Technik des Handys für Referat

[Ydnah 0]

Hi!

Ich müsste für ein Referat mal wissen wie genau ein Handy eigentlich Daten in Signale umwandelt.

Also die Übertragung selber ist ja verständlich. Aber womit erzeugt ein Handy diese Frequenzen / Signale und wie erkennt er sie.

Und was auch noch interessant währe ist, was genau alles bei einem Anruf passiert?

Ich wähle die Nummer. Diese wird wahrscheinlich irgendwie (wie?) zu einer Zentralen Vermittlungsstelle gesendet welche dann das Zieltelefon raussucht. Aber wie erkennt mein Handy nun genau WELCHES Handy das richtige Zielhandy ist? Bekommt jedes Zielhandy eine Anfrage, ob es das richtige ist oder wie?

[gte20 0]

Die eigentliche Leistung der Mobilfunkbetreiber besteht darin, mit einer begrenzten Anzahl von Frequenzen auszukommen, die eigentlich gerade für wenige hundert gleichzeitige Funkgespräche reichen würden. Denn das Frequenzband, das in Deutschland zum Beispiel für die beiden D-Netze reserviert ist - rund 25 MHz für jede Richtung - ist aufgeteilt in lediglich 124 nutzbare Kanäle.

Die Verfahren, mit denen man ein Zusammenbrechen des Netzes verhindert, verringern gleichzeitig die Belastung durch Elektrosmog. Besonders die tausende, voneinander unabhängige Funkzellen bestimmen diesen Effekt. Im Englischen nennt man Handys darum auch cellular phones.

Handys treten niemals direkt miteinander in Verbindung. Auch dann nicht, wenn sie sich unmittelbar nebeneinander befinden. Vielmehr kommunizieren sie ständig mit einer übergeordneten Funkstation, der sogenannten Basisstation.

Von dort aus wird das Gespräch zu einer übergeordneten Vermittlungsstelle per Festnetzleitung oder Richtfunkstrecke und von dort aus zu dem Hauptverbindungscomputer des Netzbetreibers weitergeleitet. Dieser Computer ist über den Standort aller Handys informiert und kann das Gespräch zu der Basisstation des Empfängers durchstellen. Dort werden auch die Gebühren berechnet. Damit der Hauptvermittlungsrechner immer weiß, wo sich alle Handys befinden, senden sie in regelmäßigen Abständen ein Ortungssignal.

Damit ein Gespräch zustande kommen kann, muss der Hauptverbindungsrechner des Netzbetreibers ständig darüber informiert sein, in welcher Funkzelle sich das Handy gerade befindet. Dazu meldet es sich zunächst beim Einschalten an und meldet sich anschließend in regelmäßigen Abständen beim Betreiber zurück. Erfolgen keine nennenswerten Ortsveränderungen, so werden lediglich in größeren Zeitabständen (etwa jede halbe Stunde) kurze Impulse von weniger als einer Sekunde ausgesendet.

Die Abstände werden kürzer, wenn man sich über größere Entfernungen bewegt und dabei Funkzellen wechselt.

Legen Sie ein eingeschaltetes Handy auf ein Radiogerät, dann können Sie diese Signale über einen längeren Zeitraum verfolgen.

Bei einem Mobilfunknetz sind sogenannte Funkzellen wie die Waben eines Bienenstocks angeordnet, eine Zelle ist immer von höchstens sechs weiteren Zellen umringt. Wenn nun ein Funknetz geschickt geplant wird, ist es mit nur sieben unterschiedlichen Frequenzen möglich, beliebig viele Funkzellen so einzurichten, dass niemals zwei Funkzellen aneinander stoßen, die dieselbe Frequenz benutzen. Auf diese Weise lässt sich die Kapazität des Funknetzes beliebig steigern, obwohl nur relativ wenige Funkfrequenzen zur Verfügung stehen.

Genau genommen arbeitet eine Basisstation im D-Netz gleichzeitig auf bis zu zwölf Frequenzen. Da aber die Betreiber jeweils über beinahe 90 Einzelfrequenzen verfügen, ist das Prinzip dennoch das gleiche.

Bei den D-Netzen können rund 50 Personen gleichzeitig in einer Funkzelle telefonieren. Je mehr potentielle Teilnehmer sich in einem Bereich befinden, desto kleiner muss diese Funkzelle werden. Am Meer kann eine Zelle bis zu 30-70 Kilometer groß sein, auf dem Land noch 10-15 und in der dichtbesiedelten Stadt ist sie höchstens noch 2 Kilometer groß. Auf manchen Messen sind spezielle Netze installiert mit Funkzellen, die in Hallen noch nicht einmal 50 m Durchmesser haben. Auch in einzelnen Wagen der ICE Züge sind solche Minisender eingerichtet um den Empfang zu verbessern.

Kein Wunder, dass in Deutschland rund 50 000 Basisstationen nötig sind, um die bestehenden Mobilfunknetze zu betreiben.

Um die Kapazität des Funknetzes zu erhöhen, wird jede Frequenz der D- und E-Netze von bis zu acht Teilnehmern gleichzeitig genutzt.

Dies ist möglich, weil sich die Daten der Gespräche für den Transport in digitale Pakete packen lassen. Da die Abstände zwischen den Paketen immer gleich sind, braucht das Handy oder die Basisstation immer nur jedes achte Paket entschlüsseln und zu einem Gespräch zusammenzusetzen. Wenn das Handy an die Basisstation sendet, nutzt es nur einen der acht Zeitabschnitte. Dadurch ergibt sich ein pulsierendes Sendesignal, bei dem ein Sendesignal alle 4,615 ms ausgesandt wird. Das entspricht rund 217 Pulsen pro Sekunde. Diese Frequenz von 217 Hz entspricht dem Ton, den Sie durch die Lautsprecher von Radio und Fernseher hören, wenn Sie ein Handy davor halten.

Die Leistung, mit der D-Netz Handys maximal senden dürfen, beträgt 2 Watt. Man könnte nun argumentieren, dass ein Handy nur 1/8 der Zeit tatsächlich sendet, also nur mit durchschnittlich 0,25 Watt. Diese Betrachtung ist allerdings sehr umstritten.

Die maximale Sendeleistung von Handys für das E-Netz beträgt dagegen nur 1 Watt, die schnurlosen DECT-Festnetztelefone senden mit 0,01-0,25 Watt.

Beim neuen UMTS-Netz (Universal Mobiles Telecommunications System) werden die Daten völlig anders übermittelt als bei den bisherigen Funknetzen nach GSM-Standard (Global System for Mobile Telecommunication).

UMTS soll ja nicht nur für Telefonate, sondern auch für Bildtelefonate und Multimediaanwendungen geeignet sein. Diese vielfältigen Möglichkeiten machen es notwendig, dass der Nutzer nicht immer nur auf einen Teil der Übertragungskapazität wie bei den GSM-Kanälen festgelegt ist. Eine flexible Aufteilung ist da erheblich sinnvoller.

Dies wird dadurch gewährleistet, dass alle Basisstationen auf derselben Frequenz senden. Es handelt sich um ein sehr breitbandiges Signal, das in jeder Richtung die gesamten 5 MHz eines UMTS -Netzbetreibers umfasst. Alle Gespräche und Informationen sind in dieses Signal eingebettet. Das Telefongespräch ist jetzt nicht mehr wie bei GSM einem schmalen Frequenzband zugeordnet, es versteckt sich vielmehr in einem Durcheinander von Signalen, das an ein völlig chaotisches Rauschen erinnert. Wenn das Netz nur wenige Teilnehmer nutzen, sind bei UMTS theoretisch bis zu 2 MBit pro Sekunde möglich, immerhin gut dreißigfache ISDN-Geschwindigkeit.

Dass die Basisstation oder das Handy aus diesem Durcheinander an Informationen überhaupt diejenige herausfinden kann, die für sie zutreffen, liegt an einer ausgefeilten Verschlüsselungstechnik. Jede Verbindung enthält einen Markierungscode, der sie eindeutig identifiziert. Und nur der Empfänger, der diesen Code kennt, kann das Signal aus dem Durcheinander herausfiltern und entschlüsseln.

Dieses Verfahren lässt sich vielleicht noch am ehesten mit dem sprachlichen Durcheinander auf einer Party vergleichen. Sprechen alle gleichzeitig, verschwindet die Information erst einmal im Gemurmel der Stimmen. Erst wenn man jemanden erkannt hat, Sichtkontakt hat und sich daher auf die Stimme konzentrieren kann, ist es möglich, die anderen Stimmen auszublenden.

Mit diesem Bild wird auch der große Vorteil gegenüber der GSM-Technik der D- und E- Netze deutlich. Wenn alle gleichzeitig reden, werden in kurzer Zeit viele Informationen bewegt. Spricht immer nur eine Person, ist die Informationsdichte viel geringer.

Trotzdem ist auch bei UMTS die Übertragungskapazität pro Funkzelle begrenzt. Um die Multimediaanwendungen auch einer großen Nutzerzahl verfügbar zu machen, sind noch wesentlich mehr Sendestationen notwendig als bei den bisherigen Funknetzen. Das engere Netz an Sendemasten hat aber auch den Vorteil, dass die Belastung je Sendemast weiter zurückgeht.

Hoffe dir ein Teil der Infos nähergebracht zu haben.

gruß gte20

[Guest coolsascha]

Also so was ist ja mal nicht schlecht...

sofort ausgedruckt...

thx auch von mir!!!

[gte20 0]

kein problemsolang ich helfen kann :mrgreen: