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Base Transceiver Station

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UMTS- und GSM-900-Antennen auf einem Hochhaus in Würzburg

Die GSM-Basisstation oder englisch Base Transceiver Station (BTS) (engl. für Basis-Sende- und Empfangsstation, deutsch auch Mobilfunksender oder umgangssprachlich Handymast genannt) ist ein Netzelement im Base Station Subsystem des digitalen GSM-Mobilfunknetzes. Das Pendant zur BTS ist bei UMTS der Node B.

Die BTS versorgt unmittelbar eine Funkzelle. In der Praxis werden meist Basisstationen verwendet, die bis zu drei Funkzellen in sich vereinigen. Als Antennen werden deshalb meistens Sektorantennen benutzt, die gezielt beispielsweise einen 120° breiten Bereich, den sogenannten Sektor, versorgen.

Die Reichweite einer GSM-Basisstation ist systembedingt auf ca. 35 Kilometer beschränkt. Die Sendeleistung eines GSM-900-Funkschrankes liegt bei max. 50 Watt. In jeder Funkzelle können, je nach Ausbau und Hersteller der Basisstation, bis zu 12 Frequenzen genutzt werden. Die Basisstation dient hauptsächlich zur Übertragung über die Luftschnittstelle, die Steuerungs- und Überwachungsfunktionen werden weitgehend vom Base Station Controller (BSC) wahrgenommen.

Aufgaben

Zu den wesentlichen Aufgaben einer BTS gehören:

  • Aktivierung und Deaktivierung der zugewiesenen Funkkanäle
  • Verschlüsselung und Entschlüsselung
  • Verbindungskontrolle
  • Überwachung des Empfangspegels und der Empfangsqualität
  • Einstellung der Sendeleistung
  • Signalanpassung an die PCM-Schnittstelle, über die die Verbindung zum BSC erfolgt.

Standorte

Da in zellulären Mobilfunknetzen viele Sender für eine flächendeckende Versorgung benötigt werden, müssen viele Mobilfunksender an den unterschiedlichsten Standorten realisiert werden.

Dächer von Gebäuden

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Mobilfunksender auf Wohnhaus

Die meisten Mobilfunkstandorte befinden sich auf privaten oder öffentlichen Gebäuden. In der Regel wird dazu ein kleiner Stahlrohrmast – ggf. mit einer Steigleiter versehen – auf das Flach- oder Steildach aufgesetzt. In manchen Fällen werden die Antennen auch an der Fassade installiert. Eine Montage auf oder an Gebäuden, die dem Denkmalschutz unterstehen, ist nur in Ausnahmefällen möglich. Mit entsprechender Verkleidung aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) kann man die Maste und Mobilfunkantennen verstecken. Meist wird diese Tarnung als Schornstein ausgeführt, der sich in Farbe und Form der Schornsteine der Umgebung anpasst.

Kirchtürme

Auch Kirchtürme können Sendeeinrichtungen für den Mobilfunk tragen. Die Antennen werden in den meisten Fällen hinter den hölzernen Schallfenstern des Glockenturms montiert, so dass sie von außen nicht zu erkennen sind und seitens des Denkmalschutzes keine Beeinträchtigung darstellen. Aufgrund der Symbolik von Kirchtürmen wird mancherorts von einer Aufstellung von Antennen im Gotteshaus abgesehen, viele Bistümer und Gemeinden haben die Vermietung von kirchlichen Liegenschaften aus ethischen Gründen und umweltpolitischer Rücksicht auf die Nachbarschaft untersagt. Nicht selten ist dies kontraproduktiv, da Kirchtürme aus Sicht des Immissionschutzes oft die besseren (da höheren) Standorte wären und zu einer Entlastung der Nachbarschaft führen würden.

Wassertürme

Auf der Spitze von Wassertürmen können im Regelfall problemlos Sendeantennen für Mobilfunk installiert werden, da diese Bauwerke sehr massiv ausgeführt sind und oft schon für die Aufnahme von Antennen für Relaisstationen des BOS-Funks oder ähnlicher Funkdienste ausgelegt sind. Manchmal müssen aber Mobilfunkantennen aus Gründen des Denkmalschutzes oder der Ästhetik verkleidet werden. Bei ausgedienten Türmen oder Türmen mit ausreichenden Räumlichkeiten wird die Technikeinheit im Inneren des Turms untergebracht, ansonsten ist ein Container neben dem Turm erforderlich.

Schornsteine

In Industriegebieten und an Stellen, wo sich selten hohe Häuser befinden, werden Mobilfunkantennen gerne an vorhanden Schornsteinen angebracht. Häufig wird diese Möglichkeit von mehreren Mobilfunknetzbetreibern gleichzeitig genutzt, da es eine kostspielige Variante ist. Vielfach muss der Schornstein komplett saniert werden. Wenn die Nutzung des Kamins als Schornstein aufgegeben worden ist, stellt die Anbringung von Antennen eine genehmigungspflichtige Nutzungsänderung dar. Die Hauptnutzung wandelt sich dann von Kamin zu einem Antennenträger um, in seltenen Fällen kann diese Nutzung nicht genehmigungsfähig sein und seitens der Behörden untersagt werden.

Sendetürme und -maste

Mobilfunkmast

Nutzung bestehender Sendetürme

Mobilfunksendeeinrichtungen können häufig an bestehenden Sendetürmen (z. B. Fernseh- oder Fernmeldetürme) oder Sendemasten (z. B. Fernsehumsetzer) installiert werden. Prinzipiell können solche Einrichtungen auf allen Typen von Antennenträgern (auch auf gegen Erde isolierten, selbststrahlenden Sendemasten, die während des Sendebetriebs unter hoher HF-Spannung stehen) montiert werden, doch wird man, aus wartungstechnischen Gründen, keine Mobilfunksendeantennen an gegen Erde isolierten Sendemasten montieren. Je nach Bauart des Antennenträgers und verfügbarem Platz werden die Sendegeräte in einer vorhandenen Turmkanzel oder in einem Gebäude neben dem Turm untergebracht. Die Speisung von Mobilfunkantennen an gegen Erde isolierten Masten erfolgt wie die Speisung der ggf. vorhandenen Flugsicherheitsbefeuerung über ein im Innern des Windungsdrahts einer Drosselspule verlegten Kabels, wobei diese Drosselspule zusammen mit einem paralellgeschalteten Kondensator zwischen Mast und Erde gelegt wird und einen Sperrkreis für die am Mast anliegenden hochfrequenten Hochspannung bildet. Gelegentlich kann es vorkommen, daß der Sendeturm, an dem die Mobilfunkantennen angebracht werden sollen, unter Denkmalschutz steht. Dann sind die Antennen farblich so zu gestalten und so zu montieren, daß sie das Erscheinungsbildes des Turmes so wenig wie möglich beeinträchtigen. Grundsätzlich ist die Montage von Mobilfunkantennen an unter Denkmalschutz stehenden Sendetürmen zu begrüßen, denn durch die Vermietung solcher Bauwerke an Mobilfunkanbieter kann sehr wirtschaftlich ihre Erhaltung finanziert werden.

Spezielle Sendetürme für Mobilfunk

Häufig müssen für Mobilfunksender neue Antennenträger errichtet werden. Diese sind meist als freistehende Konstruktion aus Stahlbetonfertigteilen oder auch als freistehende Stahlrohr- oder Stahlfachwerkkonstruktionen ausgeführt. Abgespannte Maste können ebenfalls verwendet werden, doch werden sie in Deutschland hierfür im Regelfall nicht verwendet, da sie wegen der Pardunenfundamente einen erhöhten Platzbedarf aufweisen. Bei der Auswahl des Turmtyps ist zu beachten, daß Betontürme schwerer und teurer sind als Stahltürme vergleichbarer Höhe, dafür aber weniger Wartungsaufwand (Rostschutz) bedürfen, als diese. Zudem benötigen sie eine kleinere Standfläche und gelten auch wie die Stahlbeton-Fernmeldetürme der Deutschen Telekom als ästhetischer als Stahltürme. Die für Mobilfunksender errichteten Türme sind im Regelfall nicht höher als 70 Meter und sind so ausgelegt, daß sie neben den Antennen für den Mobilfunk auch Antennen für weitere Funkdienste tragen können. Am häufigsten hierbei sind kleine Richtfunkantennen für Richtfunkverbindungen zu größeren Zentralstationen, die sich zum Beispiel auf größeren Fernmeldetürmen, wie den Typen- und Sondertürmen der Deutschen Telekom, befinden können. Aber auch Antennen für Funkdienste, die nichts mit dem Mobilfunk zu tun haben, sind oft auf Sendetürmen für Mobilfunk anzutreffen, denn oft werden diese Standorte auch für leistungsschwache UKW- und TV-Sender ( zum Beispiel als Fernsehumsetzer ) genutzt. Im Unterschied zu größeren Fernmeldetürmen verfügen Mobilfunktürme üblicher Bauart nicht über hochgelegene Betriebsräume. Alle technischen Geräte sind, soweit möglich in einem Häuschen neben dem Turm untergebracht (Indoor-Variante). Bei kleineren Mobilfunkstellen kann die Technik auch in einem oder mehreren Schaltschränken neben den Antennenträger untergebracht sein ( Outdoor-Variante). Viele Antennenträger ab etwa 15 Meter Höhe besitzen runde oder eckige Wartungsplattformen für die Antennenanlagen. Häufig werden auf diesen Plattformen auch Antennen für Richtfunk aufgestellt, welche eine Weiterleitung der Verbindungsdaten zu einem gößeren Knoten dient. und können ggf. für andere Funkdienste oder die Anbringung von Flutlichtstrahlern oder Werbeanlagen mitgenutzt werden.

Es gibt auch zahlreiche Sonderkonstruktionen von Mobilfunktürmen. Während die Deutsche Telekom für ihr Mobilfunknetz ihre zahlreichen Fernmeldetürme als größere Netzknoten verwenden kann, mußten Telekom-Konkurrenten oft eigene Türme mit größerer Kapazität errichten, die diese Aufgabe erfüllen. Meistens sind diese Türme als 80 bis 100 Meter hohe, freistehende Stahlfachwerktürme ausgeführt. Es gibt aber auch Türme aus Fertigbetonteilen für diesen Zweck, wie die Vodaphon-Türme in Stuttgart-Vaihingen und Mannheim, die als stativartige Konstruktion aus Fertigbetonteilen errichtet wurden.

Einige Sendetürme für Mobilfunk wurden auf Wunsch der Gemeinde, auf deren Gebiet sie stehen, mit einer für die Öffentlichkeit über eine Treppe zugängliche Aussichtsplattform ausgestattet. In Deutschland findet man solche Türme in Schöppingen, Groß Reken Melchenberg, auf dem Schomberg und auf dem Gräbersberg in Alpenrod. Auch in Tschechien [1] gibt es einige derartige Türme.

Ein besonderer Mobilfunkturm ist auch der Richtfunkumsetzer Schongau, denn er ist im Unterschied zu anderen Mobilfunktürmen eine Holzkonstruktion.

Es gibt auch Mobilfunktürme, die in Ihrem Erscheinungsbild Bäumen nachempfunden sind. Solche Konstruktionen stehen in verschiedenen Varianten, je nach Klima des Aufstellungsorts in verschiedenen Versionen ( Palme, Kiefer, usw.) kommerziell zur Verfügung.

Für Großveranstaltungen, wie zum Beispiel den Weltjugendtag 2005 (hier nur auf dem Marienfeld bei Kerpen) oder das Oktoberfest, richten die meisten Netzanbieter auch zusätzliche Kanalkapazitäten durch Errichtung temporärer BTS ein. Hier werden Stahlmaste aufgestellt, die sich meistens mehrere Netzanbieter teilen. Häufig werden in der Nähe von Orten, an denen gehäuft Großveranstaltungen stattfinden, aber auch feste Mobilfunkstellen installiert.

Freileitungsmaste

Auch auf Freileitungsmasten werden häufig Sendeeinrichtungen für den Mobilfunk (gelegentlich inklusive Richtfunkanbindung zu einem größeren Netzknoten) installiert. Im Regelfall werden hierfür wegen der erforderlichen Höhe und aus statischen Gründen Maste von 380-kV-Leitungen verwendet, allerdings werden auch nicht selten insbesondere auf höheren und stabileren Masten von 220kV und 110kV-Leitungen Mobilfunkstationen eingerichtet. Maste von Bahnstromleitungen werden nur selten hierfür herangezogen, da diese meistens für 4 Leiterseile ausgelegten Konstruktionen eine geringere Tragfähigkeit als die meistens für mindestens 6 Leiterseile ausgelegten Maste des öffentlichen Stromnetzes haben.

Auch auf Masten von Freileitungen für Mittelspannung (10 - 30 kV) und sogar Niederspannung ( 0,4 kV) können Mobilfunkantennen für kleinere Mobilfunkstationen installiert werden, doch wird insbesondere ihre Montage auf Masten von Leitungen für Niederspannung wegen ihrer sehr geringen Tragfähigkeit nur in Sonderfällen, zum Beispiel für die Realisation von Mikrozellen durchgeführt.

Im Regelfall wird bei Freileitungsmasten für Mobilfunkantennen unterhalb der Leiterseile eine Plattform mit den Antennen eingerichtet. Die Sendegeräte finden meist Platz in einem kleinen Häuschen oder einem Schaltschrank unter oder neben dem Mast.

Gelegentlich werden Mobilfunkantennen auch auf der Mastspitze oberhalb der Leiterseile montiert, wofür ggf. auch eine kleine Plattform auf dem Mast installiert wird. Der Betrieb der Hochspannungsleitung darf durch den Mobilfunksendebetrieb nicht behindert werden. In manchen Fällen werden auch einzelne Hochspannungsmaste stillgelegter Hochspannungsleitungen zu Mobilfunktürmen umfunktioniert, in dem man sie – im Unterschied zu den anderen Masten der Leitung – nicht abbaut.

Mikrozellen

An bestimmten Punkten in den Innenstädten ist die Netzauslastung deutlich erhöht. Aus diesem Grund richten manche Netzbetreiber sogenannte Mikrozellen ein. Diese haben eine sehr eingeschränkte Reichweite von selten mehr als 200 Meter. Sie dienen lediglich dazu, benachbarte Funkzellen zu entlasten. Die Antennen werden in geringer Höhe beispielsweise an Fassaden von Gebäuden, in Leuchtreklamen, an Straßenlaternen oder auf Litfaßsäulen installiert.

Sogenannte Indoor-Mikrozellen (auch als Picozellen bezeichnet) kommen in stark frequentierten Gebäuden wie Einkaufszentren, Messehallen oder Flughafenterminals zum Einsatz.

Tunnel-Funkversorgung

Antenne zur Funkversorgung in der U-Bahn in Essen

Viele Netzanbieter wollen ihren Kunden auch unterirdisch eine Netzversorgung bieten. Hier werden meist mehrere U-Bahn-Stationen mit jeweils mehreren Antennen zu einer BTS zusammengefasst. Die Versorgung geschieht aufgrund der großen Entfernung und der damit verbunden hohen Dämpfungen des Mobilfunksignals in der Regel über ein optisches Repeaternetzwerk. Die Verteilung des (analogen) Mobilfunksignals erfolgt nicht über Koaxialkabel, sondern wird über Lichtwellenleiter realisiert. In einem zentralen Betriebsraum, in der die Basisstationen der Netzbetreiber und die Master-Unit untergebracht sind, wird das analoge HF-Signal elektrisch/optisch gewandelt und von dort aus über Lichtwellenleiter an die einzelnen Remote-Units verteilt, die das Signal optisch/elektrisch wieder zurückwandeln, verstärken und über Antennen bzw. Schlitzkabel abstrahlen. Eine weiterer Vorteil dieser Technik ist, dass mehere Remote-Units mit der gleichen Frequenz versorgt werden können, d. h. die Funkzelle kann sich über mehrere U-Bahn-Stationen erstrecken. Dadurch ist es möglich, Basisstationen einzusparen.

Sonstige Standorte

Manchmal werden Mobilfunkantennen auch an sehr ungewöhnlichen Standorten installiert. So wurde in Lichtenau auf dem Gelände der Firma LS telcom eine Base Transceiver Station installiert, die wie ein Nadelbaum aussieht. In den USA ist die Montage von Mobilfunkantennen an künstlichen Bäumen weit verbreitet.

Kritik

In vielen Fällen wird auch Kritik an der hohen Anzahl der Maste laut, die sich einerseits auf das Bild der Masten in der Natur beziehen, andererseits an der Sendeleistung, die zu einem vermehrten Elektrosmog führen soll. Vielfach wird auch kritisiert, dass jeder Mobilfunkbetreiber seine eigenen Sendemasten aufstellt und keine Absprachen zum Zusammenlegen mehrerer Sender auf einen Mast durchgeführt werden. Andererseits locken mögliche Mieteinnahmen viele, die Erlaubnis auf ihrem Grund oder Haus Antennen montieren zu dürfen, zu geben. Dies führt oft zu Differenzen mit der Nachbarschaft.

Je nach Gesetzeslage, hat die Politik mehr oder weniger Rechte regulierend einzugereifen. In Österreich hat die Politik vom baulichen oder im Landschaftsschutz relativ wenig Eingriffsmöglichkeiten, deshalb wollte das Bundesland Niederösterreich eine sogenannte Handymastensteuer ab 2006 einführen. Die Abgabe wurde allerdings nach einer Einigung mit den österreichischen Netzbetreibern noch vor ihrer erstmaligen Anwendung wieder abgeschafft.

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