22 Feb. Nachgefragt: Was genau kann welche Frequenz?

Von Tobias Krzossa, Vodafone

• Diese Frequenzen bringen Mobilfunk in die Stadt, aufs Land und in die Industrie
• Hohe Frequenzen für maximale Leistung auf kleinem Raum
• Niedrige Frequenzen für schnelles Netz in der Fläche und auf dem Land

Mobilfunk ist in aller Munde. Vor allem mit Blick auf die bevorstehende Versteigerung der neuen 5G Frequenzen. Politik und Wirtschaft diskutieren darüber wie 5G in Deutschland schnell ausgebaut werden kann. Doch was genau sind überhaupt Frequenzen? Welche Frequenzen eignen sich für den Ausbau in der Fläche und welche, um Höchstgeschwindigkeiten in die Stadt zu bringen? Und vor allem: Welche Frequenzbereiche werden in diesem Frühjahr von der Bundesnetzagentur eigentlich versteigert?

Mobilfunk braucht Frequenzen
Mobilfunk braucht Frequenzen, damit Daten vom Mobilfunkmasten zum Smartphone und zurück gelangen. Für die Datenübertragung werden verschiedene Frequenzbereiche genutzt. Denn Mobilfunk teilt sich das elektromagnetische Spektrum mit anderen Technologien. Beispielsweise nutzen auch Radio, Fernsehen oder Polizeifunk bestimmte Frequenzbereiche für die Datenübertragung. Die Bereiche, die von den Netzbetreibern genutzt werden können, sind also begrenzt. Zudem werden sie staatlich reguliert. Die Nutzung der lizensierten Frequenzen ist immer auch an Auflagen gebunden.

So lange dauert der Bau eines Mobilfunkmasten
Alleine Vodafone betreibt in Deutschland rund 25.000 Mobilfunkmasten für 2G, 3G und LTE. Einen neuen Mobilfunkmasten zu bauen, dauert in Deutschland etwa zwei Jahre – von der Anmeldung, über die behördlichen Genehmigungen bis zum Bauverfahren. Für das Mobilfunknetz werden in Deutschland aktuell beispielsweise Frequenzen in den Bereichen 800 MHz, 1,8 GHz und 2,6 GHz genutzt. Für den 5G-Ausbau versteigert die Bundesnetzagentur in diesem Jahr neue Frequenzen in dem Bereich zwischen 3,4 und 3,7 GHz, sowie im 2 GHz Bereich.

Unterschiede in Reichweite, Leistungsstärke und Durchdringung
Die Frequenzen unterscheiden sich in ihren physikalischen Eigenschaften. Ein Hauptunterscheidungsmerkmal ist die Größe der Fläche, die ein Mobilfunkmast mit Netz versorgt. Also die Reichweite, auf der er funkt. Zusätzlich unterscheiden sich Mobilfunkfrequenzen in ihrer „Leistung“. Unterschiedliche Frequenzbereiche stellen verschieden große Bandbreiten zur Verfügung. Sie unterscheiden sich in der Stärke der Durchdringung und in der Latenzzeit (Verzögerungszeiten), die beim Datenaustausch anfällt. Wir unterscheiden beispielhaft in hohe, mittlere und niedrige Frequenzen, um zu erklären, welche Frequenzen sich für welche Nutzung gut oder weniger gut anbieten.

Hohe Frequenzen vernetzen viele Gegenstände auf kleiner Fläche (höher als 2,5 GHz)
Hohe Frequenzen sind extrem leistungsstark – allerdings versorgt ein Mobilfunkmast, der hohe Frequenzen nutzt, nur eine relativ kleine Fläche mit dem extrem schnellen Netz. Das hat physikalische Gründe: je höher die Frequenz liegt, desto geringer ist die Reichweite. Frequenzen zwischen 3,4 und 3,7 GHz, wie sie im Frühjahr von von der Bundesnetzagentur für 5G vergeben werden, verfügen unter optimalen Bedingungen groben Schätzungen zufolge über eine Reichweite von etwas mehr als drei Kilometern. Die hohen Frequenzen eigenen sich vor allem demnach für die Vernetzung von zahlreichen Endgeräten auf kleinem Raum – beispielsweise in Großstädten oder Industriehallen. Hohe Bandbreiten und geringe Latenzzeiten, die die hohen Frequenzen ermöglichen, sind wichtig damit sich Autos und andere Verkehrsteilnehmer in Echtzeit gegenseitig vor Gefahren warnen können. In der Industrie können so ganze Roboterstraßen optimal aufeinander abgestimmt arbeiten. Weil die Reichweite von hohen Frequenzen eingeschränkt ist, eignen sie sich nicht für den Ausbau in der Fläche.Um mit den Frequenzen im Bereich zwischen 3,4 und 3,7 GHz in Deutschland ein nahezu flächendeckendes Mobilfunknetz zu bauen, bräuchte Deutschland deutlich mehr Mobilfunkmasten wie bislang.

Mittlere Frequenzen funken weiter und dennoch schnell (1 bis 2,5 GHz)
Verglichen mit hohen Frequenzen, versorgen mittlere Frequenzbereiche größere Flächen mit schnellem Netz. Deshalb eignen sich mittlere Frequenzbereiche beispielsweise um schnelles Netz abseits der Großstädte auch in Vorstädte, Gemeinden und Industriegebiete zu bringen.

Niedrige Frequenzen bringen Mobilfunk in die Fläche (kleiner als 1 GHz)
Niedrige Frequenzen eignen sich aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften gut, um Mobilfunk in der Fläche verfügbar zu machen. So können Funklöcher auf dem Land effektiv geschlossen werden. Die Bandbreiten und Latenzzeiten in diesen Frequenzbereichen erreichen nicht die Spitzenwerte wie mit hohen Frequenzen. Wegen der hohen Durchdringung können Gegenstände auch tief unter der Erdeoder hinter dicken Betonwänden Daten austauschen.

Der fließende Übergang von LTE zu 5G
Für den Ausbau von 5G werden die Netzbetreiber zahlreiche neue Mobilfunkmasten erbauen. Ebenso werden bereits bestehende Mobilfunkmasten künftig auch für die fünfte Mobilfunkgeneration genutzt. Die heutige LTE-Technik wird im Laufe der Zeit nahtlos in 5G aufgehen. Das bedeutet, die allermeisten heutigen LTE-Stationen werden früher oder später auch 5G-fähig sein. Dafür muss direkt an den Mobilfunkantennen Software ausgetauscht und für die höheren Frequenzen passende Funktechnik installiert werden.