Wie Mobilfunk funktioniert
Heute ist es selbstverständlich, jederzeit von jedem Ort aus zu telefonieren oder Daten zu übertragen. Welche Technik steckt dahinter?
Elektromagnetische Felder - die Basis des Mobilfunks
Elektromagnetische Felder sind ein natürliches Phänomen, aus dem zum Beispiel auch das Licht besteht. Ein elektromagnetisches Feld breitet sich wellenförmig mit Lichtgeschwindigkeit aus und transportiert dabei Energie. Der Mobilfunk nutzt elektromagnetische Felder, um Sprache oder Daten zu übertragen.
Funkwellen - Informationsträger für Radio, Fernsehen und Mobilfunk
Elektromagnetische Felder können technisch erzeugt werden. Als Nebeneffekt entstehen sie überall dort, wo Strom fließt – zum Beispiel in elektrischen Geräten wie Föhn, Rasierapparat oder Fernseher. Beim Mobilfunk werden sie jedoch bewusst erzeugt, um Informationen zu übertragen.
Elektromagnetische Felder, die sich ausbreiten, werden auch als Funkwellen bezeichnet. Die Technik unterscheidet sie anhand ihrer Frequenz, der Feldstärke und der Signalform.
Basisstationen - Knotenpunkte des Mobilfunknetzes
Damit wir von jedem Ort aus mobil telefonieren können, bedarf es einer Vielzahl von Mobilfunk-Basisstationen. Jede von ihnen verfügt über ein Sende- sowie ein Empfangsteil.
Beim Telefonieren stellt das Handy eine Funkverbindung mit der nächsten Basisstation her. Deren Empfangsantenne nimmt die Signale auf und leitet sie über Kabel oder Richtfunk zur nächsten Funkvermittlungsstelle weiter. Dort wird das Gespräch auf das Festnetz umgestellt und zum gewünschten Telefonanschluss vermittelt. Benutzt der Empfänger ebenfalls ein Handy, so gelangt der Anruf vom Festnetz wieder über eine Funkvermittlungsstelle und die nächstgelegene Basisstation dorthin.
Funkzellen - flächendeckend in Stadt und Land
Jede Basisstation kann nur eine gewisse Anzahl von Gesprächen (gleichzeitig) abwickeln und ein bestimmtes Datenvolumen übertragen. Damit versorgt sie ein relativ eng begrenztes Gebiet, die sogenannte Funkzelle.
Je nach erwarteter Nutzerzahl und der eingesetzten Mobilfunkfrequenz sind Funkzellen unterschiedlich groß. Da die meisten Menschen innerhalb von Ortschaften telefonieren und Daten abrufen, gibt es dort mehr Basisstationen mit kleineren Funkzellen, um eine optimale Mobilfunkversorgung anzubieten. Man unterscheidet zwischen Makrozellen und Kleinzellen.
Makrozellen ermöglichen die Mobilfunkversorgung für größere Gebiete (Radius bis zu 20 km), Kleinzellen (Small Cells) sorgen an Orten mit starker Nutzung wie an Bahnhöfen, in Einkaufszentren oder Fussballstadien für mehr Kapazität und ergänzen das Mobilfunknetz aus Makrozellen.
Von GSM bis 5G – verschiedene Mobilfunkgenerationen
2G – GSM
Vor rund drei Jahrzehnten revolutionierte die Einführung der 2G-Technologie (GSM) die Mobilfunk-Welt und schuf die technische Grundlage für digitale Mobilfunknetze. Inzwischen ist diese Technologie jedoch veraltet und wird voraussichtlich Mitte 2028 im Telekom-Netz abgeschaltet. Gebiete, die bisher nur mit 2G, aber nicht mit 4G versorgt sind, werden im Rahmen der laufenden Netzmodernisierung bereits vor der 2G-Abschaltung mit 4G/5G versorgt. Nach der Abschaltung werden die freien 2G-Frequenzen dann zusätzlich für die neuen Technologien genutzt und machen das Netz nochmals schneller und besser.
3G - UMTS
Mit GSM ließen sich vor allem große Flächen abdecken. Demgegenüber bot die UMTS-Technik spezifische Vorteile für Ballungszentren, in denen viele Nutzer gleichzeitig unterwegs sind. Der UMTS-Standard legte zwar die Grundlage für mobile Datenkommunikation, doch im Vergleich zu den moderneren Funkstandards 4G und 5G ist er überholt. Die Telekom hat daher ihr UMTS-Netz 2021 abgeschaltet und setzt die dadurch frei gewordenen Frequenzen für die wesentlich leistungsfähigeren Technologien 4G und 5G ein.
4G - LTE
LTE ist die Technologie der vierten Mobilfunk-Generation (4G). Mit einer deutlich höheren Datenkapazität wird LTE den wachsenden Anforderungen einer digitalen Gesellschaft gerecht: Immer mehr Mobilfunknutzer wollen nicht nur mobil telefonieren, sondern auch unterwegs das digitale Dienste mit all ihren Möglichkeiten nutzen.
5G – Kommunikationsstandard statt Mobilfunkstandard
5G ist die aktuelle Generation im Mobilfunk. Sie schafft die Grundlage für neue Kundenerlebnisse wie zum Beispiel Augmented Reality Spiele oder die Vernetzung von Maschinen in der Industrie und intelligenten Geräten. Außerdem unterstützt die Technik die Digitalisierung vieler Lebensbereiche. Von dem 5G-Ausbau profitieren nicht nur Städte, sondern auch ländliche Regionen: Seit Ende 2025 erreichte der Mobilfunkstandard 99 Prozent der deutschen Bevölkerung.