Mobil telefonieren und im Internet surfen ist heute für viele so selbstverständlich wie Auto fahren. Und beides hat eines gemeinsam: Die allermeisten wissen gar nicht wie es funktioniert. Dabei ist Mobilfunk noch um einiges komplexer als Autos. Darum hier einmal ein kurzer Überblick, wie ein Mobilfunknetz funktioniert und wie die Verbindung von Handy zu Handy und ins Internet zustande kommt.
Ein Mobilfunknetz ist in Tausende von Funkzellen unterteilt. In jeder Zelle gibt es sogenannte Basisstationen, die die Signale senden und empfangen. Die Größe dieser Zellen ist sehr unterschiedlich: Je mehr Nutzer in einem Gebiet telefonieren und surfen, desto kleiner sind die Zellen. In Großstädten findet man also erheblich mehr Zellen und Basisstationen als in ländlichen Regionen. Und auch höhere Datenraten erfordern ein dichteres Netz mit mehr Zellen und mehr Basisstationen. Fällt einmal eine Basisstation aus, kann dies in dichten Netzbereichen meist von einer benachbarten Station kompensiert werden.
Basisstationen halten den Kontakt zum Handy
Will man telefonieren oder Daten senden, funkt jedes Handy erst einmal eine Basisstation an; es schickt Signale in Form von elektromagnetischen Wellen zur nächsten Station. Dort fängt die Mobilfunkantenne der Station das Funksignal auf und setzt es in ein sogenanntes leitungsgeführtes Signal um, das dann weitergeleitet wird. Und umgekehrt: Ankommende Telefonate oder angeforderte Daten kommen erst über eine Leitung zur Antenne und werden dann als Funksignale zum Handy geschickt.
Die leitungsgeführten Signale werden von der Basisstation entweder per Richtfunk oder Kabel an einen Zentralrechner des Mobilfunkanbieters weitergeleitet. Dieser Rechner kennt den Standort aller bei ihm angemeldeten Handys, weiß also, in welcher Zelle die SIM-Karte eingebucht ist. So kann der Zentralrechner die Gespräche und den Datenfluss vermitteln. Dafür baut er dann eine Verbindung je nach angewähltem Teilnehmer ins Festnetz, in ein anderes Mobilfunknetz, oder – wenn die Verbindung ins eigene Netz geht – direkt in diejenige Funkzelle auf, in der sich der angerufene Gesprächspartner gerade befindet. Die Basisstation dieser Funkzelle sendet dann das Signal per Funk an das Handy des gewünschten Gesprächsteilnehmers. Für den Datenverkehr wird das Signal über eine spezielle Schnittstelle, ein Gateway, zu Internet-Servern vermittelt.
Zentralrechner vermittelt die Signale in alle Netze
Damit der Zentralrechner immer weiß, in welcher Zelle sich ein Mobilfunkgerät gerade befindet, senden die eingeschalteten Geräte in gewissen Abständen automatisch ein Statussignal, das von der nächsten Basisstation aufgefangen und an den Rechner weiter gemeldet wird. Zudem empfängt das Handy stets die Funksignale der umliegenden Basisstationen und wählt daraus das stärkste Signal aus. Wird das Signal einer anderen Basisstation stärker, etwa wenn man im Auto unterwegs ist, übernimmt die neue Basisstation die Kommunikation mit dem Handy.
Diese Standortangaben werden auf dem Zentralrechner im sogenannten Home Location Register (HLR) gespeichert. Dort ist auch vermerkt, welche Leistungen der Kunde in seinem Vertrag gebucht hat oder welche Rufweiterleitungen er geschaltet hat.
Kommt es also zu einmal zu einer Störung oder kommt eine Verbindung nicht zustande, kann dies bei der komplexen Technik viele Ursachen haben.