Mobilfunknetze: Die Musik spielt unter 1 GHz
Wer ein gutes Mobilfunknetz betreiben will, braucht Frequenzen unter 1 GHz.
Foto/Logo: Telekom, Montage: teltarif.de
Mit schöner Regelmäßigkeit kommt etwa alle 10 Jahre ein Technologiewechsel im digitalen Mobilfunk. 1991 startete GSM (2G). 2000 war UMTS (3G) das Mega-Thema, 2010 wurde LTE (4G) angesagt. 2020 ist das Startdatum für 5G, die fünfte Generation des Mobilfunks und die sechste (6G) ist schon für 2030 in Sicht.
Ohne Frequenzen geht nichts
Wer ein gutes Mobilfunknetz betreiben will, braucht Frequenzen unter 1 GHz.
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Für den Mobilfunk braucht man Frequenzen, um die Signale durch die Luft zum Nutzer zu bekommen. Nicht jede Frequenz ist gleich gut dafür geeignet.
Einige Grundregeln sind dabei zu beachten. Je niedriger die Frequenz, desto besser die Reichweite. Nicht von ungefähr begann der zellulare Mobilfunk (A-Netz, B-Netz) auf 149 MHz. Das C-Netz funkte bei etwa 450 MHz, damals spielte die Datenübertragung noch keine große Rolle. Außerhalb von Deutschland wurde Mobilfunk mit dem NMT900 Standard (900 MHz) populär.
Dann kamen mobile Daten
Erste Versuche gab es mit Fax und langsamen Daten, bei 9.600 Bits pro Sekunde war in der Pre-2G-Ära (C-Netz, NMT900) schon Schluss.
Heute stehen für den Mobilfunk Frequenzen aktuell ab 800 MHz aufwärts zur Verfügung. Frequenzen bei 700 MHz wurden schon vergeben, sind aber noch nicht nutzbar, denn dort funken noch diverse TV-Sender, die aber in absehbarer Zeit einen Frequenzwechsel machen werden. In unseren Nachbarländern ist 700 MHz noch gar nicht vergeben und damit auch europäisch noch nicht koordiniert.
Angefangen hat die zweite Generation des Mobilfunks auf 900 MHz für Telekom (D1) und Mannesmann/Vodafone (D2), gefolgt von 1800 MHz für E-Plus und später VIAG Interkom / heute o2. Während auf 900 MHz eine recht gute Netzabdeckung hinzubekommen war, hatten es die dazukommenden Netzbetreiber auf 1800 schon schwerer. Durch Erweiterung des GSM900 Bandes zu EGSM900 konnte diese "Ungerechtigkeit" etwas ausgebügelt werden. Die höheren Baukosten durften E-Plus und VIAG durch einen höheren Interconnect-Tarif (von anderen Netzen zu E-Plus bzw. VIAG) kompensieren.
50 Milliarden für Frequenzen
Im Jahre 2000 wurde für Frequenzen bei 2100 MHz sehr viel Geld, nämlich rund 50 Milliarden Euro ausgegeben. Sechs Lizenzen wurden ausgegeben, nur vier (heute drei) haben "überlebt". Hier wird seitdem in UMTS gefunkt, erste Versuche laufen inzwischen mit LTE auf 2100 MHz.
Das Band 2600 MHz wird zur Abdeckung von dicht bevölkerten Gebieten ("Hot Spots") genutzt, etwa an Bahnhöfen, auf Messegeländen, Volks- oder Musikfesten.
TDD oder FDD ?
Der zur Versteigerung stehende Bereich bei 3600 MHz ist für die Fläche "relativ uninteressant" und nur mit dem TDD (Time Divison Duplex)-Verfahren nutzbar. Bei TDD senden die mobilen Geräte und die Basisstationen abwechselnd auf dem gleichen Kanal ("Ping-Pong"). Auf 800, 900, 1800 und 2600 MHz ist FDD (Frequenz Division Duplex) üblich. Das mobile Gerät sendet auf der Uplink-Frequenz und hört gleichzeitig auf der getrennten Downlink-Frequenz, dort wo die Basisstation sendet. Die Basisstation "hört" auf der Uplink-Frequenz.
Die Flops: WiMax und WLL
Die Frequenzen bei 3600 MHz wurden unter dem Titel "3500 MHz" vor mehr als 10 Jahren schon einmal vergeben. Damals sollte mehr Wettbewerb in den Ortsnetzen, also auf der letzten Meile zum Kunden, entstehen. Die Idee: Die Telefone zu Hause nicht mehr per Kabel, sondern per Mobilfunk anschließen. Als Alternative zu GSM/UMTS wurde damals 3500 MHz für die Wireless Local Loop (WLL) und der Datenübertragungs-Standard "WiMax" propagiert. Zahlreiche Unternehmen hatten sich für 3500 GHz beworben, so richtig auf Sendung ging am Ende keiner, weil die Reichweiten dieser hohen Frequenzen einfach viel zu gering und der Aufwand viel zu groß war.
Mobilfunker wie Telekom, Vodafone oder E-Plus/o2 hatten sich damals aus der WLL-Versteigerung herausgehalten, weil sie aufgrund ihrer Erfahrung schon damals wussten, dass diese Frequenzen dafür kaum zu gebrauchen waren.
Niedrige Frequenz - bessere Reichweite
Generell kann man sagen, dass unter 1 GHz (= 1000 MHz) eine hohe Reichweite gepaart mit guter Indoor-Versorgung zu erzielen ist. Die Reichweite einer Zelle bei 2,1 GHz (wo heute noch UMTS läuft) ist in etwa halb so gross wie unter 1 GHz und die Eindringtiefe in Gebäude entsprechend schlechter.
Die Reichweite einer ideal montierten 3,5 GHz Zelle, so schätzt Karl-Heinz Laudan, Mobilfunk- und Regulierungsexperte bei der Deutschen Telekom, wird maximal 3,9 km betragen und die Eindringtiefe in Gebäuden "dürftig" sein.
Sieht man sich die notwendigen Investionsausgaben (CAPEX) zum Netzaufbau an, sind Frequenzen bei 2,1 GHz gegenüber denen bei 1 GHz um den Faktor 3,3 teurer. Für 3,5 GHz wird es nochmal teurer.
Die neuen Frequenzen für 5G sollen zwischen 3,4 und 3,8 GHz und auf 26 GHz vergeben werden, daneben werden bereits genutzte Frequenzen bei 2,1 GHz neu versteigert.
Nach der Fusion von E-Plus und o2 hat Telefónica aktuell ein "massives Übergewicht" an Frequenzen auf 2100 MHz, wo überwiegend UMTS ausgestrahlt wird. Die Telekom hat hier nicht soviel Möglichkeiten und sich seinerzeit bei der Bundesnetzagentur (BNetzA) beschwert, das Verfahren laufe noch.
5G startet auf 700 und 3600 MHz
Bei der Telekom geht man davon aus, dass die ersten regulären Sendestationen für 5G im "Pionierband" bei 700 MHz und 3600 MHz in Betrieb gehen werden. Da 700 MHz noch bis 2020 für Rundfunk, genauer fürs digitale Fernsehen, genutzt werden kann, bleibt für Versuche und den Anfang nur das Band bei 3600 GHz, genauer der Bereich von 3,4 bis 3,7 GHz übrig. Der Bereich 3,7 bis 3,8 GHz und 26 GHz ist für "regionale" Anbieter oder Startups und Campus-Netze vorgesehen.
LTE entwickelt sich zu 5G
Die heutige aufgebaute LTE-Technik wird im Laufe der Zeit nahtlos in 5G aufgehen. Das bedeutet, jede heute mit LTE ausgerüstete Basisstation ist früher oder später 5G-fähig, dazu muss nur etwas Software ausgetauscht und für die höheren Frequenzen passende Funktechnik installiert werden.
Mobilfunklizenzen werden heute generell "technologieneutral" ausgeschrieben, das bedeutet, dass sich die Technik gleitend verändern kann. Irgendwann in der Zukunft wird 5G auch auf 900 MHz laufen, ist man sich bei der Telekom sicher. Doch 900 MHz steht im Moment nicht zur Diskussion.
Durch den Einsatz von "Single RAN"-Technik, sind die heutigen Basissationen "umschaltbar", d.h. Technik und und Bandbreite lassen sich nach Bedarf ausstrahlen.
Eine Einschätzung
Zusammenfassend kann man also sagen: Wer als bundesweiter Netzbetreiber bei 4G und 5G mit dabei sein will, braucht möglichst viele Frequenzen unterhalb von 1 GHz. Die neuen (höheren) Frequenzen sind eher zum Ausbau von belebten Punkten (Hot Spots) als zur Flächendeckung bisher unversorgter Regionen geeignet.
Ein neuer bundesweiter Anbieter würde es ohne Zugang zu Frequenzen unterhalb von 1 GHz sehr schwer haben. Diese kann er nur durch ein Roaming-Abkommen mit den etablierten Netzen bekommen. Die politische Frage ist nun, ob die vorhandenen Anbieter den "Neuen" zu sehr niedrigen "regulierten" Preisen auf ihre Frequenzen drauf lassen müssen oder ob beide miteinander freiwillig einen höheren Preis vereinbaren können, wenn der "neue" Anbieter diesem Angebot zustimmt. Da "neue" Anbieter fast nur über den Preis in den Markt gelangen können, ein schier unlösbares Dilemma.
Auch mögliche regionale Anbieter werden es nicht leicht haben, da sie nur regional begrenzt senden dürfen. Das kann bei reinen Campus-Netzen (eigenes Netz auf dem Firmengelände) so gewollt sein. Wenn aber der potenzielle Kunde eines regionalen Anbieters die bundesweite Nutzung im Sinn hat, werden für den regionalen Anbieter (teure) Roaming-Verträge mit den etablierten Netzbetreibern notwendig.