Mobiles Internet von GSM bis LTE

Mobiles Internet ist Internetzugang über ein Mobilfunknetz statt über ein Kabel. Die Daten wandern per Funk zwischen Endgerät und Basisstation. Dafür braucht das Gerät einen Mobilfunkempfänger und eine SIM-Karte, die es im Netz des Anbieters identifiziert.

Seit den 1990er-Jahren entwickelte sich die Technik von der langsamen GSM-Datenverbindung über UMTS bis zu LTE. 2G, 3G und 4G bezeichnen die Generationen dieser Standards; sie unterscheiden sich vor allem in der Übertragungsgeschwindigkeit. Wer ein Gerät oder einen Tarif wählt, sollte wissen, welche Technik verbaut ist und welche Geschwindigkeit sie tatsächlich liefert.

Was mobiles Internet vom Festnetz unterscheidet

Mobiles Internet und das Internet am heimischen Router übertragen Daten auf unterschiedliche Weise. Beim Festnetz fließen die Daten durch ein Kabel, etwa eine Glasfaser- oder DSL-Leitung. Beim mobilen Internet übernimmt ein Funknetz den Transport: Das Endgerät sendet und empfängt die Daten über eine Antenne, die mit der Basisstation des Netzbetreibers kommuniziert.

Daraus ergeben sich zwei praktische Unterschiede. Zum einen hängt die Übertragungsqualität von der Entfernung zur nächsten Basisstation und von Hindernissen wie Gebäuden ab. Zum anderen braucht das Endgerät einen Empfänger für die jeweilige Funktechnik. In modernen Smartphones ist dieser Empfänger fest eingebaut; ältere Notebooks oder Desktop-PCs lassen sich mit einem USB-Surfstick nachrüsten, in den eine SIM-Karte eingelegt wird.

Die SIM-Karte ist der Schlüssel zum mobilen Internet. Sie identifiziert das Gerät im Netz des Anbieters und ordnet ihm den gebuchten Tarif zu. Geräte ohne SIM-Kartenfach, etwa viele Notebooks, benötigen deshalb einen Surfstick. Zusätzlich braucht jedes Gerät einen Browser, um Webseiten darzustellen; bei Smartphones und Tablets ist er in der Regel vorinstalliert.

WLAN ist eine andere Technik. Zwar sind Sie mit einem Laptop am WLAN-Hotspot ebenfalls kabellos unterwegs, doch das WLAN-Signal überbrückt nur die kurze Strecke zum Router. Der eigentliche Internetzugang läuft danach über ein Kabelnetz. Beim mobilen Internet übernimmt dagegen das Mobilfunknetz den gesamten Transport.

Welche Geräte mobiles Internet empfangen

Fast alle heutigen Smartphones und Tablets können mobiles Internet empfangen. Die Mobilfunkmodule sind fest eingebaut und unterstützen mehrere Standards, sodass das Gerät automatisch das schnellste verfügbare Netz wählt. Auch neuere Notebooks haben oft ein eingebautes Modem; bei älteren Modellen lässt sich ein Surfstick nachrüsten.

Prüfen Sie im Datenblatt, welche Mobilfunkstandards das Gerät unterstützt. Geräte ohne UMTS beherrschen nur das langsamere GPRS oder EDGE; das reicht allenfalls, wenn Sie sehr selten unterwegs online gehen. Wer regelmäßig surfen möchte, wählt ein Gerät mit UMTS oder LTE. Heute gehört LTE bei neuen Smartphones zur Grundausstattung. Sehr alte Modelle können gar kein mobiles Internet empfangen.

Mobilfunkstandards und Übertragung

Mobiles Internet funktioniert grundsätzlich so, dass das Endgerät Daten über ein Funknetz sendet und empfängt. Wenn Sie unterwegs eine Webseite abrufen, lädt das Gerät Daten aus dem Netz herunter; beim Versenden einer E-Mail lädt es Daten in das Netz hoch. Der Download ist in der Regel schneller als der Upload, weil die meisten Nutzer mehr Daten abrufen als versenden.

Damit alle Geräte und Netze zusammenarbeiten, gibt es einheitliche Standards. Organisationen wie das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI) und das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) legen einheitliche Standards für den Mobilfunk fest. Ohne diese Normung könnte jeder Hersteller ein eigenes System bauen, und ein Handy aus Deutschland würde im Netz eines anderen Anbieters oder Landes womöglich nicht funktionieren. Die Standards werden in Generationen eingeteilt. Die erste Generation war analog und ist längst abgeschaltet. Die zweite bis fünfte Generation wird heute genutzt, wobei der Ausbau der fünften noch läuft. Gleichzeitig schalten viele Netzbetreiber die älteren Netze 2G und 3G nach und nach ab. Die sechste Generation befindet sich bereits in der Planung.

Die Entwicklung von GSM zu UMTS

Die Geschichte des mobilen Internets beginnt mit GSM. In den Anfangsjahren des Internets war für den Zugang zwingend ein Telefonanschluss nötig. Die Daten wanderten durch das Festnetz. Der Mobilfunk entwickelte sich zunächst unabhängig davon, bis beide Techniken in den 1990er-Jahren zusammengeführt wurden. GSM, die Abkürzung für Global System for Mobile Communications, war das erste digitale Mobilfunknetz und wurde in Deutschland als D- und E-Netz aufgebaut. Es gehört zur zweiten Generation (2G) und war ursprünglich für Telefonate gedacht.

Die Datenübertragung lief anfangs über eine CSD-Verbindung (Circuit Switched Data). Dabei wird für die gesamte Dauer der Verbindung ein Funkkanal belegt, ähnlich wie bei einem Telefonat. Alle Teilnehmer einer Funkzelle teilten sich die verfügbare Datenrate. Dadurch erhielt jeder nur einen virtuellen Funkkanal. Die Geschwindigkeit war in der Praxis sehr langsam. Heutige Webseiten sind oft mehrere Megabyte groß.

Weil diese Geschwindigkeit für das Internet nicht ausreichte, kamen Erweiterungen auf den Markt. GPRS (General Packet Radio Service) verändert die Übertragung grundlegend. Statt einen Funkkanal dauerhaft zu belegen, werden die Daten in Pakete zerlegt, einzeln übertragen und beim Empfänger wieder zusammengesetzt. Der Funkkanal wird nur dann genutzt, wenn tatsächlich Daten fließen. Dadurch sind mehrere Teilnehmer gleichzeitig auf derselben Frequenz aktiv, und die Geschwindigkeit steigt deutlich an.

EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) ist eine weitere Erweiterung des GSM-Netzes. Durch ein zusätzliches Modulationsverfahren werden die Daten dichter gepackt, sodass höhere Übertragungsraten möglich sind. EDGE galt als Zwischenschritt zu UMTS und wurde in ländlichen Gebieten zeitweise als Ersatz genutzt, weil der UMTS-Ausbau dort langsamer vorankam.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ist der Mobilfunkstandard der dritten Generation (3G). Er wurde entwickelt, um neben Telefonie auch schnelles mobiles Internet zu ermöglichen. In Deutschland ist UMTS der bekannteste Vertreter dieser Generation, weshalb mobiles Internet oft mit UMTS gleichgesetzt wird. Die Erweiterungen HSDPA und HSUPA, zusammen HSPA genannt, steigern die Geschwindigkeit weiter: HSDPA beschleunigt den Download, HSUPA den Upload. Mit HSPA sind Übertragungsraten möglich, die an DSL heranreichen.

Der Sprung zu LTE

LTE (Long Term Evolution) gehört zur vierten Generation (4G), wurde anfangs aber auch als 3,9G bezeichnet. Anders als UMTS kann LTE verschiedene Bandbreiten nutzen und erreicht damit deutlich höhere Geschwindigkeiten. Im Download sind je nach Ausbau hohe Übertragungsraten möglich. In der Praxis liegen die Werte jedoch niedriger. Die Weiterentwicklung LTE Advanced soll sogar bis zu 1 GBit/s erreichen, ist aber noch nicht flächendeckend verfügbar.

Der Ausbau von LTE erfolgte schrittweise. Zunächst wurde mobiles Internet mit LTE vor allem im D-Netz angeboten, während das E2-Netz LTE als feste Alternative für zu Hause nutzte. D-Netz und E-Netz sind die traditionellen Bezeichnungen für die deutschen Mobilfunknetze. Inzwischen ist LTE in Deutschland weit verbreitet, und die Netzbetreiber bauen parallel die fünfte Generation (5G) auf. Für Nutzer älterer Geräte ist der laufende Abschaltprozess von 2G und 3G der wichtigere Punkt: Ein Gerät, das nur GSM oder UMTS beherrscht, verliert nach und nach den Zugang zum mobilen Internet.

Geschwindigkeiten im Vergleich

Die Download-Geschwindigkeiten der einzelnen Technologien unterscheiden sich deutlich. Die Praxiswerte liegen dabei stets unter den theoretischen Maxima, weil sich mehrere Teilnehmer eine Funkzelle teilen und Entfernung sowie Hindernisse die Übertragung dämpfen. Von GSM über GPRS und EDGE bis zu UMTS, HSPA und LTE steigen die Übertragungsraten stetig an. Während GSM nur sehr niedrige Raten erreicht, bieten GPRS und EDGE bereits höhere Übertragungsraten. UMTS und HSPA ermöglichen dann deutlich schnellere Verbindungen, und LTE setzt noch einmal einen großen Sprung nach oben. LTE Advanced erreicht sogar noch höhere Raten.

Leitungsvermittelt bedeutet, dass ein Funkkanal für die gesamte Verbindung belegt wird, wie bei einem Telefonat. Paketvermittelt bedeutet, dass die Daten in Paketen übertragen werden und der Kanal nur bei aktivem Datentransfer genutzt wird. HSPA machte den größten relativen Sprung und steigerte die UMTS-Geschwindigkeit deutlich. LTE liegt in der Praxis noch einmal deutlich darüber. Wer heute ein Gerät kauft, sollte LTE unterstützen, sonst ist mobiles Internet nur mit deutlichen Einschränkungen nutzbar.