Funktionsweise des zellularen Mobilfunks

 - eine kleine Einführung

 
Beim zellularen Mobilfunk wird der Versorgungsbereich des Funknetzes in eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden Funkzellen eingeteilt. Damit kann man die Gesamtzahl der möglichen gleichzeitigen Nutzer erhöhen, da die gleichen Sendefrequenzen (welche nur in einer begrenzten Anzahl vorhanden sind) in gewissem Abstand wieder verwendet werden können. Ebenso ist durch die kurzen Distanzen nur eine vergleichsweise kleine Sendeleistung notwendig.
Die Funkzellengröße ist von der Topographie und erwarteten Anzahl der Nutzer abhängig, sie kann für GSM in ländlichem Raum bei etlichen Kilometern Durchmesser und in der Stadt bei wenigen hundert Metern Durchmesser liegen.
Das Zentrum jeder Funkzelle bildet eine Basisstation, welche über Kabel oder Richtfunk mit einer zentralen Vermittlungsstelle und damit an das normale Telefonnetz angebunden ist.

 
Ständiger Kontakt zwischen Basisstation und Mobiltelefon

Jede GSM-Basisstation sendet auf einer für sie festgelegten Frequenz ein permanentes Signal aus (den Organisationskanal, sog. BCCH-Träger), den ein Mobiltelefon beim Einschalten ("Einbuchen") erkennen kann, worauf es seine eigene Kennung an diese Basisstation sendet. Diese gibt diese Information an die Vermittlungsstelle weiter, sodass dem Netz nun bekannt ist, wo sich der Teilnehmer befindet, wenn für ihn ein Anruf ankommt.
Beim UMTS-System ist der Organisationskanal codiert im breitbandigen Sendesignal enthalten, es gibt dort keine eigene Frequenz dafür.

Das Mobiltelefon misst permanent die Empfangsqualität "seiner" Basisstation und sucht sich automatisch eine neue, wenn sich z. B. der Teilnehmer aus dem Bereich der bisherigen Funkzelle hinausbewegt. Auch dieser Zellenwechsel wird dem Netz mitgeteilt, was sowohl während des Gesprächs (hand-over), als auch im Ausland funktioniert (Roaming). Auch wenn sich der Teilnehmer nicht bewegt, sendet sein (eingeschaltetes) Mobilteil in regelmäßigen Zeitabständen ein kurzes Signal, um seine Bereitschaft zu signalisieren, ebenso sendet es ein "auf Wiedersehen", wenn es ausgeschaltet wird.

 
Was geschieht bei einem Mobiltelefonat?

Beginnt der Mobilfunknutzer ein Gespräch, so nimmt dessen Mobiltelefon zuerst Kontakt mit "seiner" Basisstation auf, welches ihn über die Vermittlungsstelle mit dem Anzurufenden verbindet.
Wird der Mobilfunknutzer angerufen, so wird ihm das Gespräch von "seiner" Basisstation übertragen, welche es von der Vermittlungsstelle zugestellt bekommt. Diese hat eine ständig aktualisierte Datenbank, in welcher die genauen Positionen (der Basisstationen) aller gerade eingebuchten Mobilfunknutzer erfasst sind (siehe oben).
Jedes Gespräch mit einem Mobiltelefon erfolgt also über eine Basisstation, selbst wenn sich der andere Teilnehmer mit einem eigenen Mobiltelefon direkt neben ihm befindet.

 
Etwas Technik

Die aktuellen zellularen Mobilfunknetze wie GSM und UMTS benutzen zur Sprachübertragung digitale Verfahren. Dabei werden die analogen Schwingungen der Sprache in bestimmten Intervallen abgetastet und in einen binären Signalstrom umgewandelt, welcher nur aus Nullen und Einsen besteht. Dieser Signalstrom wird dann dem eigentlichen Hochfrequenz-Sendesignal aufmoduliert. Der Vorteil eines solchen Verfahrens sind u. a. verbesserte Sprachqualität (z. B. ohne Rauschen) oder vielfältige mögliche Sicherheitsmaßnahmen wie etwa ein Abhörschutz.

 
Mehr Information zu Mobilfunknetzen beim Informationszentrum Mobilfunk - eine Auswahl:

Wie funktioniert der Übertragungsweg beim Mobilfunk?
Wie sind Funkzellen und Mobilfunknetze beschaffen?
Wie werden Mobilfunknetze geplant und aufgebaut?

 

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Zuletzt geändert: 21.10.08