Wie die mobile Datenübertragung laufen lernte - die Mobilfunk Geschichte vom A-Netz bis LTE


LTE steht für "Long Term Evolution" und bezeichnet den neusten Mobilfunkstandard, welcher die kommenden Jahre den Markt für Internet per Funk prägen wird. Die Technologie der so genannten vierten Generation (4G), verwendet modernste Methoden, mit denen Download-Datenraten von knapp 50-500 MBit/s erreicht werden können. In Deutschland gibt es die ersten Angebote für Endkunden seit Ende 2010. In den Folgemonaten spannten die Mobilfunkprovider die 4G-Funknetze, mit enormem Tempo, immer dichter. Bereits 2012 konnten in Deutschland beachtliche Erfolge beim Netzausbau verzeichnet werden. Eine Tendenz, die nach wie vor anhält. Bis zur flächendeckenden Verfügbarkeit von LTE werden allerdings wohl noch einige Jahre vergehen.

Doch wie weit reicht diese Entwicklung eigentlich zurück? Wie hat das alles begonnen und was ist mit den anderen Mobilfunkgenerationen vor LTE? LTE-Anbieter.info blickt in diesem Spezial auf die Geschichte des Mobilfunks in Deutschland und beschreibt den Weg von den ersten Schritten, bis hin zur neusten Technik - dem "LTE". Zudem geben wir einen Ausblick auf dessen Nachfolger, 5G.



Die Anfänge des Mobilfunks: A-Netz

Der Beginn des Mobilfunks reicht bis in Anfänge des 20. Jahrhunderts zurück. Das erste richtige Mobilfunknetz der Welt entstand kurz nach dem zweiten Weltkrieg in den USA. In den 50er Jahren begann der Aufbau einiger lokaler Netze auch in Deutschland. Doch erst 1958 führte die Bundespost dann das erste wirklich flächendeckende analoge Mobilfunknetz ein, dass so genannte A-Netz, welches zu seiner Zeit das größte auf der Welt war. Gespräche wurden dabei noch von Hand vermittelt. Verließ man allerdings den Funkbereich einer Funkstelle, so wurde das Gespräch abgebrochen.

Das erste Selbstwahlnetz

1972 ging das B-Netz in Betrieb. Hier handelte es sich um ein sogenanntes Selbstwahlnetz, welches technisch wesentlich ausgereifter als das A-Netz war. Wollte jemand einen Mobilfunkteilnehmer anrufen, musste er aber wissen, wo sich dieser befindet und die entsprechende Vorwahl eingeben. Aus heutiger Sicht unvorstellbar. Sowohl A- als auch B-Netz sendeten im 150 MHz Bereich und waren sehr teuer. Nur relativ wenige gut betuchte Bürger und spezielle Berufsgruppen, wie Politiker, konnten sich diesen "Luxus" leisten.

Das analoge C-Netz

Erst mit dem C-Netz, welches 1985 startete, erreichte die Teilnehmerzahl einen sechsstelligen Bereich (Mitte 1993: 803000). Es war ein zellulares Mobilfunknetz, bei dem es eine Vielzahl an Basisstationen gab. Dadurch waren geringere Sendeleistungen nötig, wodurch die Akkukapazität der Empfangsgeräte nicht mehr so groß sein musste. 1987 konnten deshalb auch erstmals "kleinere" (immer noch halbe Koffer), tragbare Geräte eingesetzt werden und später gab es auch die ersten Handys. Ausgestrahlt wurde im 450 MHz-Frequenzband - erstmalig war man in der ganzen Bundesrepublik unter einer Nummer erreichbar! Die A-, B- und C-Netze sind dem Mobilfunk der ersten Generation (1G) zuzurechnen. Das C-Netz sollte übrigens die letzte analoge Generation sein.

Altes tragbares Mobilfunkgerät aus den 90ern im Vergleich zu späteren Handys und modernem Smartphone mit LTE


Die 2. Mobilfunkgeneration: GSM

Eine Revolution gab es mit GSM (Global System for Mobile Communications), dem ersten digitalen Mobilfunkstandard. Die ersten Ansätze zur Entwicklung des GSM-Standards gehen auf das Jahr 1982 zurück. 1985 unterzeichnen Deutschland, Frankreich und Italien eine Entwicklungsvereinbarung. Aufgrund dieses digitalen Übertragungsverfahrens, war via GSM erstmals eine wesentlich verbesserte Sprachqualität möglich. Zudem konnten nun erstmals auch Daten, wie z.B. Kurzmitteilungen (SMS), übertragen werden. GSM erreichte eine Datenrate von ca. 9,6 kBit/s, was aus heutiger Sicht geradezu lächerlich erscheint.

D- und E-Netz in Deutschland

In Deutschland wurde GSM als technische Grundlage beim D-Netz eingesetzt, das 1992 eingeführt wurde. In diesem Umfeld gab es erstmals zwei Anbieter. Zum einen die Deutsche Telekom (T-Mobile) mit dem D1-Netz und zum anderen Mannesmann (nun Vodafone ) mit D2. Ausgestrahlt wurde beim D-Netz im 900 MHz-Bereich. 1993 folgte die Lizenzvergabe für noch ein weiteres Netz, dem E-Netz, welches technisch auch auf GSM basiert, aber in Frequenzen im Bereich 1800 MHz arbeitet. Das erste E-Netz stammte von E-Plus (auch als E1 bezeichnet). 1997 kam das E2-Netz von Viag Intercom (nun O2) hinzu.

GSM repräsentiert also den weltweit ersten Mobilfunkstandard und ist bis heute auch immer noch im Einsatz. Wenn auch eher als "Notlösung", fall modernere Standards vor Ort nicht greifen. Doch die Entwicklung ging auch nach GSM noch weiter! Ab 2020 könnte aber das Ende der dann über ein Viertel Jahrhundert alten Technik besiegelt sein.

Übergang zu 3G: GPRS und HSCSD

Bis zur Entwicklung der dritten Mobilfunkgeneration (3G) entstanden die Datenübertragungsstandards GPRS (General Packet Radio Service) und HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) als eine Art Zwischenschritt. Dieser wird deshalb auch als 2.5G bezeichnet. Durch diese Technologien können viel höhere Datenraten als mit GSM erreicht werden, mit HSCSD 57,6 kBit/s und mit GPRS sogar 115 kBit/s.

Die 3. Generation: UMTS

Mit dem Einführen umfangreicher Datendienste, war das dritte Mobilfunkzeitalter eingeläutet. Dies fand erstmals bei UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) statt. Dank UMTS konnten die Datenübertragungsraten nochmals gesteigert werden - auf damals stolze 384 kBit/s. Mit UMTS war es zudem erstmals möglich, zwei verschiedene Datenströme gleichzeitig zu empfangen oder zu senden. So konnte man z.B. während eines Telefonats parallel eine E-Mail bekommen. Das erste UMTS-Netz entstand 2001 in Großbritannien.

Versteigerung der UMTS-Lizenzen in Deutschland

UMTS wurde als der ultimative Standard der Zukunft gefeiert, welcher den Kunden ein völlig neues Nutzererlebnis verschaffen sollte. Es entstand ein regelrechter Hype, der auch durch den gleichzeitig stattfindenden Boom bei Internetfirmen an der Börse angeheizt wurde. Jede noch so kleine Internet-Klitsche mit .com Adresse, wurde plötzlich an der Börse mit Milliarden bewertet, selbst wenn die Jahresumsätze nur fünfstellig waren. In diesem Umfeld wundert es kaum, dass die Versteigerung der UMTS-Lizenzen, im Jahr 2000, Deutschland eine Rekordsumme von 50 Milliarden Euro einbrachte. Zur Freude des damaligen Finanzministers "Hans Eichel", der den unverhofften Geldregen zur Tilgung einiger Staatsschulden verwendete.

Die Mobilfunkanbieter, welche Lizenzen erwarben, waren: T-Mobile, Vodafone, Mobilcom, Group 3G (Quam) und E-Plus/Hutchison. Jedoch mussten Quam und Mobilcom die Lizenzen, aufgrund der schlechten wirtschaftlichen Lage, einige Zeit später wieder zurückgeben. Erstmals kommerziell verfügbar wurde UMTS nach dem Aufbau eines UMTS-Netzes im Jahr 2004, mit Vodafone als ersten Netzbetreiber. Die anderen drei Anbieter starteten im gleichen Jahr ebenfalls eigene UMTS-Angebote. Das es nach der Auktion bis zum Start von UMTS so lange gedauert hatte, lag vor allem an der mangelnden Hardware. UMTS-Handys, Sticks und Modems waren nur langsam nach und nach verfügbar. Die Industrie hatte hier schlicht geschlafen. Der Effekt sollte sich aber mit der Einführung von LTE abermals wiederholen.


UMTS-Datenübertragungsverfahren: HSPA, HSDPA und HSUPA

Kurz nachdem UMTS eingeführt wurde, sprach man schon von der ersten Aufrüstung. Die in der Praxis maximal mögliche Datenrate von 384 kBit/s beim Download (Upload 64 kBit/s), erwies sich schnell als zu gering. Vor allem, um auf längere Sicht den immer größer werdenden Datenverkehr zu bewältigen. So entstand 2006 die UMTS-Erweiterung HSPA (High Speed Packet Access). HSPA erhöhte den Downlink auf 1,8 MBit/s und den Uplink auf 384 kBit/s. HSPA wurde allerdings nicht von heute auf morgen umgesetzt. Es beinhaltet verschiedene Ausbaustufen und wurde Stück für Stück immer weiter aufgerüstet.

2007 kam die zweite Ausbaustufe - HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) und HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) entstanden als ein Teil von HSPA. Ein weiteres Jahr später erfolgte die dritte Ausbaustufe. Mit HSDPA werden beim Downlink Datenraten von bis zu 7,2 MBit/s möglich. HSUPA, als Äquivalent für den Uplink, ermöglicht Datenraten von bis zu 3,6 MBit/s. Um HSDPA und HSUPA nutzen zu können, brauchen die Mobilfunkteilnehmer allerdings entsprechende kompatible Endgeräte.

Die HSPA Evolution: HSPA+

HSPA+, auch als "HSPA Evolution" oder "HSPA evolved" bezeichnet, basiert auch auf der UMTS-Infrastruktur und ist die leistungsfähigere Variante von HSPA. Es bietet Datenraten von 28 MBit/s im Downlink und 11 MBit/s im Uplink. HSPA+ Netze gelten als der Übergang zur nächsten Mobilfunkgeneration und werden deshalb auch als 3.5G bezeichnet. Trotz des Erfolges, stand aber bereits die nächste Generation (4G) des Mobilfunks in den Startlöchern: LTE.

Entwicklung der Mobilfunktechnik bis heute

Long Term Evolution, die 4. Generation (LTE)

LTE nutzt das Frequenzspektrum wesentlich effektiver als seine Vorgänger und ermöglicht viel höhere Datenraten. Außerdem wurde die Latenzzeit (Reaktionszeit) stark verringert. Das bedeutet, die Reaktionszeit gehen viel schneller von statten. LTE-Anbieter.info hat für Sie alle Vorteile von LTE in einem Extra-Beitrag zusammengestellt.


Zur Geschichte: Das erste LTE-Netz startete in Norwegen und Schweden schon im Jahr 2009. Tests mit LTE unter Laborbedingungen und im Feldeinsatz gab es selbstverständlich schon deutlich eher. Einer der LTE-Pioniere, die Firma Ericsson, erreichte in einem Test 2007 die damals unglaubliche Rate von 144 MBit/s beim Downlink. Weltweit wurden über die Jahre zahlreiche Demonstrationen und Testläufe durchgeführt, welche das Potenzial der Nachfolgegeneration unterstreichen sollten.

Im September 2010 startete in Polen erstmals LTE für Endkunden, also noch vor Deutschland. Hierzulande wurden zunächst im April und Mai 2010 die LTE-Lizenzen versteigert, die seitens der Mobilfunkprovider für den Netzbetrieb relevant sind. Kurze Zeit später schon nahm die Telekom in Kyritz offiziell den ersten LTE-Sendemast in Betrieb. Die Einwohner selbst konnten damals jedoch noch nicht davon, in Form von Internetzugängen, profitieren. Der Vertriebsstart sollte, wie sich später herausstellte, noch einige Monate auf sich warten lassen.

Als erstes Unternehmen startete Vodafone 2010 mit dem Vertrieb von LTE-Tarifen an Endkunden. Im selben Jahr war 4G dann schon in einigen hundert Dörfern und Gemeinden verfügbar. Im April 2011 betrat dann auch die Deutsche Telekom die Bühne mit einem eigenen LTE-Angebot. 3 Monate später folgte O2. Im Fokus stand zunächst jedoch die Versorgung mit Highspeed-Internet im ländlichen Raum. In den Städten hielt die Technik erst später Einzug. In nennenswerter Weise erst im Verlauf der Jahres 2012 und 2013. Mehr zum aktuellem Stand erfahren Sie hier auf der Verfügbarkeitskarte, im unseren LTE-News, oder hier. Des Weiteren finden interessierte Leser in diesem Beitrag ein Resümee der Meilensteine des Jahres 2011, 2012, 2013, 2014, 2015, 2016 und 2017 in Bezug auf die Entwicklung der LTE-Technik.


Next Evolution: LTE Advanced - much, much faster!

Doch selbst mit LTE ist das Ende der Fahnenstange noch lange nicht erreicht. "The next big thing" ist schon seit Ende 2014 Realität. Wie immer geht es noch schneller und noch besser! LTE-Advanced, eine Erweiterung von LTE, übertrumpft die Leistungsfähigkeit von LTE (bis 150 MBit) nochmals deutlich. Seither werden Daten per Funk nochmal doppelt so schnell übertragen - den passenden Tarif vorausgesetzt versteht sich.

Mit weiteren Verbesserungen (LTE-Advanced Pro) sind mittlerweile sogar Datenraten von 1 GBit/s (1000 MBit) erreichbar. Wie sich LTE entwickelt und was die Mobilfunk-Zukunft bringt, bleibt also weiterhin spannend.

5G steht schon vor der Tür

Bereits die Entwicklung von UMTS (3G) hat gezeigt, dass die Halbwertzeit einer Mobilfunkgeneration nur ca. 10 Jahre beträgt. Folglich wird es spätestens 2020 Zeit für den 4G-Nachfolger. Tatsächlich ist es das erklärte Ziel dutzender Mobilfunkunternehmen und Netzausrüster, bis 2020 die 5. Mobilfunkgeneration, kurz 5G, zu starten und Datenraten im oberen Gigabitbereich bescheren. Mehr dazu hier.




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