Frequenzen für LTE - eine Bestandsaufnahme

Es gibt weltweit fast 40 verschiedene LTE-Frequenzen ...


Bei LTE handelt es sich um einen weltweit definierten Mobilfunkstandard. Doch global herrscht leider ein regelrechter Flickenteppich hinsichtlich der eingesetzten Betriebsfrequenzen. Dies stellt Nutzer teils vor nicht unerhebliche Probleme: Wer im Ausland ein Mobilfunkgerät erwirbt – ganz egal ob Surfstick, Smartphone oder Tablet – kann es in Deutschland womöglich nicht mit hiesigen LTE-Tarifen benutzen. Und ein in Deutschland gekauftes Endgerät, kommt selbst mit einer im Ausland gekauften Sim-Karte oft nicht ins Netz. Der Grund ist simpel. National werden überall auf der Welt jeweils unterschiedliche Wellenlängen für Mobilfunk genutzt. In Europa kommen für LTE tendenziell andere Wellenlängen zum Einsatz, als in den USA. Doch selbst im Inland gibt es mitunter Konflikte: In diesem Ratgeber wollen wir Ihnen einen Weg im Wirrwarr ebenen und zeigen, wie man sich im Frequenz-Dschungel zurecht findet!

Die „Sache“ mit den Bändern

Wer einen neuen Stick oder LTE-Smartphone kauft, findet in den Eckdatenbeschreibungen manchmal Aussagen wie „Unterstützt LTE Band 1, 2, 5 und 20“. Jeder der heute eingesetzten Frequenzbereiche wurde bzw. wird von der 3GPP durchnummeriert. Jede Nummer entspricht einem sogenannten „E-UTRA Band“. Das klingt etwas kompliziert, vereinfacht aber eigentlich nur die Angabe der unterstützten Standards für die Hersteller und den Nutzer. In der folgenden Tabelle haben wir die wichtigsten Bänder mit den Spezifizierungen und den Einsatzgebieten zusammengefasst. Denn für den Einsatz im Ausland, ist die Kenntnis der vor Ort gängigen Bänder und der der eigenen Hardware sehr nützlich:

Band Bereich (MHz) Downlink Uplink Bandbreiten Typ Region
1 2100 2110-2170 1920-1980 5, 10, 15, 20 FDD Europa, Asien
2 1900 1850-1910 1930-1990 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 FDD Asien, USA
3 1800 1710-1785 1805-1880 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 FDD EU, Asien, USA
4 1700 1710-1755 2110-2155 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 FDD USA
5 850 824-849 869-894 1.4, 3, 5, 10 FDD USA, South K., Israel
7 2600 2500-2570 2620-2690 5, 10, 15, 20 FDD Europa, Asien, Kanada
8 900 880-915 925-960 1.4, 3, 5, 10 FDD Europa, Japan, LA
12 700 699-716 729-746 1.4, 3, 5, 10 FDD USA
13 700 777-787 746-756 5, 10 FDD USA
14 700 788-798 758-768 5, 10 FDD USA
17 700 788-798 734-746 5, 10 FDD USA
19 850 830-845 875-890 5, 10, 15 FDD Japan
20 800 832-862 791-821 5, 10, 15, 20 FDD Europa (D. Dividende)
22 3500 3410-3490 3510-3590 5, 10, 15, 20 FDD noch nicht im Einsatz
25 1900 1850-1915 1930-1995 1.4, 3, 5, 10, 15, 20 FDD USA
26 850 814-849 859-894 1.4, 3, 5, 10, 15 FDD USA
28 700 758 - 803 703 - 748 3, 5, 10, 15, 20 TDD Europa D. Dividende II


Erklärung:
Grün markiert sind die hierzulande gängigen Typen. Nehmen wir als Beispiel Band 20. Dieses steht für das Frequenzband der Digitalen Dividende, über das in Deutschland vor allem LTE als DSL-Alternative angeboten wird. Für den Download steht ein Frequenzbereich von 791-821 MHz zur Verfügung – also 30 MHz. Dieses Band teilen sich allerdings die Telekom, Vodafone und O2. Die genaue Aufteilung nach Providern finden Sie einige Zeilen weiter unten. Die Spalte „Bandbreiten“ in der Tabelle, gibt Aufschluss über Spezifikationen für Band 20. Und zwar, dass zum Betrieb Bänder mit 5, 10, 15 oder 20 MHz Breite eingesetzt werden können. Jeder der drei genannten deutschen LTE-Anbieter nutzt im Bereich von LTE800 10 MHz für sein LTE-Netz, was der genannten Gesamtbreite von 30 MHz entspricht. Und was ist FDD? Hierbei handelt es sich um eine Modulationsart, der sogenannten Frequency Division Duplex. Das bedeutet, dass für den Upload und Download unterschiedliche Frequenzbereiche genutzt werden. Dies ist die weltweit gängigste Variante. Besonders in Asien gibt es aber noch TDD (Time-Divide-Duplex), wo man nur ein Band zum Senden und Empfangen verwendet und stattdessen zeitversetzt funkt.

Die nächste Übersicht zeigt die drei für Deutschland wichtigsten LTE-Bänder bei 700, 800 MHz, 1800 und 2600 MHz, samt der Aufteilung nach Netzanbieter und der spezifischen Funkbänder für dem Downsteam und Upload.

Tabelle 2:
LTE Bänder Aufteilung in Deutschland

Neue Frequenzen: Ergebnisse der 2. Digitalen Dividende 2015

Im Mai 2015 startete die 2. große Mobilfunkauktion seit 2010. In insgesamt 181 Bieterrunden fochten die drei großen deutschen Mobilfunkprovider O2, Vodafone und Telekom, um wertvolle Funkfrequenzen. Diese wurden im Zuge der sogenannten 2. Digitalen Dividende neu verteilt. Ein Effekt davon wird Abschaltung des bisherigen DVB-T Antennenfernsehens sein. Dafür „zieht“ der Nachfolger DVBT-2 um auf ein neues Nutzband. Insgesamt erlöste der Bund mit der Auktion, welche am 19.6.2015 endete, 5,08 Milliarden Euro. Zur Disposition standen Bänder mit insgesamt 270 MHz auf den Bereichen bei 700, 900, 1500 und 1800 MHz. Viele davon werden allerdings nicht gleich genutzt, sondern erst ab 2018. Die folgende Tabelle fasst noch einmal zusammen, welcher Anbieter welche Frequenzen ersteigert hat und zu welchem Preis. [Quelle: Bundesnetzagentur]

Netzanbieter Frequenzbereiche ersteigert gezahlter Preis
Telekom

700 MHz:  2 x 10 MHz
900 MHz: 2 x 15 MHz
1500 MHz: 1 x 20 MHz
1800 MHz: 2 x 15 MHz



1.792 Mrd. €
Vodafone

700 MHz:  2 x 10 MHz
900 MHz: 2 x 10 MHz
1500 MHz: 1 x 20 MHz
1800 MHz: 2 x 25 MHz



2.09 Mrd. €
O2
700 MHz:  2 x 10 MHz
900 MHz: 2 x 10 MHz
1800 MHz: 2 x 10 MHz

1.198 Mrd. €


Auktion 2010 vs. 2015

Frequenzen: So funktioniert es

Mit den verschiedenen Frequenzen hat es folgende "Bewandtnis": Funksignale sind elektromagnetische Wellen. Diese Wellen haben eine bestimmte Länge. Die benutzten Wellenlängen entscheiden beispielsweise, welche Reichweite ein Sender hat und wie hoch die maximale Geschwindigkeit ist. Die höchste Datenrate mit LTE800 und 10 MHz Bandbreite, beträgt z.B. 50 MBit. Erst mit Bändern ab 1800 MHz sind die vollen 100-150 MBit erreichbar. Allerdings nur, wenn der Provider über ein 20 MHz breites Band verfügt. Bei 2.6 GHz sind das, wie in der Tabelle 2 oben zu erkennen, die Telekom, Vodafone und O2.


Eine Ausnahme gibt es aber: Seit LTE-Advanced können auch verschiedene Bänder zusammengefasst werden per "Carrier Aggregation". Dann lassen sich theoretisch auch durch Bündelung höhere Datenraten auf niedrigeren Frequenzbereichen erzielen...

Generell gilt bei jeder Funkverbindung: Je kürzer die Wellenlänge, desto besser der Empfang in geringen Zellradien. Ebenso können mehr Daten je Zeiteinheit transferiert werden. Pauschal gilt aber auch: Je kürzer die Wellenlänge, desto geringer fällt die Reichweite eines Senders aus. Wer einen alten Radioempfänger hat, kennt das: Ultrakurzwelle (Ukw) liefert einen Klasse-Sound – aber nur in einer eng umgrenzten Region. Auf Langwelle kann ich auch Radio Moskau hören, aber die Empfangsqualität ist dafür miserabel. Irgendwo dazwischen liegen die Mittelwelle-Sender, sowohl bei Reichweite als auch bei Empfangsgüte. Im Prinzip gelten diese physikalischen Gesetze für alles, was mit Funk arbeitet: Also für terrestrisches Radio ebenso wie Handys, Tabletts oder Laptops mit Surfstick. Die Frequenz ist sozusagen eine Kennzahl für die Wellenlänge – die Wellenlänge ist umso kürzer, je höher die Frequenzzahl ist. Daher sind 800 Megahertz vergleichsweise längere Wellen, 2600 Megahertz vergleichsweise kürzere Wellen.

Verschiedene Wellenlängen für Stadt und Land

Generell sind die 800 Megahertz meist für den Einsatz auf dem flachen Land geeignet, da man ein größeres Gebiet mit einem einzelnen Sendemast abdecken kann. Die höheren Frequenzen, mit den kürzeren Funkwellen, sind dagegen besser für städtische Regionen, wo es gilt viele Nutzer auf engem Raum zu erreichen. Folglich wurde in Deutschland, bei dem erst einmal die dünn besiedelten Gebiete mit LTE ausgebaut werden mussten, zu Anfang 800 Megahertz eingesetzt. Mit dem Ausbau der Städte nutzt man zunehmend höhere Frequenzen. In Österreich begann man damals übrigens, vice versa, in den städtischen Ballungsgebieten. Der LTE-Ausbau auf dem Lande startete dagegen erst Anfang 2014. Den Grundstein dafür legte die im Oktober 2013 beendete und mehrfach verschobene Auktion der dafür nötigen Frequenzbänder. Ursprünglich sollte diese schon im September 2012 erfolgen, wurde allerdings wegen Kartellrechtlicher Probleme erneut verschoben.

Frequenzallokation der Mobilfunkprovider in Deutschland

Die folgende Tabelle[1] zeigt genau, wie die komplette Aufteilung nach Frequenzbereichen und Anbietern in Deutschland erfolgt. Demzufolge verfügt O2 momentan, nicht zuletzt durch die Fusion mit E-Plus, über die meisten Ressourcen. Gefolgt von der Telekom und weit abgeschlagen Vodafone.

Fequenzbereich O2 Telefonice Telekom Vodafone
700 MHz 2 * 10 2 * 10 2 * 10
800 MHz 2 * 10 2 * 10 2 * 10
900 MHz 2 * 10 2 * 15 2 * 10
1800 MHz 2 * 20 2 * 30 2 * 25
2 GHz (gepaar) 2 * 34,65 2 * 9,9 2 * 14,85
2,6 GHz (gepaar) 2 * 30 2 * 20 2 * 20
3,5 GHz (gepaar) 2 * 42 2 * 21 0
Summe gepaartes Spektrum 2 * 156,65 MHz 2 * 115,9 MHz 2 * 89,85 MHz
1,5 GHz (ungepaar) 0 20 20
2 GHz (ungepaar) 24,2 5 5
2,6 GHz (ungepaar) 20 5 25
Summe total 357,5 MHz 261,8 MHz 229,7 MHz


LTE weltweit fast 40 verschiedene Frequenzen – Horrorszenario o. gesunde Vielfalt?

Rund um den Planeten herrscht eine große Vielfalt an Frequenzen. Der Grund: Für LTE als neuen Dienst mussten erst mal bislang anderweitig genutzte Bereiche im Spektrum freigeräumt werden. Und da kommen eben, je nach Land und Region, unterschiedliche Frequenzbänder in Frage. In den USA beispielsweise räumten die Fernsehsender bei der Umstellung aufs digitale Senden die 700-Megahertz-Frequenz. In Deutschland wurde von den Fernsehstationen ein Band um 800-Megahertz freigemacht (Digitale Dividende), die 1800-Megahertz-Frequenz wurde von der Bundeswehr freigegeben. Weil die Belegung und ihre Räumung von Land zu Land unterschiedlich sind, werden weltweit auch verschiedene Frequenzen für den LTE-Betrieb genutzt.

Ende 2011 waren noch zwei Drittel aller LTE-Nutzer auf 700 Megahertz unterwegs, denn auf diesem Band wird oft in den USA gesendet, welche bereits frühzeitig weitflächig mit LTE ausgebaut hatten. Bis Anfang 2017 verschoben sich die Verhältnisse global jedoch erheblich. Die dominante Frequenz ist und bleibt weiterhin Band 3 bei 1800 MHz. Eng gefolgt von 2600 MHz (Band 7), 2100 MHz (Band 1) und 800 MHz (Band 20).  Die größte Vielfalt herrscht übrigens im asiatisch-pazifischen Raum. Eine frühe Prognose der GSA von 2011 ging davon aus, dass es 2015 weltweit auf 38 Frequenzen gesendet wird. Ein Wert der ziemlich exakt eingetroffen ist. Bei der GSA handelt es sich um eine Industrievereinigung, welche die Interessen von 800 Mobilfunkanbietern und 200 Zuliefer-Firmen und Netzausrüstern vertritt.

Verteilung der Bänder Anfang 2017 | Quelle: GSA

Bild: GSA 2017

Für den einfachen Nutzer hat die Frequenzvielfalt ein paar unerfreuliche Nebenwirkungen: Wer einen LTE-Surfstick im Ausland kauft, kann nicht erwarten, dass dieser auch in Deutschland funktioniert, selbst dann nicht, wenn er nicht per Sim-Lock gesperrt ist. Wer umgekehrt mit einem in Deutschland gekauften LTE-Surfstick in die USA reist, kann sicher sein, dass dieser dort nicht funktioniert – ganz einfach weil er auf der falschen Frequenz sendet. Genauso ist es mit allen anderen Geräten wie Smartphones, Laptops oder Tabletts, die bereits eine LTE-Modul eingebaut haben, also technisch gesprochen über ein eingebautes oder integriertes LTE-Funkmodem verfügen.

Probleme im Frequenzchaos

Global betrachtet führt diese Fragmentierung der Nutzfrequenzen teils schon zu erheblichen Schwierigkeiten. Zwei besonders prominente Beispiele illustrieren die Problematik besonders gut. In Australien kommt ein Band um 1800 MHz zum Einsatz. Als Apple Mitte 2012 den Verkauf  „iPad3 4G“ startete kam die böse Überraschung. Australier konnten die Funktion gar nicht nutzen, da das Gerät nur die in den USA typischen Frequenzen unterstützte. Neben einem Reputationsverlust, waren Schadensersatzforderungen eine weitere Folge. Und auch in Deutschland blieb aus demselben Grund die 4G-Funktion außen vor. Ähnliche Situation dann im Herbst desselben Jahres mit dem iPhone5. Seit 2016 sind derartige Inkompatibilitäten glücklicher Weise kaum noch anzufinden, zumindest wenn man die Geräte kauft, welche speziell für den Europäischen Markt ausgelegt sind. Bei Importen kommt es nach wie vor zu Problemen bei den supporteten Bändern. Besonders China-Smartphones sind hier zu nennen.


Übersicht global

In diesem Beitrag, können Sie sich ein genaues Bild davon machen, wie sehr die Belegungen weltweit schwanken. Eine Karte zeigt zunächst den globalen Netzausbau. Darüber hinaus finden Sie nach über 50 Ländern gegliedert die dortigen Netzbetreiber samt gängiger Frequenzen.


Unsere deutschsprachigen Nachbarländer

Im Februar 2012 wurden in der Schweiz alle Mobilfunkfrequenzen versteigert und zwar „technologie-neutral“ – mit anderen Worten die Mobilfunkanbieter können die Frequenzen mit jeder beliebigen Technik, also auch LTE nutzen. Theoretisch kann man damit, so Schweizer Mobilfunkexperten, Frequenzen von 800 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz und 3400 bis 3800 MHz für LTE nutzen. Sie erwarten jedoch, dass auch dort die 800, 1800 und 2600 Megahertz-Frequenzen mit LTE belegt werden – genau wie in Deutschland. In Mitteleuropa sind also vorrangig drei LTE-Frequenzen 800, 1800 und 2600 Megahertz vorherrschend. In Österreich wird bislang nur auf 800 und 2600 Megahertz gefunkt.

Wer eine Übersicht der genutzten LTE-Frequenzen rund um die Welt sucht, wird hier in unserer Übersicht fündig. Da ständig neue hinzukommen, freuen wir uns über Tipps zu Ergänzungen oder Fehlern.


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[1] Bundesnetzagentur



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