Wie mobile Netzwerke funktionieren

Der Weg deiner mobilen Daten

Der Weg deiner mobilen Daten ist ganz einfach. Das Gerät stellt über Funkwellen eine Verbindung mit dem nächstgelegenen Mobilfunkmast her und beginnt, Daten zu senden. Der Mobilfunkturm empfängt diese Daten und sendet sie über unterirdische Kabel an das Datenzentrum.

Das Rechenzentrum überträgt diese Daten dann an den Dienst, den du zu erreichen versuchst und wartet auf die Antwort. Sobald der Dienst (z. B. eine Website) antwortet, sendet er die Daten über dieselben unterirdischen Kabel an den Mobilfunkmast zurück, der sie dann über Funkwellen an dich zurücksendet.

Wie dein Gerät Daten verarbeitet

Zunächst stellt dein Gerät eine Verbindung mit einem der verfügbaren Mobilfunktürme her, indem es Funkwellen aussendet. Um diese Funkwellen auszusenden, benötigt es einen Sender und eine Antenne. Der Sender wandelt die Daten in Funkwellen um, die über die Antenne an den nächstgelegenen Sendemast übertragen werden.

Um Daten von Mobilfunkmasten zu empfangen, muss das Gerät über einen Empfänger verfügen. Anstatt Daten durch die Erzeugung von Funkwellen zu senden, fängt der Empfänger die vom Mobilfunkmast kommenden Wellen auf. Meistens sind der Empfänger und der Sender in einem Gerät kombiniert - einem Transceiver.

Wenn du dich am gleichen Ort aufhälst, kommuniziert dein Gerät und der Mobilfunkmast weiterhin miteinander. Der Sendemast teilt dem Gerät mit, dass er es sieht und eindeutig mit ihm kommunizieren kann, und das Gerät erkennt an, dass es mit diesem Sendemast kommunizieren sollte, anstatt ständig nach einem anderen zu suchen.

Sobald der Sendemast merkt, dass es immer schwieriger wird, das Gerät zu erreichen, teilt er dem Gerät mit, dass es nach einem neuen Sendemast suchen soll, woraufhin das Gerät Funkwellen in alle Richtungen sendet, um zu sehen, ob irgendwelche Sendemasten antworten können. Dieser Prozess ist sehr schnell und normalerweise nahtlos. Deshalb merkst du nicht einmal, dass Sie zu einem anderen Sendemast gewechselt haben.

Wie Mobilfunkmasten funktionieren

Wenn du schon einmal einen Mobilfunkmast gesehen hast, ist dir wahrscheinlich aufgefallen, dass er mit vielen verschiedenen Geräten bestückt ist. Der Turm kann die gleichen oder unterschiedliche Antennen haben, je nachdem, welche Netzgenerationen er unterstützt.

Diese Antennen empfangen Funkwellen von verschiedenen Geräten auf verschiedenen Bändern, je nach verwendeter Netzgeneration. Die Türme sind in der Regel über Erdkabel mit einem Rechenzentrum verbunden. So können sie Daten an das Datenzentrum senden und von dort empfangen. Es kann schwierig sein, jeden Turm mit einem Kabel zu verbinden, vor allem in ländlichen Gebieten. Deshalb haben einige Türme diese großen Antennen, die Mikrowellen statt Radiowellen verwenden.

Sie richten diese Antennen auf einen anderen Turm aus, der über eine Kabelverbindung verfügt. Wenn solche Türme ein Signal von einem Gerät empfangen, leiten sie die Daten über Mikrowellen an einen anderen Turm weiter, der dann Ihre Daten über Kabel an das Datenzentrum senden kann. 

Wie ein Rechenzentrum funktioniert

Sobald du Daten sendst, sei es von Ihrem Hausinternet oder aus der Ferne über ein Mobilfunknetz, werden sie an das Datenzentrum deines Internetdienstanbieters (ISP) weitergeleitet. Das Datenzentrum muss diese Daten dann an dein Ziel weiterleiten. Wenn du dich in Europa befindest und auf etwas zugreifen möchten, das in den USA gehostet wird, müssen Ihre Daten von Ihrem ISP-Rechenzentrum zu einem anderen größeren ISP wie Vodafone gelangen, der über ein Unterwasserkabel zwischen Europa und den USA verfügt. Um zu verstehen, wie viele Unterwasserkabel es gibt, kannst du auf der diese Website sehen. 

Kleinere Internet-Diensteanbieter müssen für das Recht auf Verbindung mit größeren Internet-Diensteanbietern zahlen, um deren Infrastruktur für das Senden und Empfangen von Daten nutzen zu können. In der Regel verfügen solche großen Unternehmen über ein nationales Netz und ihre Unterwasser- und Erdkabelverbindungen, so dass Daten mit anderen Ländern ausgetauscht werden können. Für diese Privilegien stellen sie den kleineren Internetanbietern entsprechende Gebühren in Rechnung.

Wenn du also Daten sendest, können diese je nach Ziel hunderte oder sogar tausende von Kilometern über Erd- und Seekabel zurücklegen, um das Ziel zu erreichen. Das Faszinierende daran ist, dass dies nur einen Bruchteil einer Sekunde dauert.

Wie unterschiedlich sind die Netzgenerationen?

1G - Es ermöglichte zum ersten Mal Ferngespräche zu führen, allerdings war die Sprachqualität aufgrund der Technologie schlecht und die Geschwindigkeit erreichte maximal 2,4 Kbps.

2G - Die zweite Generation der Mobilfunknetze führte SMS und Internet-Browsing mit Geschwindigkeiten von bis zu 50 Kbps ein.

3G - GPS, Videos, Sprachanrufe. Die dritte Generation konzentrierte sich auf die Verbesserung der Datengeschwindigkeiten und bot eine Geschwindigkeit von 3 Mbit/s. Dies ermöglichte die Nutzung von GPS, das Ansehen von Online-Videos und das Führen von Telefongesprächen in guter Qualität. In gewisser Weise hat die dritte Generation Smartphones zu intelligenten Geräten gemacht.

4G - Die vierte Generation erhöhte die Datenübertragungsgeschwindigkeiten auf bis zu 100 Mbps. Dies ermöglichte die Anzeige hochauflösender Inhalte wie Filme und Videogespräche in Echtzeit in hoher Qualität.

5G - Die fünfte Generation ist die neueste Generation, die Geschwindigkeiten von mehr als 10 Gbps und eine wirklich niedrige Latenzzeit bietet. Diese Geschwindigkeiten und niedrigen Latenzzeiten ebnen den Weg für neue Technologien wie autonomes Fahren, intelligente Städte und vieles mehr.