Was ist eine 3G-, 4G- oder 5G-Antenne?
Eine 3G-, 4G- oder 5G-Antenne ist ein wesentlicher Bestandteil von Mobilfunk-Basisstationen (auch „Zellen“ oder „Mobilfunkstandorte“ genannt). Sie dient dazu, Funkwellen zu senden und zu empfangen, um die drahtlose Kommunikation zwischen Geräten (Smartphones, vernetzte Objekte) und dem Netzwerk zu ermöglichen. Diese Antennen werden in der Regel auf Masten, Gebäudedächern oder speziellen Strukturen installiert und unterscheiden sich je nach Mobilfunkgeneration:
- 3G-Antenne (UMTS/HSPA): Wird für die dritte Mobilfunkgeneration eingesetzt und arbeitet hauptsächlich auf Frequenzen um 900 MHz, 1800 MHz und 2100 MHz. Sie unterstützt Datenraten bis ca. 42 Mbit/s (bei HSPA+). 3G-Antennen sind oft einfache MIMO-Systeme (Multiple Input Multiple Output) mit 2 bis 4 Elementen, bieten eine breite Abdeckung, aber begrenzte Leistung im Vergleich zu den nachfolgenden Generationen. Sie werden schrittweise zugunsten von 4G und 5G ausser Betrieb genommen.
- 4G-Antenne (LTE): Für die vierte Generation verwenden diese Antennen Frequenzen zwischen 700 MHz und 2600 MHz und integrieren Technologien wie 4×4 MIMO (bis zu 4 Sende-/Empfangsantennen). Sie ermöglichen theoretisch Datenraten von bis zu 1 Gbit/s und eine bessere spektrale Effizienz. In der Schweiz wurden viele 4G-Antennen so angepasst, dass sie 5G im NSA-Modus unterstützen (siehe entsprechender Abschnitt).
- 5G-Antenne (NR – New Radio): 5G-Antennen sind fortschrittlicher, mit Technologien wie Massive MIMO (bis zu 64 oder 128 Antennenelemente) und Beamforming (Signalbündelung in Richtung Nutzer). Sie arbeiten auf einem erweiterten Spektrum (von 600 MHz bis über 50 GHz, inkl. 3,5-GHz-Bänder in der Schweiz). Dadurch sind theoretisch Datenraten bis zu 10 Gbit/s möglich, bei geringer Latenz und massenhafter Gerätevernetzung. Im Gegensatz zu 3G/4G sind 5G-Antennen häufig „aktiv“ (mit integrierten Verstärkern und Prozessoren), was sie kompakter und leistungsfähiger macht.
In der Schweiz werden Antennen vom BAKOM (Bundesamt für Kommunikation) reguliert, mit Strahlungsgrenzwerten gemäss der NISV (Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung). 5G-Antennen können an denselben Standorten wie 3G/4G-Antennen betrieben werden, um die Ausbaukosten zu optimieren.
| Generation | Typische Frequenzen | Schlüsseltechnologien | Max. theoretische Datenrate | Typische Reichweite |
|---|---|---|---|---|
| 3G | 900–2100 MHz | Einfaches 2×2 MIMO | 42 Mbit/s | 5–10 km |
| 4G | 700–2600 MHz | 4×4 MIMO | 1 Gbit/s | 2–10 km |
| 5G | 600 MHz–52 GHz | Massive MIMO, Beamforming | 10 Gbit/s | 0.1–10 km (je nach Frequenz) |
Was ist eine Frequenz?
In der Telekommunikation bezeichnet die Frequenz die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde einer elektromagnetischen Welle, gemessen in Hertz (Hz). Sie bestimmt die „Geschwindigkeit“ der Wellenbewegung und beeinflusst direkt die Eigenschaften des Funksignals:
- Tiefe Frequenzen (<1 GHz): Zum Beispiel 700 MHz. Sie haben eine grosse Reichweite (mehrere Kilometer) und durchdringen Hindernisse (Wände, Bäume) gut. Ideal für die ländliche Abdeckung, jedoch begrenzt in der Datenrate, da die Bandbreite auf dieser Frequenz klein ist.
- Mittlere Frequenzen (1–6 GHz): Zum Beispiel 3,5 GHz in der Schweiz. Sie bieten ein Gleichgewicht zwischen Reichweite (einige hundert Meter bis 2 km) und hoher Datenrate.
- Hohe Frequenzen (>24 GHz, sogenannte Millimeterwellen – mmWave): Kurze Reichweite (100–500 m), empfindlich gegenüber Hindernissen, aber ermöglichen dank grosser Bandbreite sehr hohe Datenraten.
Je höher die Frequenz, desto höher die mögliche Datenrate dank der verfügbaren Bandbreite – jedoch nimmt die Reichweite ab. In 5G ermöglichen mehrere genutzte Frequenzbänder eine Anpassung des Netzes an unterschiedliche Anforderungen (Abdeckung vs. Geschwindigkeit).
Was ist eine Bandbreite?
Die Bandbreite (oder „Bandwidth“) ist der Frequenzbereich, der für die Datenübertragung zugewiesen wird, gemessen in MHz (Megahertz). Sie bestimmt die „Kapazität“ des Kanals: Je breiter sie ist, desto mehr Daten können gleichzeitig übertragen werden – der Datendurchsatz steigt.
Analogie: Stellen Sie sich eine Autobahn vor – die Frequenz ist die Fahrgeschwindigkeit, die Bandbreite ist die Anzahl Fahrspuren. Mehr Spuren bedeuten mehr Verkehr ohne Stau.
- In 4G: Typischerweise 20–40 MHz pro Träger, mit Durchsatz von ca. 100–300 Mbit/s.
- In 5G: Bis zu 120 MHz im Band 78 (3500 MHz) und bis zu 400 MHz im mmWave-Bereich – Datenraten bis zu 5–20 Mal höher.
Beispiel für 750 MHz (ideale Bedingungen, ein Nutzer):
| Bandbreite | Geschätzter Durchsatz in 5G |
|---|---|
| 10 MHz | 60–100 Mbit/s |
| 20 MHz | 120–200 Mbit/s |
| 30 MHz | 180–300 Mbit/s |
| 100 MHz | 600–1000 Mbit/s |
Die Bandbreite beeinflusst auch Latenz und Verbindungsdichte.
Was ist 5G?
5G (fünfte Generation von Mobilfunknetzen) ist der internationale Standard, der auf 4G folgt. Er wurde für hohe Leistung in Bezug auf Datendurchsatz, Latenz und Konnektivität entwickelt. Grundlage ist die 5G-NR-Norm (New Radio) des 3GPP.
Verbesserungen gegenüber 4G:
- Bis zu 100-fache Datenrate (Spitzenwerte von 10 Gbit/s),
- 30- bis 50-fach niedrigere Latenz (1–8 ms),
- Kapazität für 1 Million Geräte pro km² (vs. 10’000 bei 4G).
Anwendungsprofile:
- eMBB: Mobile Breitbanddienste (4K-Streaming, VR).
- mMTC: Massive Vernetzung (IoT, Sensoren).
- URLLC: Zuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenz (autonome Fahrzeuge, Fernchirurgie).
Auswirkungen: Unterstützung für Innovationen wie Smart Cities, Industrie 4.0, Telemedizin. In der Schweiz wird 5G seit 2019 schrittweise von Swisscom, Sunrise und Salt eingeführt.
Wie funktioniert 5G?
5G nutzt ein erweitertes Funkspektrum (600 MHz bis 52 GHz) und moderne Technologien, um seine Ziele zu erreichen. 700 MHz für breite Abdeckung, 1,8–2,6 GHz aus 4G-Zeiten als Kompromiss zwischen Reichweite und Geschwindigkeit, 3,5–3,8 GHz für hohe Datenraten mit Massive MIMO. Millimeterwellen (>24 GHz) für zukünftige Anwendungen.
Wichtige Technologien:
- Massive MIMO: Einsatz von Dutzenden bis Hunderten kleinen Antennen (z. B. 64T64R), um viele Nutzer gleichzeitig zu bedienen. Dadurch wird die Kapazität um das 5–10-Fache erhöht, Interferenzen reduziert.
- Beamforming: Dynamisches Bündeln des Signals in Richtung Nutzer, was Reichweite und Datenrate verbessert (20–30 % mehr Effizienz).
- Verdichtung: Mehr Kleinzellen in dicht besiedelten Gebieten.
- Reale Leistung: Datenraten bis zu 2 Gbit/s (<6 GHz), Latenz 1–8 ms.
5G Non-Standalone (NSA) vs. Standalone (SA)
- NSA: Nutzt die 5G-Funktechnik mit dem 4G-Kernnetz (EPC LTE). Schneller Rollout, höhere Datenraten, aber ohne alle 5G-Funktionen.
- SA: Reines 5G-Netz mit 5G-Core (cloudbasiert, virtualisiert). Volle 5G-Leistung: Netzslicing, massives IoT. In der Schweiz bietet aktuell nur Sunrise 5G SA an.
| Eigenschaft | 5G NSA | 5G SA |
|---|---|---|
| Abhängigkeit | Basierend auf 4G | Eigenständig |
| Rollout | Schnell, kostengünstig | Grosse Investitionen erforderlich |
| Leistung | Hohe Datenrate, mittlere Latenz | Sehr geringe Latenz, maximale Effizienz |
| Einsatzgebiete | Mobiles Breitband | IoT, kritische Anwendungen |
Latenz in 5G
Latenz ist die Zeit, die Daten brauchen, um von einem Punkt zum anderen zu gelangen – gemessen in Millisekunden (ms). In 5G ist sie deutlich niedriger als bei 4G (20–50 ms). Ziel ist 5–10 ms für allgemeine Anwendungen und 1 ms für kritische (URLLC).
Warum so schnell? Hohe Frequenzen (>24 GHz), Edge Computing (Verarbeitung nahe beim Nutzer) und Beamforming (gezieltes Signal) verkürzen die Reaktionszeit. Massive MIMO und Netzslicing erhöhen zusätzlich die Effizienz.
Wofür? Diese extrem niedrige Latenz ermöglicht autonomes Fahren (Reaktionen in Echtzeit), lagfreie Online-Games, Fernoperationen, automatisierte Industrie oder flüssige VR-Erlebnisse. Kurz: 5G macht die Zukunft schneller und zuverlässiger.
Ausbau in der Schweiz
In der Schweiz nutzen die Betreiber hauptsächlich:
- 700 MHz und 950 MHz: Für weite Abdeckung und gute Gebäudedurchdringung.
- 1,8–2,6 GHz: Für urbane und vorstädtische Zonen.
- 3,5 GHz: Für dichte Gebiete mit geringerer Gebäudedurchdringung. Ziel ist ein landesweiter Ausbau mit dieser Frequenz – erst dann wird eine wirklich stabile „echte“ 5G-Erfahrung möglich.
Millimeterwellen (>24 GHz) sind noch nicht eingeführt, aber für zukünftige Hochkapazitätsanwendungen geplant. Die nächste Frequenzvergabe ist für 2027 vorgesehen, mit Nutzung ab 2029. Die Kombination von niedrigen, mittleren und hohen Frequenzbändern erlaubt es 5G, vielseitige Anforderungen bezüglich Abdeckung, Datenrate und Verbindungsdichte zu erfüllen.
Wie nutzt man die interaktive Karte der Antennenstandorte von Sunrise, Swisscom und Salt?
Filter und Auswahloptionen
Wählen Sie frei die Anbieter (Swisscom, Salt und Sunrise), Technologien (3G, 4G und 5G), Typen (Aussen und Innen) und Frequenzen (von 700 MHz bis 3500 MHz) aus, die angezeigt werden sollen. Alle Kombinationen sind möglich. Klicken Sie auf die Schaltflächen, um jeden Filter zu aktivieren/deaktivieren. Die Schaltfläche „Alle“ zeigt alle Frequenzen an; wenn Sie eine spezifische Frequenz auswählen, wird diese automatisch deaktiviert.
Sie können auch auf die Suchtaste klicken, um nach einer Adresse, einer Station (spezifische Antenne) und auch nach dem PCI (Physical Cell Identifier) zu suchen. Wenn Sie nach einem PCI suchen, wird dieser nur bei den Antennen gesucht, die auf Ihrem Bildschirm sichtbar sind. Vergessen Sie also nicht, sich in die gewünschte Zone zu begeben, bevor Sie nach einem PCI suchen.
Sie haben auch eine Standort-Schaltfläche, um Ihre Position auf der Karte zu finden. Wenn Sie der Optionen-Block stört, können Sie ihn verkleinern, indem Sie auf die Schaltfläche „Reduzieren“ (oder „Einklappen“) klicken.
Abstrahlrichtung der Wellen und technische Daten der Antennen
Wenn Sie auf der Karte hineinzoomen und sich den Antennen nähern, wird der Funkkegel angezeigt, der die Ausbreitungsrichtung der Wellen sichtbar macht. Wenn Sie auf den Funkkegel oder die Antenne klicken, die Sie interessiert, erscheinen deren technische Daten, wie zum Beispiel:
- Der offizielle Name der Station und die verwendete Technologie (3G, 4G, 5G)
- Der Antennentyp: Aussen, Innen (Gebäude, Parking) und Tunnel
- Die verwendeten Frequenzen: 700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1400 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz, 3500 MHz
- Der Status des adaptiven Modus der 5G-Antennen
- Die Leistung jeder Antenne
- Die Höhe der Antennen über dem Boden
- Der PCI (Physical Cell Identifier), um zu wissen, mit welcher Zelle Sie verbunden sind
- Der Azimut, also der Richtungswinkel der Antennen
- Ihr Inbetriebnahmedatum
- Der offizielle Name der Station, der Kanton und die Koordinaten
- Die verwendete Technologie (3G, 4G, 5G)
- Der Antennentyp: Aussen (auf Gebäuden, Masten, am Strassenrand usw.), Innen (Gebäude, Parkhaus usw.) und Tunnel
- Die verwendeten Frequenzen: 700 MHz, 800 MHz, 900 MHz, 1400 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz, 3500 MHz
- Der Status des adaptiven Modus der 5G-Antennen
- Die Leistung jeder Antenne
- MIMO: eine drahtlose Kommunikationstechnologie, die mehrere Antennen verwendet, um Daten gleichzeitig zu senden und zu empfangen, um den Durchsatz und die Zuverlässigkeit des Signals zu verbessern.
- Die Höhe der Antennen über dem Boden und ihre absolute Höhe (Meter über Meer)
- Der PCI (Physical Cell Identifier), um zu wissen, mit welcher Zelle Sie verbunden sind
- Der Azimut (der Winkel der Ausrichtung der Antennen)
- Ihr Inbetriebnahmedatum
- Das Datum der Baubewilligung