Wie werden Mobilfunknetze geplant und aufgebaut?

Fast jeder in Deutschland besitzt heute ein Mobilfunktelefon. Genutzt werden die Handys oder Smartphones längst nicht mehr ausschließlich zum Telefonieren oder zum Versenden von SMS-Kurznachrichten, sondern immer stärker zur Datenübertragung und als mobiler Internetzugang. Um mit Mobiltelefonen ortsunabhängig – insbesondere in Notfällen – erreichbar zu sein und jederzeit Nachrichten senden und empfangen zu können, bedarf es einer umfassenden Infrastruktur. Wie wird ein Mobilfunknetz geplant und aufgebaut? Welche technischen Rahmenbedingungen sind dabei zu beachten?

Bereits in jedem vierten der knapp über 40 Millionen Privathaushalte in Deutschland ersetzen Mobiltelefone vollständig das Festnetz. Mit rund 110 Millionen Handyverträgen übersteigt zudem die Zahl der ausgegebenen SIM-Karten deutlich die Einwohnerzahl der Bundesrepublik. Neben der Telefonie spielt der mobile Internetzugang heute eine immer größere Rolle. Um diese weiter wachsenden Nachfrage nach einer qualitativ hochwertigen Netzversorgung Rechnung tragen zu können, müssen die Mobilfunkbetreiber umfassend in ihre Netze investieren. Ihre Planung und ihr kontinuierlicher der Ausbau erfordern eine ausgeklügelte Planung, die zwischen Betreibern und Kommunen abgestimmt wird.

Installation einer Mobilfunkbasisstation

Die Mobilfunknetze bestehen aus wabenartigen Funkzellen. Die Funkzellen werden von Mobilfunkbasisstationen versorgt. Sie bilden gewissermaßen die Knotenpunkte der Netze. Bei der Planung der Mobilfunk-Standorte geht es darum herauszufinden, wie die einzelnen Funkzellen geschnitten sein müssen, um eine optimale Versorgung für Handys, Smartphones, Pads oder Tablet-PCs zu erzielen, mit denen die Nutzer ins Internet gehen oder telefonieren. Letztlich geht es also um die Frage, wo überall Basisstationen zu errichten sind. Darüber hinaus müssen die Mobilfunkbetreiber auch die bestehenden Netze laufend verbessern. Dafür ist ebenfalls eine anspruchsvolle Funknetzplanung erforderlich. Ziel ist es, die stetig steigende Zahl der Nutzer mit ihren vielen verschiedenen mobilen Endgeräten optimal zu versorgen.

Anforderungen bei der Planung von Mobilfunknetzen

Aus diesen Rahmenbedingungen leiten sich auch die konkreten Anforderungen ab, die bei Planung und Aufbau der Netze zu beachten sind: Es muss eine flächendeckende Nutzbarkeit des Netzes garantiert sein. Die Qualität der Übertragung von Sprache und Daten sollte gleich bleibend hoch sein. Es müssen immer ausreichende Kapazitäten für alle möglichen Nutzer zur Verfügung stehen. Die Kunden erwarten dabei auch eine gute Versorgung innerhalb von Gebäuden.

Bei der Funknetzplanung ist zudem zu beachten, dass die nebeneinander liegenden Funkzellen eine möglichst gleichmäßige Struktur besitzen und genau aufeinander abgestimmt sind. Der Grund hierfür ist die Tatsache, dass die Änderung der Eigenschaften einer Funkzelle automatisch funktechnische Folgen für ihre Nachbarzellen hat. Innerhalb eines Netzes werden große und kleine Zellen gemischt, um gezielt etwa so genannte Hochlastgebiete wie Innenstädte, Flughäfen oder Bahnhöfe zu versorgen.

Einflussgrößen bei der Funknetzplanung

Entscheidend bei der Planung von Mobilfunknetzen ist die Berechnung der Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen, die die Grundlage der Funkübertragung sind. Im Gegensatz zu Radio- und Fernsehsendern haben die Mobilfunkantennen der GSM- und UMTS-Netze wegen der engen geografischen Begrenzung der Funkzellen nur sehr geringe Antennenhöhen. Daher ist es erforderlich, bei der Planung eines Standortes mit sehr viel mehr Genauigkeit vorzugehen, als es bei Rundfunksendern der Fall ist.

Bei der Funknetzplanung sind darüber hinaus noch weitere Einflussgrößen zu berücksichtigen. Die Funksignale können durch natürliche Hindernisse oder Gebäude, aber auch durch Witterungseinflüsse abgeschwächt oder abgelenkt werden. Auch die zum Teil sehr unterschiedliche Auslastung eines Netzes muss für den Zeitraum eines Tages, einer Woche sowie eines Jahres berechnet werden. Für den Bereich der mobilen Telekommunikation sind dafür Computermodelle entwickelt worden. Sie können die Funkausbreitung beispielsweise in Abhängigkeit von der Geländeform und der Bebauung simulieren und darstellen.

Bei der Planung einer einzelnen Basisstation legen die Funknetzplaner zunächst einen so genannten Suchkreis fest. Dieser berücksichtigt die geografischen Bedingungen vor Ort. Bereits in dieser frühen Phase der Planung wird auch die Kommune über die Planungen unterrichtet. Anschließend überprüfen die Netzbetreiber, ob - und wenn ja, welche - Bauwerke innerhalb des berechneten Suchkreises liegen. Besonders geeignet für die Errichtung eines Mobilfunksenders sind hohe Türme, Schornsteine oder Gebäude. Gelegentlich folgt eine besondere funktechnische Messung an dem betreffenden Standort. Dadurch lässt sich abschließend klären, ob alle Sende- und Empfangsanforderungen erfüllt sind.

Haben die Funkplaner in Abstimmung mit der Kommune den geeigneten Standort der Basisstation einer bestimmten Funkzelle festgelegt, kann mit dem Aufbau begonnen werden. Zunächst aber wird ein Vertrag mit dem Gebäudeeigentümer über Miethöhe und Mietdauer für die Basisstation abgeschlossen. Im Anschluss entwirft ein Architekt den Bauplan. Aus ihm geht hervor, wie die Antennen montiert werden und wo die Technikbox für die Elektronik steht. Darüber hinaus sind die relevanten Bestimmungen aus Baurecht, Denkmalschutz und Naturschutz zu beachten.

Schließlich beantragt der Netzbetreiber bei der unabhängigen Bundesnetzagentur für Elektrizität, Gas, Telekommunikation, Post und Eisenbahnen (Bundesnetzagentur) die so genannte Standortbescheinigung, um die Basisstation in Betrieb nehmen zu können. Aus den Bauplänen und anhand der technischen Daten errechnet die Bundesnetzagentur die Sicherheitsabstände für die Anlage. Diese und die Details zur Antennenkonstruktion werden in der Standortbescheinigung aufgeführt.

Liegt dieses Dokument vor, übermittelt es der jeweilige Netzbetreiber der Kommune und der zuständigen örtlichen Umweltbehörde. Frühestens zwei Wochen später kann er die neue Basisstation in Betrieb nehmen. Zunächst aber muss die Technik installiert werden. Danach wird ein Probelauf mit weiteren funktechnischen Messungen durchgeführt. Erst nach dem erfolgreichen Abschluss aller Tests geht die Basisstation dann endgültig ans Netz. Alle Sendeanlagen und aktuelle Messwerte werden in der öffentlichen Standortdatenbank der Bundesnetzagentur (http://emf2.bundesnetzagentur.de/) angezeigt.

Für Kommunen besteht darüber hinaus die Möglichkeit, nach vorheriger Anmeldung zusätzliche Informationen zu den installierten Funksystemen und den Sicherheitsabständen einzusehen.

Stand: November 2013