Mobilfunknetzarchitektur

Mobilfunknetze ermöglichen drahtlose Sprach- und Datenkommunikation über Mobilfunkzellen, die von Betreibern betrieben werden. Sie nutzen lizenzierte Funkfrequenzen, die von Regulierungsbehörden zugewiesen werden, und verbinden Endgeräte mit dem öffentlichen Telefonnetz und dem Internet.

Die Architektur eines Mobilfunknetzes gliedert sich in das Core Network (Kernnetz) und das Radio Access Network (RAN). Das RAN umfasst Basisstationen, die Funkzellen bereitstellen, sowie einzelne Funkzugangsbereiche wie eNodeB (4G) oder gNodeB (5G). Das Core Network steuert Anmeldung, Authentifizierung, Roaming, Abrechnung und die Weiterleitung von Daten zwischen dem Zugriffsteil und externen Netzen.

Seit den 1990er-Jahren entwickeln sich Mobilfunknetze in Generationen weiter: 2G (GSM/EDGE) ermöglicht Sprachdienste und begrenzte Datendienste; 3G (UMTS) bietet höhere Datenraten; 4G/LTE steigert Geschwindigkeit und IP-basierte Dienste erheblich; 5G (NR) zielt auf höhere Bandbreite, geringere Latenz und neue Anwendungen wie IoT, Industrieanwendungen und vernetzte Dienste.

Der Funkverkehr erfolgt in lizenzierten Spektren, die durch Auktionen vergeben werden. Betreiber planen die Nutzung zusätzlicher Bänder, Refarming bereits genutzter Frequenzen und den gemeinsamen Ausbau. Standardisierung erfolgt vornehmlich durch 3GPP; die ITU-R definiert IMT-Anforderungen, während 3GPP die konkreten Protokolle jeder Generation festlegt.

Zu technischen Entwicklungen gehören MIMO-Verfahren, Carrier Aggregation, Netzwerk-Slicing und Edge-Computing. IoT-Unterstützung erfolgt durch spezielle Modi wie NB-IoT oder Cat-M. Sicherheitsaspekte umfassen SIM-basierte Authentifizierung, Verschlüsselung der Übertragung und Änderungen wie eSIM-Standards. Die Mobilfunknetze beeinflussen Abdeckung, Geschwindigkeit, Latenz und die Vielfalt vernetzter Dienste weltweit.