Wie mobile Netzwerke funktionieren

Handys haben unser Leben für immer verändert. Jetzt findet die gleiche Revolution mit Geräten des Internets der Dinge statt. Aber wie funktioniert ein Mobilfunknetz? Wie verwandelt es Funkwellen in Daten? Dieser Lernleitfaden gibt Ihnen einen schnellen Überblick.

Lernziele

Nach der Lektüre dieses Artikels werden Sie das verstehen:

• Mobile Datenwege

• Wie Geräte mit Daten umgehen

• Wie Mobilfunkmasten funktionieren

• Wie Rechenzentren funktionieren

• Verschiedene Generationen von Mobilfunknetzen

Einführung

Mobilfunknetze sind eine wirklich großartige Technologie, die es uns ermöglicht, fast überall Zugang zum Internet zu haben, sogar in abgelegenen Gebieten. Anstatt ein Kabel an Ihr Gerät anzuschließen, können Sie alles drahtlos über Funkwellen erledigen. Das hat unser Leben definitiv zum Besseren verändert. Aber bei der Nutzung von Mobilfunknetzen in unserem täglichen Leben.

Wir denken nicht über die Technologie dahinter nach, wir aktivieren einfach unsere mobilen Daten und surfen los. Um die Schönheit von Mobilfunknetzen zu verstehen, müssen wir tiefer eintauchen, um zu sehen, wie sie funktionieren.

Der Weg Ihrer mobilen Daten

Der Weg Ihrer 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 Sie zu erreichen versuchen, 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 Sie zurücksendet.

Wie Ihr Gerät Daten verarbeitet

First, your device establishes a connection with one of the available cellular towers by emitting radio waves. To emit these radio waves, it needs to have a transmitter and antenna. The transmitter turns the data into radio waves that get transmitted through the antenna towards the nearest tower.

To receive data from cellular towers, the device has to have a receiver. Instead of sending data by creating radio waves, the receiver catches them coming from the cellular tower. Most of the time, the receiver and transmitter are combined into one device - a transceiver.

If you stay in the same place, your device and that cellular tower will keep communicating with each other. Tower will notify the device that it sees it and can clearly communicate with it and the device acknowledges that it should communicate with that tower instead of constantly looking for another one.

Once the tower notices it gets harder and harder to reach the device, it notifies the device that it should try looking for a new tower, so the device sends radio waves all around to see if any towers can respond. This process is really quick and usually seamless. That's why you do not even notice that you have switched to another tower.

Wie Mobilfunkmasten funktionieren

Wenn Sie schon einmal einen Mobilfunkmast gesehen haben, ist Ihnen 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 anstelle von 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 Sie Daten senden, sei es von Ihrem Hausinternet oder aus der Ferne über ein Mobilfunknetz, werden sie an das Datenzentrum Ihres Internetdienstanbieters (ISP) weitergeleitet. Das Datenzentrum muss diese Daten dann an Ihr Ziel weiterleiten. Wenn Sie sich in Europa befinden 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, können Sie nachsehen diese Website.

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 diese 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 Sie also Daten senden, können diese je nach Ziel hunderte oder sogar tausende von Kilometern über unterirdische 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, allerdings war die Sprachqualität aufgrund der Technologie schlecht und die Geschwindigkeit erreichte maximal 2,4 Kbps.

2G - Mit der zweiten Generation von Mobilfunknetzen wurden SMS und Internet-Browsing mit Geschwindigkeiten von bis zu 50 Kbps eingeführt.

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.