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Ist 2G(GSM) abschalten sinnvoll?

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Ist 2G(GSM) abschalten sinnvoll?

Autor: /mecki78 17.01.18 - 16:39

GSM (2G)

In Europa nutzt GSM nur die Bänder 900 und 1800 kommerziell. Diverse weiter GSM Bänder sind definiert (insgesamt sind es 14), zwei weitere davon werden in Amerika noch kommerziell genutzt zusätzlich zu den beiden genannten, ansonsten nutzt der Rest der Welt nur die gleichen Bänder wie Europa.

GSM 900: 880-915 MHz (35 MHz) Uplink, 925-960 MHz (35 MHz) Downlink
GSM 1800: 1710-1785 MHz (75 MHz) Uplink, 1805-1880 Mhz (75 MHz) Downlink

Schaltet man GSM also ab, gewinnt man insgesamt
2 * 35 + 2 * 75 = 220 MHz

Bis 2017 waren die Frequenzen wie folgt aufgeteilt:


Und seit 2017 ist die Verteilung so:



UMTS (3G)

In Europa nutzt UTMS nur die Bänder I (aka 2100) und VIII (aka 900). Insgesamt sind für UMTS 19 Bänder spezifiziert. Weltweit kommen aber nur acht davon kommerziell zum Einsatz. Wieder nutzt die ganze Welt die gleichen zwei Bänder wie auch Europa, zwei weitere Bänder werden ausschließlich in Amerika genutzt, ein weiteres Band wird ausschließlich in Amerika, Australien und Asien genutzt und drei weiter Bänder ausschließlich in Japan.

Band I: 1920-1980 MHz (60 MHz) Uplink, 2110-2170 MHz (60 MHz) Downlink
Band VIII: 880-915 MHz (35 Mhz) Uplink, 925-960 MHz (35 MHz) Downlink

Wer genau hinschaut, dem fällt auf, dass UMTS Band VIII identisch ist mit GSM 900. Es gibt auch ein UMTS Band, das zu GSM 1800 identisch ist, Band III. In Deutschland wird UMTS nur auf Band I genutzt. Schaltet man also UMTS ab, gewinnt man insgesamt:
2 * 35 MHz = 70 MHz

Zumindest bis 2017 sah die Aufteilung noch wie folgt aus:


Wohlgemerkt kommt nur FDD UMTS in Deutschland zum Einsatz (Frequency Division Duplex), dabei werden Upload und Download auf verschiedenen Frequenzen abgewickelt. UTMS erlaubt aber auch TDD ((Time Division Duplex), wobei Upload und Download auf der gleichen Frequenz zu unterschiedlichen Zeiten stattfinden (es gibt Upload-Slots und Download-Slots, die sich zeitlich abwechseln). Hierfür wurden auch Frequenzen reserviert und an die Mobilfunkanbieter vergeben, die diese aber bis heute nicht nutzen. Hierbei handelt es sich um den Frequenzbereich 1900-1920 MHz (20 MHz) und 2010-2025 MHz (15 MHz). Allerdings wird TDD derzeit von keinem Anbieter in Deutschland aktiv genutzt, d.h. obwohl sie Millionen für den Erwerb dieser Frequenzen bezahlt haben, liegen diese komplett brach.


LTE (4G)

Korrekterweise muss man sagen, dass LTE nicht 4G ist. LTE ist bestenfalls 3.9G. Erst mit LTE+ (LTE Advanced) erfüllt LTE die Bedingungen um ein "neues G" zu sein und erst LTE+ ist damit 4G. Die meisten Leute unterscheiden aber nicht zwischen LTE und LTE+, genauso wenig unterscheiden die meisten Leute zwischen ADSL2 und ADSL2+ (nur mal so nebenbei erwähnt: ADSL kann max. 8 Mbit/s, ADSL2 max. 12 Mbit/s und erst ADSL2+ kann max. 24 Mbit/s; wer also 16 Mbit/s hat, der hat ADSL2+)

In Europa kommt LTE auf den verschiedensten Bändern zum Einsatz, da LTE hier flexibel ist wie kaum ein Standard davor. LTE definiert unglaubliche 76 Bänder, die man nutzen darf, entsprechend muss man hier wirklich jedes Land gesondert betrachten, wenn man genau wissen will, was die nutzen. Daher beschränke ich mich hier nur auf Deutschland.

Ursprünglich wurde in Deutschland nur Band 3, Band 7, Band 20 und Band 38 genutzt.
Band 3: 1710-1785 MHz (75 MHz) Uplink, 1805-1880 MHz (75 MHz) Downlink
Band 7: 2500-2570 MHz (70 MHz) Uplink, 2620-2690 MHz (70 MHz) Downlink
Band 20: 832-862 MHz (30 MHz) Uplink, 791-821 MHz (30 MHz) Downlink
Band 38: 2570–2620 MHz (50 MHz) Up-/Downlink (TDD)

Wer genau hinschaut, den wird auffallen, Band 3 sind die gleichen Frequenzen wie GSM 1800. Richtig. Band 3 wurde nicht neu versteigert, das war bereits aufgeteilt und an der Aufteilung hat sich auch nichts geändert:


Wie man sieht betreiben Telekom und O2 mal GSM und mal LTE auf den Frequenzen, Vodafone ausschließlich LTE, die nutzen für GSM nur das 900er Band. Das relativiert natürlich die Aussage von oben, denn schaltet man GSM ab, dann gewinnt man nicht wirklich 220 MHz, sondern in Wahrheit nur 70 MHz.

Eine Besonderheit weißt auch Band 38 auf. Es ist das einzige TDD Band, das in Deutschland genutzt wird, alle anderen sind FDD (für eine Erklärung was das bedeutet, siehe letzten Abschnitt zu UMTS). Band 38 liegt genau zwische Uplink und Downlink von Band 7. Hier sieht die Aufteilung wie folgt aus:


Eine besondere Rolle spielt auch Band 20, denn hierbei handelt es sich um die erste "Digitale Dividende". Der Staat hatte ursprünglich mal Frequenzen für bis zu 69 terrestrische Fernsehkanäle reserviert (deren Kanalnummern fangen mit K an, also K01, K02, usw). Wohlgemerkt, im Kabelfernsehen sind nur 38 weitere Kanäle vorgesehen gewesen, also insgesamt 107. Die zusätzlichen Kanäle, auch Sonderkanäle genannt, fangen mit S (S01, S02, S03, usw.) Die S Kanäle können aber nicht terrestrisch genutzt werden (die Frequenzen wurden bereits anders genutzt) und S01 kann auch im Kabel nicht genutzt werden, wenn dort auch analoges UKW Radio übertragen wird (das kollidiert nämlich mit S01).

Natürlich waren 68 Kanäle viel zu viel. Zu keinem Zeitpunkt konnte man analog irgendwo in Deutschland auch nur 20 Kanäle terrestrisch empfangen. Und seitdem Fernsehen digital ist, braucht man erst recht weniger Frequenzen, denn nicht jeder Sender braucht eine eigene Frequenz. Ein DVB-T/T2 Datenstrom, jeder DVD-T Kanal hat einen eigenen, kann theoretische hunderte von Sender beinhalten. Natürlich müssen sich aber alle Sender die vorhandene Bandbreite teilen, weswegen in der Praxis nur 2 bis 6 Sender pro Kanal angeboten werden.

Fun Fact: Da nicht immer alle Sender gleich viel Bandbreite brauchen, wird diese dynamisch verteilt. Daher kann es durchaus sein, dass wenn man den gleichen Film an zwei unterschiedlichen Tagen am gleiche Sender über DVD-T angesehen hat, die Qualität zweimal stark unterschiedlich war, je nachdem was gerade auf den anderen Sendern am gleichen Kanal lief, musste das Videobild mehr oder weniger stark komprimiert werden. So sah die eine Szene ggf. einmal richtig gut aus und einmal hatte die gleiche Szene sichtbare Blöcke oder auf einmal ruckelt eine Kamerafahrt.

Der deutsche Staat hat also Kanäle K61 bis K69 in Rente geschickt und Band 20 wie folgt aufgeteilt:




5G

Da hier noch nichts final standardisiert ist, kann sich natürlich noch alles ändern. Grundsätzlich aber baut 5G auf 4G, also auf LTE+ auf. Was man dabei aber auf jeden Fall erreichen will gegenüber 4G ist:

- Die theoretisch max. Datenrate von1 GBit/s auf 10 GBit/s steigern.
- Die Latenz von durchschnittlich 10 ms auf unter 1 ms zu drücken.
- Den Energieverbrauch insgesamt um ca. 90% zu senken.

5G wird in ganz anderen Frequenzbereichen operieren, nämlich so um die 28 GHz, 38 GHz und 60 GHz. Das heißt natürlich auch, dass 5G überhaupt nicht davon profitiert, wenn man "irgendwas abschaltet", weil kein derzeitiger Mobilfunkstandard in diesem Bereichen operiert. LTE operiert derzeit bis max. 6 GHz (in Deutschland ist bei 2,7 GHz derzeit Schluss).

D.h. aber auch, das 5G nicht 4G verdrängen wird. Warum? Frequenzen oberhalb von 10 GHz sind kaum in der Lage Wände zu durchdringen. Willst du also 5G Empfang in einem Gebäude haben (im Büro, im Einkaufszentrum, etc.), dann geht das nur über eine in-House Sendestation (so eine Art WLAN Repeater für 5G), die dort eine eigenen Funkzelle aufmacht. Firmen und Geschäfte werden so was vielleicht betreiben, aber die wenigsten Leute werden sich so was für daheim holen (wird anfangs bestimmt auch ziemlich teuer sein, so ein Teil). 5G ist nicht als Ersatz für 4G gedacht, sondern als Ergänzung. Jedes 5G Gerät muss auch 4G-fähig sein, was ja angesichts der Ähnlichkeit der Standards auch gar kein so großes Problem darstellen wird.


Mein Fazit

Von einer Abschaltung von 2G oder 3G kann also höchstens 4G profitieren, aber 4G wird bald nur noch dort zum Einsatz kommen, wo 5G nicht verfügbar ist, da Mobiltelefone schon alleine aus dem Grund 5G immer bevorzugen werden, da es 90% weniger Energie kostet und somit den Akku schont. Das man UMTS abschalten will, das kann ich verstehen, denn zum einen ist es gar nicht zu LTE kompatibel, zum anderen gibt es schon lange keine Geräte mehr, die zwar UMTS aber kein LTE beherrschen, weswegen diese Frequenzen als LTE Frequenzen deutlich besser aufgehoben sind.

Es ist aber keineswegs so, dass LTE unter akuter Frequenzknappheit leidet, schon gar nicht wenn man UMTS abschaltet. Wie man im Nachtrag gleich sehen wird, wurden ja bereits weiter Frequenzen verteilt (DD II), die ja noch nicht einmal zum Einsatz kommen. Der einzige Grund GSM abzuschalten wären also die Betriebskosten und die dürften bei GSM aber sehr gering ausfallen, wenn es nur darum geht ein minimales, flächendeckendes GSM Netz zum Telefonieren am Leben zu halten. Denn GSM ist der kleinste gemeinsame Nenner aller Mobilgeräte. Ein SmartPhone, das nur UMTS kann, wird natürlich als SmartPhone unbrauchbar, wenn UMTS abgeschaltet wird, aber solange es GSM noch gibt, kann man wenigstens noch damit telefonieren und SMS senden.

Man kann ja die genutzten Frequenzen auf ein Minimum zurück fahren, denn wie man sieht, GSM und LTE vertragen sich wunderbar zusammen im gleichen Band. D.h. wenn man aus 90% der GSM Bänder einfach LTE macht, dann reichen auch die restlichen 10% noch dafür das GSM Netz flächendeckend am Leben zu halten. Aktuell schalten auch viele LTE Handies beim Telefonieren auf GSM um; entweder weil sie kein Voice-over-LTE beherrschen (das kam nämlich erst später, LTE sollte eigentlich ein reiner Datendienst sein) oder einfach nur um den Akku zu schonen (telefonieren über GSM braucht weniger Strom als über LTE), d.h schon alleine deswegen sollte man GSM nicht mit Gewalt töten.

Nachwort

Zwei Dinge sollte man vielleicht noch anmerken.

1) Alle Berechnungen bzgl. der frei werdenden Frequenzen, wenn man einen Standard abschaltet sind nicht ganz korrekt, das sie die Duplexlücke ignorieren. Beim FDD Verfahren existiert zwischen dem Uplink und dem Downlink eine Duplexlücke. Das ist so eine Art Sicherheitsabstand zwischen den beiden Frequenzbereichen. Dieser muss nicht komplett ungenutzt bleiben, kann aber auch nicht beliebig genutzt werden. Diese Lücke würde natürlich auch jeweils mit frei, war aber nicht Teil meiner Berechnungen.

2) Der deutsche Staat hat auch die Fernsehkanäle K49 bis K60 in Rente geschickt (die zweite digitale Dividende, aka DD II); das wurde bereits 2012 auf der Weltfunkkonferenz entscheiden und seit 2015 ist dieser Bereich versteigert und darf ab 2018 aktiv genutzt werden. Hierbei handelt es sich um LTE Band 28:

Band 28: 703-748 MHz (45 MHz) Uplink, 758-803 MHz (45 MHz) Downlink

Und dieser wurde wie folgt verteilt:

Ganz rechts im Bild, dort wo "DD I" und unten O2 steht, das ist bereits LTE Band 20, siehe Abschnitt zu LTE (die erste digitale Dividende).

Auch die LTE Bänder 8 und 32 wurden bereits in Deutschland versteigert.

Band 8: 880-915 MHz (35 MHz) Uplink, 925-960 MHz (35 MHz) Downlink
Band 32: 1452-1496 MHz (44 MHz) Downlink.

Wer jetzt fragt "Moment mal, wo ist denn bei Band 32 der Uplink?" Den gibt es nicht. Dieses Band hat nur einen Downlink. Der Uplink muss dabei über ein anderes Band erfolgen. Da Anbieter Nutzern meistens mehr Downlink als Uplink zugestehen entsteht irgendwann der Fall, das in einem Band (z.B. Band 3) der Downlink ständig dicht ist, obwohl der Uplink noch massig freie Kapazität hätte. Daher erlaubt es LTE auch, das Uplink und Downlink auf verschiedene Bänder aufgeteilt werden. So kann man also Nutzern ihren Uplink in Band 3 belassen und deren Downlink auf Band 32 verlegen.

Band 8 ist wie folgt verteilt:

Band 32 ist wie folgt verteilt:

Band 32 wird derzeit nicht genutzt, was hauptsächlich daran liegt, dass nur wenige Mobiltelefone überhaupt was mit diesem Band anfangen können. Denn der Standard verlangt keineswegs, dass jedes Mobiltelefon mit jedem Band zurecht kommt. Ich glaube Band 8 wird sogar bereits aktiv genutzt.

/Mecki


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Ist 2G(GSM) abschalten sinnvoll?

/mecki78 | 17.01.18 - 16:39
 

Re: Ist 2G(GSM) abschalten sinnvoll?

tg-- | 17.01.18 - 18:15
 

Re: Ist 2G(GSM) abschalten sinnvoll?

Pedrass Foch | 17.01.18 - 18:42
 

Re: Ist 2G(GSM) abschalten sinnvoll?

/mecki78 | 17.01.18 - 20:11

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