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Hubertus Kischkewitz

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Frankfurt: Mobilfunk zwischen Wolkenkratzern

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Wie versorgt man die Menschen in den Häuserschluchten, auf den Straßen und in den Gebäuden von Frankfurt am Main mit Mobilfunk – ohne, dass die Riesen aus Stahl, Beton und Glas die Signale schlucken? Wir verraten, wie Mobilfunk und Wolkenkratzer zusammenpassen.

Frankfurt am Main Panorama

Die Hochhausschluchten in der Frankfurter City stellen eine besondere Herausforderung für den Mobilfunkausbau dar.

Frankfurt am Main wollte schon immer höher hinaus als alle anderen deutschen Städte. Bereits 1923 bis 1926 entstand hier mit dem Mousonturm das erste Hochhaus der Stadt – das mit 33 Metern allerdings noch relativ niedrig ausfiel. Der mittlerweile wieder abgerissene AfE-Turm übertraf 1972 mit 116 Metern als erstes Hochhaus in der Bankenmetropole die 100-Meter-Marke. Und Ende der 1970er Jahre wuchsen mit dem Plaza-Hotel und dem Dresdner-Bank-Hochhaus die ersten Wolkenkratzer in den hessischen Himmel – hier gelten 150 Meter als die magische Grenze. „Mainhattan“ war geboren. Heute stehen 17 der 18 deutschen Wolkenkratzer in Frankfurt.

Wie kommen GSM, LTE und 5G zwischen die Wolkenkratzer?

Im Prinzip breiten sich Mobilfunkwellen so ähnlich aus wie Licht. Wenn sie auf Hindernisse prallen, werden sie abgeschwächt, abgelenkt oder ganz geschluckt. Und Hindernisse gibt es in Frankfurt mehr als genug.

Niklas Selbach ist Funknetzplaner bei der Telekom-Technik. Er erklärt die Herausforderungen für den Mobilfunk in Deutschlands einziger Wolkenkratzer-City: „Hier haben wir es mit zwei Herausforderungen bei der Funknetzplanung zu tun. Zum einen geht es um die grundlegende Mobilfunkversorgung für unsere Kunden, die durch die dichte und hohe Bebauung erschwert wird.“ Zum anderen ist die Bevölkerungsdichte gerade im Zentrum von Frankfurt enorm hoch – entsprechend viele Menschen sind mit Mobilfunk zu versorgen. Die Strategie, um hier trotzdem Geschwindigkeiten von bis zu einem Gigabit pro Sekunde zu erreichen, schildert Netzplaner Selbach so: „Wir haben hier sehr viele Mobilfunk-Zellen relativ dicht beieinander. Damit garantieren wir die grundlegende Mobilfunkversorgung und bieten unseren Kunden hohe Kapazitäten.“

Niklas Selbach, Funknetzplaner der Deutschen Telekom

Als Funknetzplaner findet Niklas Selbach die besten Lösungen für den Mobilfunkempfang in der City.

Und wie breitet sich das Mobilfunksignal dann aus?

Tief unten auf den Straßen der Frankfurter City sieht es beinahe aus wie in New York. Und selbst hier in der Tiefe muss das Mobilfunksignal noch in bester Qualität und mit hohen Bandbreiten ankommen, um die Kunden zu versorgen. Der Weg von den Antennen auf den Dächern der Gebäude ist also weit und mit Hindernissen gespickt. Bei der Verbreitung der Wellen macht sich die Telekom die physikalischen Phänomene Beugung, Brechung und Reflexion zunutze, wie Niklas Selbach erklärt: „Das heißt, die Funksignale erreichen unsere Kunden über Mehrwegausbreitung und über Reflexionen an der dichten Bebauung.“

So lassen sich auch auf Straßen und Plätzen Funkwellen empfangen, die eigentlich von den Mobilfunkanlagen der Telekom abgewandt sind.

Wie lassen sich diese Reflexionen berechnen?

Damit die Funkwellen zwischen den Gebäuden nicht beliebig Ping-Pong spielen und von einem Hochhaus zum nächsten springen, werden die Wolkenkratzer-Reflexionen in Simulationen und Modellierungen berechnet – „Cloud“-Computing der ganz besonderen Art.

„Diese Programme“, so Netzplaner Niklas Selbach, „enthalten die grundlegenden physikalischen Formeln. So bekommen wir die Versorgung relativ gut aufbereitet. Das macht es möglich, für unsere Kunden die bestmöglichen Standorte für Mobilfunkmasten und Makro-Stationen auszuwählen.“ Makro-Stationen – das sind im Mobilfunk-Deutsch Standorte und Antennen auf Masten oder auf Dächern.

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Am Computer veranschaulicht Netzplaner Niklas Selbach die physikalischen Formeln zur Berechnung der Reflexionen.

Welche Aufgaben hat dabei ein Netzoptimierer?

Wenn neue Standorte nach den Vorgaben der Funknetzplaner installiert sind, kommen auch in Frankfurt die Netzoptimierer ins Spiel. Sie justieren und perfektionieren die neuen Anlagen so, dass bei den Kunden der optimale Mix aus maximaler Netzabdeckung und hohen Geschwindigkeiten ankommt. „Parameter sind dabei zum Beispiel die Interaktionen zwischen Nachbarzellen“, verrät Telekom-Netzoptimierer Dennis Lehmacher. „Wann wechsle ich zum Beispiel ein Gespräch von einer Zelle zur anderen? Das kann man alles parametrisieren.“

Er und seine Kolleginnen und Kollegen können beispielsweise die Neigung von Antennen elektrisch anpassen – so dass die Signale exakt in der optimalen Richtung abstrahlen. Diese Neigung, der sogenannte Tilt, ist ausschlaggebend dafür, dass die Mobilfunksignale an den gewünschten Stellen ankommen, so Dennis Lehmacher: „Mit diesen Tilts schaffen wir es, Straßenschluchten zwischen den verschiedenen Standorten optimal von oben zu versorgen und Mobilfunk in die Stadt zu bringen. Deswegen stehen unsere Standorte auch immer möglichst weit oben, um dort die optimale Abstrahlung unserer Mobilfunkdienste zu gewährleisten.“

Wie wird am Computer „getiltet“?

An seinem Rechner kann Netzoptimierer Lehmacher genau simulieren, wie sich unterschiedliche Neigungswinkel auswirken. Wenn eine Antenne auf einem Hochhausdach ohne Neigung abstrahlt, breitet sich das Signal direkt nach vorne aus, und verpufft wirkungslos in der Höhe. Erst ein Neigen nach unten bringt die Funkwellen zu den Nutzern auf den Straßen und in den Gebäuden. So eine optimale Versorgung zeigt die Simulation dann in Lila, Magenta oder Rot an. 

Dennis Lehmacher schildert ein konkretes Beispiel: „Wenn wir mit einem angenommenen Tilt von acht Grad arbeiten, biegenwir das Funkfeld. Dann strahlt die gesamte Energie des Funkfeldes auf ein Gebäude. Dementsprechend größer ist unsere Reflexion am benachbarten Gebäude – und wir können die gesamte Energie in dieser Straßenschlucht nutzen.“

Und wie sieht es im Inneren von Gebäuden aus?

Bei modernen Wolkenkratzern, die vor allem aus Stahl, Beton und Glas bestehen, helfen aber auch die besten Außenantennen nichts. Denn die Mobilfunkstrahlen haben es schwer, ins Innere der verwinkelten Gebäude einzudringen. Netzplaner Niklas Selbach schildert die Problematik: „Gerade hier in Frankfurt haben wir es mit sehr vielen neuen Bürogebäuden zu tun, die teilweise von außen mit Metall beschichtet sind. Da kommen größtenteils keine Signale mehr durch.“

Für solche Gebäude bietet die Telekom Inhouse-Lösungen an, die die Funkwellen von außen nach innen transportieren, möglichst auch noch bis ins entlegenste Büro. Dabei kommen unter anderem Signalverstärker, Antennen und Koppler zum Einsatz. Und so sind Frankfurt, seine Hochhäuser und Wolkenkratzer, sowohl im Freien als auch im Inneren der Gebäude bestens mit Mobilfunk versorgt. Der „Einsatz in Mainhattan“ der Deutschen Telekom ist technisch höchst aufwändig – lohnt sich aber für täglich zigtausende Menschen.

Alles zur Mobilfunkversorgung in der Frankfurter City gibt es im Video:

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Georg von Wagner

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