Vor mehr als 25 Jahren begann das Zeitalter der digitalen Mobilfunknetze in Deutschland. Das als 2G bekannte Netz wurde mit dem damals neuen GSM-Standard zur Grundlage aller nachfolgenden Mobilfunkgenerationen; dies gilt sogar für das zukünftige 5G-Netz.
Die Geburtsstunde des Mobilfunks an sich war allerdings noch einige Jahre vorher. Dabei erlaubte die erste Generation der Handynetze lediglich eine analoge Sprachübertragung. Sowohl beim 1958 eingeführten A-Netz als auch bei dessen Nachfolger, dem B-Netz, musste man zudem den Aufenthaltsort der angerufenen Person kennen, da es die Telefonvorwahl der entsprechenden Stadt zu wählen galt. Sobald sich der angerufene Teilnehmer dann aus der Funkzelle bewegte kam es zu einem unmittelbaren Verbindungsabbruch. Mit dem C-Netz wurde dieses Problem zwar behoben, allerdings war die Sprachqualität nicht besonders.
Die 1992 eingeführte digitale Sprachübertragung im 2G-Netz verbesserte die Qualität deutlich. Durch den internationalen GSM-Standard war es zudem erstmals möglich mit dem Mobiltelefon auch ins Ausland zu telefonieren. Parallel dazu wurden die Mobiltelefone deutlich handlicher. Dennoch sind die damals üblichen durchschnittlichen Preise und Größen der ersten GSM-Geräte heute schwer vorstellbar. So kostete beispielsweise das rund 2 Kilogramm schwere portable Handy Siemens P1 über 3.000 D-Mark (ca. 1.540 Euro). Die Folge waren zunächst relativ geringe Teilnehmerzahlen. So gab es ein Jahr nach dem Start gerade einmal 203.000 Kunden in Deutschland, was sich aber mit dem zunehmenden Netzausbau schnell ändern sollte. Zum Vergleich: Das analoge A-Netz hatte lediglich 11.000 Teilnehmer.
Aufgrund von Netzeffekten steigt die Attraktivität des Mobilfunknetzes mit zunehmender Teilnehmerzahl. Netzeffekte beschreiben das Phänomen, dass der Nutzen eines Netzes mit jedem zusätzlichen Teilnehmer überproportional zunimmt. Während zwei Teilnehmer lediglich zwei Verbindungen untereinander herstellen können, sind es bei drei Teilnehmern sechs Verbindungsmöglichkeiten und bei vier Teilnehmern bereits zwölf.
Das moderne Mobilfunknetz heute wird neben der Telefonie mehr und mehr zur mobilen Datenübertragung genutzt. Die Wachstumsraten hier sind rasant. So steigt das durchschnittliche Datenvolumen pro Nutzer seit Jahren um rund 50 Prozent. Dieser Trend wird sich auch in den kommenden Jahren auf diesem hohen Niveau fortsetzen.
Der Weg hierhin sollte allerdings mehr als 15 Jahre dauern. So war zwar mit dem 2001 eingeführten GPRS grundsätzlich eine digitale Datenübertragung möglich. Allerdings war die Datenübertragungsgeschwindigkeit auf einem solch niedrigen Niveau, dass man zur Übertragung von Dateien wie beispielsweise einem Foto mit einer Dateigröße von 2 MB sehr viel Geduld mitbringen musste. 5 Minuten sollte dies in der Theorie dauern, in der Praxis hat es häufig gar nicht funktioniert. Mit der EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) genannten Weiterentwicklung der GSM-Technologie wurde 2006 zunächst ein immerhin viermal schnelleres Modulationsverfahren eingeführt, das unter anderem im ersten iPhone zum Einsatz kam. Hier war das Surfen mit gewissen Einschränkungen möglich. Die hier zugrundeliegende Geschwindigkeit war für Basisanwendungen wie E-Mail oder Instant-Messenger ausreichend, ein bequemes Surfvergnügen allerdings unmöglich. In völlig abgelegenen Gegenden steht heute noch mancherorts ausschließlich EDGE zur Verfügung, was im Falle nicht vorhandener Netzabdeckung eine Fallback-Lösung darstellt.
Der endgültige Durchbruch für das mobile Internet kam mit der Einführung des Standards UMTS (3G-Geschwindigkeit) mit dem zunächst bis zu 384 kBit/s Übertragungsrate erreicht werden konnten. Der Name UMTS steht für Universal Mobile Telecommunications System und ermöglicht das gleichzeitige Senden und Empfangen mehrerer Datenströme. Welch große Marktpotenziale die Netzbetreiber in dieser Technologie sahen, unterstrich die Auktion der UMTS-Mobilfunklizenzen durch den deutschen Staat. Über 50 Milliarden Euro ließen sich die Netzbetreiber die Lizenzen kosten. Es war mit Abstand die höchste Summe, die weltweit für UMTS-Frequenzen gezahlt wurde. Die Euphorie schwand allerdings bald, da sich die UMTS-Teilnehmerzahlen deutlich langsamer entwickelten als erhofft. Mit der 3G-Erweiterung HSPA stieg die Datenübertragungsrate auf 7,2 Megabit/s und mit ihr auch langsam die Zahl der aktiven Nutzer. Dieser Trend setzte sich schließlich mit dem weiteren technologischen Zwischenschritt namens HSPA+, der eine Übertragungsrate von bis zu 42 MBit/s ermöglichte, fort.
Das Mobilfunknetz der 4. Generation (4G) oder auch LTE (Long Term Evolution) genannt, bietet im Vergleich zu den Vorgängergenerationen mehrere Vorteile: In erster Linie sind wesentlich höhere Up- und Downloadgeschwindigkeiten (bis zu 225 MBit/s und mehr) für die Datenübertragung möglich bei gleichzeitiger Senkung der Latenzzeit. Durch die niedrigere Latenz beschleunigt sich der Austausch zwischen Sender- und Empfängergerät, was zum Beispiel beim Online-Gaming eine wichtige Rolle einnimmt.
Bei der Geschwindigkeit insgesamt kann LTE mittlerweile mit dem heimischen Breitband-Internetzugang konkurrieren. Das hat nicht nur ein besseres Surferlebnis zur Folge sondern schont auch den Akku des Smartphones, denn durch das schnelle Laden von Inhalten sinkt der Energieverbrauch.
Zudem sind die einzelnen Frequenzbänder bei LTE flexibler als bei UMTS nutzbar. Daraus resultiert eine geringere Anfälligkeit für Störungen und der Empfang wird verbessert. Durch Voice over LTE (VoLTE) ist zudem die Sprachqualität nochmals spürbar gegenüber den Vorgängergenerationen gestiegen. Ein weiteres Plus ergibt sich durch das zugrundeliegende paketbasierte Übertragungssystem, das einen höheren Sicherheitslevel als die Vorgängerversionen bietet.
Die Vorteile von 4G/LTE im Überblick:
Auch wenn mit 5G bereits die nächste Generation der Mobilfunkstandards in den Startlöchern steht, wird LTE auch in den kommenden Jahren eine bedeutende Rolle spielen. Nicht zuletzt hat dieser Standard dazu geführt, dass die Zahl der aktiven SIM-Karten in Deutschland weiter gestiegen ist. Über 130 Millionen waren Ende 2017 aktiv. Mit der Verfügbarkeit von schnellen mobilen Internetzugängen hat sich auch das tägliche Nutzerverhalten weiter verändert. So hat das Smartphone den PC bzw. den Laptop als bevorzugtes Internetzugangsgerät abgelöst. Der Löwenanteil der Internetnutzung findet heute über das Smartphone statt. Diese Entwicklung ist unumkehrbar und wird sich in den kommenden Jahren weiter fortsetzen.
Acht Jahre nach der Einführung von LTE steht die 5. Generation des Mobilfunks (5G) vor der endgültigen Marktreife. Derzeit werden erste Testläufe der neuen Technologie gefahren, es wird aber noch einige Jahre dauern bis 5G flächendeckend verfügbar sein wird. Sicher ist, dass die Übertragungsgeschwindigkeiten und die Reaktionszeiten alles bisher Dagewesene weit übertreffen werden. Die Datenrate wird mindestens das 10-fache von LTE betragen. Geschwindigkeiten von einem bis zu zehn GBit/s werden mit dieser Technologie möglich sein. Derartige hohe Übertragungsraten sind bisher noch nicht einmal im Festnetz verfügbar, was den Technologiesprung von 5G verdeutlicht. Zudem verspricht die neue Technik auch bei hohen Netzlasten eine stabile Verbindung zu gewährleisten.
Kennzeichnend für das 5G-Netz ist darüber hinaus die besonders niedrige Reaktionszeit / Latenz, die eine Übertragung in nahezu Echtzeit erlaubt. Daher wird 5G besonders im Bereich der M2M (machine-to-machine)-Kommunikation und dem Internet der Dinge (IoT) eine wichtige Rolle spielen. Heute sind bereits mehrere Milliarden Geräte und Objekte weltweit über das Internet miteinander vernetzt. Diese Zahl wird nach einer Erhebung des Netzwerkausrüsters Ericsson bis zum Jahr 2023 auf rund 20 Milliarden anwachsen. Im Zuge dessen werden neben Computer, Tablets und Smartphones auch Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräte, Wearables, Fahrzeuge und Industriemaschinen miteinander vernetzt. Für die Realisierung von innovativen Anwendungen wie dem autonomen Fahren ist eine Echtzeitübertragung der Daten die Grundvoraussetzung, da die Fahrzeuge ohne Verzögerung auf Umweltveränderungen reagieren müssen. Auch im Bereich der Medizin spielt die Kommunikation in Realtime eine wichtige Rolle und bietet neue Einsatzmöglichkeiten.
Für den Smartphone-Nutzer werden sich die Vorteile von 5G in erster Linie in der Geschwindigkeit und dem niedrigeren Energieverbrauch niederschlagen sowie im Bereich der Augmented Reality, wo neue Apps die noch stärkere Verzahnung zwischen tatsächlicher und virtueller Realität erlauben werden.
Die Vorteile von 5G im Überblick:
In untenstehender Übersicht sind die bisherigen Mobilfunknetze mit ihrer Bestandsdauer angeführt. Daraus wird deutlich, dass im Schnitt alle 10 Jahre eine neue Generation Einzug hält.
Bei der Geschwindigkeit gilt vermeintlich die Devise "je schneller desto besser" Anschaulich wird dies beim Videostreaming als besonders datenintensives Surfvergnügen. Mit dem Übertragungsstandard 3G ist der Konsum von Videos zwar grundsätzlich möglich; häufig allerdings in einer nur sehr durchschnittlichen Auflösung. LTE verspricht allerdings einen deutlichen Qualitätssprung. So können Videos und Spielfilme in HD-Qualität und ohne Ruckeln geschaut werden.
Wichtig: Nicht alle Smartphones unterstützen die jeweils verfügbare maximale Geschwindigkeit ihres Netzanbieters. Hier genügt ein Blick in die Herstellerangaben. Die tatsächlich verfügbare Übertragungsgeschwindigkeit hängt aber auch von der jeweiligen Netzauslastung ab. Generell werden hohe Übertragungsraten in gut ausgebauten Lagen erzielt, z.B. in Städten.
Welch rasante Entwicklung die Mobilfunktechnologie genommen hat wird in unten aufgeführtem Beispiel, das die Downloadzeiten für einen Spielfilm mit 4,5 Gigabyte aufführt, besonders anschaulich. Während die Übertragung mit dem Mobilfunk der 2. Generation noch mehr als eine Woche gedauert hat, ist das Video mit UMTS in unter 1,5 Stunden verfügbar und mit LTE-Geschwindigkeit in knapp 2,5 Minuten. Mit 10 Gigabit pro Sekunde Downloadgeschwindigkeit wäre das Video bereits in vier Sekunden verfügbar.
Mit jeder Generation von Mobilfunkstandards und den damit einhergehenden technologischen Innovationen kamen neue Dienste hinzu und das Nutzerverhalten änderte sich. Die aktuelle 4. Generation (LTE) ist das Maß aller Dinge und wird auch weiterhin ausgebaut. Mit LTE ist die Nutzung jeglicher datenintensiver Dienste wie hochauflösendes Videostreaming in einer hohen Qualität Standard. Dass diese Annehmlichkeit dennoch nicht teuer sein muss beweist smartmobil.de. Die Mobilfunkmarke bietet Allnet-Flat-Tarife mit reichlich Datenvolumen und LTE-Geschwindigkeit.
