Was versteht man unter DECT, GSM und UMTS?

Funktelefone werden schon seit Jahrzehnten für die mobile Kommunikation genutzt. Für die Bevölkerung begann es mit den Netzen A, B und C (Autotelefon), dann wurden Funkrufsysteme (z.B. Eurosignal oder Cityruf), der digitale Bündelfunk (z.B. TETRA) oder die schnurlose Telefonie (z.B. DECT) entwickelt.

Mobilfunk im Kleinen ist das telefonieren mit dem schnurlosen DECT-Telefon. Dabei "unterhalten" sich Basisstation und Mobilteil ständig miteinander. DECT steht als Abkürzung für Digital Enhanced Cordless Telecommunications System. Moderne Geräte haben dabei eine Leistung von 0,01 bis 0,25 Watt. Bei einem leitungsgebundenen Telefon wird auf der Leitung zum Hörer nur Niederfrequenz (Sprachfrequenzbereich) geführt, so dass nur eine unbedeutende Leistung abgestrahlt wird.

Mit der GSM-Technik (Global System for Mobile Communication), - in Europa entwickelt und weltweit das am meisten genutzte Mobilfunksystem - wurde erstmals ein weltweiter Standard etabliert. Durch die Liberalisierung des Telekommunikationssektors und das Auftreten privater Anbieter entstand ein Wettbewerb, der dafür sorgt, dass mobiles, weltweites Telefonieren für jedermann erschwinglich wurde. Nicht zuletzt erhöht sich dadurch auch die persönliche Sicherheit: Jeden Monat werden beispielsweise allein im D-Netz deutlich mehr als 100.000 Notrufe abgesetzt, um schnelle Hilfe zu ermöglichen.

Von Anfang an haben die Netzbetreiber ihr Mobilfunknetz als Kleinzellennetz geplant. Damit erreichen die Unternehmen mehrere Ziele: Sowohl Basisstationen als auch Endgeräte können mit sehr geringen Leistungen arbeiten. Und gleichzeitig schafft man somit genügend Kapazität - um die ständige Erreichbarkeit der Kunden auch bei stetig zunehmender Teilnehmerzahl zu sichern. In Deutschland steht für den GSM-Betrieb nur eine bestimmte Anzahl von Funkfrequenzen zur Verfügung. Deshalb sind die Betreiber bemüht, die Sendeanlage möglichst in der Mitte einer Zelle zu errichten, damit für alle Teilnehmer guter Empfang gewährleistet wird. Die Sende- und Empfangsanlagen (Basisstationen) senden im städtischen Gebiet in der Regel je Kanal mit etwa 10 - 20 Watt. Zum Vergleich : Rundfunk- und Fernsehsender arbeiten mit Leistungen von bis zu 500.000 Watt.

Im Grundsatz ist diese Technik schon lange bekannt und erprobt. Sie wird erfolgreich z.B. beim Fernsehen verwendet. Für jedes Telefongespräch ist ein Kanal erforderlich. Damit zur gleichen Zeit mehrere Gespräche geführt werden können, wird in GSM-Netzen ein Frequenzkanal für die Übertragung mehrerer Gespräche genutzt.

Das Sprachsignal eines Mobiltelefons wird digitalisiert, auf ein Achtel der ursprünglichen Zeit komprimiert und in Paketen übertragen. Dadurch stehen die Zeitabschnitte, in denen nicht gesendet werden muss, anderen Teilnehmern zur Verfügung. Eine Basisstation kann auf einem Frequenzkanal maximal acht verschiedene Gespräche gleichzeitig innerhalb seiner Zelle abwickeln. Das Handy sendet also die Informationen gepulst: alle 4,6 Millisekunden wird ein Paket gesendet, das 0,577 ms dauert. Umgerechnet entspricht das einer Paket-Wiederholfrequenz von 217 Hz.

Die Aussendung einer Basisstation kann von diesem Verhalten abweichen, wenn mehrere Gespräche gleichzeitig über einen Frequenzkanal laufen. Für jede Basisstation existiert außerdem eine Frequenz, auf der dauernd gesendet wird, damit Handys den Sender orten können. Anders als beim Handy tritt bei der Basisstation also ein mit dem Gesprächsaufkommen variierendes Sendesignal auf, das nicht mit 217 Hz gepulst ist.

Das kommende universelle Mobilfunksystem UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) setzt ganz neu an. Es nutzt neue Funkfrequenzen. Das erfordert neue Sender und neue Endgeräte. Auch die Übertragungsart ändert sich: Es wird eine Breitband-Modulation geben und sowohl Netzerneuerung als auch Funkverfahren können sich jetzt getrennt weiterentwickeln. Das ist deshalb wichtig, weil es das heutige Funkverfahren GSM noch lange geben wird und ein einheitliches weltweites Funkverfahren noch nicht beschlossen wurde.

Diese Breitbandtechnik ermöglicht es, dass ab 2003 Mobilfunk und Internet vollkommen zusammen wachsen können: Mit dem neuen Mobilfunkstandard UMTS werden Mobilfunknutzer per Handy z.B. Informationen im Internet abrufen, Bildpostkarten verschicken und Videotelefonate führen können. Entscheidender Vorteil von UMTS: Daten werden mit sehr hoher Geschwindigkeit übertragen. In Deutschland wurden im August 2000 von der Regulierungsbehörde die dafür nötigen UMTS-Lizenzen versteigert.

Die Funkübertragung bei UMTS basiert auf dem W-CDMA-Verfahren (Wide Band Code Division Multiple Access) in den USA in den fünfziger Jahren entwickelten und dort bereits seit längerem eingesetzt. Es wurde für UMTS weiterentwickelt. Informationen werden hier kontinuierlich übertragen. Die Funksignale sind verschlüsselt, werden in eine Art Rauschen eingebettet und durch die Kenntnis des zugehörigen individuellen Codes vom Empfänger wieder richtig entschlüsselt und zusammengefügt. Entscheidender Vorteil des Verfahrens: W-CDMA ermöglicht eine sehr effiziente Nutzung der vorhandenen Funkfrequenzen. Zudem wird die Übertragungsrate der Daten stets an den vom Kunden genutzten Dienst angepasst. Sprache zum Beispiel benötigt eine geringere Übertragungsrate als Bilder oder sogar Videos.

Fazit: UMTS nutzt die verfügbaren Frequenzbereiche effizient aus und übermittelt Informationen mit einem kontinuierlichen Funksignal.

UMTS ergänzt in den nächsten Jahren zunächst in den Ballungsräumen das bereits heute bestehende GSM-Netz. Da für UMTS (1900 bis 2200 MHz, siehe Graphik) ein anderer Frequenzbereich als für GSM (um 900 MHz und um 1800 MHz) genutzt wird, müssen neue Antennen installiert werden. Hierbei werden sowohl bestehende GSM-Standorte aus- bzw. umgebaut als auch zusätzliche Standorte genutzt.

Bei UMTS ist sowohl die Sendeleistung als auch die Ausbreitung der Funkwellen mit den heute bereits bestehenden GSM-Funksendern für den Frequenzbereich um 1800 MHz vergleichbar.

Übrigens: Das UMTS-Verfahren sorgt dafür, dass das Mobiltelefon stets mit der geringst möglichen Sendeleistung funkt. Hierdurch werden für den Nutzer des Gerätes die Funkwellen in seiner Nähe bis auf das für die Verbindung notwendige Minimum reduziert.

Maßgeblich für die gesundheitliche Wirkung elektromagnetischer Felder ist die vom Körper aufgenommene Leistung. Diese wird bei den Sendern aus mehreren Faktoren ermittelt, zum Beispiel aus der Sendeleistung der Antenne, dem Abstand zur Antenne und dem Winkelbereich, in dem sie sendet.

Die UMTS-Sendeanlagen fallen in Deutschland unter die Bestimmungen der 26. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (BImSchG). Nach dieser Verordnung ist für Funksender mit einer Frequenz von 2.200 MHz im öffentlichen Bereich eine Feldstärke bis zu 61 V/m zulässig. Die Sicherheitsbereiche in der Nähe des Senders werden von der Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post für jede einzelne Sendeanlage vor der Inbetriebnahme festgelegt.

Bei der Berechnung der Abstände kommen die bisher angewendeten Verfahren zum Einsatz. Die Sicherheitsabstände für die Sender werden im Bereich zwischen ca. 2 und ca. 5 Metern direkt vor dem Sender (horizontal) und von nur wenigen Zentimetern unterhalb des Senders (vertikal) liegen. Sie bewegen sich damit in derselben Größenordnung wie die heutigen Sicherheitsabstände der GSM-Sender.