Technik

Kurz erklärt
Voraussetzung für die Erstellung eines Mobilfunk-Netzes sind ein möglichst störungsfreier und abhörsicherer Funkverkehr sowie wenig Strom verbrauchende und damit bezüglich Sendeleistung schwache Geräte. Zudem muss das Netz mit den vorhandenen, extra dafür zugewiesenen und begrenzten Frequenzen mit Hilfe von Funkwellen (auch elektromagnetische Wellen oder Felder) die gewünschten Dienste ermöglichen. Realisierbar war ein solches System am Anfang mit so genannter analoger Technik, später im GSM-System mit digitalen Funksignalen bei hoher Frequenz zwischen 900 Megahertz (MHz) und 2 Gigahertz (1 GHz = 1'000 MHz).

 

Wie Lichtstrahlen
Funkwellen dieser Frequenz besitzen in der Luft eine Wellenlänge von etwa 30 cm (1 GHz) bzw. 15 cm (2 GHz). Solche ziemlich kurzen Wellen haben etliches gemeinsam mit Lichtwellen, die ebenfalls elektromagnetische Wellen sind, allerdings mit viel kürzeren Wellenlängen (um 0,0005 mm). Die Funkwellen breiten sich von der Sendeantenne zunächst in jede Richtung aus. Sie können an Oberflächen mehr oder weniger reflektiert werden wie Licht an spiegelnden Flächen. Etwas ausgeprägter als bei Lichtstrahlen ist ihre Eigenschaft, durch Kanten ein wenig zur Seite "gebeugt" zu werden, also in den von der Kante abgedeckten Schattenbereich einzudringen. Es stimmt darum wegen Reflexion und Beugung nicht ganz, dass Sichtverbindung zum Sender für eine Verbindung notwendig ist. Ein Sender für Mobilfunk würde - je nach Geländeoberfläche - stets nur einige Kilometer weit reichen, beschränkt durch die Art der Wellenausbreitung und durch die Leistung.

 

Schwache Sendeleistung der Basisstationen
Die begrenzte Grösse der Funkzellen hat auch ihre positive Seite. Die Sendeleistungen, auch die der Basisstationen, sind recht klein. Während Radio- und Fernsehsender grosse Räume mit einer Leistung von bis zu 500 000 Watt versorgen, beträgt die Sendeleistung von Mobilfunkbasisstationen rund 100 mal weniger.

 

Beschränkung der Reichweite
Bereits aus der Beschränkung der Reichweite (nebst anderen wichtigen technischen Gründen) ergibt sich für den Mobilfunk die Notwendigkeit, ein Netz bestehend aus mehreren Empfangs- und Sendeantennen möglichst vollständig über das Land zu legen. Die Maschen des Netzes heissen Funkzellen; in ihrer Mitte oder auch am Rand stehen Basisstationen (Antennen).

 

Verbindung Handy-Antenne
Zuerst muss ein Mobiltelefon bei der nächsten Antenne angemeldet werden, was nach dem Einschalten des Geräts bei der Netzsuche geschieht. Ein abgehender Anruf geht vom Handy zur Antenne, von dort über Kabel oder Richtfunkstrecken zu einem Zentralcomputer. Dort wird festgestellt, ob der Gesprächspartner irgendwo im Netz in einer Zelle angemeldet ist. Falls ja, geht der Anruf - wieder über Kabel oder Richtfunk - zu der entsprechenden Antenne, die dann Funkkontakt zum Handy des Partners aufnimmt, es also klingeln lässt. Antwortet der Partner, so geht die Information seiner Worte den gleichen Weg in Gegenrichtung. Sätze zwischen Nachbarhäusern oder Nachrichten zwischen Schulbänken legen leicht einige Dutzend Kilometer zurück!