Funkspektrum
Das Funkspektrum ist der Bereich elektromagnetischer Wellen, über den Geräte drahtlos Daten austauschen – von Radio über Mobilfunk bis WLAN. Weil dieser Bereich begrenzt ist, teilen Staaten ihn in Abschnitte auf und versteigern oder vergeben sie an Netzbetreiber.
Jede drahtlose Verbindung funktioniert über unsichtbare Wellen, die sich durch die Luft bewegen. Diese Wellen schwingen unterschiedlich schnell. Die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde nennt man Frequenz, gemessen in Hertz. Das Funkspektrum ist die geordnete Reihe aller Frequenzen, die man für drahtlose Übertragung nutzen kann. Man kann es sich wie eine sehr lange Klaviertastatur vorstellen: ganz links die langsam schwingenden, tiefen Töne, ganz rechts die schnellen, hohen. Radiosender, Handynetze, WLAN, GPS und Satelliten sitzen jeweils auf ihren eigenen Tasten und dürfen sich nicht ins Gehege kommen.
Ein knappes Gut, das Milliarden kostet
Das Funkspektrum lässt sich nicht vermehren. Man kann eine Autobahn verbreitern oder ein weiteres Glasfaserkabel verlegen, aber keine neuen Frequenzen erfinden. Der nutzbare Bereich reicht ungefähr von einigen Kilohertz bis in den Bereich von hundert Gigahertz. Alles darin ist bereits verplant. Genau diese Knappheit macht Funkfrequenzen so wertvoll.
Deshalb versteigern Staaten Nutzungsrechte an Netzbetreiber. Die deutsche 5G-Auktion von 2019 brachte rund 6,5 Milliarden Euro ein, die UMTS-Versteigerung im Jahr 2000 sogar etwa 50 Milliarden Euro. Diese Summen tauchen regelmäßig in Wirtschaftsnachrichten auf. Sie belasten die Bilanzen der Telekomkonzerne über Jahre und beeinflussen, wie schnell neue Netze gebaut werden.
Ein zweiter Grund für die Regulierung ist technischer Natur. Senden zwei Anlagen gleichzeitig auf derselben Frequenz am selben Ort, stören sie sich gegenseitig. Im schlimmsten Fall fällt der Flugfunk aus oder ein Rettungsdienst erreicht seine Leitstelle nicht. Ohne verbindliche Aufteilung wäre der Funkverkehr ein einziges Durcheinander.
Warum hohe Frequenzen schnell, aber kurzatmig sind
Das Spektrum wird in Bänder unterteilt, also in Abschnitte mit festen Grenzen. Ein Band wie 800 Megahertz oder 3,6 Gigahertz gehört jeweils einem Betreiber für eine bestimmte Region und eine bestimmte Zeit. Innerhalb seines Bandes darf er senden, außerhalb nicht. Die Bundesnetzagentur überwacht das in Deutschland und kann Verstöße ahnden.
Entscheidend ist der Zielkonflikt zwischen Reichweite und Tempo. Niedrige Frequenzen haben lange Wellen. Sie durchdringen Wände und Wälder gut und reichen viele Kilometer weit. Dafür transportieren sie pro Sekunde weniger Daten. Hohe Frequenzen sind umgekehrt: sehr viel Datenrate, aber schon eine Hauswand oder Regen kann das Signal stoppen.
Deshalb kombinieren Mobilfunknetze mehrere Bänder. Auf dem Land sorgen niedrige Frequenzen dafür, dass überhaupt Empfang da ist. In der Innenstadt oder im Stadion liefern hohe Frequenzen aus vielen kleinen Antennen die nötige Kapazität. Ein häufiger Irrtum ist, 5G sei automatisch ein bestimmtes Frequenzband. 5G ist ein Übertragungsverfahren und läuft je nach Ausbau auf ganz unterschiedlichen Frequenzen.
Vom WLAN-Router bis zur Weltfunkkonferenz
Im Alltag begegnet dir das Funkspektrum jeden Tag, meist unbemerkt. Dein WLAN-Router bietet zwei Bereiche an: 2,4 Gigahertz reicht weiter durch die Wohnung, 5 Gigahertz ist schneller, aber empfindlicher. Bluetooth-Kopfhörer nutzen ebenfalls 2,4 Gigahertz, weshalb sie in vollen Zügen manchmal stocken. Diese Bänder sind lizenzfrei, jeder darf sie nutzen, und entsprechend voll sind sie.
In den Nachrichten taucht der Begriff vor allem bei Frequenzauktionen und bei Streit um die Verteilung auf. Rundfunkanstalten, Mobilfunker, Militär und Satellitenbetreiber konkurrieren um dieselben Abschnitte. Alle drei bis vier Jahre verhandelt die Weltfunkkonferenz der Vereinten Nationen, welches Band weltweit wofür gedacht ist. Ohne diese Abstimmung würde ein Handy im Ausland schlicht nicht funktionieren.
Auch für KI-Themen ist das Spektrum relevant. Große Sprachmodelle laufen in Rechenzentren, die Antwort muss aber zum Gerät des Nutzers gelangen. Selbstfahrende Autos, vernetzte Fabriken und Drohnen brauchen zuverlässige Funkverbindungen mit geringer Verzögerung. Für Industrieanlagen vergibt die Bundesnetzagentur inzwischen eigene Frequenzen für private Campusnetze auf dem Firmengelände.