Deutschland ist fast vollständig auf Mobilfunk ausgerichtet. Laut einer Studie von BITKOM besitzen rund 90 Prozent aller deutschen Bundesbürger ein Mobiltelefon, vorzugsweise mindestens ein Smartphone. Damit die Geräte heutiger Zeit eine mobile Netzverbindung herstellen können, müssen sie über den Funkstandard UMTS und die jeweilige Technik verfügen.
Dieser Funkstandard wird in Deutschland derzeit von vier Mobilfunkanbietern per Lizenz über die Bundesnetzagentur angeboten. Dies sind die Unternehmen: T-Mobile, Vodafone, O2 und E-Plus. Angebot und Qualität richten sich nach dem jeweiligen Netzausbau der Unternehmen aus. Weitere Telekommunikationsanbieter, beziehungsweise Provider, besonders im Prepaidbereich bieten zwar auch eigene Tarife an, nutzen dafür die Netze der vier genannten Lizenzeigentümer.
Neben der Netzabdeckung spielt die Verfügbarkeit des Funkstandards hinsichtlich Anbieterqualität eine weitere wichtige Rolle. In Städten und Ballungsgebieten kann das Netz voll verfügbar sein, das heißt in voller Funkstärke und maximaler Geschwindigkeit je nach verfügbarem Standard. In ländlichen Gebieten wird zum Teil nur niedrigere Verfügbarkeit erzielt. Funklöcher, Verbindungsabbrüche und das Fehlschlagen des Netzaufbaus sind die Folge. Des Weiteren wird in solchen schwachen Abdeckungsgebieten eine höhere Akkuleistung der Mobiltelefone in Anspruch genommen, da die Netzsuche mehr Energieleistung erfordert.
Unter der Abkürzung UMTS verbirgt sich die Bezeichnung Universal Mobile Telecommunications System. Erstmals wurden die Lizenzen Mitte des Jahres 2000 von der Bundesnetzagentur vergeben. UMTS ist die Weiterentwicklung von GSM und dem D-Netz. T-Mobile und Vodafone erwarben bereits zu diesem Zeitpunkt ihre Rechte. E-Plus und O2 waren anfangs aus einem Konsortium kleinerer Unternehmen vorangegangen, ein weiterer ehemaliger Anbieter, MobilCom, verzichtete später auf die Lizenz, das Unternehmen fusionierte im Jahr 2007 mit dem Internetanbieter Freenet. Der Gesamtwert der Lizenzen betrug knapp 100 Milliarden DM, der Verkauf wurde direkt vom Staat Deutschland durchgeführt und über die Bundesnetzagentur abgewickelt.
Erst seit dem Jahr 2004 ist UMTS für Nutzer der Mobilfunknetze verfügbar. Der Ausbau des Netzes verzögerte sich lange und verlief schleppend, die Kosten für den Aufbau von Technik und Entwicklung wurden als weitere Argumente zu den hohen Lizenzgebühren dargestellt. Entsprechend teuer daher auch die ersten Tarifangebote der Mobilfunkanbieter, von Flatrates war damals nicht im Entferntesten die Rede. Der aktuelle Funkstandard wird auch mit 3G bezeichnet, eine weitere Entwicklung der letzten Jahre beschreibt 4G oder LTE genannt. Im Jahr 2010 wurden wieder entsprechende Lizenzen versteigert. Diese sicherten sich Telekom, Vodafone und Telefonica Germany, die hierzulande mit O2, Mobilfunkservices anbieten. E-Plus baute bis Ende 2013 das eigene Netz mit HSDPA+ aus und erreicht nach eigener Aussage nun bis zu 80 % der Gesamtbevölkerung in Deutschland. Ein spezieller Datenbeschleuniger (Dual Cell) ermöglicht hier die doppelte Auslastung bestehender Funkzellen. Seit 2013 baut auch E-Plus die Netzabdeckung mit LTE sukzessive aus.
Funkstandard Entwicklung:
Zu der fortschreitenden Entwicklung der Mobilfunk Standards gehört auch die Erweiterung der Datenübertragungsraten. Die damalige Geschwindigkeit bei GSM betrug seinerzeit max. 55kbit/s. Mit EDGE (Enchanced Data Rates for GSM Evolution) steigerte sich die Geschwindigkeit bis auf 220 kbit/s. Hier wurde bereits die allgemeine Beschreibung 2G verwendet. Mit 3G werden 384 kbit/s erreicht, HSPA+ im 3-G-Netz erreicht 42Mbit/s. LTE steht für: Long Term Evolution und erreicht aktuell Datenübertragungsraten bis zu 300Mbit/S. LTE wird auch mit 4G bezeichnet. In der Grafik sind die zeitliche und technische Entwicklung abgebildet.
UMTS-Funktechnik
In einem Duplex Verfahren und dem FDD-Modus werden die Daten im UMTS-Netz übertragen. Dabei bestehen mindestens zwei unterschiedliche Frequenzbereiche je Mobilfunkanbieter. Jeweils ein Bereich wird zur Datensendung (Uplink) und zum Datenempfang (Downlink) zwischen Mobiltelefon und Sendemast genutzt. Diese Kanäle weisen einen Abstand von 5 MHz zum nächsten Kanal auf. Je nach Reservierung von Frequenzen und Kanäle der einzelnen Mobilfunk Anbieter (T-Mobile, Vodafone, O2 und E-Plus) richten sich auch die vergebenen Lizenzen und deren Preise.
Computer mit UMTS Modem
In erster Linie nutzen Mobiltelefone die UMTS-Technologie. Je nach zeitlicher Entwicklung wurden entsprechende Module für Mobiltelefone eingebaut. Einen weiteren Anwenderbereich beschreiben Notebooks/Netbooks und Tablet Computer. Diese Computer besitzen ein entsprechendes Modem (entweder eingebaut oder externes Modem), mit welchen sich die mobile Internetverbindung herstellen lässt. Ein führender Anbieter dieser Modem-Geräte ist der Hersteller Huawei, der inzwischen auch selbst Mobilfunk Geräte wie Smartphones und Tablet PC herstellt. Als externe Lösung kommen auch sogenannte USB Sticks zur Verwendung. In jedem Fall ist der Betrieb über eine SIM-Karte eines Mobilfunk Anbieters notwendig, die dem jeweiligen Modem zugeführt oder darin eingelegt werden muss. Hierfür bieten unterschiedliche Provider und Prepaidanbieter variable Tarife an, teilweise auch auf Zeit-, Geschwindigkeit- oder Datenvolumen basierte Flatrates.
Aktueller und zukünftiger Funkstandard
Bereits heute wird die UMTS-Technologie von HSDPA und HSDPA+ weitestgehend geprägt. Auch wenn noch nicht allerBereiche in Deutschland flächendeckend mit Breitbandgeschwindigkeiten versorgt werden können (E-Plus erreicht zum Beispiel 80 % der deutschen Bevölkerung mit HSPA+ und eine Datenübertragungsgeschwindigkeit bis zu 21,6 Mbit/s). LTE ermöglicht wiederum Geschwindigkeiten bis 300 Mbit/S. Oberklasse Mobilfunkgeräte unterstützen bereits jetzt schon diese Technologie. Allerdings ist die Abdeckung in Deutschland hauptsächlich nur in Ballungsgebieten wie in Städten und dicht bebauten Umgebungen gegeben. Die Anbieter T-Mobile, Vodafone und O2 bauen bereits ihr Netz sukzessive auf LTE aus, auch E-Plus stellt ab 2014 die Weichen für den neuen Standard. Trotz weitaus schnellerer Geschwindigkeiten im Uplink wie auch Downlink bleibt die Technologie von UMTS weitestgehend bestehen, die Umrüstung auf LTE kann von daher auch relativ zügig geschehen. Ähnlich wie bei UMTS mit seiner Erweiterung HSPA+ existiert bereits jetzt schon eine entsprechende Erweiterung für LTE, LTE-Advanced.
Mobilfunknetze in der Praxis
Auch wenn die jeweiligen Technologie Standards bestimmte Geschwindigkeiten theoretisch ermöglichen, sieht es in der Praxis meist anders aus. Das ist von unterschiedlichen Faktoren abhängig, vor allem, aber wie es um die Netzabdeckung der jeweiligen Anbieter bestellt ist. Hinzu kommen noch individuelle Nutzungsparameter wie zum Beispiel der Standort, ob dieser im Freien oder im Inneren eines Gebäude ist, befindet sich der Mobilfunkanwender in Bewegung oder in einer statischen Nutzungshaltung? Die Mobilfunkzeitschrift “connect” widmet sich bereits seit mehreren Jahren diesen Fragen und testet demnach das beste Mobilfunknetz Deutschlands. Im Jahr 2013 hat das Servicemagazin diese Studie bereits zum 16. Mal in Folge durchgeführt. Damit einhergehen viele Erfahrungen und wichtige empirische Daten. Der Test ist sehr umfangreich und das Fazit am Ende beschreibt nur eine kurze Zusammenfassung. Dennoch – hinsichtlich Datenübertragung liegen die Telekom und Vodafone vor O2. E-Plus liegt in diesem Bereich am Ende, da es zu diesem Zeitpunkt noch nicht über LTE Standard verfügt hat. Hinsichtlich Sprachqualität sieht das Ergebnis aber anders aus. Auch hier führt T-Mobile mit dem besten Netz, bereits direkt dahinter zeigt E-Plus die zweitbeste Qualität und das dank dem engagierten Netzausbau auf den UMTS Standard HSPA+ und verdoppelt damit die bestehende Geschwindigkeit auf bis zu 42 Mbit/s. Vodafone folgt auf Platz 3, O2 muss sich hinsichtlich Sprachqualität mit dem vierten Platz begnügen.
LTE stößt bereits jetzt schon an Grenzen
Eine Problematik, die bereits jetzt schon sichtbar wird, ist trotz LTE und LTE+ unverkennbar. Die Menge an komplexen Datenpaketen für mobile Endgeräte wird weiterhin steigen. Sprachtelefonie wird in dieser Richtung keine entscheidende Rolle spielen. Im Herbst letzten Jahres wurde mit dem aktuellen iPhone 5S auch das neue Apple Betriebssystem iOS 7 zur Verfügung gestellt. Im Gegensatz zu früheren Versionen geschah dies auch mit der Möglichkeit, das Update “over the Air”, also ohne Festnetz-DSL-Verbindung durchzuführen. Der Netztraffic, der dabei entstanden ist, führte bis zur äußersten Datenbelastbarkeit der jeweiligen Netzanbieter. Dieser Umstand zeigt, dass bereits zum heutigen Zeitpunkt, LTE auch für komplexe Datenübertragungen bei hohem gleichzeitigem Zugriff nicht zukunftstauglich, beziehungsweise nur für die Übertragungsgeschwindigkeit tauglich ist. Ein prominenter Hardwarehersteller, der für die CPU-Prozessoren in Smartphones sorgt, ist Qualcomms CEO Pail Jacobs. Er sieht für die kommenden Jahre eine Steigerung des Mobilfunk-Traffics vom Faktor 1000. Auch wenn jetzt noch nicht klar ist was nach LTE und LTE-A an Ausbau und Schnelligkeit kommen wird, es wird sicher der 4G Nachfolger – 5G sein.
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