Funkzelle

Eine Funkzelle ist das Gebiet, das von einer Antenne einer Mobilfunk-Basisstation versorgt wird. Sie ist die kleinste Einheit, aus der ein Mobilfunknetz aufgebaut ist: Das Versorgungsgebiet wird in viele solcher Zellen zerlegt, damit dieselben Frequenzen in ausreichendem Abstand mehrfach verwendet werden können. Ohne diese Zerlegung wäre ein Mobilfunknetz auf die wenigen Kanäle beschränkt, die das zugeteilte Spektrum hergibt.

Die verbreitete Darstellung als Wabe ist ein Modell, kein Abbild der Wirklichkeit. Sie zeigt, wie sich gleich große Kreise lückenlos zu einer Fläche fügen lassen. Reale Zellen sind unregelmäßig geformt, überlappen sich und ändern ihre Ausdehnung mit Bebauung, Bewuchs und Wetter.

Standort, Sektor und Zelle

Diese drei Begriffe werden oft vermischt, bezeichnen aber verschiedene Dinge:

• Ein Standort ist der Ort der Anlage – Mast, Dachaufbau oder Turm. Er trägt die Antennen aller dort betriebenen Netze.
• Ein Sektor ist eine Antenne mit gerichteter Abstrahlung. Üblich sind drei Sektoren je Standort, um 120 Grad versetzt, sodass sie zusammen die Fläche rundum abdecken.
• Eine Zelle ist das Versorgungsgebiet eines Sektors in einer bestimmten Technik und auf einem bestimmten Frequenzband.

Ein Standort mit drei Sektoren, auf denen jeweils LTE und 5G in zwei Bändern betrieben werden, trägt damit zwölf Zellen. Das erklärt, warum Standortdatenbanken deutlich mehr Zellen als Standorte ausweisen.

Jede Zelle hat eine Kennung, die das Gerät mit jeder Verbindung mitliest. Im GSM-Netz ist das die Cell ID zusammen mit der Location Area, in LTE und 5G die Zellkennung innerhalb der Tracking Area. Diese Kennungen sind der Grund, warum sich aus Verbindungsdaten der ungefähre Aufenthaltsort ableiten lässt.

Was die Größe einer Zelle bestimmt

Zellgrößen reichen von wenigen hundert Metern in Innenstädten bis zu mehreren Kilometern auf dem Land. Maßgeblich sind vier Faktoren:

Frequenz. Niedrige Frequenzen breiten sich weiter aus und dringen besser in Gebäude ein. Das Band bei 800 MHz trägt deshalb über Kilometer, während ein Träger bei 3,6 GHz nur wenige hundert Meter weit nutzbar ist. Das ist reine Physik und gilt für jede Mobilfunkgeneration gleichermaßen – auch 5G reicht auf 700 MHz weit und auf 3,6 GHz kurz.

Sendeleistung und Antennenhöhe. Beides erhöht die Reichweite, ist aber nach oben begrenzt: durch die Zulassung der Anlage und dadurch, dass das Gerät in der Gegenrichtung mit wenigen hundert Milliwatt zurückfunken muss. Die Aufwärtsrichtung begrenzt die nutzbare Zellgröße in der Praxis früher als die Abwärtsrichtung.

Teilnehmerzahl. Alle Geräte einer Zelle teilen sich deren Kapazität. In dicht besiedelten Gebieten werden Zellen deshalb bewusst klein gehalten – nicht weil die Reichweite fehlt, sondern damit sich weniger Teilnehmer dieselbe Kapazität teilen.

Umgebung. Bebauung, Vegetation und Gelände dämpfen das Signal. Eine Zelle, die über freies Feld zehn Kilometer trägt, endet in dichter Blockbebauung nach wenigen Straßenzügen.

Zelltypen

Die Grenzen sind fließend und werden von Betreibern unterschiedlich gezogen. Mikro-, Piko- und Femtozellen fasst man als Small Cells zusammen. Femtozellen stehen beim Teilnehmer selbst und binden sich über dessen Internetanschluss an das Netz des Betreibers an.

Zellwechsel

Bewegt sich ein Gerät aus einer Zelle heraus, übergibt das Netz die Verbindung an die nächste. Dieser Vorgang heißt Handover und läuft während eines Gesprächs unterbrechungsfrei ab: Die neue Verbindung wird aufgebaut, bevor die alte abgebaut wird.

Das Gerät misst dafür fortlaufend die Signalstärke benachbarter Zellen und meldet sie an das Netz; die Entscheidung über den Wechsel trifft das Netz, nicht das Gerät. Im Ruhezustand ohne aktive Verbindung läuft der Wechsel einfacher ab – das Gerät sucht sich selbst die stärkste Zelle und meldet sich dort an.

Ein Sonderfall ist der Wechsel zwischen Techniken, etwa von 5G auf LTE. Er geschieht unbemerkt und ist kein Fehler, sondern kommt vor, wenn eine Funktion im neueren Netz nicht verfügbar ist.

Zellatmung

Je mehr Geräte in einer Zelle aktiv sind, desto höher ist das Störniveau, und desto näher muss ein Gerät an der Antenne sein, um noch sauber empfangen zu werden. Die nutzbare Ausdehnung einer Zelle schrumpft also mit ihrer Auslastung und wächst wieder, wenn die Last sinkt.

Dieser Effekt wurde bei UMTS besonders deutlich, weil dort alle Teilnehmer gleichzeitig dasselbe Frequenzband nutzen und sich gegenseitig als Rauschen erscheinen. In LTE und 5G tritt er abgeschwächt auf. Praktisch zeigt er sich als schlechtere Versorgung am Zellrand zu Stoßzeiten.

EMF-Karte lesen

Unser Guide erklärt wie Sie Standortbescheinigung für Mobilfunkantennen in der EMF-Karte lesen.