Mobilfunk im Detail
Wie funktioniert ein Mobilfunknetz? Wie werden Daten übertragen? Für welche Dienste und Verwendungen kann Mobilfunk genutzt werden?
Funktionsweise
Die Struktur eines Mobilfunknetzes gleicht einem Netz mit vielen Maschen. Um eine optimale Netzverfügbarkeit zu erreichen, ist das E-Plus Netz sehr feinmaschig aufgebaut. In jeder einzelnen Masche, im Mobilfunk Zelle genannt, arbeitet eine Basisstation. Das Handy kommuniziert per Funk mit dieser Sende- und Empfangsstation, die über Vermittlungsstellen die Verbindung zum Gesprächspartner herstellt.
Das Handy sucht die beste Verbindung
Wird ein Handy eingeschaltet, prüft es automatisch alle erreichbaren Basisstationen und meldet sich an der Basisstation mit der besten Verbindung an. Wichtig für Identifizierung, Zugangs-Autorisierung und Abrechnung sind die auf der SIM-Karte gespeicherten Daten IMSI (International Mobile Subscriber Identity), IMEI (International Mobile Equipment Identification) und die Rufnummer.
Bei der Suche nach einer Basisstation findet das Handy auch Basisstationen anderer Netzbetreiber. Das Handy kann sich jedoch nur in Netze einbuchen, für die es frei geschaltet ist.
Wichtig: die optimale Verbindung
Grundlage für die optimale Verbindung zwischen Handy und Basisstation ist eine Sichtverbindung - Berge, Täler oder hohe Gebäude in Städten können zu Beeinträchtigungen führen. Je nach Landschaft, Bebauung oder Leistungsstärke der Basisstation kann sich der Durchmesser einer Zelle stark unterscheiden: von unter 100 Metern in dicht bebauten Städten bis zu mehreren Kilometern in ebenen, dünn besiedelten Landstrichen.
Nahtloser Übergang von Zelle zu Zelle
Damit die Verbindung nicht abreißt, wenn sich ein Nutzer von einer Zelle in die nächste bewegt, wird er von einer Basisstation zur nächsten übergeben ("Handover"). Dafür prüft das Handy ständig, zu welcher Basisstation die beste Funkverbindung besteht. Handys und Basisstationen stellen sich dabei automatisch auf die geringste Sendeleistung ein, die für ein Gespräch erforderlich ist.
Datenübertragung
Die Datenübertragung im Mobilfunk erfolgt digital. So lässt sich der Mobilfunk nicht nur für Sprache, sondern auch für den Transport von Daten nutzen. Die Datenrate im herkömmlichen GSM-Standard (Global System for Mobile Communication) beträgt 9,6 Kbit/s und ermöglicht auch den Versand kurzer Faxnachrichten oder E-Mails.
GPRS: Paketvermittelte Datenübertragung
Um das Handy als Modem für den Zugang zu Internet oder Firmennetzwerk nutzen zu können, sind höhere Datenraten erforderlich, ermöglicht durch GPRS (General Packet Radio Service): paketvermittelte Datenübertragung mit Datenraten bis zu 53,6 Kbit/s. Mit GPRS lassen sich Streaming-Techniken einsetzen, bei denen das Handy ständig neue Daten abholt beziehungsweise zugesandt bekommt, ohne dass jedes Mal eine neue Einwahl stattfindet.
HSCSD: Jede Minute zählt
Hohe Übertragungsraten im GSM-Standard sind auch mit HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) zu erreichen: bis zu 57,6 Kbit/s. Hierbei werden mehrere Datenkanäle für einen Kunden reserviert.
Sofern das Handy den WAP-Standard (Wireless Application Protocol) unterstützt, lassen sich speziell aufbereitete Websites auf dem Handy-Display anzeigen. Zur Datenübermittlung nutzt WAP die GSM-Übertragungswege.
UMTS: bis zu 200-mal schneller
Die Vielfalt mobiler Anwendungen erhöht sich durch den Einsatz von UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). UMTS nutzt einen eigenen Frequenzbereich (1900 bis 2170 MHz) und ermöglicht durch neue Technik und kleinere Zellen eine theoretisch bis zu 200-mal schnellere Datenübertragung als herkömmliche GSM-Netze. Somit können Dienste angeboten werden, die bislang aufgrund technischer Beschränkungen nicht umsetzbar waren.
Dienste und Einsatzgebiete
Mobile Telefonie und mobile Datenübertragung sind heute unverzichtbare Bestandteile des Alltags. Der beliebteste Datendienst ist der Short Message Service (SMS): Textnachrichten, die von Handy zu Handy oder ins Festnetz verschickt werden.
Tipps für den jeweiligen Aufenthaltsort
Location Based Services (LBS) versorgen den Kunden mit nützlichen Informationen für seinen jeweiligen Aufenthaltsort: Restaurant-Tipps, Routenplaner oder die nächstgelegene Tankstelle. Diese standortbasierten Dienste nutzen die Tatsache, dass der Aufenthaltsort des Mobilfunkteilnehmers durch seine Verbindung mit einer Basisstation bekannt ist.
Mobilfunk hilft in vielen Bereichen
Darüber hinaus ist Mobilfunk mit anderen Technologien kombinierbar, z. B. mit GPS (Global Positioning System). Telematik-Dienste übermitteln per Mobilfunk Informationen über die aktuelle Verkehrslage an Navigationssysteme und ermöglichen auf diese Weise "intelligente" Routenplanung.
Auch im Pannenfall helfen Telematik-Dienste weiter: Per Mobilfunk wird automatisch eine Störungsmeldung gesendet, die mit Hilfe des Navigationssystems der nächsten Vertragswerkstatt die exakte Position des defekten Autos übermittelt.
Die Standards: GSM und UMTS
Auf welchen technischen Normen basiert der Mobilfunk? Worin besteht der Unterschied zwischen GSM und UMTS?
Global System for Mobile Communications (GSM)
Der erste Standard für volldigitale Mobilfunknetze stellt als Nachfolger der analogen Systeme die zweite Generation (2G) des Mobilfunks dar.
Mobiltelefone nutzen zum Verbindungsaufbau mit der Basisstation hochfrequente Felder bei 900 Megahertz (MHz) oder 1800 MHz (GSM) sowie zwischen 1900 MHz und 2200 MHz (UMTS). Die Tatsache, dass es diese verschiedenen Frequenzbänder gibt, hat historische Gründe.
1994: E-Plus nimmt den Sendebetrieb auf
Die ersten digitalen Mobilfunknetze, die 1992 in Deutschland eingeführt wurden, arbeiteten im 900 MHz-Bereich und wurden als "GSM-900" oder "D-Netze" bezeichnet. Dem 1994 gestarteten E-Plus Netz wurden im Lizenzvertrag Frequenzen im so genannten GSM-1800-Band zugewiesen.
Die klaren Trennlinien zwischen den E- und D-Netzen sind mittlerweile praktisch aufgehoben, weil heutzutage alle deutschen Mobilfunk-Netzbetreiber Frequenzen sowohl im 900 MHz- als auch im 1800 MHz-Bereich zur Versorgung ihrer Kunden nutzen.
Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
Der Mobilfunk-Standard der dritten Generation (3G) ermöglicht deutlich höhere Datenübertragungsraten, durch die sich neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen.
UMTS-Start im Jahre 2004
E-Plus Gruppe hat den UMTS-Regelbetrieb im August 2004 gestartet. Durch bedeutende Investitionen in den Netzausbau haben unsere Kunden bundesweit in allen Ballungsräumen diese Vorteile:
- Hohe Datenübertragungs-Geschwindigkeit: bis zu 384 Kbits/s (= bis zu 6-fache ISDN-Geschwindigkeit)
- Ständige Online-Verbindung ("Always on")
- Hohe Sprachqualität
- Gleichzeitige Sprach- und Datenübertragung
- Übergang vom UMTS- ins GSM-Netz (abwärtskompatibel)
Sendeanlagen
Wie breiten sich Mobilfunkfelder aus?
Wer sich in einem Gebäude unterhalb einer Mobilfunkantenne aufhält, befindet sich im Funkschatten. Die messbare Feldstärke unterhalb der Antenne ist sehr gering. Das liegt an der Ausrichtung der Antennen: Sie senden die Funkwellen in einem schmalen horizontalen Bündel aus - ähnlich wie ein Leuchtturm das Licht.
Deshalb beträgt der Sicherheitsabstand, den die Bundesnetzagentur für den Bereich unter der Anlage festlegt, meist weniger als ein oder zwei Meter. Diese werden durch die Höhe des Stahlmastes, an dem die Antennen befestigt sind, eingehalten.
Grenzwerte werden unterschritten
Zusätzlich dämpfen die massiven Decken eines Gebäudes die Funkwellen. Da Mobilfunkantennen normalerweise auf hohen Gebäuden installiert werden, um die Funkzelle gleichmäßig zu versorgen, liegen auch angrenzende Gebäude häufig in diesem Schatten. Wo sich Menschen üblicherweise aufhalten, werden die Grenzwerte um ein Vielfaches unterschritten, da ihre Stärke physikalisch bedingt mit der Entfernung abnimmt.
Die Bestandteile einer Dachantenne
Die sichtbaren Bestandteile einer Mobilfunkanlage sind die meist an Stahlrohrträgern angebrachten Antennen. Pro Standort gibt es oft drei und mehr Antennen, die in verschiedene Richtungen ausgerichtet sind. Jede dieser Antennen sendet ausschließlich in den ihr zugewiesenen Sektor.
Eine Besonderheit sind die häufig zu sehenden trommelähnlichen Richtfunkantennen. Sie stellen eine Verbindung zu benachbarten Sendeanlagen oder einer Vermittlungszentrale her und ersetzen die Anbindung über ein Telefonkabel.
Geringe Sendeleistung
Richtfunk arbeitet mit sehr geringen Sendeleistungen, da seine Funkwellen auf die nächste Richtfunk-Antenne gebündelt sind. Daher ist in den meisten Fällen kein Sicherheitsabstand vor einer Richtfunkantenne vorgeschrieben.
Funkwellen
Was sind elektromagnetische Wellen? Was bewirken sie? Und wofür werden sie eingesetzt?
Elektromagnetische Wellen sind die physikalische Grundlage mobiler Kommunikation - Radio und Fernsehen wären ohne sie nicht denkbar. Aber auch auf eine Fülle anderer Dinge, die zu unserem Alltag gehören, müssten wir ohne elektromagnetische Wellen verzichten. In der Physik unterscheidet man Wellen nach ihrer Frequenz, also der Anzahl der Schwingungen pro Sekunde (Maßeinheit: Hertz).
Auch das Sonnenlicht ist Teil dieses elektromagnetischen Spektrums. Jenseits der violetten Farbe können Sonnenstrahlen als UV-Licht die Haut bräunen. Darüber hinaus kennen wir medizinische Anwendungen wie Röntgenuntersuchungen oder Wärmetherapien mit Infrarot- oder Mikrowellen.
Sehr schwache Erwärmung von Haut und Gewebe
Wie die Strahlen der Sonne erwärmen die von einem Handy ausgehenden elektromagnetischen Wellen die Haut und das Gewebe - allerdings so viel schwächer, dass Körperzellen nicht beeinflusst werden. Die von einer Basisstation ausgehenden Felder erreichen unter freiem Himmel oder in Gebäuden derart geringe Feldstärken, dass keine thermische Wirkung mehr möglich ist.
Keine athermischen Effekte
Für die Vermutung, dass so genannte ?athermische? Effekte, die nicht mit Wärme verbunden sind, bei der Einhaltung der Grenzwerte eine gesundheitliche Rolle spielen, liefert die Wissenschaft bislang keine Belege.
Genehmigungsverfahren
Wer genehmigt die Aufstellung von Sendeanlagen? Was ist in deren Nähe zu beachten?
Mobilfunk-Sendeanlagen werden von der Bundesnetzagentur genehmigt und überwacht. Diese legt rund um die Sendeanlage einen Sicherheitsabstand fest, der auch bereits bestehende elektromagnetische Felder berücksichtigt, z. B. von wesentlich stärkeren Rundfunksendern.
Bis zu 10.000-fache Unterschreitung der Grenzwerte
Außerhalb des Sicherheitsbereichs kann man sich unbedenklich rund um die Uhr aufhalten, da hier die Grenzwerte um den Faktor 1.000 bis 10.000 und mehr unterschritten werden. Wird eine Anlage geändert oder erweitert, muss eine neue Genehmigung beantragt werden; auch die Sicherheitsbereiche werden dann neu berechnet.
Grenzwerte: Schutz und Sicherheit
Wer legt die Grenzwerte für elektromagnetische Felder fest? Was haben Studien zu diesem Thema ergeben?
Damit von Mobilfunkanlagen keine gesundheitlichen Gefährdungen ausgehen können, gibt es in Deutschland gesetzlich verankerte Grenzwerte für den Schutz der Gesundheit, festgelegt in der 26. Verordnung zum Bundes-Immissionsschutzgesetz (Verordnung über elektromagnetische Felder - 26. BImSchV).
Bei der Festlegung der Grenzwerte ist der Verordnungsgeber den wissenschaftlichen Empfehlungen von unabhängigen nationalen und internationalen Gremien und Institutionen gefolgt. Er beruft sich dabei vor allem auf die Einschätzung der Strahlenschutzkommission des Bundes (SSK), die den Gesetzgeber in diesen Belangen sachverständig berät.
Die geltenden Grenzwerte schützen ausreichend
Die SSK folgt den Grenzwertempfehlungen der Internationalen Kommission zum Schutz vor nicht ionisierender Strahlung (ICNIRP). Diesen Empfehlungen haben sich auch die Weltgesundheitsorganisation (WHO) und der Rat der Gesundheitsminister der Europäischen Union (EU) angeschlossen. Die Schutzwirkung der geltenden Grenzwerte wurde 2001 von der SSK erneut bestätigt.
Keine Zweifel an wissenschaftlicher Bewertung
Nach Auswertung der nach 1998 erschienenen aktuellen Forschungsliteratur kam die Kommission zu dem Ergebnis, dass "keine neuen wissenschaftlichen Erkenntnisse im Hinblick auf nachgewiesene Gesundheitsbeeinträchtigungen vorliegen, die Zweifel an der wissenschaftlichen Bewertung aufkommen lassen, die den Schutzkonzepten zugrunde liegt".
Bayerische Akademie der Wissenschaften bestätigt Grenzwerte
Im Juni 2004 veranstaltete die Bayerische Akademie der Wissenschaften das Symposium "Mobilfunk: Fakten, Nutzen, Ängste", auf dem Physiker, Nachrichtentechniker, Mediziner, Soziologen, Psychologen und Juristen die aktuellen Fakten zur Mobilfunk-Thematik diskutierten. Aus diesem Symposium und aus eigenen Erkenntnissen folgerten die Mitglieder des "Forums Technologie":
- Die elektromagnetischen Wellen des Mobilfunks gehören zu den weichen, nicht ionisierenden Feldern, im Gegensatz zu den härteren Röntgenstrahlen. Analoge Fernseh- und Rundfunksender senden oft mehr als die 10.000-fache Leistung eines Mobilfunksenders aus.
- Die Energiedichte der elektromagnetischen Wellen ist bereits wenige Meter von einer Basisstation entfernt um den Faktor 100 bis 1000 geringer als beim Betrieb eines Handys in Kopfnähe.
- Außer einer geringen thermischen Gewebeerwärmung (0,1° C), etwa durch ein dauernd betriebenes Handy in Kopfnähe, sind bei Einhaltung der gültigen Grenzwerte derzeit keine merkbaren negativen oder Krankheiten auslösenden Faktoren bekannt. Dies unterstrich eine Anfang Mai 2005 veröffentlichte Studie der Programmgruppe Mensch-Umwelt-Technik des Forschungszentrums Jülich.
- Wegen der benötigten minimalen Empfangsleistung beim mobilen Teilnehmer bedeutet eine Herabsetzung der Grenzwerte, dass mehr Basisstationen aufgestellt werden müssten, um die Mobilfunkversorgung aufrechtzuerhalten.
- Es sollte selbstverständlich sein, ein Handy in abgeschirmten Räumen (z. B. Pkw) nicht ohne Außenantenne zu benutzen, weil der Sender dann die maximal mögliche Leistung nutzt. Die größte Gefahr durch den Mobilfunk entsteht im Übrigen durch die Unfallgefahr, wenn ein Autofahrer gesetzeswidrig sein Handy benutzt.
Der Staat erfüllt nach allgemeiner Rechtssprechung seine Vorsorgepflicht, wenn er die Einhaltung der nach dem Stand der Wissenschaft festgelegten Grenzwerte überwacht.
Arbeiten in der Nähe von Mobilfunkantennen
Wie nah darf man an eine Mobilfunkantenne herankommen? Woran erkennt man, welcher Sicherheitsabstand einzuhalten ist?
Der Schutz von Handwerkern und anderen über die Berufsgenossenschaften versicherten Arbeitnehmern, die vorübergehend in der direkten Nähe von Mobilfunkanlagen arbeiten müssen, ist bei Einhaltung der Berufsgenossenschaftlichen Vorschrift BGV B11 bei allen Betriebsbedingungen der Mobilfunkanlagen gewährleistet.
Sicherheitsabstand reicht aus
Um die BGV B11 für Arbeitnehmer wie Dachdecker oder Schornsteinfeger praktikabler zu machen, enthält die Berufsgenossenschaftliche Regel BGR B11 ein spezielles Kapitel zum Thema Mobilfunk. Dessen Kernaussage ist, dass zu Antennen, die nicht gekennzeichnet sind, ein Sicherheitsabstand von 50 cm einzuhalten ist.
Wenn eine Kennzeichnung vorliegt, gelten deren Angaben. Die entsprechenden Sicherheitsbereiche sind überall dort gekennzeichnet, wo Personen den Antennen möglicherweise näher als 50 cm kommen.
Das Netz der E-Plus Gruppe
Welche Technik zeichnet das Mobilfunknetz von E-Plus aus? Wie gut ist die Netzabdeckung im Bundesgebiet?
Welche Technik zeichnet das Mobilfunknetz von E-Plus aus? Wie gut ist die Netzabdeckung im Bundesgebiet?
Seit dem Start des Sendebetriebs im Jahre 1994 hat die E-Plus Gruppe ihr Netz ständig ausgebaut und optimiert. Fortlaufende Investitionen sichern das hohe Niveau der technologischen Infrastruktur:
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Ausgezeichnete Sprachqualität
Das Datencodierungs-Verfahren EFR (Enhanced Full Rate) sorgt für Telefongespräche praktisch ohne Nebengeräusche und in einer Qualität, die an die des Festnetzes heranreicht. -
Keine Echos
Die innovative Technologie Acoustic Echo Cancellation (AEC) verhindert störende Echos. -
Hohe Netzkapazität
Sowohl in Ballungszentren als auch in ländlichen Umgebungen können E-Plus Kunden so gut wie immer und überall mobil telefonieren. -
Hohe Stabilität
Auch in stark frequentierten Spitzenzeiten sind schneller Gesprächsaufbau und stabile Verbindungen gewährleistet. -
Mobilfunkversorgung in ICE-Zügen
In Kooperation mit der Deutschen Bahn optimiert die E-Plus Gruppe die Mobilfunkversorgung in allen ICE-Zügen. Sowohl entlang der ICE-Strecken als auch in den ICEs wird durch den Einbau neuer Technik eine zuverlässige Mobilfunkversorgung gewährleistet.
Details zum Ausbaustand erhalten Sie über folgenden Link: www.bahn.de
