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5G-Frequenzen erklärt: Unterschiede und Gemeinsamkeiten zu 4G/3G/2G

(Gastbeitrag!) Als ich vor ein paar Tagen einem Bekannten eine Erklärung zu 5G, sowie den Unterschieden und Gemeinsamkeiten zu früheren Technologien zukommen lassen wollte, suchte ich im Internet nach „5G einfach erklärt“. Falls ihr dies auch schon getan habt, wird es euch sicher wie mir ergangen sein: jede Menge Marketing und Werbeversprechen, teilweise veraltete Informationen, aber nirgends eine einfach zu verstehende und umfangreichere Erklärung, was dieses 5G denn jetzt alles besser und anders oder aber auch (fast) gleich macht. Daher entschied ich mich, einen Beitrag zu verfassen der alles beleuchtet und so vielleicht dem ein oder anderen, der bisher nicht viel darüber wusste, ein wenig Angst nehmen und Wissen vermitteln kann.

Grundlagen: Aufbau eines Mobilfunknetzes

Zuallererst müssen wir uns den Aufbau eines Mobilfunknetzes anschauen. Hier braucht es neben dem Endgerät (beispielsweise einem Smartphone) die Basisstation (also den Mobilfunksender, etwa auf einem freistehenden Mast oder einem Hausdach). In der Basisstation befinden sich verschiedene Bauteile, die alle eine unterschiedliche Aufgabe haben. Dort gibt es neben einem Bauteil, das die Anbindung des einzelnen Senders an das weitere Kernnetz im Hintergrund sicherstellt, noch die sogenannte Baseband-Unit sowie die Radiomodule. Meistens befinden sich diese Baugruppen in einem kleinen Häuschen oder einem Kasten unterhalb des Senders. Die Radiomodule können aber auch am Mast selbst verbaut sein. Außerdem gibt es den am meisten sichtbaren Teil des Senders: die Antennen. Bis auf die Baugruppe für die Anbindung ans Kernnetz, gibt es diese Teile ebenfalls in eurem Smartphone, wenn auch in sehr viel kleinerer Form.

Mobilfunkantennen an einem Sendemast

in der Mitte mit vielen eingehenden Kabeln und gelbem Sticker: eine BBU Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Baseband_Unit_Huawei.jpg Lizenz: Azcarlos2, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, via Wikimedia Commons

Radiomodule einer Mobilfunkstation

Was macht nun welches Bauteil? Beginnen wir bei den Radiomodulen (RRU).

Die Radiomodule haben die Aufgabe, die digitalen Daten, die sie von der Baseband-Unit erhalten, in Funkwellen auf vorgegebenen Frequenzen umzuwandeln. Sie sind somit ein DAC – Digital Analog Converter. Dabei wird das digitale Signal von der Frequenz 0 auf die Frequenz, für die das Radiomodul bestimmt ist, gehoben. Radiomodule haben in der Regel 1-2 Frequenzen, die sie aussenden. Bei mehr Frequenzen braucht man also mehrere Radiomodule. Diese berechneten Funkwellen (man kann sich das wie zum Beispiel die Sinuskurve vorstellen) werden dann auf eine bestimmte Sendeleistung verstärkt und anschließend an die Antenne weitergegeben. Die Antennen selbst sind zum größten Teil passive Bauteile, was bedeutet, sie senden einfach nur „stumpf“ das aus, was das Radiomodul ihnen zukommen lässt, in einem bestimmten Winkel und in eine bestimmte Richtung.

Vor den Radiomodulen kommt die Baseband-Unit. Sie ist sehr vereinfacht gesagt ein spezieller Computer, der die digitalen Daten, die der Sender vom Kernnetz erhält, verarbeitet. Dabei wird das Signal, das bei Frequenz 0 liegt, umcodiert und moduliert. Das ist notwendig, weil beispielsweise vom Kernnetz her ein IP-Datenpaket kommt, das dann in LTE- / 5G-Datenpakete umgewandelt werden muss. Danach wird das Signal weiter an die RRU gegeben, die dann ihre oben erklärte Aufgabe erfüllen kann. Sie ist also wie eine Art „Vermittler“ zwischen den verschiedenen Komponenten und Abschnitten tätig. Außerdem sind in ihr etliche Funktionen zur Fehlerüberwachung und andere Protokolle vorhanden. Sie ist damit ein sogenannter DSP – Digital Signal Processor.

Das gleiche geschieht natürlich umgekehrt genauso, wenn ihr etwas versendet, statt zu empfangen, sowohl im Handy als auch in der Basisstation. Eine Antenne ohne Radiomodule und Baseband-Unit ist also eigentlich nutzlos. Um eine Computer-Analogie zu ziehen: Die BBU ist der PC, die Radiomodule die Soundkarte und die Antenne der Lautsprecher bzw. das Mikrofon.

Nun sind aber nicht alle Funkwellen gleich, denn hier kommen die oben schon angeschnittenen Frequenzen ins Spiel: Grundsätzlich gilt: Je höher eine Frequenz, desto kürzer (in Zentimeter gemessen) ist eine Welle. Kürzere Wellen können in derselben Zeit mehr Daten übertragen, da im oberen Frequenzbereich mehr Platz ist und somit eine breiteres Spektrum zur Verfügung steht, kommen dafür aber schlechter durch Objekte und Hindernisse wie beispielsweise Wände hindurch. Das Ganze ist bei WLAN dasselbe: 2,4-GHz-Wi-Fi ist langsamer, hat aber dafür mehr Reichweite, während es beim 5-GHz-Wi-Fi genau umgekehrt ist. Angegeben sind bei den Mobilfunknetzen übrigens immer die maximalen Geschwindigkeiten. Da ihr diese aber mit allen anderen Teilnehmern in einer Zelle teilt, sind die real erreichbaren Ergebnisse meist niedriger.

Um eines direkt vorweg zu nehmen: Gefährlich für den Menschen wird Strahlung grundsätzlich erst dann, wenn eine Wellenlänge vorliegt, deren Frequenz höher als die des sichtbaren Bereichs ist oder bei sehr hoher Energieleistung mit gleichzeitig wenig Abstand. Alle in der drahtlosen Kommunikation genutzten Wellenlängen liegen aber weit unter diesem für den Menschen sichtbaren Spektrum, und sind somit harmlos für den Organismus. Auch ist die Sendeleistung der Mobilfunksender nicht extrem hoch. Konkret werden vor Aufbau eines Senders sowieso gesetzlich festgelegte Mindestabstände berechnet, die zwischen Antennen und Personen bestehen müssen (meist zwischen 5 – 15 m), sodass man automatisch mehr als genug Abstand hat, selbst wenn man auf dem Boden neben einem Funkmast steht.

Das Gerät, das am nächsten an eurem Kopf oder Körper ist, ist das Smartphone selbst, nicht der Sender. Je weiter der Sender weg steht, desto schwächer ist das Signal. Bei schwächerem Signal muss das Handy wiederum stärker senden, um noch am Sender anzukommen und Daten zurück zu schicken. Führt man also ein Gespräch am Ohr, während man nah an einem Sender steht, ist die „Belastung“ der man ausgesetzt ist erheblich geringer, als wenn der Sender weit weg steht, denn das Handy muss dann wesentlich stärker senden.

verschiedene Frequenzbereiche aufgezeigt Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM-Spektrum.svg Lizenz: Matt, CC BY-SA 2.5 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5>, via Wikimedia Commons

Ein Blick auf 2G – das bleibt uns für die Grundversorgung auch in Zukunft noch erhalten

Beginnen wir mit unserem Vergleich nun bei der aktuell ältesten Technik am Markt: 2G/GSM

Noch bevor das GSM-Netz 1992 startete, gab es bereits erste Mobilfunknetze, wie beispielsweise das C-Netz. Da diese aber komplexere und größere Technik, sowohl in den Basisstationen als auch in den Endgeräten erforderten, kamen sie hauptsächlich etwa in Autotelefonen zum Einsatz. Erst mit Einführung des Mobilfunknetzes der 2. Generation, auch GSM genannt, wurden mobilere und kleinere Endgeräte nach und nach Realität.

Bis heute bildet GSM die Grundversorgung für weitgehend flächendeckende Telefonie in Deutschland. Euch bekannt wird es als „E“ oder „G“ Symbol in der Statusleiste beim Handy sein. E steht für Edge und ist eine Weiterentwicklung innerhalb des 2G-Standards von GPRS (G). Damit waren minimal schnellere Datenraten möglich.

In Deutschland wird GSM auf zwei Frequenzen betrieben: Vodafone und die Deutsche Telekom setzen fast ausschließlich GSM auf 900 MHz ein, während Télefonica o2 auf einen Mix aus GSM bei 900 MHz sowie GSM bei 1.800 MHz setzt. Dies ist je nach Sender, dessen Alter und Aufbau anders. Aber es wird immer eine dieser zwei Frequenzen eingesetzt (oder sehr selten bei GSM beide).

So funktioniert 3G – 3G-Frequenzen werden in diesem Jahr großflächig für 4G und 5G freigeschaufelt

Circa 12 Jahre später, also im Jahre 2004, startete dann in Deutschland das 3G/UMTS Netz.

Dieses ist euch auf dem Smartphone als 3G oder H/H+ bekannt. H(+) steht für HSDPA(+), eine Weiterentwicklung von UMTS innerhalb des 3G Standards. Mit HSDPA+ waren erstmals Datenraten von bis zu 42 mbit/s im Mobilfunknetz erreichbar. Im Gegensatz zu vorigen Standards war es somit nun möglich, mobil mit ordentlicher Geschwindigkeit zu surfen, Videos zu schauen und vieles mehr.

3G wird in Deutschland von allen Netzbetreibern ausschließlich auf der Frequenz 2.100 MHz betrieben. Dies sorgte zwar für zur damaligen Zeit phänomenale Geschwindigkeiten, bedeutete aber auch gleichzeitig, dass eine flächendeckende Versorgung aufgrund der geringeren Reichweite deutlich schwerer zu erreichen war. Unter anderem  dadurch kam es dazu, dass das 3G-Netz in Deutschland nie eine so große Abdeckung wie GSM oder heute LTE erreichen konnte.

Ein Grund für die Abschaltung des 3G-Netzes ist die Umwidmung der Frequenzen hin zu LTE, wodurch im modernen Standard mehr Bandbreite entsteht. Die Umwidmung ist auch deshalb sinnvoll, weil LTE mit dem gleichen Frequenzspektrum viel mehr Bandbreite als UMTS erreichen kann, da LTE im Hintergrund viel effizientere Techniken nutzt. Aber auch der Betrieb des Kernnetzes für 3G (denn jede eigenständige Netztechnik braucht ein eigenes Kernnetz im Hintergrund), ist mittlerweile unwirtschaftlich geworden. Folgendes Video der Telekom zeigt dazu einige Details auf:

4G: Wird auch weiterhin ausgebaut

Wieder einige Jahre später, genauer gesagt 2010, startete dann die bis heute wichtigste Mobilfunktechnik in Deutschland: 4G/LTE

4G brachte, neben einigen vorher genutzten Techniken, viel Neues mit sich. Erstmals war es möglich, eine breite Palette von Frequenzen parallel zu nutzen. LTE funkt heute auf den Frequenzen 700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1.500 MHz, 1.800 MHz, 2.100 MHz sowie 2.600 MHz. Am wichtigsten hierbei sind in Deutschland nach wie vor die Frequenzen um 800 MHz und 1.800 MHz.

Welche Frequenz an welchem exakten Sendemast eingesetzt wird, hängt von vielen Faktoren ab: Welchen Ort versorgt der Sender? Hotspot in der Stadt oder eher Feld und Wiese? Wo steht der Sender? Sind schon Antennen anderer Betreiber am selben Mast vorhanden? (Denn es gibt ein Limit ab dem ein Sendestandort als funktechnisch ausgeschöpft gilt). Davon und vielem anderen abhängig ist es, welche Kapazität der Sender maximal bereitstellen muss. Denn auch bei LTE gilt: Unterschiedliche Frequenzen haben unterschiedliche Eigenschaften.

So bilden 700, 800 sowie 900 MHz (auch Lowband genannt) das Grundnetz, da diese eine hohe Flächenabdeckung und dabei gleichzeitig gute Abdeckung durch Wände in Häuser bereitstellen können. Wobei 800 MHz bei allen drei Betreibern diese Rolle primär einnimmt, während 900 MHz hauptsächlich von der Telekom eingesetzt wird und 700 MHz erst nach und nach von allen drei Betreibern ausgebaut wird.

In kleineren und mittleren Städten und Orten, wo mehr Kapazität als das Lowband bereitstellen kann notwendig ist, wird oft 1.800 MHz eingesetzt. Im Zuge der Abschaltung von UMTS, die dieses Jahr vonstatten gehen soll, werden aber wie gesagt auch die Frequenzen im Bereich von 2.100 MHz nach und nach weg von 3G, hin zu LTE umgewidmet. Diese Frequenzen werden auch Midband genannt. Überall wo es aktuell noch nur 3G oder 3G und LTE gibt, wird durch die Umwidmung erstmals LTE respektive schnelleres LTE vorhanden sein.

Dies ist unter anderem deshalb möglich, weil die Antennen und Radiomodule, die beim Mobilfunk benutzt werden, technologieneutral sind. Diesen Teilen ist also egal, ob sie 2/3/4/5G aussenden. Sie sind einzig an eine bestimmte Frequenz gebunden, unabhängig von der Technik dahinter. Eine GSM-Antenne für 900 MHz kann also genauso gut auch LTE auf 900 MHz aussenden, da zwar die Technik dahinter sich ändert, die Frequenz aber ja gleichbleibt.

Nur die Baseband-Unit muss den neuen Standard unterstützen und deshalb bei solchen Umbauten wenn noch kein LTE vorhanden ist, erneuert werden. An Hotspots und stark frequentierten Orten, etwa großen Innenstädten, kommt außerdem LTE auf der Frequenz 2.600 MHz (auch Highband gennant) zum Einsatz. Hier ist die Reichweite zwar gering, es eignet sich aber gut, um einen großen Platz in der Stadt mit viel LTE-Kapazität zu versorgen.

Außerdem bietet LTE erstmals die Möglichkeit, dass ein Sender auf verschiedensten LTE-Frequenzen gleichzeitig aktiv sein kann, und dass Endgeräte die multiplen Frequenzen dann kombinieren und gebündelt nutzen (passende Hardware an der Basisstation und im Handy natürlich vorausgesetzt). Dies nennt man Carrier Aggregation. Dadurch sind deutlich höhere Geschwindigkeiten möglich, da nun beispielsweise die Kapazitäten, die 1.800 MHz und 2.100 MHz bieten, addiert werden. Je nach Endgerät und Ausbau des Senders sind verschiedenste Kombinationen möglich (etwa Lowband + Midband oder Lowband + Highband, usw.). Aggregiert werden theoretisch bis zu 6 Frequenzen, in der Regel liegt das Limit aber bei 4. So sind viele LTE-Sender bereits heute mit 2 oder mehr Frequenzen ausgestattet, meist zumindest mit einem Lowband und zusätzlich einem Midband (alternativ kommt dieses nun oft im Zuge der UMTS-Umwidmung von 2.100 MHz erstmals hinzu).

Wie man hier jedoch deutlich sieht, nutzt auch LTE fast ausschließlich Frequenzen, die schon bei 2G/3G im Einsatz waren oder in der Nähe dieser liegen.

5G – Derzeit mehr Schein & Marketing als Sein – das steckt dahinter

Kommen wir nun also zum aktuellen Dauerbrenner 5G:

Zuerst einmal macht 5G tatsächlich weniger anders, als einen das Marketing glauben lässt. Grundsätzlich setzt 5G nämlich bis auf eine Ausnahme (zumindest hier in Europa) auf die gleichen Frequenzen wie LTE. Es ist weniger eine komplett neue Technologie und mehr eine logische Weiterentwicklung. Nun muss man bei 5G zuerst einmal zwei Varianten unterscheiden: Es gibt 5G Standalone und 5G Non-Standalone. Letzteres ist bisher in Deutschland aktiv und soll erst im Laufe der Zeit auf Standalone umgestellt werden.

Das bedeutet ganz simpel erklärt: In der Standalone Variante ist 5G vollständig unabhängig von 4G, also auch mit eigenem Kernnetz im Hintergrund, so wie dies bei 2/3/4G aktuell ist. Derzeit ist hierfür aber die Hardware noch nicht verfügbar oder sehr teuer. Um nun aber trotzdem frühzeitig mit dem Ausbau und der Verbreitung im Markt starten zu können, hat man sich einen Trick einfallen lassen. Dieser nennt sich 5G Non-Standalone.

In der Non-Standalone Variante ist 5G nicht unabhängig von LTE, sondern nur ein „Aufsatz“ darauf. Das bedeutet, dass neben 5G an einem Standort auch immer LTE vorhanden sein muss, da dieses als sogenannter „Anker“ gilt. Denn die Daten im Hintergrund werden weiterhin über das 4G-Kernnetz verarbeitet. Aktuell ist 5G also kein eigenständiges Netz, sondern ein „Aufsatz bzw. Download-Booster“ für LTE. Die beiden Netze gehen Hand in Hand, was ohne die vielen Gemeinsamkeiten schwerer möglich wäre.

Aktuell wird in Deutschland 5G auf zwei Wegen flächendeckend ausgebaut. Zum einen kommt die Technik DSS zum Einsatz, das steht für Dynamic Spectrum Sharing. Hierbei wird dynamisch je nach Auslastung eine Frequenz zwischen LTE und 5G geteilt. Derzeit geschieht dies in Deutschland auf den Frequenzen 700 MHz (alle Betreiber), 1.800 MHz (bei Vodafone) sowie 2.100 MHz (bei der Telekom). Perspektivisch wird DSS aber wahrscheinlich auf fast allen Frequenzen zum Einsatz kommen.

Die Chance ist groß, dass, wenn in einem kleinen Ort laut Netzkarte 5G verfügbar ist, dies „nur“ DSS ist. Das lässt sich nämlich ohne neue Antennen realisieren, wenn vorher etwa schon 3G (was ja, wie wir uns erinnern ,auf 2,100 MHz lief) verfügbar war. Hier wird also 5G einfach über dieselben Antennen, die technologieneutral sind, ausgesendet. Deshalb hat die Deutsche Telekom beispielsweise schon eine so groß wirkende 5G-Abdeckung, denn hier konnten einfach an fast jedem Standort. wo es 3G gab. die vorhandenen Antennen einfach für 5G umgemünzt werden. Ebenso ist dies bei Vodafone an Sendern, wo bereits LTE auf 1.800 MHz verfügbar war, der Fall. Dort musste dann nur hauptsächlich eine neue Baseband-Unit verbaut werden.

Primär nutzt 5G also bereits jetzt oder in perspektivischer Zukunft genau die gleichen Frequenzen, die auch LTE schon hatte. Nur wird die Technik im Hintergrund etwas effizienter, wodurch bei weniger Stromverbrauch leicht schnellere Geschwindigkeiten möglich sind. Alles andere, also etwa die Carrier Aggregation, die später bei 5G Standalone wieder möglich sein wird, ist nahezu identisch zu LTE. Auch die mit 5G erreichbaren Geschwindigkeiten sind, mit Ausnahme der im folgenden Absatz erwähnten Frequenz, sehr ähnlich zu LTE.

Neu hinzu kommt bei 5G (zumindest in Europa, in den USA gibt es eine weitere, die für uns aber bis auf weiteres irrelevant bleibt), also nur eine Frequenz. Nämlich der Bereich um 3,5 GHz. Zuerst mal braucht es hierbei neue Antennen, da der Frequenzbereich so bisher ja nicht eingesetzt wurde. Da die Frequenz höher liegt, sind noch schnellere Geschwindigkeiten möglich.

Zudem werden im Bereich von 3,5 GHz weitere technische Möglichkeiten eingesetzt, um die Funkwellen gezielter zum User zu leiten. Mittels Beam (Stichwort: Beamforming) lässt sich durch Phasenverschiebung die Versorgung gemäß der benötigten Last ausrichten. Außerdem kann die Antenne generell via Tilt etwas intern bewegt werden (dies ist auch bei früheren Standards schon möglich gewesen). Dies führt, mit einigen anderen Bemühungen, zu erheblich größeren Maximalgeschwindigkeiten von 1.000 Mbit/s und mehr. Da aber der flächendeckende Ausbau und Antennentausch sehr teuer wäre und die Reichweite bei 3,5 GHz aufgrund der geringeren Wellenlänge sowieso nur sehr begrenzt ist, wird der entsprechende Ausbau wohl auf lange Sicht nur in Hotspots wie etwa Stadien, Einkaufspassagen, Innenstadtplätzen und anderen ähnlichen Orten zum Tragen kommen. Auch die Frequenz um 3,5 GHz liegt, wie man oben in der Anfangsgrafik sieht, noch sehr weit unter der für den Mensch sichtbaren und drüber folgenden schädlichen Wellenlänge.

5G ist also erstmal gar nicht so viel anders, als man es vermutet. Es bietet sicher neue Möglichkeiten und hat viele Feinheiten, die der Einfachheit halber im Artikel hier nicht erwähnt sind. Aber grundsätzlich ist es eine logische Weiterentwicklung von LTE, perspektivisch als alleinstehendes Netz, aktuell nur als zusätzlicher Aufsatz. Eine Revolution, wie es das Marketing aber verkaufen will, gerade für den Otto-Normalverbraucher, wird es auf mittelfristige Sicht nicht sein.

Um eine Analogie zu Autos zu ziehen: 5G ist das aktuelle VW Golf-Modell, mit effizienterem Motor und ein zwei neuen Tricks, aber im Grunde das gleiche Grundauto wie vorher auch und keine komplett neue Modellreihe. Man kann also mit Gewissheit sagen: 2/3/4G waren nicht schädlich für uns, und 5G wird es genauso wenig sein, denn es ist im Grunde LTE allzu ähnlich.

Ich hoffe diese Erklärung bringt für einige Leser etwas Licht ins Dunkel und kann etwaige Bedenken oder sogar Angst vor 5G aus dem Weg räumen. Denn wenn man erst einmal ein wenig davon versteht, merkt man, dass viele der kruden Theorien um 5G wenig Substanz haben. Man braucht also auch in Zukunft nicht zu befürchten, dass von Mobilfunk eine Gefahr für uns ausgeht.

Gastbeitrag von Marco aus unserem Blogchat

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Der Gastautor ist ein toller Autor. Denn er ist das Alter Ego derjenigen, die hier ab und zu für frischen Wind sorgen. Unregelmäßig, oftmals nur 1x. Der Gastautor eben.

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62 Kommentare

  1. Den letzten Satz halte ich für eine sehr gewagte Aussage!

    • Wieso denkst du ? Wo sind deiner Meinung nach die Risiken die entstehen könnten?

      Ich persönlich denke nicht dass da Chancen bestehen dass es zu einer Gefahr werden könnten.

    • Ja, Echsenmenschen und Illuminati sind eben Sau gefährlich, mindest so gefährlich wie Mobilfunk, böse strahlen und so.

      Alu ist gerade im Angebot, habe mal 666 Rollen geordert, gebe dir gern was ab. Du brauchst das genauso dringend wie ich 🙂

      • verstrahlter says:

        Der einzige echte Fakt ist wohl „Das Wohl des Einen wiegt schwerer, als das Vieler“ …
        Ob damit Kaptalist / Betroffener gemeint ist, darüber streiten mindestens zwei Lager (Aluhut- + Scheuklappenträger); entweder ist immer nur unsere Gesundheit relevant, oder spielt keine Rolle.
        Der ewige Versuch bei der kleinsten Frage Alles lächerlich machen zu wollen, ohne nur einen Deut mehr zu wissen schliesst den Kreis allerdings perfekt. Oft (natürlich bei Weitem nicht immer) geht die Kernaussage am Ende mehr in Richtung „Ich bin schlauer, weil mein Hirn nicht durch Nachdenken abgenutzt ist“. Zwischen denen, die Alles in irgendeine Richtung radikalisieren sollte es mehr Mitte geben. Schlechte Eltern erziehen mit „weil ich es sage“; wer etwas nicht erklären kann, sollte sich als Erwachsener aber auch mal Fragen vorstellen können.

        • Nur kann man die ganzen „Mobil-Funkwellen sehr böse“-Typen nur für dumm halten – jedenfalls bei deren Aussagen!
          Warum sollten auf einmal schwache Funkwellen so gefährlich sein? Vor allem wenn diese Funkwellen durch andere, weitaus stärkere überlagert und selbst diese bis jetzt so absolut keine nachverfolgbaren Auswirkungen hatten? (jede Strahlung von der Sonne, zig TVs, elektr. Geräten bis hin zu den ganzen Geräten in den Fahrzeugen ist aufgrund der Nähe zum Menschen weitaus stärker)

          Was weitaus problematischer ist, ist die Wärmeentwicklung von Smartphones, wenn diese direkt am Kopf / Ohr für längere Zeit betrieben werden! Denn das Gehirn mag es nicht wirklich wenn es lokal ungleichmäßig stark erwärmt wird.

    • Dümm dümm dümm dümm dümm dümm (Akte X Melodie)

  2. Sehr guter Artikel, hat Spaß gemacht durchzulesen 🙂

    Vielleicht noch ne Tabelle mit allen Frequenzen und jeweils dazu ob 2G, 3G 4G und/oder 5G

    • Die Tabelle ist grundsätzlich keine schlechte Idee, allerdings fällt 3G mit seiner einzelnen Frequenz ja sowieso weg, GSM sind nur 2, und LTE beinhaltet sowieso einfach ALLE Frequenzen die zugelassen sind, auch die die im GSM zB weiterhin bleiben.

      Für GSM wird dann ein gewisser Teil des Frequenzbandes genutzt während der Rest für LTE verfügbar ist.

      Bei 5G müsste die Tabelle halt ständig aktualisiert werden sodass sie irgendwann veraltet wäre und es ist davon auszugehen dass 5G ab einem gewissen Punkt ebenso wie LTE einfach alle Frequenzen erhalten wird (sei es rein für 5G oder via DSS für 4G und 5G)

  3. Hast aus meiner Sicht anschaulich erklärt, so dass es auch für den Laien noch verständlich ist. Hat mich schon immer mal interessiert. Besten Dank dafür!

  4. Schöner ausführlicher Artikel. Aber was mich interessieren würde ob 5G sicherer ist als 4G? Wird das „Gefunkte“ automatisch verschlüsselt? Abhörsicher wird es bestimmt nicht sein, oder?

    • Die Daten sind wie auch bei 4G weiterhin nicht standardmäßig verschlüsselt seitens des Netzes.

      Einzig die IMSI (sowas wie deine Identifikationsnummer gegenüber dem Netz) wird nun verschlüsselt übertragen was gegen IMSI Catcher helfen soll.

      Ansonsten gibt es noch eine Änderung beim Roaming, die dafür sorgt dass die Identität des Roamingnetzes verifiziert wird.

      Aber grundlegend ist es vermutlich genauso viel oder wenig abhörsicher wie vorher auch.

      • Nicht wieder die Märchen von IMSI Catcher – Wenn Mobilfunkverbindungen abgehört werdeb sollen, macht der Ermittliungsbeamte das vom Schreibtisch aus mit ner Kafffetasse in der Hand.

        • Daher lässt sich über die Relevanz dieser neuen “Sicherheit” auch streiten.

          Ist aber eben ein Punkt der angepasst wurde und Schaden wird es zumindest nicht.

          Dass man sich nicht auf die Netzbetreiber verlassen sollte wenn man ein abhören verhindern will sollte aber klar sein.

      • Ich hoffe doch, dass die IMSI nur höchst selten übertragen wird. Eigentlich gibt’s dafür seit 2G die TMSI.

  5. Dafür wird doch gerade geimpft oder?
    Kleiner Spaß 🙂

  6. Super Artikel, danke!

  7. Sehr informativer Beitrag. Danke.

  8. Danke für den ausführlichen Artikel. Also bedeutet das, dass wir in Europa kein millimetre wave (siehe populäre Speed Tests in den USA) bekommen werden? Oder erst mit der Standalone Variante?

  9. Ein informativer und gut zu lesender Artikel. Vielen Dank dafür.

    Ich hatte gelesen/gehört, dass bei 5G viel mehr Logik in den BBUs enthalten sein soll.
    – Hat da Auswirkungen auf das Kernnetz? Oder wäre das auch bei 5G-Standalone ähnlich?
    – Geht damit eine größere Einflussnahme der BBUs auf den Verkehr einher?
    – Falls das alles Quatsch ist, kannst du kurz das teasern was es mit dem Huwai & dem 5G Problem/Diskussionen auf sich hat?
    Nochmal Danke.

    • Das Huawei Problem ist einfach nur dass es Anschuldigungen (aber bisher wohl keine Beweise) gibt, dass Huawei Backdoors in das Equipment einbaut um dann den Datenverkehr im Auftrag von China auslesen zu können. Deshalb wird nun aus dieser Angst oft Huawei ersetzt oder zukünftig ausgeschlossen. Leider sind die Alternativ-Hersteller wie Nokia oder Ericsson aber etwas schlechter als Huawei zum bisherigen Zeitpunkt.

      Zu den ersten beiden Fragen:
      Grundsätzlich macht die BBU bei 5G erstmal das selbe wie bei LTE, nur eben mit neueren 5G Paketdaten und ggf. mehr Rechenleistung. Was es wohl gibt, ist die Idee des Edge Computing, damit könnten Daten direkt zwischen zwei Basisstationen ausgetauscht werden ohne erst durch die restliche Infrastruktur zu müssen.
      Implentiert ist das bisher aber vermutlich noch sehr selten.

      • Das ganze Huawei-Diskussion ist in meinen Augen vollkommen sinnbefreit. Huawei ist schon seit etlichen Jahren Lieferant für Netz- und Systemkomponenten. Wenn die Backdoor eingebaut haben, warum erst heute in die Netzkomponenten, wo Backdons in Abrechnungssystem die schon seit Jahren von denen auch in DE benutzt werden, doch viel mehr an Infos bringen.

        Nicht nur das die Technik von Ericson/Nokia schlechter ist, die ist auch deutlich teurer zu Huawei, das ich ein Grund, warum die so viel gekauft werden.

        • Ich sehe allerdings die Chance darin dass die europäischen Vendors dadurch wieder aufholen können was Leistung aber auch Preis angeht.

          Aber mal abwarten was sich da in Zukunft noch tut, ich sehe es auch zwiespältig.

  10. Sehr schöner Beitrag. Vielen Dank dafür. 🙂

  11. Danke für den Beitrag! Mich würde auch als Halblaie interessieren, was genau den Unterschied in der Verarbeitung der Daten ausmacht, dass die neueren Generationen bei gleicher Frequenz mehr Informationsübertragung in gleicher Zeit möglich machen. Ob das nun eine andere Aufteilung der Datenpakete, leistungsfähigere Hardware in der BBU oder vielleicht sogar eine Kompression ist, sowas in der Art. Kann ich mir natürlich auch zusammensuchen, aber vielleicht ist das ja auch für Andere interessant und wert, aufgenommen zu werden.

    • Die Hardware ist leistungsfähiger und es liegen einfach 10 Jahre Entwicklung zwischen LTE und 5G. Auch am Paketprotokoll wurde bei 5G natürlich geschraubt.

      GSM funktioniert sowieso ganz anders, nämlich mit Zeitschlitzen, das ist eh erstmal nicht vergleichbar.

      Grundsätzlich hat 5G auf der gleichen Frequenz eine etwas bessere spektrale Effizienz.
      Aber es gibt auch andere neue Möglichkeiten, wie etwa mehr Spektrumbreite bei 3.5GHz. Auch spielen versch. Punkte wie etwa die Modulation eine große Rolle bei der Geschwindigkeit. Auf alle Details dahingehend einzugehen wäre vermutlich nen eigenen Artikel bereits wert.

      Riesengroß ist der Unterschied zwischen LTE und 5G bei gleicher Frequenz aber erstmal nicht.

  12. Harald Schneider says:

    ich dachte 5G , nutzt man auch damit Auto,s autonom fahren , oder habe ich das überlesen ?

    • Das echte 5G bietet niedrige Latenzen, dies ist wichtig für Echtzeit-Anwendungen. Also ja, autonomes Fahren probiert von echtem 5G.

      • 5G soll wenn es fertig ist niedrige Latenzen im einstelligen Millisekunden-Bereich bieten.
        Man wirbt damit für die Nutzung beim autonomen fahren.

        Persönlich halte ich aber andere Systeme bei denen die Autos direkt untereinander kommunizieren für sinnvoller.

        Aber mal schauen was da noch so kommt, die Ping Vorteile dürften sichtbar werden wenn das SA Netz kommt.

        • Die Latenzen im einstelligen Millisekunden-Bereich sind reines Marketinggewäsch. Die werden nur bei Inter-Zell-Kommunkation erreich, also wenn 2 oder mehr Endgeräte in der selben Funkzelle untereinander kommunizieren und die Verbindugn direkt und nicht übers Core-Netz geht.

          • Möglich wären Sie vielleicht auch wenn die Kommunikation über Edge Computing direkt zwischen zwei Zellen ohne Core dazwischen funktioniert.

            Ins breite Internet hingegen wird die Latenz wohl nie so niedrig fallen, da sinds ja einfach zu viele Hops.

  13. Hallo @Marco,
    Danke für die umfassende Berichterstattung.
    Sehr guter Beitrag.

  14. Heißt das, dass ein 5G sendemast, dass mit 700 MHz funkt, für mein Handy eine höhere Geschwindigkeit UND besseren Empfang (flächenabdeckung) für mein Handy bedeutet als ein 2g sendemast bei gleicher Distanz aber mit 900 (oder von mir aus 1800) MHz?

    Und wie würde es in diesem Fall mit meinem akku Verbrauch am Handy aussehen?

    Für mich schien das paradox bisher. Dachte je höher die frequenz, umso höhere Geschwindigkeit ABER kürzere Distanz (und höherer akkuverbrauch am Handy)

    Wie wäre es denn theoretisch, wenn 2g und 5g von der gleichen Stelle aus mit 1800 MHz funken würde (in Bezug auf Geschwindigkeit, Empfang und akku)?

    Danke im voraus

    • Also bei 700MHz LTE/5G vs. 900MHz 2G sollte die Reichweite erstmal einigermaßen ähnlich sein. Allerdings spielen hier viele verschiedene Faktoren rein.

      bspw. wieviele 700MHz oder 900MHz Sender gibt es in der Umgebung ?
      Wie hoch ist jeweils die Sendeleistung (tlw. sendet GSM stärker als LTE) ?

      Und noch etliche andere, also kommt das immer ganz drauf an.

      Vergleichen wir LTE 800MHz zu GSM 900MHz passiert es manchmal dass das GSM vom selben Standort etwas weiter reicht. Bei 700MHz ist es noch so, dass dieses Band meistens weiter als 900MHz geht, aber hauptsächlich aus dem einfachen Grund weil es davon enorm viel weniger Sender gibt und damit weniger Interferenz.

      Sobald also auch bei 700MHz sehr viele Sender aktiv sind sollte sich die Reichweite etwa auf das Niveau von 800/900MHz normalisieren.
      Die Reichweite von 1800MHz ist natürlich automatisch entsprechend sowieso geringer.

      Zu dem Beispiel am Ende: Die Geschwindigkeit ist nicht vergleichbar da die zwei Techniken so grundlegend anders funktionieren. Der Empfang sollte bei gleicher Sendeleistung auf 2G und 5G aber recht ähnlich sein. Aber auch das hängt von vielen Faktoren auch im Endgerät ab.
      Beim Akkuverbrauch kommt es auch auf das Endgerät und dessen Modem an. Wir werden aber sicher an einen Punkt kommen wo 5G und 2G beim Akku relativ gleich sind, so wie wir das heute bei LTE auch schon sehen.

  15. Cooler und sehr guter Beitrag! Leider ist der Autor einem sehr weit verbreitetem Irrtum unterlegen. Eigentlich nicht weiter schlimm. Auch ich unterlag dem selben Irrtum, bis ich mich letztes Semester an der Uni ausführlich mit der Nachrichtentechnik beschäftigt habe. Und zwar folgendes: Anders als im Beitrag (und immer mal wieder auch von den Werbeabteilungen der Mobilfunkanbieter) behauptet bedeutet eine höhere Frequenz nicht Automatisch eine höher Datenrate. Wie im Beitrag schon abgerissen wird das digital Signal um 0Hz herum auf ein analoges Signal (elektromagnetische Welle mit passender Frequenz) gemischt. Das passiert aber auch in die andere Richtung. Ein ankommendes 2,8Ghz Signal wird genauso auf 0hz gemischt wir ein 3,5GHz Signal. Die Trägerfrequenz ist hier nicht entscheidend, da sie bei der analog Digital Umwandlung sowieso verloren geht. Und da sich alle Elektromagnetischen Wellen mit Lichtgeschwindigkeit Ausbreiten kann auch durch die vermeintlich höhere Anzahl an Wellenbergen nicht mehr Information übertragen werden (v.a. da es verschiedenste Modulationsverfahren gibt, die nicht nur auf die amplitude setzen. Z.b. Phase Shift Lesung PSK oder Frequenzy Shift keying) . Entscheidend ist vor allem wie viel Bandbreite ich zur Verfügung habe. Also wenn die Trägerfrequenz (z.b.2,8GHz) die Mittelspur meiner Autobahn ist wie viel Platz ich nach links und rechts habe. Die sogenannte Bandbreite. Bei niedrigen Frequenzen wird schon sehr viel gesendet, z.b. auch Radio. Deshalb fällt es schwer hier ein großes Stück Bandbreite rauszunehmen, das frei ist. Bei hohen Frequenzen wird noch nicht so viel gesendet. Deshalb ist es hier einfacher sich ein großes Stück Bandbreite zu nehmen. Außerdem muss man aufpassen, das die Bandbreite relativ zur Trägerfrequenz nicht beliebig hoch werden darf, bedingt durch die Elektronik im analog Digital Wandlrr und die verwendete Antenne.
    Das ist der Grund warum 5Ghz WLAN schneller ist als 2,4Ghz nicht wie man denken würde das 5 allgemein schneller ist als 2,4 ist.
    5g erreicht seine hohen Datenraten durch eine enorm Bandbreite (bei mmWave). Für so große Stücke Bandbreite muss man aber in Frequenzbereich gehen, die nicht so überfüllt sind. Deshalb sieht man hier oft die absurd hohen Frequenzen. Außerdem machen neue Modulationsverfahren und ein Einsatz von MIMO und beamforming es so viel schneller als 4g.
    Ich hoffe ich habe es verständlich erklärt und den ein oder ander verstehe die Mobilfunktechnik jetzt etwas besser.
    Noch einmal großes Lob an den Autor. Obwohl sich ein paar technische Missverständnise eingeschlichen haben war der Artikel sehr gut und auch ich konnte noch etwas lernen.
    Wer die von mir stark vereinfachten Erklärung genauer erklärt haben möchte, dem kann ich gerne Literatur zur Nachrichtentechnik empfehlen. Aber Achtung, das ist sehr Mathematiklastig

    • Vielen Dank für den ausführlichen Beitrag. Dinge wie Modulation, MiMo und Transmission Mode usw., habe ich absichtlich weg gelassen, da die den Artikel zu groß und komplex gemacht hätte. Durch die Simplifizierung ist dann einiges logischerweise etwas schwammiger beschrieben.

      Der Satz wurde aber oben entsprechend angepasst um den Grund für die höhere Geschwindigkeit, nämlich die größere verfügbare Spektrumbreite, zu erwähnen.

      Fairerweise muss man aber dazu sagen dass auch die Anbieter selbst schreiben „höhere Frequenz = schneller“, einfach der simplicity zuliebe.
      Natürlich hast du aber Recht, hier spielen viele Faktoren rein. Die wären aber zusammen schon wieder einen eigenen Artikel wert

  16. Hat jemand schonmal in Berlin 5G gehabt? Also ich bin letzte Woche durch die Stadt gefahren und weder am Potsdamer Platz noch am Kudamm noch am Alex ging die Anzeige auf 5G und ich konnte den Rausch der Geschwindigkeit erfahren 🙂

  17. Elektrotechnik-student says:

    Cooler und sehr guter Beitrag! Leider ist der Autor einem sehr weit verbreitetem Irrtum unterlegen. Eigentlich nicht weiter schlimm. Auch ich unterlag dem selben Irrtum, bis ich mich letztes Semester an der Uni ausführlich mit der Nachrichtentechnik beschäftigt habe. Und zwar folgendes: Anders als im Beitrag (und immer mal wieder auch von den Werbeabteilungen der Mobilfunkanbieter) behauptet bedeutet eine höhere Frequenz nicht Automatisch eine höher Datenrate. Wie im Beitrag schon abgerissen wird das digital Signal um 0Hz herum auf ein analoges Signal (elektromagnetische Welle mit passender Frequenz) gemischt. Das passiert aber auch in die andere Richtung. Ein ankommendes 2,8Ghz Signal wird genauso auf 0hz gemischt wir ein 3,5GHz Signal. Die Trägerfrequenz ist hier nicht entscheidend, da sie bei der analog Digital Umwandlung sowieso verloren geht. Und da sich alle Elektromagnetischen Wellen mit Lichtgeschwindigkeit Ausbreiten kann auch durch die vermeintlich höhere Anzahl an Wellenbergen nicht mehr Information übertragen werden (v.a. da es verschiedenste Modulationsverfahren gibt, die nicht nur auf die amplitude setzen. Z.b. Phase Shift Lesung PSK oder Frequenzy Shift keying) . Entscheidend ist vor allem wie viel Bandbreite ich zur Verfügung habe. Also wenn die Trägerfrequenz (z.b.2,8GHz) die Mittelspur meiner Autobahn ist wie viel Platz ich nach links und rechts habe. Die sogenannte Bandbreite. Bei niedrigen Frequenzen wird schon sehr viel gesendet, z.b. auch Radio. Deshalb fällt es schwer hier ein großes Stück Bandbreite rauszunehmen, das frei ist. Bei hohen Frequenzen wird noch nicht so viel gesendet. Deshalb ist es hier einfacher sich ein großes Stück Bandbreite zu nehmen. Außerdem muss man aufpassen, das die Bandbreite relativ zur Trägerfrequenz nicht beliebig hoch werden darf, bedingt durch die Elektronik im analog Digital Wandlrr und die verwendete Antenne.
    Das ist der Grund warum 5Ghz WLAN schneller ist als 2,4Ghz nicht wie man denken würde das 5 allgemein schneller ist als 2,4 ist.
    5g erreicht seine hohen Datenraten durch eine enorm Bandbreite (bei mmWave). Für so große Stücke Bandbreite muss man aber in Frequenzbereich gehen, die nicht so überfüllt sind. Deshalb sieht man hier oft die absurd hohen Frequenzen. Außerdem machen neue Modulationsverfahren und ein Einsatz von MIMO und beamforming es so viel schneller als 4g.
    Ich hoffe ich habe es verständlich erklärt und den ein oder ander verstehe die Mobilfunktechnik jetzt etwas besser.
    Noch einmal großes Lob an den Autor. Obwohl sich ein paar technische Missverständnise eingeschlichen haben war der Artikel sehr gut und auch ich konnte noch etwas lernen.
    Wer die von mir stark vereinfachten Erklärung genauer erklärt haben möchte, dem kann ich gerne Literatur zur Nachrichtentechnik empfehlen. Aber Achtung, das ist sehr Mathematiklastig

  18. Marco Fischer says:

    Echt super. Danke für die tollen Infos

  19. Guter Artikel.
    Man muss allerdings noch erwähnen, dass 5G insbesondere im Kern-Netz (Core) komplett anders aufgebaut ist als 4G. Hier liegt der größte Unterschied, da man durch den neuen Architekturansatz auch die unterschiedlichen Einsatzzwecke (Usecases) besser, schneller und einfacher abbilden kann.
    Die Netzbetreiber in Europa haben fast ausschließlich noch kein 5G Core am Laufen, nur NR, damit man kräftig auf die Pauke hauen kann.

    • Korrekt, deshalb am Ende der Anschnitt auch mit SA/NSA.
      Man darf gespannt sein was ein 5G Core so bringt, ich habe aber bewusst keine Sicht in die Zukunft geworfen, da abzuwarten bleibt wie gut das am Ende dann im Live Betrieb auch läuft.

      Denn teilweise haben die DSS NSA Standorte auch noch Probleme, gerade in Gebieten wo keine Huawei Netztechnik zum Einsatz kommt.
      Ich denke die ganze Architektur braucht noch eine Weile bis sie „gereift“ ist.

    • Kannst du noch ein bissl genauer bei dem unterschiedlichen Architekturansatz werden? Gehört dazu auch das Edge-Computing, das Marco etwas weiter oben erwähnt hatte?

      Würden wir die Unterschiede als Verwender merken? Also auf höheren Layern wie IP bspw. oder ist das ’sauber‘ getrennt?

  20. Onkel Wanja says:

    Der Autor verfügt über gefährliches Halbwissen. Das Wellenlängen unterhalb der von sichtbarem Licht ungefährlich seien, kann man so nicht stehen lassen. Stichwort Mikrowellenofen, aber auch kleinere Leistungen können durchaus gefährlich werden. Der Autor sollte einmal seine Eier vor eine Parabolantenne mit 100cm Durchmesser hängen, die von einem Sender mit nur 1W Leistung, bei einer Frequenz von 10GHz gespeist wird. Na dann viel Spaß bei der Familien planung.

    • Das überlässt er sicher gerne weiterhin dir 🙂

      Jeder Mensch braucht halt ein Hobby

    • Letzteres überlasse ich dir gerne weiterhin 🙂

      Zum ersten: Deshalb der Hinweis im Text bzgl. Entfernung und Leistung, sowie die Erwähnung der gesetzl. Mindestabstände bei Funksendern.

      GRUNDSÄTZLICH ist die Wellenlänge unterhalb des sichtbaren Lichts eben erstmal nicht von Haus aus gefährlich. Dass es Sonderkonstellationen gibt ist richtig, würde aber inkl. ausführlicher Erklärung den Rahmen des Artikels sprengen.

      • Doch, im Artikel steht es komplett falsch, obwohl ich denke, dass eine Verwechslung der Wellenlänge mit der Frequenz vorliegt. Das kriegt man gedanklich schon mal durcheinander:

        Gefährlich für den Menschen wird Strahlung erst in Bereichen, die über den sichtbaren Wellenlängen liegen oder bei sehr hoher Energieleistung mit gleichzeitig wenig Abstand.

        Wellenlängen UNTER der von sichtbarem Licht (=höhrere Frequenz, UV-, Röntgen-, Gammastahlung) sind ionisierend und potentiell eine Ursache für Krebs.
        Wellenlängen ÜBER der von sichtbarem Licht (=niedrigere Frequenz, Infrarot, Terahertz, Radar, 5G, WLAN) erzeugen Wärme, was erst ab einer viel höheren Energiemenge als bei Mobilfunk schädlich wird.

        • Da hast du natürlich recht, da hat sich eine Verwechslung eingeschlichen.

          Wird so bald es geht behoben!

        • Ist nun angepasst, sodass widergespiegelt wird, dass eine FREQUENZ die höher als die der sichtbaren Wellenlänge ist schädlich ist und nicht die Wellenlänge selbst, da diese in umgekehrter Richtung laufen. Danke nochmal für den Hinweis.

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