Das UMTS-Netz wird in Deutschland abgeschaltet

Das UMTS-Zeitalter in Deutschland startete im Jahr 2000 mit einem Paukenschlag: Fast 100 Milliarden D-Mark (rund 50,8 Milliarden Euro) spülte die Auktion der 2100-MHz-Frequenzen dem Finanzminister als außerplanmäßige Einnahme in die Kasse.

Diese finanzielle Bürde sollte das UMTS-Netz sein ganzes Leben lang belasten. Wegen der immens teuren Lizenzen fehlte den Netzbetreibern im Anschluss das Geld für den Ausbau der Mobilfunktechnik, das UMTS-Netz blieb zeitlebens lückenhaft. Die überhöhten Lizenzgebühren zahlen die Kunden mit den im internationalen Vergleich teuren Mobilfunktarifen noch heute ab.

Verglichen mit den aktuellen Kenndaten war das UMTS-Netz zu Beginn noch richtig lahm. Damals galten mobile 384 kBit/s aber als schnell, selbst die damals gerade gestarteten DSL-Anschlüsse schafften nur 768 kBit/s. Vergleichsmaßstab war das 2G-Netz mit 56 kBit/s, ab 2006 mit EDGE und 200 kBit/s. Das Smartphone-Zeitalter startete behäbig: Das erste iPhone konnte noch nicht einmal 3G – die Telekom baute dafür ihr 2G-Netz flächendeckend von GPRS auf EDGE aus.

Allerdings wusste kurz nach der Jahrtausendwende zunächst niemand, was man mit einer so schnellen mobilen Datenverbindung anfangen sollte. Es begann die Suche nach der „Killerapplikation“, der nützlichen Anwendung, die die deutschen Kunden für UMTS begeistern sollte.

Heißer Kandidat war damals Videotelefonie, und so zeigten die Mobilfunkausrüster in ihren ersten Testinstallationen vor der Jahrtausendwende erst einmal Videoübertragungen aus fahrenden Kleinbussen. Allerdings bot die Telekom ihre ISDN-Videotelefone fürs Festnetz schon zu dieser Zeit wie sauer Bier an und fand kaum interessierte Kunden, die rund 500 D-Mark für ein Telefon mit Kamera und Display hinlegen wollten. In Quizshows im Privatfernsehen wurden die klobigen Geräte werbewirksam an den Mann und die Frau gebracht.

Erst mit der Einführung von HSPA ab 2005 ließen sich im UMTS-Netz in Deutschland Datenraten von 3,5 MBit/s erzielen. In den folgenden Jahren stieg die mögliche Datenrate mit HSPA+ auf bis zu 42,2 MBit/s. Als allerdings  2010 die neue Mobilfunktechnik LTE auf den Markt kam, wurden die Karten neu gemischt. Das Interesse an Datenübertragungen wuchs nur langsam, der mobile Internetzugriff war so teuer, dass die geschäftliche Nutzung dominierte. Als ultimative Killerapplikation erwiesen sich dann letztendlich die Smartphones und ihre Apps, die ab 2010 den Gerätemarkt aufrollten und für einen Nachfrageboom sorgten.

Ab 2010 begannen die Netzbetreiber bereits mit dem Ausbau von LTE (4G) – und stoppten damit den Ausbau von UMTS (3G), lange bevor das Netz auch nur annähernd Flächendeckung erreichte. Das LTE-Netz bot deutlich mehr Durchsatz pro Megahertz Funkbandbreite, erwies sich als erheblich lastfester bei starker Nachfrage und ließ eine längere Lebensdauer der Investitionen erwarten. Wo bereits UMTS vorhanden war, nutzte man es weiter, bei Neuerschließungen kam aber vorzugsweise 4G zum Einsatz.

Teilrückbau

Die Frequenzzuweisungen der Bundesnetzagentur sind schon lange nicht mehr an eine bestimmte Mobilfunktechnologie gebunden. Wenn Frequenzen für 3G, 4G oder 5G versteigert wurden, obliegt es dem Netzbetreiber, wie er sie praktisch nutzen will. Und so werden beispielsweise einige der neuen 5G-Bänder über Dynamic Spectrum Sharing (DSS) nach jeweils aktuellem Bedarf für 4G und 5G genutzt.

Die ältere 3G-Technik beherrscht ­solche dynamischen Zuweisungen nicht. Telekom und Vodafone haben bereits vor Längerem auf die stark sinkende Nachfrage nach UMTS-Verbindungen reagiert und von den 20 Megahertz UMTS-Band bei 2100 MHz zuletzt bereits 15 Megahertz, also drei Viertel der Gesamtkapazität, dem 4G-Netz permanent zugeschlagen. Damit wurden UMTS-Verbindungen zwar ein wenig langsamer, insgesamt stieg die Kapazität des Mobilfunknetzes aber, denn 4G nutzt den Frequenzraum effi­zienter als 3G.

Schwenk zum Datennetz

GSM alias 2G, also das Netz zweiter Generation, löste Mitte der 90er-Jahre das analoge C-Netz ab und arbeitete erstmals rein digital. Es unterstütze zwar von vorneherein die Übertragung von Daten, war aber auf Telefonie optimiert. Die Datenübertragung erfolgte, wie vom Festnetz gewohnt, zunächst in Telefoniekanälen (CSD, Circuit Switched Data). Erst 2001 wurde das 2G-Netz dann um den General Packet Radio Service (GPRS) erweitert, also ein Datennetz mit permanenter Verbindung. EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) machte es dann ab 2006 um rund den Faktor 4 schneller.

Auch UMTS war noch kein reines Datennetz. Die Netzwerkstruktur dahinter basierte noch nicht auf dem Internetprotokoll (IP), sondern auf ATM (Asynchronous Transfer Mode), einem Kommunikationsprotokoll. Schwerpunktmäßig war UMTS zunächst noch auf Telefonate ausgelegt. Erst der Umstieg auf 4G brachte den Wandel hin zu einem All-IP-Netz, bei dem die Telefonie nicht mehr integraler Bestandteil des Systems, sondern ein zusätzlicher, auf IP basierender Dienst war.

Funktechnisch brachte UMTS einen großen Fortschritt. Das 2G-Netz wies seinen Nutzern noch Zeitschlitze zu, es kam also das TDMA-Verfahren zum Einsatz, Time Division Multiple Access. UMTS brachte den Umstieg auf das leistungs­fähigere CDMA-Verfahren, Code Division Multiple Access. Hier müssen die teilnehmenden Geräte nicht auf die Zuweisung eines Zeitschlitzes warten, sondern können sofort und gleichzeitig mit anderen senden, ein komplexer Algorithmus sorgt dafür, dass die Gegenstelle die Datenströme zuordnen kann. Das erhöht den Durchsatz auf den in Anspruch genommenen Frequenzbändern und senkt die Latenzen.

Allerdings war UMTS nur ein erster Schritt hin zu modernen Netzen mit immer besserer Frequenzökonomie, immer geringerer Leistungsaufnahme und immer schnellerer Übertragung. Die Latenzen bei UMTS lagen zunächst immer noch auf dem Niveau von Analogmodems. Mit der Optimierung von Hard- und Software in Basisstationen und Mobilgeräten sanken die Verzögerungen, aber UMTS erreichte nach allen Optimierungen am Ende hinsichtlich Reak­tionsgeschwindigkeit, Übertragungsrate und Frequenzökonomie immer noch schlechtere Werte, als LTE bereits mit der ersten Generation vorlegte.

Abschaltung

Die Telekom und Vodafone haben angekündigt, das UMTS-Netz Ende Juni abzuschalten, O2 will bis zum Jahresende nachziehen. Die Netzbetreiber haben die Abschaltung gut vorbereitet und die erforderlichen technischen Änderungen in den Basisstationen bereits vorgenommen. Am Tag X muss nur noch die Konfiguration der Basisstation verändert werden, um die letzten 5 Megahertz Funkspektrum, die noch für UMTS zum Einsatz kommen, künftig für 4G und 5G zu verwenden.

Die Abschaltung oder vielmehr die Umwidmung für 4G und 5G betrifft zigtausende Basisstationen. Die Antennen können weiterverwendet werden, denn deren Auslegung hängt von der verwendeten Frequenz ab, und auf einem großen Teil des ehemaligen UMTS-Spektrums läuft bereits 4G und 5G über genau diese Antennen. Der Frequenzbereich der neuen Mobilfunktechnik wird um die ­letzten 5 Megahertz erweitert und das UMTS-Signal verschwindet – für immer.

Feldversuch

Sowohl die Telekom als auch Vodafone haben im Vorfeld der bundesweiten Abschaltung einen Feldversuch in einer kleineren Stadt vorgenommen. Der Testlauf zeigte, welche praktischen Probleme auftreten, wenn das UMTS-Netz wegfällt, und ließ eine Prognose zu, wie viele Kundenanfragen bei einer bundesweiten Abschaltung zu erwarten wären.

Pressesprecher Niels Hafenrichter von der Telekom schilderte auf Anfrage von c’t die Erfahrungen beim Testlauf Mitte März 2021 im Großraum Koblenz-­Limburg: „Die Ergebnisse sind vielversprechend und wir sind mit dem Verlauf der Netzmodernisierung sehr zufrieden. Die Umstellung hat zu keinem nennenswerten Anstieg von Nachfragen geführt.“

Vodafone startete ein Pilotprojekt in zwei Stufen. Zunächst probte der Betreiber bereits im vergangenen Jahr im thüringischen Suhl die UMTS-Abschaltung. Die Datenrate in den Netzen stieg laut Vodafone dadurch um 40 Prozent, das 2G-Netz konnte die zusätzliche Last der Telefonate problemlos schultern und zu Kunden­anfragen kam es nur vereinzelt. Dann folgte ein größerer Test in Chemnitz, Mainz und Wiesbaden, mit genau dem gleichen Ergebnis: kaum Anfragen. Offensichtlich weine kaum jemand dem 3G-Netz eine Träne nach, konstatierte die Pressestelle auf Anfrage von c’t.

Die Fragen von Mobilfunknutzern in den Pilotgebieten drehten sich in erster Linie um die Nutzung von Voice over LTE (VoLTE). Die allermeisten Kunden haben aber offenbar kein Problem mit der UMTS-Abschaltung – womöglich haben sie noch gar nicht bemerkt, dass das UMTS-Netz plötzlich nicht mehr da ist. Wer ein 4G-fähiges Gerät hat und über VoLTE telefoniert, hat das UMTS-Netz ohnehin nicht mehr genutzt.

Netzausbau

In den deutschen Mobilfunknetzen sind 2G- und 4G-Netze mit Abstand am besten ausgebaut. Eine zusätzliche UMTS-Versorgung bestand bislang meist nur da, wo die Nachfrage besonders hoch ist, also beispielsweise in Ballungszentren, an Verkehrsknotenpunkten und an wichtigen Verkehrswegen – und selbst dort nur mit erheblichen Lücken.

Auch reichte die Leistung des 3G-­Netzes nie wirklich an die des 4G-Netzes heran. Als vor rund zehn Jahren der Smartphone-Boom einsetzte, brachten die neuen Geräte die bestehenden UMTS-­Zellen an die Grenzen ihrer Leistungs­fähigkeit.

UMTS-Zellen waren darauf optimiert, einzelnen Nutzern große Datenmengen zu übermitteln, also beispielsweise einen Video-Stream zu übertragen oder große Up- und Downloads bereitzustellen. Die tatsächliche Nutzung sah dann aber ganz anders aus, als am grünen Tisch geplant: Viele Apps übermittelten sehr häufig kleine Datenmengen. Die damit verbundene Signalisierung verursachte in den Prozessoren der Basisstationen eine Last, für die sie nicht ausgelegt waren. In der Folge mussten die Netzbetreiber nachbessern und die UMTS-Basisstationen mit zusätzlicher Prozessor-Power ausstatten, um den Betrieb sicherzustellen [1]. Aber auch danach ächzte das UMTS-Netz oft unter der Last und Anwender klagten über unzuverlässige Verbindungen per UMTS.

Dabei war die Abdeckung auch ohne UMTS schon kurz nach dem Start des LTE-Netzes sehr ordentlich: Im Vodafone- und Telekomnetz gilt schon seit vielen Jahren die Faustregel, dass es überall, wo es 3G gibt, auch 4G gibt. Anders sieht es im O2-Netz aus: Hier gibt es Versorgungsgebiete, die ausschließlich per 3G, aber noch nicht per 4G erschlossen sind. Mit der Abschaltung von 3G wird man diese Gebiete aber bis zum Jahresende auch auf 4G umstellen.

Wer nutzt noch UMTS?

Lange Zeit wurden von den Netzbetreibern und Service Providern noch Tarife vermarktet, die maximal die Nutzung des 3G-Netzes zuließen. Nach und nach bekamen alle Kunden in solchen Tarifen Zugriff auf das 4G-Netz. Inzwischen ist die 4G-Nutzung in Deutschland Standard, auf 3G beschränkte Tarife gibt es nicht mehr.

Laut Angaben der Telekom läuft nur noch weniger als ein Prozent des gesamten Datenverkehrs über UMTS. Bei Vodafone sind es inzwischen rund 1,5 Prozent; laut Pressesprecher Helge Buchheister hatte der Wert vor einem Jahr noch bei 5 Prozent gelegen.

4G-fähige Smartphones verwenden stets die schnellste Verbindung, die sie finden können, und da schlägt 4G immer 3G. Allerdings gibt es eine Einstellung im Betriebssystem, mit der das Smartphone auf 2G und 3G oder ausschließlich 2G ­limitiert werden kann. Das kann sinnvoll sein, beispielsweise zu Testzwecken oder wenn es temporär Probleme bei der Nutzung von 4G oder 3G gibt.

Unter Android 11 ist die Einstellung unter Einstellungen, WLAN & Internet, SIM & Netzwerk, bevorzugter Netzwerktyp zu finden. Nutzer von iOS finden die Optionen zur Aktivierung von UMTS, LTE und Voice over LTE (VoLTE) unter Einstellungen, Datenoptionen, Sprache & Daten. Doch Obacht: Vergisst man, eine solche Einstellung zurückzunehmen, wird das Smartphone die schnelleren Netze fortan meiden. 

Anhand dieser Einstellungen lässt sich auch schnell erkennen, welche Funktechnik Ihr Smartphone beherrscht. Erscheinen dort nur Optionen für 2G und 3G, kann Ihr Gerät kein 4G. Andersherum taucht bei 5G-fähigen Modellen zusätzlich die Einstellung für 5G auf.

Wer nicht sicher ist, welche Netze an einem bestimmten Standort verfügbar sind, kann eine manuelle Netzsuche auslösen. Nach längerer Suche zeigt das Gerät dann alle Netzbetreiber und Netztechnologien an.

Ist das LTE-Netz im Menü Ihres Gerätes deaktiviert oder haben Sie ein altes Gerät, das noch kein LTE beherrscht, wird die Datenverbindung mit der Abschaltung von UMTS unbrauchbar langsam, denn die im 2G-Netz verfügbaren 200 kBit/s teilen sich unter allen Nutzern einer Funkzelle auf. Mit der Abschaltung von UMTS wird die ohnehin hohe Last dort womöglich noch einmal zunehmen.

Praktisch erzielbare Datenraten von oft nur wenigen Kilobit pro Sekunde werden von zahlreichen Apps, die ständig neue Informationen nachladen wollen, meist so stark ausgelastet, dass es zu Time­outs kommt oder sich die Apps gleich komplett offline wähnen.

Lediglich Nur-Telefonierer werden mit dem 2G-Netz glücklich werden. Wer ein konventionelles Handy ausschließlich zum Telefonieren nutzt, ist von der 3G-­Abschaltung in keiner Weise betroffen, denn die Kapazität fürs Telefonieren reicht auch nach der Abschaltung von 3G aus und das 2G-Netz (GSM) ist bei allen Netzbetreibern das in der Fläche am besten ausgebaute Mobilfunknetz.

Kann Ihr Gerät nur UMTS und wollen Sie damit das Internet nutzen, kommen Sie an einer Neuanschaffung nicht vorbei. Auf Seite 62 stellen wir Ihnen günstige LTE-Geräte vor, auf Seite 67 finden Sie Geräte der Mittelklasse.

Aufzüge und Autos

In Deutschland nutzen viele Geräte mit eingebettetem Mobilfunk (IoT, Internet of Things) noch das 2G-Netz, das auch deshalb noch viele Jahre lang weiterlaufen wird. Für den Austausch von kleinen ­Datenmengen beispielsweise von Bezahlterminals oder den Aufbau von Telefonverbindungen reicht das vollkommen aus. Die Aufzughersteller Kone und Bosch etwa sind vom UMTS-Aus nicht betroffen: Ihre Anlagen hängen  an einem kabelgebundenen Internetanschluss oder nutzen andere Mobilfunksysteme, wie sie gegenüber c’t bestätigen. Anders sieht es hingegen bei Autos aus: Hier haben einige Hersteller ihre Modelle bis vor wenigen Jahren noch mit 3G-Technik ausgestattet. Upgrades auf 4G oder gar 5G gibt es nicht, bestimmte Dienste werden deshalb eingestellt. Mehr dazu finden Sie auf Seite 68.

Zwar läuft die Zeit für die alten Netze ab, in verschiedenen Ländern fahren die Netzbetreiber aber ganz unterschiedliche Strategien. In der Schweiz nahmen die Netzbetreiber Swisscom und Salt ihre 2G-Netze außer Betrieb. Lediglich Mitbewerber Sunrise betreibt dort vorerst noch ein 2G-Netz weiter, dessen Ende im kommenden Jahr aber auch schon besiegelt ist. Einfache GSM-Handys, die für Preis ab 12 Euro verramscht werden, funktionieren in der Schweiz bald nicht mehr. Dafür bleibt 3G in der Schweiz bis auf Weiteres am Netz.

In Österreich hingegen laufen 2G- und 3G-Netze vorerst weiter. Die Abschaltung von UMTS erfolgt dort voraussichtlich erst 2023. In den USA ist 2G nur noch punk­tuell verfügbar, auch die meisten 3G-Netze werden bis Ende 2022 nach und nach abgeschaltet. Wer im Ausland unterwegs ist und dort Telefonie und mobiles Internet zuverlässig nutzen will, sollte am besten ein Gerät einsetzen, das 2G, 3G und 4G sowie VoLTE beherrscht.

Telefonie per VoLTE

2G- und 3G-Netze sind für viele LTE-­Handys zum Telefonieren weiterhin notwendig. Insbesondere ältere Smartphones sind zwar für Datenverbindungen bereits LTE-fähig, beherrschen aber noch kein VoLTE (Voice over LTE), können also keine Mobilfunktelefonate im 4G-Netz führen.

Abgehende oder ankommende Rufe lösen bei einem solchen Gerät einen komplizierten Vorgang aus: Die Datenverbindung wird beendet und das Mobilgerät vom Netz dann ins 2G- oder 3G-Netz umrangiert. Dort läuft das Telefonat dann über 2G- oder 3G-Technik.

Am Ende des Telefonats läuft der anfängliche Film rückwärts: Nun wird das Mobilgerät wieder ins LTE-Netz eingebucht und die Datenverbindung wieder hergestellt. Der technische Begriff dafür lautet Circuit Switched Fallback (CSFB), Rückfall auf leitungsvermittelte Telefonie.

Die fehlende Datenverbindung während eines Telefonats kann durchaus lästig sein: Versucht man während des Gesprächs im Freisprechmodus, parallel Informationen aus dem Internet abzurufen, beispielsweise von einer Webseite oder vom Terminkalender in der Cloud, bekommt man keine Daten.

Die künftig fehlenden Telefonie-­Kapazitäten im 3G-Netz werden praktisch kaum ins Gewicht fallen. Die Menge der konventionell vermittelten Gesprächs­minuten dürfte eher zurückgehen, weil immer mehr neue Geräte auf dem Markt per VoLTE telefonieren und die Netzbetreiber diese Technik inzwischen für alle Nutzer freigeschaltet haben. Das weiterhin insgesamt steigende Volumen an Gesprächsminuten landet daher wohl vor allem im LTE-Netz, das diese Last leicht schultern kann.

Wenn Ihr Gerät VoLTE beherrscht, sollten Sie dieses Feature unbedingt freischalten. Der anderenfalls nötige Netzwechsel vor jedem Telefonat kostet eine Menge Zeit. Darüber hinaus ist die Sprachqualität per VoLTE spürbar besser als per konventioneller Mobilfunktechnologie. Das liegt daran, dass bei Paketvermittlung neuere Codecs zum Einsatz kommen, die ein größeres Frequenzspektrum und damit eine bessere Sprachqualität ermöglichen. Im konventionellen Mobilfunknetz hingegen sind die Codecs in der Hardware der Basisstation verankert; da sowieso alles Richtung VoLTE und Vo5G (Voice over 5G) läuft, sind dort auch keine Investitionen in Modernisierungen mehr zu erwarten.

Vorsicht beim SIM-Tausch

Es sind auch noch zahlreiche SIM-Karten im Umlauf, die maximal UMTS beherrschen. Nach Angaben des Branchenverbandes VATM vom Ende vergangenen Jahres sind 34 Millionen Karten betroffen. Setzt man solche Karten in ein LTE-Gerät ein, gelingt es diesem nur, sich im 2G- oder 3G-Netz anzumelden. Die Netzbetreiber wissen, welche ihrer Kunden noch eine solche alte Karte haben und schreiben diese derzeit zumindest teilweise an, damit sie ihre Karte gegen eine 4G-fähige tauschen.

Dieses Angebot sollte man aber unter bestimmten Umständen ausschlagen: Altgeräte, die vor 15 Jahren oder mehr auf den Markt kamen, arbeiten noch mit einer Betriebsspannung von 5 Volt für die SIM-Karte. Das betrifft ältere, unverwüstliche Handymodelle wie das Siemens S10, aber auch fest eingebaute Autotelefone, für die Ersatz praktisch nicht zu bekommen ist.

Neuere SIM-Karten laufen aber nur noch mit 3 oder 1,8 Volt. Zwar kann man die neueren Karten in einem Altgerät nicht rösten, weil sie so konstruiert sind, dass sie auch in einem Gerät mit zu hoher Betriebsspannung keinen Schaden nehmen, aber sie verweigern in alten Geräten ihren Dienst.

SIM-Karten mit 5 Volt Betriebsspannung werden schon lange nicht mehr hergestellt. Hat man die Karte erst einmal getauscht und ist die alte Karte beim Netzbetreiber aus dem System ausgebucht, muss man anschließend auch ein neues Gerät besorgen. Hat man noch ein altes Schätzchen mit 5-Volt-SIM, lässt man diese am besten im Gerät und fasst sie nicht mehr an, damit ihr ja nichts zustoßen möge. Da die Geräte ohnehin kein LTE beherrschen, würde die neue SIM auch keinen Vorteil bringen.

Fazit

Von der UMTS-Abschaltung sind nur wenige Nutzer mit alten Geräten oder SIM-Karten betroffen. Wer bereits LTE nutzt, darf sich über einen weiteren Geschwindigkeitszuwachs durch die künftig für LTE genutzten UMTS-Frequenzen freuen.

Funktioniert der LTE-Zugang nach der Abschaltung nicht korrekt, sollten Sie die Netzwerkeinstellungen prüfen und beim Provider nachfragen, ob Ihre SIM-Karte schon LTE-fähig ist. Wenn Sie noch ein altes UMTS-Gerät haben, ist jetzt der richtige Zeitpunkt, umzusteigen. Wenn Sie Ihr Handy nur zum Telefonieren verwenden und damit nicht ins Internet gehen, können Sie sich das sparen – in diesem Falle ändert sich nichts für Sie. (uma@ct.de)