr von der Bundesnetzagentur eigentlich versteigert? 

Mobilfunk braucht Frequenzen
Mobilfunk braucht Frequenzen, damit Daten vom Mobilfunkmasten zum Smartphone und zurück gelangen. Für die Datenübertragung werden verschiedene Frequenz-Bereiche genutzt. Denn Mobilfunk teilt sich das elektromagnetische Spektrum mit anderen Technologien. Beispielsweise nutzen auch Radio, Fernsehen oder Polizeifunk bestimmte Frequenz-Bereiche für die Datenübertragung. Die Bereiche, die von den Netzbetreibern genutzt werden können, sind also begrenzt. Zudem werden sie staatlich reguliert. Die Nutzung der lizenzierten Frequenzen ist immer auch an Auflagen gebunden.

So lange dauert der Bau eines Mobilfunkmasten
Alleine Vodafone betreibt in Deutschland rund 25.000 Mobilfunkmasten für 2G, 3G und LTE. Einen neuen Mobilfunkmasten zu bauen, dauert in Deutschland etwa zwei Jahre – von der Anmeldung, über die behördlichen Genehmigungen bis zum Bauverfahren. Für das Mobilfunknetz werden in Deutschland aktuell beispielsweise Frequenzen in den Bereichen 800 MHz, 1,8 GHz und 2,6 GHz genutzt. Für den 5G-Ausbau versteigert die Bundesnetzagentur in diesem Jahr neue Frequenzen in dem Bereich zwischen 3,4 und 3,7 GHz, sowie im 2 GHz Bereich.

So vernetzt Mobilfunk Menschen und Maschinen und nutzt dafür schon heute unterschiedliche Frequenzen. © Vodafone

Unterschiede in Reichweite, Leistungsstärke und Durchdringung
Die Frequenzen unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften. Ein Hauptunterscheidungsmerkmal ist die Größe der Fläche, die ein Mobilfunkmast mit Netz versorgt. Also die Reichweite, auf der er funkt. Zusätzlich unterscheiden sich Mobilfunk-Frequenzen in ihrer ‚Leistung‘. Unterschiedliche Frequenz-Bereiche stellen verschieden große Bandbreiten zur Verfügung. Sie unterscheiden sich in der Stärke der Durchdringung und in der Latenzzeit (Verzögerungszeiten), die beim Datenaustausch anfällt. Wir unterscheiden beispielhaft in hohe, mittlere und niedrige Frequenzen, um zu erklären, welche Frequenzen sich für welche Nutzung gut oder weniger gut anbieten.

Hohe Frequenzen vernetzen viele Gegenstände auf kleiner Fläche (höher als 2,5 GHz)
Hohe Frequenzen sind extrem leistungsstark – allerdings versorgt ein Mobilfunkmast, der hohe Frequenzen nutzt, nur eine relativ kleine Fläche mit dem extrem schnellen Netz. Das hat physikalische Gründe: Je höher die Frequenz liegt, desto geringer ist die Reichweite. Frequenzen zwischen 3,4 und 3,7 GHz, wie sie im Frühjahr von der Bundesnetzagentur für 5G vergeben werden, verfügen unter optimalen Bedingungen groben Schätzungen zufolge über eine Reichweite von etwas mehr als drei Kilometern. Die hohen Frequenzen eigenen sich vor allem demnach für die Vernetzung von zahlreichen Endgeräten auf kleinem Raum – beispielsweise in Großstädten oder Industriehallen. Hohe Bandbreiten und geringe Latenzzeiten, die die hohen Frequenzen ermöglichen, sind wichtig damit sich Autos und andere Verkehrsteilnehmer in Echtzeit gegenseitig vor Gefahren warnen können. In der Industrie können so ganze Roboter-Straßen optimal aufeinander abgestimmt arbeiten. Weil die Reichweite von hohen Frequenzen eingeschränkt ist, eignen sie sich nicht für den Ausbau in der Fläche. Um mit den Frequenzen im Bereich zwischen 3,4 und 3,7 GHz in Deutschland ein nahezu flächendeckendes Mobilfunknetz zu bauen, bräuchte Deutschland deutlich mehr Mobilfunkmasten wie bislang.

Mittlere Frequenzen funken weiter und dennoch schnell (1 bis 2,5 GHz)
Verglichen mit hohen Frequenzen, versorgen mittlere Frequenz-Bereiche größere Flächen mit schnellem Netz. Deshalb eignen sich mittlere Frequenz-Bereiche beispielsweise um schnelles Netz abseits der Großstädte auch in Vorstädte, Gemeinden und Industriegebiete zu bringen.

Niedrige Frequenzen bringen Mobilfunk in die Fläche (kleiner als 1 GHz)
Niedrige Frequenzen eignen sich aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften gut, um Mobilfunk in der Fläche verfügbar zu machen. So können Funklöcher auf dem Land effektiv geschlossen werden. Die Bandbreiten und Latenzzeiten in diesen Frequenz-Bereichen erreichen nicht die Spitzenwerte wie mit hohen Frequenzen. Wegen der hohen Durchdringung können Gegenstände auch tief unter der Erde  oder hinter dicken Betonwänden Daten austauschen.

Der fließende Übergang von LTE zu 5G
Für den Ausbau von 5G werden die Netzbetreiber zahlreiche neue Mobilfunkmasten erbauen. Ebenso werden bereits bestehende Mobilfunkmasten künftig auch für die fünfte Mobilfunkgeneration genutzt. Die heutige LTE-Technik wird im Laufe der Zeit nahtlos in 5G aufgehen. Das bedeutet, die allermeisten heutigen LTE-Stationen werden früher oder später auch 5G-fähig sein. Dafür muss direkt an den Mobilfunkantennen Software ausgetauscht und für die höheren Frequenzen passende Funktechnik installiert werden.

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