• Erläuterung des Aufbaus einer Mobilfunksendeanlage mit Antennen, Systemtechnik, Anbindung an das Strom- und Glasfasernetz.
• Mobilfunkbasisstationen sind Anlagen mit Antennen, die Funksignale von und zu Mobiltelefonen senden und empfangen.
• Die Komponenten einer Sendeanlage in einer grafischen Übersicht mit ausführlicher Erklärung der Funktion.

Mobilfunksendeanlagen, oft auch als Basisstationen bezeichnet, ermöglichen die moderne mobile Kommunikation. Sie sind erforderlich für die Bereitstellung von Sprach- und Daten-Diensten für eine stetig wachsende Anzahl von Nutzern und Anwendungen. Zudem zeigt die Entwicklung der Mobilfunkstandards einen klaren Trend zu höheren Datenraten und Kapazitäten, was den weiteren Ausbau der Netze notwendig macht.

Der Weg der Funksignale vom Smartphone ins Netz bis zum Empfänger

Eine Mobilfunkbasisstation ist eine ortsfeste Anlage mit Antennen, die Funksignale von und zu Mobiltelefonen sendet und empfängt. Sie steht in der Regel in der Mitte der Funkzellen und stellt die drahtlose Verbindung zwischen mobilen Geräten und dem Kernnetz des Mobilfunkanbieters her.

Grundlegender Aufbau einer Mobilfunksendeanlage

Eine Mobilfunksendeanlage besteht typischerweise aus mehreren Hauptkomponenten. Dazu gehören Antennen, die zum Senden und Empfangen von Funksignalen genutzt werden. Üblicherweise ist eine Basisstation mit drei oder mehr Antennen ausgestattet, von denen jede einen eigenen Sektor einer Funkzelle bedient. Diese drei Sektoren versorgen normalerweise drei gleich große räumliche Funkzellen-Bereiche. Ferner umfasst die Anlage ein Gehäuse, in dem die Steuerungs- und Sendeelektronik sowie die Stromversorgung und gegebenenfalls ein Kühlsystem untergebracht sind.

Antennen als wichtige Komponente einer Sendeanlage

Antennen (4) sind wesentliche Bestandteile einer Mobilfunksendeanlage. Ihre primäre Funktion besteht darin, elektrische Signale in elektromagnetische Wellen umzuwandeln (im Sendebetrieb) und umgekehrt elektromagnetische Wellen in elektrische Signale (im Empfangsbetrieb). Durch diese Transformation ermöglichen die Antennen die drahtlose Kommunikation zwischen der Basisstation und den Mobilfunkgeräten der Nutzer.

Sektorantennen: Das ist die häufigste verwendete Antennenart. Sie weisen eine flache, rechteckige Bauform auf. Sie sind so konstruiert, dass sie das Funksignal in einem bestimmten horizontalen Winkelbereich aussenden, der typischerweise zwischen 60 und 120 Grad liegt. In der Regel wird bei der Anordnung der Mobilfunkantennen ein sektorisierter Aufbau gewählt, bei dem drei Antennen um jeweils 120 Grad versetzt sind, wodurch in der Summe eine kreisförmige Versorgung von 360 Grad um die Basisstation erreicht wird.

Adaptive Antennen (Beamforming-Antennen): Adaptive Antennen (3), auch als Beamforming-Antennen bekannt, stellen eine moderne Weiterentwicklung in der Mobilfunktechnologie dar. Diese Antennensysteme verfügen über die Eigenschaft, die Richtung und die Form der von ihnen ausgesandten elektromagnetischen Wellen elektronisch anzupassen. Beamforming sorgt dafür, dass die Funksignale mit größerer Genauigkeit dort ankommen, wo sie gebraucht werden. Der Einsatz von adaptiven Antennen ermöglicht eine effizientere Nutzung der verfügbaren Frequenzressourcen, führt zu einer höheren Netzkapazität, insbesondere in modernen 5G-Netzen und gleichzeitig energiesparend.

Richtfunkantennen: Die Richtfunkantennen (2) haben eine charakteristische runde Bauform. Ihre primäre Funktion besteht darin, Funksignale stark zu bündeln und sowohl in eine Richtung zu senden als auch aus dieser Richtung zu empfangen. Richtfunkantennen werden hauptsächlich für die Realisierung von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen verwendet. Ihr Haupteinsatzgebiet ist die Anbindung der Mobilfunkbasisstation an das Kernnetz des Betreibers. Richtfunkantennen sind daher üblicherweise nicht auf das Gebiet ausgerichtet, das die Mobilfunkstation selbst versorgt. Ihre Funktion ist besonders relevant für die Übertragung von Daten über größere Entfernungen, insbesondere in Gebieten, in denen der Ausbau einer Glasfaser-Infrastruktur aufwendig oder unwirtschaftlich wäre.

Mobilfunkmasten oder Antennenträger (6) auf dem Dach

Die physische Bauart von Mobilfunksendeanlagen variiert in Abhängigkeit vom jeweiligen Standort und dem beabsichtigten Einsatzzweck. Eine Bauform sind freistehende Masten, an denen Antennen und die zugehörige elektronische Ausrüstung montiert werden. Diese Masten können unterschiedlich hoch sein und aus verschiedenen Materialien wie Stahl oder Beton gefertigt sein. Eine weitere gängige Bauart ist die Anbringung der Sendeanlagen auf Dächern von Gebäuden. In solchen Fällen werden die Antennen an einem Stahlrohr, einem sogenannten Antennenträger montiert. Die Systemtechnik wird oft in kleinen Gehäusen untergebracht, um den architektonischen Gesamteindruck Gebäudes zu bewahren.

Zusätzlich zu diesen überwiegend genutzten Bauformen gewinnen integrierte Lösungen, insbesondere im innerstädtischen Bereich, an Bedeutung. Diese kompakten Anlagen werden in die bestehende städtische Infrastruktur integriert, beispielsweise in Straßenlaternen, Bushaltestellen oder Litfaßsäulen.

Systemtechnik (7) ist das Herzstück einer Basisstation

Das eigentliche „Herzstück“ einer Basisstation befindet sich in einem Technikgehäuse, der neben der Steuerungs- und Sendeelektronik auch die Komponenten für die Stromversorgung enthält. Die Verbindung zwischen den Antennen und der Elektronik wird durch Verbindungskabel hergestellt, bei denen es sich um Koaxialkabel oder Glasfaserkabel handeln kann. Die Übertragungsstrecke von der Basisstation zum Kernnetz des Mobilfunkbetreibers erfolgt in den meisten Fällen über Glasfaserverbindungen.

Antennennahe Verstärker (5)

Die Funkeinheit übernimmt unter anderem das Senden und Empfangen von Signalen. Um Signalverluste in den Hochfrequenzkabeln, die zu den Antennen führen, zu minimieren, werden die Verstärker typischerweise in unmittelbarer Nähe der Antennen positioniert, oft unmittelbar unterhalb der Antenne. Diese antennennahen Verstärker sind von Bedeutung für die effiziente Übertragung der Funksignale. Durch die Platzierung der Verstärker in der Nähe der Antennen können die Signalverluste im Vergleich zu den ansonsten deutlich längeren Wegen der Hochfrequenzkabel zum Technikschrank signifikant reduziert werden. Dies führt zu einer verbesserten Effizienz der Sendeleistung und einer höheren Empfangsempfindlichkeit der Basisstation.

Glasfaseranschluss (8):

Ein Glasfaseranschluss ermöglicht die schnelle und zuverlässige Datenübertragung zwischen der Basisstation und dem restlichen Mobilfunknetz.

Stromversorgung (9)

Eine stabile und zuverlässige Stromversorgung ist für den unterbrechungsfreien Betrieb von Mobilfunksendeanlagen unerlässlich. Um den Betrieb auch bei Stromausfällen zu gewährleisten, sind Basisstationen teilweise mit Batteriespeichern ausgestattet. Diese Batterien ermöglichen es, dass die Anlage für eine begrenzte Zeit im Betrieb verbleiben kann. Gleichzeitig werden aus Sicherheitsgründen vermehrt autarke oder teilautarke Basisstationen gebaut, die nicht auf das Stromnetz angewiesen sind, sondern so weit möglich mit erneuerbaren Energien (Wind, Sonne) oder mit einer Brennstoffzelle betrieben werden.

Anzahl der Sendeanlagen hängt eng mit der Zahl der Nutzer zusammen

Mobilfunksendeanlagen ermöglichen die Kommunikation in unterschiedlichsten geografischen Umgebungen, von dicht besiedelten urbanen Zentren mit räumlich kleineren Funkzellen bis hin zu weitläufigen ländlichen Gebieten mit räumlich größeren Funkzellen. Die Größe der Funkzellen ist nicht statisch, sondern kann in Abhängigkeit der eingesetzten Frequenzen variieren. Die Anzahl der Funkzellen ist abhängig von der Siedlungsstruktur und der Nutzeranzahl. In städtischen Gebieten, in denen viele Nutzer gleichzeitig mobile Daten senden und empfangen, ist eine größere Anzahl von Basisstationen erforderlich, um eine adäquate Netzabdeckung und -kapazität zu gewährleisten.

Veröffentlicht am 23.05.2025