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WIE IST DIE NETZABDECKUNG

Informationen zur Netzabdeckung, Netzqualität & Netzausbau der drei Mobilfunknetze in Deutschland.

  • Das E-Netz von Telefonica Deutschland

  • Das D1 Netz der Deutschen Telekom
  • Das D2 Netz von Vodafone Deutschland
Wie ist die Netzabdeckung | Wie Mobilfunk funktioniert

Wie Mobilfunk funktioniert

Voraussetzung für die uns heute selbstverständliche Mobilfunktechnik mit hoher Netzabdeckung ist ein ausgeklügeltes und flächendeckendes Komponentensystem. Zunutze macht es sich elektromagnetische Wellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit verbreiten. Sprache und Daten werden digitalisiert, in kleine Einheiten zerlegt und in Funkwellen gewandelt.

Netzabdeckung wird dadurch erreicht, dass ein Handy seine Signale zu einer nächsten Basisstation sendet. Viele Basisstationen decken wabenartig ein bestimmtes Gebiet ab und bilden sogenannte Funkzellen. Diese können mehrere Kilometer Durchmesser haben.

Basisstationen senden und empfangen auf hohen Gebäuden oder Antennenmasten. Von hier wird per Funk oder auch Kabel das Signal weitergeleitet zur Vermittlungsstelle des jeweiligen Netzbetreibers. Dieser schickt die Information zum Empfänger. Auf dem gleichen Weg geht die Antwort dann wieder zurück.

Was die Netzabdeckung und Netzqualität beeinflusst

Wenn Sie unterwegs sind, dann können Sie auf Ihrem Handy die aktuelle Netzqualität ablesen. Diese wird meist mit mehreren Balken dargestellt. Dabei wird Ihnen aufgefallen sein, dass in ländlichen Gegenden die Netzqualität schlechter wird. Die Anzahl der Basisstationen ist hier oft noch recht gering. Im flachen Land ist der Empfang im ausgebauten Dachboden oft am besten. Die flache Ebene ist dennoch meist vorteilhafter als hügeliges Bergland. Hier gibt es die gefürchteten Funklöcher ohne Empfang. Entscheidend ist aber bei schlechter Topografie immer die Anzahl der Sendemasten. In dünn besiedelten Gebieten lohnt sich der Ausbau für Netzanbieter manchmal nicht. In Städten kann der Empfang auch durch geografische Bedingungen schwächeln: Die in einem Talkessel wohnenden Stuttgarter kennen das.

Doch auch in Städten ist die Netzabdeckung dort am besten, wo am meisten Aufwand der Netzbetreiber betrieben wird. So ist in Metropolen wie Berlin, Hamburg und München der Empfang meist besser als in kleineren Städten. Der Empfang leidet auch, wenn Sie sich in Auto oder Zug schnell bewegen und durch das Fahrzeug abgeschirmt werden. Manchmal ist dann auch das beste Netz überlastet: Dies zeigt sich zu manchen Tageszeiten und auch bei Massenveranstaltungen und in Fußgängerzonen.

Wie ist die Netzabdeckung | Wie Mobilfunk funktioniert

Was ist ein Mobilfunknetz und wie funktioniert Mobilfunk?

Längst ist die Nutzung mobiler Geräte wie Smartphones zur Normalität geworden. Dabei ist es gerade mal gut zwei Jahrzehnte her, dass erste massenmarkttaugliche digitale Mobilfunknetze in Deutschland installiert wurden. Wer heute Handys oder Smartphones verwendet, benötigt keine besonderen technischen Kenntnisse. Doch wie funktioniert eigentlich ein Mobilfunknetz und wie ist es aufgebaut? Diese und weitere Fragen beantwortet folgender Text.

Mobilfunk – eine Begriffsdefinition

Der Mobilfunk ist im eigentlichen Sinn ein Sammelbegriff für die Nutzung und den Betrieb von mobilen Funkgeräten aus verschiedensten Anwendungsbereichen. Wenn wir heute jedoch von Mobilfunk und Mobilfunknetzen reden, sind in der Regel die technischen Einrichtungen gemeint, die es mobilen Teilnehmern erlauben, per Handy oder Smartphone untereinander oder mit dem Internet zu kommunizieren. Die Netze für die verschiedenen Mobilfunkdienste stellen Netzanbieter zur Verfügung. Ein wesentliches Merkmal des Mobilfunks ist die ortsunabhängige und funkbasierte Kommunikation der Endgeräte.

Die Geschichte des Mobilfunks in Deutschland

Die Geschichte des öffentlichen Mobilfunks in Deutschland beginnt bereits in den 50er Jahren. Seit 1958 war das analoge A-Netz in Deutschland in Betrieb. Es wurde unter dem Namen „öffentlich beweglicher Landfunkdienst“ eingeführt und war nur für wenige kommerzielle Anwender konzipiert. In den 70er Jahren löste das analoge B-Netz mit einer maximalen Teilnehmerzahl von 27.000 das A-Netz ab. Genau wie im A-Netz mussten B-Netz-Anrufer für den Verbindungsaufbau wissen, in der Nähe welcher Funkstation sich der gewünschte Gesprächsteilnehmer gerade befindet. Dementsprechend hatte er die passende Vorwahl zu wählen. Dies änderte sich erst mit der Einführung des C-Netzes. Auch das C-Netz arbeitete noch analog, doch war es nun möglich, Teilnehmer unabhängig von ihrem Aufenthaltsort unter der gleichen Vorwahl und Rufnummer zu erreichen. Während eines Gesprächs konnten die Teilnehmer sogar die Funkbereiche wechseln, ohne dass die Verbindung unterbrochen wurden. Die maximale Kapazität des C-Netzes lag bei 800.000 Teilnehmern.

Der Wandel von analogen zu digitalen Mobilfunknetzen vollzog sich mit der Einführung des digitalen D-Netzes 1992. Bereits 1993 folgte das E-Netz. Obwohl sich das D-Netz und das E-Netz nur in den verwendeten Frequenzbereichen unterschieden (D-Netz: 900 MHz und E-Netz: 1800 MHz) und längst eine Vermischung beziehungsweise Erweiterung der ursprünglichen E-Netz- und D-Netz-Frequenzbereiche stattgefunden hat, sind heute noch die Begriffe D- und E-Netz geläufig. Die Netze basierten auf dem europäischen Standard GSM (Group Special Mobile), waren mehrdienstfähig (Sprache, Text, Daten) und erlaubten eine grenzüberschreitende Nutzung in vielen Ländern weltweit. GSM als Funkstandard der zweiten Generation wurde schließlich 2004 mit UMTS und 2010 mit LTE, den Mobilfunkstandards der dritten und vierten Generation, erweitert. Aktuell sind in Deutschland Funknetze für GSM-, UMTS- und LTE-Endgeräte in Betrieb. Sie werden von den drei Unternehmen Deutsche Telekom, Vodafone und Telefónica Deutschland betrieben. Weitere Anbieter treten als Wiederverkäufer dieser drei Mobilfunknetze auf.

Wie ist ein Mobilfunknetz aufgebaut?

Ein Mobilfunknetz besteht aus vielen einzelnen Funkzellen, die untereinander über ein kabelbasiertes Netzwerk oder über Richtfunkstrecken verbunden sind. Damit ein Bereich flächendeckend mit Mobilfunk versorgt werden kann, müssen sich die einzelnen Funkzellen leicht überlappen. In Regionen mit einer hohen Nutzeranzahl sind viele kleine Funkzellen mit Reichweiten von oft nur wenigen hundert Metern installiert. In ländlichen Gebieten decken einzelne Funkzellen oft mehrere Kilometer Radius ab. Die Kommunikation mit den mobilen Endgeräten erfolgt je nach Funkzelle und Mobilfunkstandard drahtlos über definierte Frequenzbereiche. Diese funkbasierten Signale werden von der Basisstation der Funkzelle in leitungsgeführte Signale umgesetzt und per Kabel oder Richtfunk an zentrale Vermittlungsrechner weitergeleitet. Zudem besitzt das Mobilfunknetz Schnittstellen und Gateways in andere Netze. Dadurch ist es möglich, Gespräche in beispielsweise das Festnetz, in ein anderes Mobilfunknetz oder in ausländische Telefonnetze zu realisieren. Eine zentrale Rolle für die Authentisierung der mobilen Endgeräte gegenüber dem Mobilfunknetz nimmt die SIM-Karte (Subscriber Identity Module) ein. Diese im Mobiltelefon eingesteckte Chipkarte dient der Identifikation des jeweiligen Teilnehmers mit seiner eindeutigen, vom Mobilfunkbetreiber vergebenen Rufnummer.

Wie kommt ein Telefongespräch per Mobilfunk zustande?

Sobald ein Mobiltelefon eingeschaltet wird und mit einer gültigen SIM-Karte ausgestattet ist, empfängt das Geräte die Funksignale der umgebenden Funkzellen und kann sich in ein Mobilfunknetz einbuchen. Es wertet die empfangenen Signale aus und verbindet sich mit der Basisstation mit dem stärksten Signal. Bewegt sich der Teilnehmer, wechselt das Handy in die jeweils nächste Funkzelle. Für den Aufbau einer Gesprächsverbindung wählt der Anrufer zunächst die Rufnummer des gewünschten Gesprächsteilnehmers. Diese nimmt die Basisstation über Funk entgegen und leitet sie an die zentrale Vermittlungsstelle des Mobilfunknetzes weiter. Handelt es sich um einen Teilnehmer, der sich im gleichen Netz befindet und in einer Funkzelle angemeldet ist, leitet die Vermittlungsstelle den Anruf an die betreffende Funkzelle weiter. Das Zielhandy erhält per Funksignal den Verbindungsaufbauwunsch und der Teilnehmer kann das Gespräch annehmen. Ist das Handy ausgeschaltet oder nicht im Mobilfunknetz eingebucht, weist das Netz den Anruf ab oder leitet ihn direkt auf eine netzbasierte Mobilbox weiter.
Befinden sich die Teilnehmer in verschiedenen Netzen, sendet die Vermittlungsstelle des Mobilfunknetzes die Daten an die Schnittstelle zum jeweiligen Netz. Andere Netze können beispielsweise weitere Mobilfunknetze anderer Anbieter, das Festnetz oder ausländische Netze sein. Bewegen sich die Anrufer während eines Telefonats, werden die Teilnehmer per Handover an die nächste zuständige Funkzellen übergeben, ohne dass die Verbindung abbricht. In der Regel merken die Telefonierenden von diesem Handover nichts. Allerdings kann es bei schnellen Ortswechseln wie beim Zugfahren und bei mangelnder Netzabdeckung zu Beeinträchtigungen des Telefonats kommen.

Die verschiedenen digitalen Mobilfunkstandards

Die Mobilfunkstandards regeln die Kommunikation und den Datenaustausch im Mobilfunknetz. Sie sorgen für die Kompatibilität der Endgeräte mit dem Netz. Im wesentlichen sind heute die Standards GSM, GPRS, UMTS und LTE von Bedeutung. Oft werden die Begriffe Mobilfunkstandard der 2. Generation für GSM und GPRS, der 3. Generation für UMTS und der 4. Generation für LTE verwendet. Im Folgeden ein kurzer Überblick zu den wesentlichen Eigenschaften der verschiedenen Standards.

GSM

Die Abkürzung GSM steht für Global System for Mobile Communications (früher auch Groupe Special Mobile). GSM ist der weltweit am weitesten verbreitete Mobilfunkstandard und der Nachfolger analoger Mobilfunkstandards. Mit GSM lassen sich Gespräche führen und Textnachrichten übermitteln. Auch die leitungsvermittelte und die paketvermittelte Datenübertragung wird von GSM unterstützt. Für die Übertragung der Sprache sind für GSM mehrere Codecs standardisiert. Sie besitzen meist typische Datenraten von weniger als 20 Kilobit pro Sekunde. Die Übertragungsrate für Daten in einem GSM-Kanal beträgt üblicherweise bis zu 9,6 Kilobit pro Sekunde und ist für ein Großteil der üblichen Internetanwendungen zu niedrig.

GPRS

GPRS bedeutet General Packet Radio Service und erweitert GSM um die Möglichkeit, Daten mit höheren Geschwindigkeiten zu übertragen. GPRS nutzt die gleiche hardwaretechnische Infrastruktur wie GSM mit erweiterter Software sowie einem GPRS-fähigen Packet Core. Typische mit GPRS erreichbare Datenraten sind 53,6 Kilobit pro Sekunde. Dies entspricht in etwa der Leistungsfähigkeit eines V.90 Modems im Festnetz. Eine weitere Verbesserung von GPRS erreicht EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) mit Datenraten von bis zu circa 200 Kilobit pro Sekunde.

UMTS

Die Abkürzung UMTS steht für Universal Mobile Telecommunications System und ist der Mobilfunkstandard der 3. Generation. Die für den Betrieb eines UMTS-Mobilfunknetzes benötigten Frequenzbereiche wurden per Versteigerung im Juli und August 2000 vergeben. Ein wesentliches Merkmal von UMTS sind deutlich höhere Datenübertragungsraten gegenüber GSM, GPRS und EDGE. UMTS mit High Speed Packet Access (HSPA+) ermöglicht Datenraten von bis zu 42 Megabit pro Sekunde. Damit ist UMTS in Sachen Übertragungsgeschwindigkeit mit Festnetztechniken wie DSL vergleichbar.

LTE

Long Term Evolution, abgekürzt LTE, sorgt für einen weiteren Geschwindigkeitsschub. LTE arbeitet komplett paketorientiert und überträgt auch Sprache im Datenkanal. Für LTE werden ebenfalls eigene Frequenzbereiche eingesetzt, die zwischen 700 und 2600 Megahertz liegen. Mit LTE lassen sich Übertragungsraten von 300 Megabit pro Sekunde und mit LTE Advanced von mehreren Gigabit pro Sekunde erreichen. Aufgrund der für LTE verwendbaren Frequenzbereiche kann eine LTE-Funkzelle mit geeigneter Frequenz einen wesentlich höheren Radius abdecken. Dies ist der Grund dafür, warum viele Provider LTE für die Internetversorgung von ländlichen Bereichen mit schlechter Kabelinfrastruktur verwenden. Da LTE gegenüber anderen Mobilfunkstandards mit wenigen Funkzellen eine hohe Abdeckung erreicht, sinken für die Provider die Investitionskosten.

Die Einflussfaktoren auf die Qualität und Abdeckung eines Mobilfunknetzes

Die Qualität und Abdeckung eines Mobilfunknetzes ist von mehreren Faktoren abhängig. Entscheidend sind die Funkzellendichte und der verwendete Mobilfunkstandard. Die höchsten Datenraten und die beste Netzabdeckung lässt sich heute mit dem Mobilfunkstandard der 4. Generation LTE erreichen. Wichtig für ein performantes Mobilfunknetz sind die leistungsfähige Vernetzung der Funkzellen untereinander und die Bandbreiten der Schnittstellen zu anderen Netzen. Die verwendeten Kabelverbindungen und Richtfunkstrecken müssen genügend Kapazität bereithalten, um eine ausreichend hohe Kundenanzahl mit der gewünschten Performance zu versorgen. Wichtig ist zu wissen, dass sich alle Teilnehmer innerhalb einer Funkzelle die zur Verfügung stehende Bandbreite teilen. Je dichter eine Region besiedelt ist, desto höher muss deshalb die Funkzellendichte sein. Da die Teilnehmer mobil sind und sich in verschiedenen Funkzellen aufhalten können, muss der Netzbetreiber immer einen gewissen statistischen Kapazitätspuffer bereithalten. Ist dies nicht der Fall und dimensioniert der Provider seine Netze zu knapp, kann die Versorgung aller Teilnehmer innerhalb einer Funkzelle unter bestimmten Bedingungen nicht mehr gänzlich sicher gestellt werden.

Die wirtschaftliche und gesellschaftliche Bedeutung des Mobilfunks in Deutschland

Dank der zunehmenden Leistungsfähigkeit der Mobilfunknetze und der hohen Verbreitung von Handys und Smartphones in allen Altersgruppen (die Zahl aller Mobilfunkanschlüsse in Deutschland lag 2011 schon bei 114 Millionen) hat der Mobilfunk in Deutschland und weltweit hohe gesellschaftliche und wirtschaftliche Bedeutung erreicht. Smartphones ermöglichen es überall und zu jeder Zeit mobil zu arbeiten, zu shoppen oder andere Tätigkeiten zu erledigen. Für viele ist ein Alltag ohne ein Smartphone nicht mehr vorstellbar. Die Mobilfunkversorgung stellt deshalb einen wichtigen Standortfaktor dar. Gemeinden, Kommunen, Städte und Regionen haben hohes Interesse an einer guten Netzabdeckung mit modernsten Mobilfunkstandards. Das Vorhandensein schneller mobiler Internetverbindungen und eine gute Erreichbarkeit wird von privaten wie geschäftlichen Anwendern als Selbstverständlichkeit angesehen.
Aufgrund der hohen Umsätze in der Mobilfunkbranche (bereits 2011 in Deutschland über 25 Milliarden Euro) ist die Mobilfunkbranche zu einem bedeutenden wirtschaftlichen Faktor in Deutschland geworden. Sie hat eine Vielzahl an Arbeitsplätzen geschaffen. Für die wirtschaftliche Entwicklung von Regionen und den technischen Fortschritt spielt die Mobilfunktechnik oftmals eine bedeutende Rolle. Neue Mobilfunkstandards wie 5G lassen für die Zukunft weitere Innovationsschübe im Mobilfunk erwarten.

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