Mobilfunk einfach erklärt − Standards und Frequenzen

Sicher nutzen auch Sie mobiles Internet auf dem Tablet oder Smartphone. In diesem Zusammenhang fallen oft die Begriffe 2G, 3G, 4G und 5G. Doch was bedeuten diese Abkürzungen genau? Welche Frequenzen nutzen die einzelnen Mobilfunk-Standards? Und was unterscheidet sie voneinander?

Was bedeuten die Abkürzungen der Mobilfunk-Standards?

Die Abkürzungen bezeichnen die verschiedenen Mobilfunk-Standards. Dabei steht das G für Generation. Der Unterschied zwischen den einzelnen Mobilfunk-Generationen liegt hauptsächlich in der Geschwindigkeit der Datenübertragung, also dem Austausch von Informationen zwischen Handys und Basisstationen.

Hierzu nutzt die moderne Mobilfunk-Technik elektromagnetische Felder (EMF). Zum Transport von Informationen wie Sprache und Daten sind jedem Mobilfunk-Standard bestimmte Frequenz zugewiesen. Hier eine Übersicht der aktuell verfügbaren Mobilfunk-Standards:

Quelle: Informationszentrum Mobilfunk

Dabei wählt ein Smartphone stets das bestmögliche Netz. Allerdings unterstützt nicht jedes Smartphone und jeder Vertrag jede Mobilfunk-Generation.

Alle Mobilfunk-Standards im Überblick

• 1G: A-Netz (1958), B-Netz (1972) und C-Netz (1986)
• 2G: GSM (1992)
• 5G: GPRS (2001)
• 75G: EDGE (2006)
• 3G: UMTS (2004)
• 5G: HSPA (2006)
• 9G: LTE (2010)
• 4G: LTE+ (2014)
• 5G (2020)

2G (GSM)

• Frequenzen
  • von 890 bis 915 MHz und von 935 bis 960 MHz (GSM 900)
  • von 1.710 bis 1.785 und von 1.805 bis 1.880 MHz (GSM 1800)
• Geschwindigkeit

Über GPRS werden Daten mit maximal 53,6 kbit/s oder per Edge (E) mit bis zu 220 kbit/s übertragen. Das ist nach heutigen Standards sehr langsam. Daher wird 2G hauptsächlich für Telefonie und Kurzmitteilungen genutzt. Aufwendige Webseiten oder gar Videos zu laden, dauert folglich sehr lange.

3G (UMTS)

• Frequenzen
  • von 1.920 bis 1.980 MHz
  • von 2.110 bis 2.170 MHz
• Geschwindigkeit

Mit 3G werden Geschwindigkeiten von bis zu 384 kbit/s erreicht. 2006 folgte HSDPA, später HSDPA+, auch als 3,5G bezeichnet. Hierdurch sind Übertragungen mit bis zu 7,2 Mbit/s und 42 Mbit/s möglich.

4G (LTE)

• Frequenzen
  • ursprünglich: 800 MHz, 1,8 GHz, 2 GHz und 2,6 GHz
  • seit 2015: Frequenzen aus dem Bereich 700 MHz
  • seit 2019: weitere 41 Frequenzblöcke aus den Bereichen 2 & 3,6 GHz
• Geschwindigkeit

Theoretisch ist eine Download-Geschwindigkeit von 1.000 Mbit/s möglich. Somit lassen sich sehr große Daten innerhalb von Sekunden herunterladen. Jedoch steht Ihnen praktisch nur eine Verbindung mit rund 50 Mbit/s zur Verfügung. Die Werte steigen aber von Jahr zu Jahr, da das Netz auch weiterhin in Deutschland ausgebaut wird.

5G

• Frequenzen
  • Niedrige 5G-Bänder: langwellige Signale wie der bisher noch ungenutzte 700-MHz-Bereich. Diese Frequenzen haben gute Ausbreitungseigenschaften. Dadurch wird die Nutzung vor allem für die Flächenversorgung z. B. im ländlichen Raum möglich.
  • Hohe 5G-Bänder: das Spektrum von 3,4 bis 3,8 GHz. Mit höherer Frequenz sinkt die Reichweite. Dafür bieten diese Funkbereiche mehr Bandbreite und damit steigt auch die erzielbare Datenübertragungsrate. Vorrangig geplante Nutzung für 5G.
  • Sehr hohe 5G-Bänder: Millimeterwellen im Bereich von 6 bis 26/28 GHz. Somit ist die Ausbreitung auf wenige 100 Meter begrenzt. Eine Mobilfunk-Nutzung dieser Frequenzbereiche ist derzeit in Deutschland nicht gegeben und wird der Industrie vorbehalten sein.
• Geschwindigkeit

Versprochen werden Geschwindigkeiten von bis zu 10 GBit/s, also bis zu 20-mal schneller als 4G. Eine 100-prozentige Steigerung soll jedoch sogar erreicht werden.

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Was ist anders beim 5G-Mobilfunk?

Der neustes Mobilfunk-Standard nutzt höhere Frequenzen, die eine kürzere Reichweite haben. Sie erfordert daher eine deutlich mehr Antennenanlagen. Dafür werden nicht nur neue Funktürme, sondern vor allem in Städten Minisender errichtet, die viel näher an den Nutzern angebracht werden.

5G-Systeme arbeiten mit dem sogenannten Beamforming. Dabei werden die Ausstrahlungen mehrerer Antennen gebündelt auf den Empfänger ausgerichtet. Das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) sieht bezüglich gesundheitlicher Auswirkungen durch 5G noch großen Forschungsbedarf. Daher empfiehlt das BfS einen umsichtigen 5G-Ausbau. Endverbraucher sollen sich zudem beim Umgang mit dem Handy so wenig wie möglich Strahlung aussetzen.

Frequenzen im Mobilfunk

Rechtliche Grundlage

Die Zuteilung von Frequenzen ist eine zentrale Aufgabe der Bundesnetzagentur. Den dafür nötigen rechtlichen Rahmen der Zuteilung von Frequenzen setzt §55 des TKG (Telekommunikationsgesetz).

Aufteilung des Frequenz-Spektrums auf führende Mobilfunk-Unternehmen

Quelle: Bundesnetzagentur

Die Frequenzbereiche werden in den letzten Jahren zunehmend flexibel für die jeweiligen Funkstandards verwendet. Da eine Mobilfunkbasisstation immer nur eine begrenzte Anzahl von Verbindungen bewältigen kann, werden die Funknetze weiter ausgebaut. Dabei erfolgt der Netzausbau durch die Aufteilung einer bestehenden Funkzelle in mehrere kleine neue Zellen.

Da die Frequenzen begrenzt sind, werden nicht mehr benötigte Bänder aus den 2G- oder 3G-Netzen für 4G oder 5G freigegeben und umdisponiert. Dies entscheidet der jeweilige Netzbetreiber.

Weitere Informationen zu Frequenzen im Mobilfunk

Sie wollen sich intensiver mit dem Thema der Aufteilung und Nutzung von Frequenzen beschäftigen? Dafür hat die Bundesnetzagentur einen umfangreichen Frequenzplan (Stand Oktober 2019) zum Bereich von 0 kHz bis 3.000 GHz auf ihrer Internetseite veröffentlicht.

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Quellen

• Bundesamt für Strahlenschutz: BfS empfiehlt umsichtigen 5G-Ausbau. Salzgitter 2019. https://www.bfs.de/SharedDocs/Stellungnahmen/BfS/DE/2019/0320-5G.html
• Bundesnetzagentur: Frequenzplan. Bonn 2019: https://www.bundesnetzagentur.de/SharedDocs/Downloads/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/20191202_Frequenzplan.pdf?__blob=publicationFile&v=2
• CHIP Digital GmbH: 2G, 3G, 4G und 5G – einfach erklärt. München 2019. https://praxistipps.chip.de/2g-3g-4g-und-5g-einfach-erklaert_41254
• ECOM Instruments GmbH: LTE und LTE+. Assamstadt 2020. https://www.ecom-ex.com/de/explosionsschutz/ex-lexikon/begriff/lte/
• Lichtblick Kommunikation: Informationszentrum Mobilfunk. Technik. Ostfildern 2020. https://www.informationszentrum-mobilfunk.de/technik
• Shure Distribution GmbH: Aktuelle Informationen zu Funkfrequenzen. Eppingen 2020. https://www.shure.com/de-DE/support/frequenzen
• Norddeutscher Rundfunk/Tagesschau: Ist 5G gefährlich? Hamburg 2020. https://www.tagesschau.de/inland/5g-gefahren-115.html

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