Die Netzarchitektur eines Mobilfunknetzes

Das Handy ist heute ständiger und selbst­verständlicher Begleiter. Auch die Benutzung eines Handys ist denkbar einfach: Ziel­rufnummer wählen, Ruf aufbauen und telefonieren. Doch damit das funktioniert, muss einiges im Mobilfunk­netz passieren. Der Münchener Anbieter o2 hat uns einen recht tiefen Einblick in sein Mobilfunk­netz gewährt.

Aufgrund der Komplexität des Themas stellen wir Ihnen die Funktionsweise von Mobilfunk­netzen und den entsprechenden Komponenten auf einzelnen Unterseiten vor. Mehr zu der Funkschnittstelle eines Mobilfunknetzes lesen Sie in einem weiteren Ratgeber.

Mobilfunkstandards: GSM, UMTS, LTE

Der Aufbau eines Mobilfunknetzes im Schema
Grafik: teltarif.de 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 drei gibt: Den seit den 1990iger Jahren bekannten GSM-Standard, den UMTS-Standard (3G), ab etwa 2000 sowie den LTE Standard seit etwa 2010. GSM wird in Deutschland auf Frequenzen um 900 und 1800 MHz übertragen, UMTS um 1900 und 2100 MHz, LTE bei 800, teilweise 900, 1800 und 2600 MHz, künftig auch 700 MHz. Für GSM, UMTS und LTE kann es in der Fläche unterschiedliche Netze und Sendemasten geben. Auf der sogenannten Core-Ebene, also in der Vermittlung, sind die Netze aber vereinheitlicht und zusammengeführt.

Was kommt nach dem Sendemast?

In Mobilfunknetzen sind die verschiedensten Formen von Basisstationen verbaut.
Foto: teltarif.de Dem Sendemast nachgelagert ist im GSM-Netz die Base Transceiver Station, kurz BTS. In einem UMTS- oder LTE-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 (Kupfer oder besser Glasfaser) Leitungen abgeführt. Die Kabelvariante ist dabei teurer und aufwändiger, die Funkvariante ist jedoch störungsanfälliger.

Nächste Instanz in den beiden Funknetzen sind Controller. Technisch heißen sie BSC (Base Station Controller) oder RNC (Radio Network Controller). Beide Netzelemente haben jeweils im GSM- und UMTS- oder LTE-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.

Welche 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.