Mobilkommunikation
Das Mobiltelefon ist innerhalb der letzten Jahre zu einem der wichtigsten Bestandteile der Alltagskommunikation geworden. Am Anfang wurde es nur für die Telefonie verwendet. Die meisten Argumente für die Anschaffung eines Mobiltelefons hörten sich „vernünftig“ an: „Ich benutze es nur in Notfällen: z.B. bei unvorhergesehenen Autopannen oder kurzfristigen Terminänderungen.“ Aus diesen „Notfällen“ entwickelte sich ein wahrer „Handykult“. Es ist heutzutage nahezu undenkbar geworden, ohne das Handy aus dem Haus zu gehen. Fotos, Kalender, persönliche Nachrichten, Videos und Musik machen das Mobiltelefon zu einem persönlichen und „unersetzbaren“ Gegenstand. Doch wie funktioniert Mobilkommunikation? Was für eine Funktionsweise hat der Mobilfunk? Welche Standards gibt es? Welche Fortschritte gab es in den letzten Jahren?
Inhaltsverzeichnis
Grundlagen der Mobilkommunikation
Mobilkommunikation ist eine spezielle Form der Telekommunikation. Ein Netzbetreiber ermöglicht die Sprach- und Datenübertragung von und zu mobilen Endgeräten durch ein drahtloses Zugangsnetz auf Basis elektromagnetischer Wellen. [Turowski, K., Pousttchi, K. – 2004] Zu den wichtigsten drahtlosen Kommunikationstechnologien gehören WLAN (Wireless Local Area Network), Bluetooth, Infrarotübertragung und Mobilfunk.
WLAN
Diese Technologie eignet sich für mobile Endgeräte, die sich in einem lokal eingegrenzten Bereich befinden, welcher auch als Local Area Network (LAN) bekannt ist. WLAN ermöglicht in einem lokal eingegrenzten Bereich mit einem oder mehreren Zugangsknoten ein Funknetz. Die häufigsten Bereiche, bei denen WLAN zur Anwendung kommt, sind so genannte Hot-Spots oder z.B. drahtlose Internetzugänge auf einem Universitätsgelände. Hierbei entstehen jedoch Probleme mit der Bereitstellung und Abrechnung des öffentlichen Zugangs sowie mit der Sicherheit der Datenübertragung. Die Reichweite beträgt innerhalb von Gebäuden 30 Meter und außerhalb bis zu 100 Meter. Diese ist aber abhängig von den räumlichen Verhältnissen. Die maximale Datenübertragungsrate beträgt 11 MBit/s. [Turowski, K./ Poutsttchi, K. – 2004]
Bluetooth
Bluetooth gehört zu den Technologien der persönlichen Vernetzung. Hierbei werden mobile Endgeräte schnurlos untereinander oder mit einzelnen Geräten vernetzt. Dabei muss das Gerät nicht auf die Richtung des Empfängers ausgerichtet sein. Sprache und Daten werden anhand von kurzen Radiowellen übermittelt. Die Reichweite beträgt hier bis zu zehn Meter. Es können bis zu 1 MBit/s übertragen werden. [Turowski, K./ Poutsttchi, K. – 2004]
Infrarotübertragung
Die Infrarotübertragung oder auch IrDA gehört ebenfalls zu Personal Area Network. Dabei werden die Daten mit Hilfe von Infrarot übertragen. Die Übertragung kann jedoch durch andere Lichtquellen oder Reflexionen gehemmt werden. Im Gegensatz zu Bluetooth müssen die Infrarotschnittstellen der Endgeräte aufeinander ausgerichtet sein, d.h. die Reichweite beträgt hier maximal zwei Meter. Die Datenübertragungsrate beläuft sich auf ca. 115 kBit/s. [Turowski, K./ Poutsttchi, K. – 2004]
Mobilfunk
Diese Technologie ist für den Bereich der Weitverkehrsnetze geeignet, d.h. dass mobile Endgeräte völlig ortsunabhängig sind. Ein Mobilfunknetz ist „die technische Infrastruktur, auf der die Übertragung der Mobil¬funksignale stattfindet.“ [Turowski, K./ Poutsttchi, K. – 2004, Seite 8]. Das Mobilfunknetz umfasst das Mobilvermittlungsnetz und das Zugangsnetz . Über das Mobilvermittlungsnetz werden die Signale zwischen den ortsfesten Ein¬richtungen und den Plattformen übertragen und vermittelt. Das Zugangsnetz überträgt die Signale zwischen der Mobilfunkantenne und dem mobilen Endgerät. [1]
Funkzellenstruktur der Mobilfunknetze
Das Mobilfunknetz ist in Funkzellen aufgeteilt. In jeder dieser Zellen hat der Mobilfunknetzbetreiber eine oder mehrere Basisstationen aufgebaut. Nach Angabe der Netzbetreiber beträgt der Durchmesser einer Zelle zwischne 100m bis 20km. Die Anzahl der Basisstationen und die Größe des Zelldurchmessers hängen sowohl von der Topographie der Landschaft als auch von der Zahl der Kunden eines Netzbetreibers ab. Die Senderdichte ist in Stadtgebieten daher viel höher als in ländlichen Gebieten. sieben Funkzellen ergeben kreisförmig nebeneinander liegend ein Cluster. Sie sind an eine Funkvermittlungsstelle (zentraler Computer) angeschlossen. Digitalisierte Gespräche und Daten werden über Richtfunk- oder Kabelverbindungen an die Vermittlungsstelle weitergeleitet, die die Datenübertragung steuert. Diese Übertragung erfolgt mittels elektromagnetischer Wellen. [2].
Man unterscheidet zwischen omnidirektionalen und sektorisierten Basisstationen. Die omnidirektionale Basisstation liegt im Mittelpunkt einer Zelle und strahlt ihre Funkwellen im 360° Winkel ab. Die sektorisierte Basisstation strahlt ihre Funkwellen nur in einem Drittel einer Funkzelle aus. Diese Basisstation wird zur Erhöhung der Gesprächskapazität eingesetzt. Da sich ein Handy-Nutzer nicht nur innerhalb einer Zelle bewegt, kommt es vor, dass er sich in einem Bereich einer Zelle bewegt, der schlecht mit Funkwellen von der Basisstation erreicht wird. Das Netz nimmt dann die Verbindung zu einer anderen Basisstation auf. Anhand der Verbindungsqualität wird dann entschieden, welche Basisstation verwendbar ist. [3]
Datenübertragung in Mobilfunknetzen
Bei der Datenübertragung gibt es zwei unterschiedliche Formen: die verbindungsorientierte und die paketorientierte Übertragung. Bei der verbindungsorientierten Übertragung wird die Übertragungsstrecke exklusiv geschaltet, was ziemlich zeitintensiv ist. Unabhängig von der Auslastung bleibt die Verbindung die ganze Zeit bestehen. Die Abrechnung bei dieser Übertragungsform erfolgt nach der Verbindungszeit. Da diese unabhängig vom Auslastungsgrad abgerechnet wird, kann das unter Umständen ziemlich teuer werden. [Turowski, K./ Poutsttchi, K. – 2004]
Bei der paketorientierten Datenübertragung werden die Daten in einzelne Pakete zerlegt, adressiert und versendet. Hier besteht im Gegensatz zur verbindungsorientierten Übertragung für jeden Teilnehmer stets eine Verbindung. Die Netzkapazität wird dynamisch aufgeteilt, indem das Netz nur dann genutzt wird, wenn tatsächlich Daten bzw. Datenpakete übertragen werden. Die Abrechnung erfolgt gemäß Übertragungsvolumen. [Turowski, K./ Poutsttchi, K. – 2004]
Prozesse: Verbindungsaufbau, Handover und Roaming
Die wichtigsten Prozesse im Mobilfunknetz sind Verbindungsaufbau, Roaming und Handover.
Verbindungsaufbau
Beim Verbindungsaufbau spricht man vom Zusammenspiel der Netzkomponenten. Dabei unterscheidet man zwei Prozesse:
• Mobile Originated Call (MOC) • Mobile Terminated Call (MTC)
MOC bezeichnet einen Anruf, der im eigenen Netz abgeht, d.h. „das rufende Endgerät ist ein Mobiltelefon“ [4]. Bei MTC handelt es sich um einen Anruf, der im eigenen Netz ankommt, d.h. das Zielgerät ist ein Mobiltelefon. Das Mobilfunknetz hat die Aufgabe, das gewählte Mobiltelefon zu lokalisieren. [5]
Handover
Hierbei handelt es sich um die „Weitergabe eines laufenden Gesprächs von einer Basisstation zur nächsten beim Wechsel der Mobilstation von einer Zelle zur nächsten“. (Lexikon der Kommunikations- und Informationstechnik, S. 427). Es gibt verschiedene Gründe für den Wechsel einer Zelle:
• Erreichen der maximal definierten Entfernung
• Absinken der Signalqualität unter den Toleranzwert
• Steigen der Bitfehlerhäufigkeit über den Toleranzwert
[Turowski, K./ Poutsttchi, K. – 2004, Seite 28]
Roaming
Beim Roaming wird ein fremdes Mobilfunknetz genutzt. Man unterscheidet zwischen National und International Roaming. Ein Beispiel für National Roaming bietet der Netzbetreiber O2, der bei Gebieten mit zu geringer Kapazitätsauslastung das T-Mobile-Netz nutzt. Jedoch wird diese teure Mitnutzung Ende 2009 von O2 beendet. [6] Beim International Roaming wird ein fremdes Netz im Ausland genutzt. Hier ist im Gegensatz zum National Roaming keine Gesprächsübergabe möglich. Eine bestehende Verbindung wird beim Verlassen des Netzes getrennt. Der Nutzer bekommt vom Netzwechsel nichts mit, außer dass auf dem Handy-Display der Name des ausländischen Netzanbieters erscheint. [7]
Historische Entwicklung der Mobilfunknetze und –standards
Mobilfunknetze werden in vier Generationen gegliedert, die im folgenden Kapitel näher erläutert werden. Unter der 1. Generation versteht man die analoge Übertragung (A-, B-, C-Netz). Die D- und E-Netze gehören zur 2. Generation, bei der erstmals ein digitales Übertragungsverfahren (GSM) für die Sprachübertragung verwendet wurde. Bevor die 3. Generation (3G) UMTS einführte, gab es noch einen Zwischenschritt; die 2,5. Generation. Hier wurde für die Datenübertragung HSCSD und GPRS eingeführt. Wichtigster Punkt von Mobilfunksystemen der 3G ist die breitbandige Übertragung von Daten, wie z. B. Videotelefonie. „In vielerlei Dokumentation wird EDGE bereits zur 3. Generation gesehen, wenn auch dieser Datendienst in Verbindung mit GSM nicht an UMTS heranreicht. Eher wäre EDGE unter 2.75G einzuordnen.“ [8]. Bevor die 4. Generation eine noch schnellere Übertragungstechnik dank LTE ermöglichen will, kommt noch die 3.5 Generation ins Spiel. Dazu gehören HSDPA und HSUPA.
Die 1.Generation
A-Netz
Das erste Mobilfunknetz wurde 1958 von der Bundesspost eingeführt. Dabei handelte es sich um eine analoge Sprachübertragung, die rein handvermittelt arbeitete. „Das Fräulein vom Amt“ vermittelte die Gesprächsvermittlung per Hand und sobald man den Funkbereich einer Landfunkstelle verlassen hatte, wurde die Verbindung unterbrochen. Das Gespräch wurde dann im benachbarten Funkbereich fortgesetzt. Das A-Netz arbeitete in den 150 MHz-Frequenzbereichen. Auslandsgespräche waren mit dem A-Netz nicht möglich. Auch das Telefonieren unterwegs war aufgrund der hohen Kosten des Mobilfunks nur für einige Wohlhabende realisierbar. [9]
B-Netz
1972 wurde das erheblich fortschrittlichere B-Netz eingeführt. Dank des neu eingeführten analogen Selbstwählverkehrs war es möglich, in beiden Richtungen zu telefonieren, aus dem Telefonnetz in das Funknetz und umgekehrt. Jedoch musste der Anrufer wissen, in welchem Vorwahlbereich sich der Mobilteilnehmer aufhielt, d.h. er musste wissen, im Einzugsbereich (etwa 27 km) welcher Funkfeststation sich das Mobiltelefon befand, und eine dementsprechende Vorwahl wählen. Beim Wechseln des Versorgungsbereichs wurden die Gespräche unterbrochen und mussten dann neu hergestellt werden. Um telefonieren zu können, war man gezwungen, sich mit einem Radio-ähnlichen Gerät eine freie Frequenz zu suchen, um das Fräulein vom Amt anrufen zu können, die einen dann mit dem gewünschten Teilnehmer verbinden konnte. Es gab nur wenige Funkstationen. Deshalb war es schwierig einen freien Funkkanal zu finden. Insbesondere in Ballungszentren. Um einen freien Funkkanal zu bekommen, musste man an einem Radio-ähnlichen Gerät den automatischen Suchlauf mit einer Taste auslösen. Ein weiterer Nachteil am B-Netz war die unverschlüsselte Übertragung zwischen Feststation und Mobiltelefon. Mithören konnte jeder, der ein Funkgerät mit entsprechendem Empfangsbereich besaß. Um dies zu vermeiden, mussten beide Teilnehmer Zusatzgeräte verwenden, welche nur in seltenen Fällen angewendet wurden, etwa bei Gesprächen wichtiger Politiker. Allerdings war Roaming in den Nachbarländern Österreich, Niederlande und Luxemburg möglich. Der Frequenzbereich lag auch hier im 150 MHz-Band. 1994 ging das B-Netz außer Betrieb. [10]
C-Netz
Das C-Netz war die 3. und gleichzeitig auch letzte analoge Generation des Mobilfunks und startete 1985 in Deutschland. Im Vergleich zum B-Netz handelte es sich hierbei um ein zellulares System. Durch die Vielzahl von Basisstationen waren geringere Sendeleistungen erforderlich, was einen geringeren Stromverbrauch, weniger erforderliche Akkukapazität und somit kleinere Geräte zur Folge hatte. Erstmals war man auch unter einer Nummer im ganzen Bundesgebiet erreichbar; ohne Regionvorwahl. In anderen Ländern wie z.B. in Österreich wurden andere Standards eingeführt und waren meist nicht kompatibel, womit kein internationales Roaming möglich war [11]. Eine weitere Neuerung innerhalb der analogen Mobilnetze war die Handover-Funktion,
„..die nicht nach der Feldstärke gesteuert wurde, sondern von der relativen Entfernung zur Basisstation. Damit waren Handover auch schon unter besten Funkbedingungen möglich, was bei der Netzplanung und der Verdichtung der Frequenzwiederholung ein sehr nützliches Merkmal war.(..) Um die relative Entfernungsmessung unterstützen zu können, war jedoch zusätzlicher technischer Aufwand nötig, nämlich eine zeitliche Synchronisation aller Basisstationen zueinander. Um das Netz bundesweit zu synchronisieren, besaß jede Basisstation einen Empfänger für Synchronisationssignale sowie einen spezifischen Sender für Synchronisationssignale“. [12]
Aufgrund der vollautomatischen Mobilitätsverwaltung wurde ständig der Standort des Mobilfunkgerätes aktualisiert. Dadurch konnten eingehende Anrufe ohne manuelle Vermittlung an ihr Ziel weitergeleitet werden. Das C-Netz unterstützte als erstes System die Trennung von Teilnehmeridentität und Endgerät. Die Nutzeridentität war auf einer Magnetkarte codiert. Die Zuordnung des Nutzers gelang durch das Einschieben dieser Magnetkarte in ein beliebiges Mobiltelefon. Dieses Konzept war der Vorbote der heute bekannten SIM-Karte. Der Frequenzbereich lag im 450 MHz-Band. Das C-Netz wurde am 31. Dezember 2000 eingestellt. [13]
Die 2. Generation
Nach den analogen Mobilfunknetzen folgte nun die Einführung der ersten digitalen Mobilfunknetze. Dadurch waren zum ersten Mal mobile Kommunikationsdienste für die breite Masse zugänglich und eine Datenübertragung wurde möglich. Gegenüber den analogen Netzen haben digitale Netze folgende Vorteile:
• Weitgehende Unempfindlichkeit gegenüber Störungen wie Rauschen und Übersprechen
• Effiziente Fehlerkorrektur
• Verknüpfung in digitalen Netzwerken
• Flexiblere Integration in drahtgebundene Netzwerke
• Geringere notwendige Übertragungsleistung, damit verbunden längere Betriebsdauer und handlichere Geräte durch kompakte Akkumulation
• Einsatz von Verschlüsselungsverfahren für Transaktionen und Persönlichkeitsschutz
• Höhere Nutzeranzahl im Netz
• Mehrwertdienste wie Fax, Roaming und Datendienste [Zeiger, A. – 2008, Seite 51]
Bei den digitalen Netzen standen hauptsächlich die Sprachdienste im Vordergrund. Wesentliches Ziel war es, die mobile Kommunikation für jedermann verfügbar zu machen. Eine weitere Errungenschaft für mobile Datendienste war das „Short Message System“ (SMS). Hierbei handelt es sich um den Dienst zur Übertragung von Textnachrichten. Die SMS brachte einen bemerkenswerten Erfolg und hat bewiesen, dass man mit Datendiensten hohe Erlöse erzielen kann. [Zeiger, A. – 2008]
1982 wurde vom CEPT die Arbeitsgruppe GSM (Groupe Spéciale Mobile) gegründet. Aufgabe dieser Arbeitsgruppe war es, ein europäisches Mobilfunksystem zu erarbeiten. Mit der weltweiten Verbreitung wurde aus GSM das "Global System for Mobile Communications". 1987 einigte man sich auf die digitale Technik. GSM wird nach den verwendeten Frequenzbereichen unterschieden. In Deutschland startete GSM 1991 mit dem D-Netz. Dieses arbeitet im Frequenzbereich 900 MHz, wie z.B. das D1-Netz von T-Mobile und das D2-Netz von Vodafone. Etwas später kam dann die Technik für ein GSM-1800 im Frequenzbereich um 1800 MHz hinzu. Diese Frequenzen werden von den E-Netzen in Deutschland genutzt (O2 und E-Plus). Da es sich bei GSM-900 und GSM-1800, aufgrund der verschiedenen Frequenzbereiche, um unterschiedliche Techniken handelt, benötigt man Dualband-Handys für die Nutzung beider Frequenzbereiche. PCS-1900 , die amerikanische Variante von GSM, arbeitet im Frequenzbereich um 1900 MHz. Das erste Netz ging im Mai 1997 in Betrieb.
Die 2.5. Generation und 2.75. Generation
Die bestehenden Standards der 2. Generation wurden um die Fähigkeit zur paketorientierten Datenübertragung erweitert, womit dann die Übertragungsraten gesteigert wurden. Somit entstand die 2.5. Generation mit ihren wichtigsten Standards: HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) und GPRS (General Packet Radio Service). EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) wird oft schon als Standard der 3. Generation betitelt, jedoch kommt dieser in Verbindung mit GSM nicht an UMTS heran. Deswegen gehört EDGE zur „2.75. Generation“. [14]
HSCSD
HSCSD ist kein eigenständiger Standard, sondern ist vollständig in GSM integriert. HSCSD ist eine leitungsvermittelte Übertragungstechnik, die Daten im GSM-Netz mit wesentlich höheren Geschwindigkeiten als 9,6 kBit/s übertragen kann. Es wurde eingeführt, um die Nutzdatenrate pro Verbindung auf 14,7 kBit/s zu erhöhen.
Durch die Bündelung von mehreren Kanälen wird die Datenrate um ein vielfaches gesteigert. Theoretisch lassen sich bis zu 8 Kanäle (Zeitschlitze) mit je 9,6 oder 14,4 kBit/s zu 115,2 kBit/s zusammenschalten.“ [15] Nachteil von HSCSD ist die leitungsvermittelte Übertragungstechnik, da so nach Verbindungszeit abgerechnet wird. Die ständige Verbindung kann zu hohen Kosten führen. Aufgrund der Bündelung mehrerer Kanäle, stehen diese für andere Mobilfunkteilnehmer nicht zur Verfügung. Dies stellt einen weiteren und wesentlichen Nachteil von HSCSD dar. Sprachtelefonie steht auf jeden Fall im Vordergrund, d.h., falls es zu Kapazitätsengpässen kommt, wird die Leistung für die Datenübertragung durch den Netzbetreiber eingeschränkt, indem ein oder zwei Kanäle "durchtrennt" werden. Sobald die Engpässe wieder aufgehoben sind, können die abgeschalteten Kanäle wieder freigeschaltet werden. [16]
GPRS
GPRS ist eine Mobilfunktechnik mit paketorientierter Übertragungstechnik, um im GSM-Netz eine schnellere Datenübertragung zu ermöglichen.
„Die Datenströme werden in Pakete zerlegt. An Stelle einer ständigen Verbindung zwischen Sender und Empfänger werden die Pakete auf verschiedene Kanäle ins Netz gelegt.“ [17]
Die vorhandenen Netzressourcen können so effektiver als bei GSM genutzt werden. GPRS hat im Gegensatz zu verbindungsorientierten Übertragungstechniken den Vorteil, dass alle Teilnehmer die gesamte Bandbreite in einer Mobilfunkzelle nutzen können. Die zur Verfügung stehende Bandbreite wird von den Teilnehmern nur dann genutzt, wenn Daten verschickt oder angefordert werden. Jede mobile Station hat die Möglichkeit, soviel Bandbreite zu nutzen wie sie für die aktuelle Übertragung braucht. Begrenzt wird das nur vom Netzbetreiber und dem Endgerät. Es sollen Bandbreiten zwischen 64 und 384 kBit/s realisiert werden.
Durch die Paketorientierung ist GPRS gut für TCP/IP geeignet. Dadurch werden die Netzbetreiber automatisch zu Internet Service Providern. Abgerechnet wird nicht nach Verbindungsdauer sondern nach übertragener Datenmenge. Somit mussten neue Abrechnungsmodelle konzipiert werden, da die Tarife für die Datenübertragung nicht mehr zeit- sondern volumenabhängig sind.
„Dies ist aus technischer Sicht auch die einzige sinnvolle Abrechnungsmethode für einen paketorientierten Dienst, da bei GPRS einzelne Datenpakete über freie GSM Kanäle versandt werden und somit das Netz, anders als bei verbindungsorientierten Systemen, nur bei tatsächlichen Bedarf belastet wird.“ [Zeiger, A. – 2008, Seite 60]
EDGE
EDGE ist eine Weiterentwicklung in Richtung der Netze der 3. Generation. Es ist keine eigenständige Übertragungstechnik wie HSCSD, GPRS oder UMTS (3G), sondern eine Erweiterung zur Beschleunigung von GPRS oder HSCSD. Somit werden GPRS zu E-GPRS (Enhanced GPRS) und HSCSD zu ECSD erweitert. Beide Weiterentwicklungen bieten deutlich höhere Übertragungsraten. „Üblich sind Raten zwischen 150 und 200 kBit/s“. [18]. Dank der hohen Übertragungsraten ist der Datentransfer über ein mobiles Endgerät an nahezu jedem Standort möglich. Anstatt neuer Antennen und Sender wurde die bereits bestehende Infrastruktur aufgerüstet und somit wurden die Kosten für ein neues Netz gespart.
T-Mobile bietet als einziger EDGE seit Mai 2008 flächendeckend in Deutschland an. Die Sprachqualität im GSM-Netz von T-Mobile soll sich verbessert, sowie der Stromverbrauch der Anlagen soll sich deutlich verringert haben. [19]. Februar 2007 hat Vodafone ländliche Gebiete mit EDGE ausgestattet. Dadurch wird in ländlichen Bereichen die Verfügbarkeit von Datendiensten erweitert, wo bisher keine UMTS-Breitband-Versorgung gewährleistet war [20]. E-Plus verzichtet noch komplett auf den Daten-Beschleuniger. O2 hingegen will bis Ende 2008 überall dort die EDGE-Technik anbieten, in denen noch keine UMTS-Versorgung zur Verfügung steht. [21] Ist kein EDGE-Netz verfügbar, schalten Handys und Datenkarten automatisch auf GPRS um.
Die 3. Generation
Die Netze der 2. Generation bieten zwar das Senden und Empfangen von SMS an, aber für Multimedia-Dienste reicht die Kapazität nicht aus. Durch die Erfahrungen, die man in der 2. Generation gemacht hatte, einigte man sich auf die Entwicklung der 3. Generation auf abgestimmte Zielvorstellungen. Für IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000) waren dies die wichtigsten Ziele: • Unterstützung höherer Übertragungsraten (bis 2 MBit/s)
• die Unterstützung von Multimedia-Anwendungen
• die Kompatibilität und Koexistenz zu Netzwerken der 2. Generation, damit ein reibungsloser Übergang für Netzbetreiber möglich ist
• erweitertes Roaming
• leitungs- und paketvermittelte Übertragung
Aus diesen Zielen heraus entstand der UMTS-(Universal Mobile Telecommunications System)Standard. ETSI hat UMTS als Grundlage für einen globalen Standard bei der ITU (International Telecommunication Union) eingereicht. UMTS stellt diverse Multimedia-Dienste zur Verfügung, wie z.B. Videokonferenz, Bild-Telefonie, Internet-Zugang und interaktives Entertainment. Durch die drahtlose Breitband-Technik, die auf einer paketorientierten Vermittlung und dem Internet-Protokoll basiert, sollen diese Dienste ermöglicht werden. [23] Der entscheidende Unterschied zu den älteren Standards ist die hohe Datenübertragungsrate. Hier sind Raten von 384 KBit/s bis 2 MBit/s für Sprach-, Video- und Datendienste vorgesehen. Damit diese Raten aber möglich gemacht werden, muss das UMTS-Netz mit der HSDPA - und HSUPA -Technologie ausgebaut werden . Diese Technologien machen Downloadraten bis 7,2 MBit/s und Uploadraten bis 1,4 MBit/s möglich. Folglich werden sowohl der Datenempfang als auch der Datenversand beschleunigt. [24]
Ein weiterer Unterschied zu GSM ist die Codierung jedes einzelnen Gesprächs. „Die Mobilfunkanlage kennt alle Codes und kann daher jedes Gespräch richtig zuordnen. So erhält jedes Handy seinen Teil der gesamt nutzbaren Kapazität.“ [25]
Die deutschen Netzbetreiber, die im Jahr 2000 ca. 50 Milliarden Euro für die UMTS-Frequenzen investierten, erhofften sich mit den neuen Diensten der 3. Generation wie z.B. „Video on Demand“ einen großen Erfolg. Januar 2004 startete T-Mobile das UMTS-Netz zusammen mit dem GSM-Netz. Rene Obermann, T-Mobile-Vorstandssitzender, zum Start von UMTS im Jahr 2004: „Der Kunde soll sich keine Gedanken darum machen müssen, ob er über GPRS, UMTS oder Wireless LAN die Verbindung herstellen soll. Eine Software ermittelt automatisch, welche Netze lokal verfügbar sind und wählt die schnellste Verbindung aus." [26]. Außer T-Mobile haben noch Vodafone, E-Plus und O2 UMTS-Lizenzen erworben. Mobilcom und Quam sind aus dem UMTS-Geschäft ausgestiegen, da „das Multimedia-Geschäft später begonnen hat, sich langsamer entwickelt und viel geringere Umsätze bringt, als die Unternehmen ursprünglich kalkuliert haben. (..)es wird noch einige Jahre dauern, bis UMTS einen nennenswerten Umsatz beisteuert, denn das UMTS-Geschäft ist ein Langstreckenlauf, kein Sprint.“ [Grigorova - 2007, Seite 28]
Die 4. Generation
Es gibt unterschiedliche Meinungen wie die 4. Generation des Mobilfunks aussehen und funktionieren soll. Es kann eigentlich nur noch schneller und komplexer werden. Deswegen wird heiß diskutiert, welcher Hochgeschwindigkeitsstandard UMTS ablösen soll. Eine große Rolle spielen LTE (Long Term Evolution) und WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access). Mit LTE
„..soll es den Mobilfunkanbietern möglich sein, kostengünstig hochratige Datendienste anzubieten und so das mobile Internet zum Massenmarkt zu machen. Die geringen Latenzzeiten bei LTE erlauben die Übertragung von Sprachdiensten und Vidoetelefonie über das Internet Protokoll (VoIP), sowie den Einsatz zeitkritischer Anwendungen wie z. B. Online-Spiele.“ [27]
Die neuesten Informationen deuten sehr auf den Wechsel zum LTE-Standard hin: „Der eco-Verband geht davon aus, dass die technische Evolution von UMTS über HSDPA und HSUPA zu LTE die einfachste und kostengünstigste Alternative am deutschen Markt darstellt. Die neue Technologie soll es Mobilfunkanbietern ermöglichen, zehnmal mehr Anwender zu unterstützen und neben Sprache auch Dienste wie interaktive Applikationen inklusive Hochgeschwindigkeitsdatentransfer und IP-TV anzubieten.(…)Dem viel diskutierten und mit Vorschusslorbeeren überhäuften Konkurrenz-Standard Wimax räumt eco-Geschäftsführer Summa in Deutschland vorerst keine Marktchancen ein.“ [28] Die Grundidee für das Mobilfunknetz der 4. Generation ist, "always-online" zu sein. Immer mehr Nutzer laden sich ihre Videos, E-Mails und Musik über das mobile Breitband herunter. Die Nutzer wollen somit zu jeder Zeit und an jedem Ort eine Verbindung zum Internet aufbauen können. Dieses Ziel macht es erforderlich, dass alle Mobilfunktechniken in ein Netz integriert sind. Denn kein Netz kann all diese Anforderungen alleine meistern. Der Kunde muss sich dann nicht mehr darum kümmern, welche Netze verfügbar sind. Man wird mit einem Endgerät und einem Tarif Zugang zu allen Netzen bekommen, indem sich das Endgerät immer das beste zu empfangende Netz aussucht. Der Kunde merkt davon gar nichts. [29]
Ein weitere Maßnahme, um den Kunden einen „always-online“-Standard zu ermöglichen, ist, dass Mobilfunknetze immer höhere Übertragungskapazitäten erreichen müssen.
„Schon jetzt ist absehbar, dass optimierte Mehrantennenkonzepte und zellübergreifende Kooperationstechniken die Schlüsseltechnologien für die nächste Mobilfunkgeneration bilden (..)Um die spektrale Effizienz und die Leistungsfähigkeit der Mobilfunksystem zu verbessern wird an Weiterleitungs- und Interferenzreduktionsverfahren geforscht.“ [30]
Damit die unterschiedlichen Funktechniken zusammengeführt werden können, werden Zugangs- und Kernnetze der Netzbetreiber umgebaut werden müssen. Die zusammengeführten Funktechniken dienen dann als Zugangspunkte zum Kernnetz. Dadurch werden die Netze der Netzbetreiber zusammengeschaltet. Jedem Kunden, egal ob eigenem oder fremdem Kunden, wird durch das Zusammenschalten der Netze die bestmögliche Verfügbarkeit der Mobilfunknetze gewährleistet. In Zukunft wird man auf das Internet Protocol (IP) als Vermittlungstechnik bauen. Multimediale Dienste aber auch sprachbasierte Dienste, wie Telefonie, werden über das Internet Protocol abgewickelt. Das bedeutet, dass zwischen Daten und Sprache kein Unterschied mehr gemacht wird. [31]
Fazit
Das Handy ist in den letzten Jahrzehnten von einem Nutzgegenstand zu einem Statussymbol aufgestiegen. Im Internet surfen, E-mails beantworten, auch während dem Telefonieren Videos ansehen, sind zahlreiche Funktionen und Anwendungen, auf die ein Nutzer zur heutigen Zeit Wert legt. Die „Alleskönner“ müssen benutzerfreundlich sein, aber auch Spaß machen. Durch Klingeltöne, Farben und Displaygröße wird das Handy zum persönlichen Accessoire. Geschäftsleute können Präsentationen auf ihrem mobilen Endgerät speichern und abrufen. Ältere Menschen sind jedoch oft von dieser Multifunktionalität überfordert. Aufgabe der Netzbetreiber liegt darin, mobile Endgeräte zu schaffen, mit dem jeder Nutzer klarkommt. Es wird demnach in Zukunft sowohl einfache mobile Endgeräte geben als auch mobile „Allround-Talente“. Das iphone 3G ist zurzeit das innovativste mobile Endgerät auf dem Markt. „Es vereint drei Produkte in einem – ein revolutionäres Telefon, einen Breitbild-iPod und ein wegweisendes Internetgerät für E-Mails im Rich-HTML-Format und das schnelle Surfen und Recherchieren im Internet.“ [32]
Es stellt sich nun die Frage, welches mobile Endgerät als nächstes den Markt revolutionieren wird.
Relevante Links
• das ELKO. Das ELektronik KOmpendium. Online unter [33] letzter Zugriff am: 24.10.2008
• Wie funktioniert Mobilkommunikation? Online unter [34] letzter Zugriff am: 24.10.2008
Literaturverzeichnis
• Banovics, A. (2007): Mobilfunk heute. Technische Grundlagen und Umgang Jugendlicher mit dem neuen Medium. Saarbrücken: VDM Verlag, Seite 4 - 24
• Grigorova, P. (2007): Das Handy der 3. Generation. Symbolmedium einer neuen drahtlosen Gesellschaft. Saarbrücken: VDM Verlag, Seite 17 – 33
• Klußmann, N. (2001): Lexikon der Kommunikations- und Informationstechnik. Telekommunikation, Internet, Mobilfunk, Multimedia, Computer, E-Business. Heidelberg: Hüthig, Seite 427
• Turowski, K./ Pousttchi, K. (2004): Mobile Commerce. Grundlagen und Techniken. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, Seite 2 – 55
• Zeiger, A. A. (2008): Die Bedeutung der Bildkommunikation für multimediale Mobilfunknetze. Saarbrücken: VDM Verlag, Seite 47 – 71
