Hintergrund: Der Aufbau eines Mobilfunknetzes

Inhaltsverzeichnis:

1. So ist ein Mobilfunknetz aufgebaut
2. Technik pur: So funktioniert das Netz im Netz
3. Telefonieren per Handy: Nie alleine auf einer Frequenz
4. Beispiel einer Sendemasten-Konfiguration

Von Thorsten Neuhetzki

Das Handy ist heute ständiger und selbstverständlicher Begleiter. Auch die Benutzung eines Handys ist denkbar einfach: Zielrufnummer eintippen, Ruf aufbauen und telefonieren. Doch damit das funktioniert, muss einiges im Mobilfunknetz und zwischen Netz und Handy passieren. Der Münchener Anbieter o2 hat uns einen recht tiefen Einblick in sein Mobilfunknetz und die Hintergründe des Netzes gegeben.
Die Netzwerk-Überwachung von o2 in München

Aufgrund der Komplexität des Themas werden wir Ihnen die Funktionsweise von Mobilfunknetzen und den entsprechenden Komponenten in einer Artikel-Serie vorstellen. Dabei beginnen wir heute mit der reinen Netzarchitektur, also der Hardware im Netz, ohne die es kein Netz gebe. Dabei handelt es sich um einen technischen und theoretischen Text. Die Artikel in den kommenden Tagen sind deutlich näher an der täglichen Praxis. Dann geht es um die Themen Telefonieren, SMS und mobile Daten.

Das Netz besteht aus zahlreichen Komponenten, die alle zusammenspielen müssen. Die sichtbarsten Elemente sind dabei die überall verteilten Sendemasten. Sie sind die Kontaktstelle für das Handy.

Die Daten zwischen Handy und Sendemast werden auf bestimmten Frequenzen übertragen. Welche das sind, richtet sich nach dem Netzbetreiber und dem Netzstandard, von denen es in Deutschland derzeit zwei gibt: Den bekannten GSM-Standard und den UMTS-Standard (3G). GSM wird in Deutschland auf Frequenzen um 900 und 1800 MHz übertragen, UMTS um 2100 MHz. Für GSM und 3G gibt es in der Fläche unterschiedliche Netze und Sendemasten. Auf der sogenannten Core-Ebene, also in der Vermittlung, sind die Netze aber vereinheitlicht und zusammengeführt.

Was kommt nach dem Sendemast?

Dem Sendemast nachgelagert ist im GSM-Netz die Base Transceiver Station, kurz BTS. In einem UMTS-Netz heißt diese technische Einheit Node-B. Umgangssprachlich werden diese Einheiten als Basisstation bezeichnet. Sie ist für die Steuerung des Sendemastes verantwortlich und setzt das vom Vermittlungsnetz angelieferte Datensignal um auf ein Hochfrequenz-Signal (HF-Signal), das sich dann zur Ausstrahlung über die Sendemasten eignet. In die andere Richtung wird das Signal auf zwei Wegen transportiert: Entweder wird es in einen Richtfunkwandler geleitet und geht dann wieder hoch zum Sendemast, um über eine Richtfunkschüssel zur nächsten Kontrollstation zu gelangen. Alternativ wird das Datensignal über Standleitungen oder ähnliche kabelgebundene Leitungen abgeführt. Die Kabelvariante ist dabei teurer und aufwändiger, die Funkvariante ist jedoch störungsanfälliger.
Der Aufbau eines Mobilfunknetzes im Schema

Nächste Instanz in den beiden Funknetzen sind Controller. Technisch heißen sie BSC (Base Station Controller) bzw. RNC (Radio Network Controller). Beide Netzelemente haben jeweils im GSM- und UMTS-Netz die grundlegend gleichen Aufgaben, unterscheiden sich jedoch dennoch. Hauptaufgabe ist die Verwaltung der jeweils angeschlossenen Sendemasten. Bewegt sich beispielsweise ein Handy von einem Sendemast zum nächsten, so regelt dieses Netzelement die Weitergabe des Handys zwischen den Masten, solange die beiden Masten zum gleichen Netzelement gehören.

Pauschal gesagt sind etwa 50 Sendemasten auf einem derartigen Netzelement aufgeschaltet. Dieses abgedeckte Gebiet eines solchen Controllers wird auch oft als LAC (Location Area Code) bezeichnet. Allerdings kann ein LAC sich auch aus mehreren BSCs zusammensetzen.

Welches Netzelemente dafür verantwortlich sind, dass ein Telefonat geführt oder eine SMS gesendet werden kann, lesen Sie auf der nächsten Seite. Außerdem erfahren Sie im weiteren Verlauf des Artikels, welche Bedeutung die Frequenzen haben, wie sich UMTS und GSM unterscheiden, und warum man beim Telefonieren nicht so alleine ist, wie man meint.