Dies ist die Geschichte des Mobilfunk, der Mobiltelefone, der zugehörigen Technologie und Industrie.

Kaum eine andere Technologie beeinflußt unser Leben so nachhaltig wie die Telekommunikation, vor allen der Mobilfunk. Wo immer wir uns aufhalten sind wir in der Lage jegliche Informationen zu bekommen und wir sind stets mit allem und jedem vernetzt mit dem wir wollen.

Was ist die Geschichte hinter dem Mobilfunk? Wie ist diese Technologie über die Jahrzehnte entstanden? Wir alle sprechen heute über 5G. Aber wissen wir was hinter dem Begriff steht und was 2G, 3G und 4G bedeuteten?

Mit dieser WebPage soll der Versuch unternommen werden diesen Werdegang aufzuzeichnen.

Grundlagen der Kommunikation

Grundlagen
Zunächst einmal wird erläutert was eigentlich Kommunikation ist und was die Kommunikation für uns bedeutet. Kommunikation ist ein Grundelement unseres Seins. Insofern hat die Telekommunikation großen Einfluss auf uns und unser Leben

Entwicklung der Drahtlosen Kommunikation

1746 – 1945 Entwicklung der drahtlosen Kommunikation
Bevor wir uns mit dem Mobilfunk beschäftigen stellen die Entwicklung der drahtlosen Kommunikation darg. Diese beginnt mit der Entdeckung der Elektrizität. Darauf baut sich die Telegrafie auf und letztlich die Entwicklung des Telefons. Durch die Entdeckung der elektromagnetischen Wellen entwickelte sich erst die Funk-Telegrafie und schließlich das Radio. Bis zum Beginn des zweiten Weltkrieg standen dann auch erste Sprechfunkgeräte zur Verfügung.

Es war jedoch nicht nur eine Reihe von Erfindungen, es waren auch neue Unternehmen die entstanden. Gleich nach der Entwicklung der Telegrafie entstanden erste Firmen, welche die notwendigen Geräte bauten als auch Unternehmen welche die Betreiber dieser Technologien waren. Zunächst war jedoch mit Ausnahme der USA der Betrieb von Telegrafie und Telefon noch in staatlicher Hand.

Das Autotelefon

1945 – 1980 Das Autotelefon
Der Mobilfunk beginnt nach dem zweiten Weltkrieg. Zunächst sind es keine zellularen Netzwerke. Stattdessen werden Verbindungen über wenige Funkkanäle zum Festnetz hergestellt. Die mobilen Telefone sind fast ausschließlich Autotelefone. In einer ersten Welle werden Gespräche nur handvermittelt. In Deutschland spricht man vom A-Netz. Ab den siebziger Jahren wird die Vermittlung automatisiert. Es entstehen Geräte der zweiten Welle welche man in Deutschland dem B-Netz zuordnet.

Die komplexe Funktionalität der Autotelefone wäre ohne Fortschritte der Elektronik nicht möglich gewesen. Maßgeblich für den rapiden Fortschritt waren vor allen die Erfindung des Transistors und später der Integrierten Schaltungen. Ende der siebziger Jahre war der Fortschritt so weit, dass man den Schritt hin zu sogenannten zellularen Mobilfunk schaffen konnte. Noch in den fünfziger Jahren wurde ein solches System als unmachbar angesehen.

1G Erste Generation Mobilfunk

1980 – 1990 1G Erste Generation Mobilfunk
Anfang der achtziger Jahre entstehen die ersten zellularen Netzwerke. Sie werden als 1G (erste Generation) bezeichnet. Die Hauptinnovation war die zellulare Struktur mit kleinen Zellen, welche die Kapazität der Netze dramatisch vergrößerte. Die Handhabung der Zellen erforderte verstärkten Einsatz von sogenannte Kontrollkanälen. In diesen wurde Information bereits digital übertragen. Die Übertragung der Sprache war jedoch immer noch analog mit Frequenzmodulation. Hauptvertreter dieser 1G Systeme waren das amerikanische AMPS System mit dem englischen Ableger TACS, das Skandinavische NMT System und in Deutschland das C-Netz.

Mit den ersten zellularen Systemen entstanden erstmals private Netzbetreiber. Vor allen in den USA waren es zunächst zahllose Anbieter in den verschiedenen Metropolregionen und die sogenannten „Baby Bells“ welche parallel auch Anbieter der Telefonnetze waren. Auch in England entstand der erste private Anbieter, Racal der sich später Vodafone nannte.

2G Zweite Generation Mobilfunk

1990 – 2000 2G Zweite Generation Mobilfunk
Bereits in den achtziger Jahren nahm man sich in Europa vor ein einheitliches Mobilfunksystem zu schaffen. Hierfür standen neue Bänder bei 900 MHz bereitgestellt. Es entstand eine Gruppe namens GSM welche den Standard definierten. Es wurde ein digitale Standard, d.h. auch die Sprachsignale wurde digitalisiert und codiert um mehr Kapazität durch Zeitschlitz-Verfahren (TDMA) zu gewinnen. 1987 einigt man sich auf ein solches System welches dann ab 1991 in Europa eingeführt wurde.

In den USA führte man ebenfalls ein digitales System ein um das AMPS System in der Kapazität zu verbessern. Auch hier kam TDMA zum Einsatz. Parallel dazu entwickelte die junge Firma namens Qualcomm ein digitales System welches auf einem völlig neuen Verfahren beruhte: CDMA. Einige Operatoren führten dies 1995 in den USA ein.

Mit 2G kamen die Handgeräte welche man in Deutschland als Handies bezeichnete. Sie wurden immer kleiner und günstiger. Mobilfunk wandelte sich zu einem Consumer Geschäft. Nicht nur Geschäftsleute benutzten nun Mobiltelefone sondern auch einfache private Nutzer, sogar Jugendliche.

Die Industrie, vor allen die Halbleiterindustrie macht enorme Fortschritte. Man entwickelte spezielle Integrierte Schaltungen sogenannte ASICS um die komplexen Funktionen des digitalen Mobilfunks zu realisieren. In ganz Europa wird das Mobilfunkgeschäft privatisiert und es gibt viele neue private Mobilfunkbetreiber. In den USA konsolidiert sich das Mobilfunkgeschäft. Wo es zunächst nur lokale Betreiber gab, entstehen nun landesweite Mobilfunknetze welche nur noch von einer Handvoll Mobilfunkbetreiber beherrscht werden. Das Mobilfunkgeschäft wird global.

Neben den zellularen Netzen entsteht auch das Satellitentelefon, welches sich allerdings als nicht profitabel erweist. Dennoch überlebte es bis zum heutigen Tag.

Ab der Jahrtausendwende entsteht eine neue Art von Telefon, das Featurephone. Die Hersteller integrieren mehr und mehr zusätzliche Funktionen in das Telefon um seinen Wert und Nutzen zu erhöhen. Hierbei entsteht auch ein neuer digitale Standard namens Bluetooth, mit dem man ein Featurephone mit externen Geräten verbinden kann. Schließlich verbindet man auch das Internet mit dem Mobilfunk. Hierzu erweiterte man den GSM Standard, damit er über höhere Datenraten und auch über Packet-Switched Networking den Internetzugang ermöglicht. Man spricht von 2,5 G.

3G Dritte Generation Mobilfunk

2000 – 2010 3G Dritte Generation Mobilfunk
Bereits in den Neunzigerjahren bemühte sich die ITU einen gemeinsamen globalen Mobilfunkstandard zu spezifizieren den man IMT2000 nannte. Allerdings gab es keine Einigung auf einen solchen Standard. Zwei Standardisierungsorganisationen wurden gegründet: 3GPP welche den GSM Standard weiterentwickelten und 3GPP2 welche den Qualcomm basierten CDMA Standard voranbrachten. Beide entwickelten unterschiedliche 3G Systeme. Der GSM Nachfolger nannte sich UMTS und basierte auf Wideband CDMA welches auch in Japan nutzte. Qualcomm und die 3GPP2 entwickelten CDMA2000. Beide Systeme wurden zu IMT2000 Standards und die Welt blieb noch für eine weitere Dekade geteilt.

UMTS hatte einen späten Start, obwohl es schon 1999 spezifiziert wurde. Erst ab Mitte der Nullerjahre begann man die Netze aufzubauen aber der Erfolg blieb zunächst aus. Erst als man die Datenraten von UMTS durch die Einführung von HSDPA merklich erhöhte nahm 3G Fahrt auf. Dies wurde vor allen durch die neuen Smartphones getrieben die vor allen nach dem Erscheinen des iPhones den Markt zu beherrschen begannen und mehr und mehr nach Übertragung von Daten verlangten.

Parallel zu 3G entwickelte sich ein nicht zellularer Standard zur Übertragung von Daten: WLAN. In WLAN setzte erstmals eine neue fortschrittliche Übertragungstechnik ein: OFDM. Sie erlaubt die effizienteste Datenübertragung und somit höchste Übertragungsdaten.

4G Vierte Generation Mobilfunk

2010 – 2020 4G Vierte Generation Mobilfunk
Wieder war es die ITU die die Ziele für die nächste Generation Mobilfunk festlegte. Das Wesentliche Merkmal von 4G war hierbei dass dieses Netz rein IP-basiert sein sollte, eine hohe Effizienz und eine Datenrate von 100 Mbit/s haben sollte. Eine solch ungeheure große Datenrate konnte nur durch OFDM basierte Übertragung realisiert werden. So entstand OFDMA als neuer Übertragungsstandard. OFDM ermöglichte es die Bandbreite der Kanäle auf bis zu 20 MHz zu vergrößern. 3GPP nannte diesen Standard LTE (Long Term Evolution). Ein von 3GPP2 und Qualcomm definierter Standard für 4G konnte sich nicht durchsetzen. Stattdessen gab es ein rivalisierendes System namens WiMAX welches von der PC/IEEE Welt in die Mobilfunkwelt eindrang. Allerdings konnte sich WiMAX trotz Support durch Intel nicht durchsetzen.

Die Mobilfunkbetreiber setzten LTE ab 2010 nach und nach ein. Damit löste LTE bald 3G basierte Übertragungen ab. Das Smartphone setzte sich durch und das Featurephone verlor an Bedeutung. Datendienste dominierten ab 2009 die Übertragung. Das Smartphone und seine APPS führten zu einem Exponentiellen Wachstum der Datenübertragung.

LTE Advanced erhöhte die Datenrate noch einmal erhöht bis auf theoretische 1 Mbit/s. Dies geschah durch Einsatz von Mehrantennentechnologie (MIMO) und Kanalbündelung.