Die digitale Mobilfunkära der Schweiz startete im März 1993 am Genfer Autosalon. Dort gab die damalige Telecom PTT (seit 1998 Swisscom) den Startschuss für GSM. GSM steht für «Global System for Mobile Communications», dem ersten digitalen Mobilfunkstandard (2G). Er löste alle mobilen Analognetze (1G) schrittweise ab und brachte in der Schweiz unter der Bezeichnung «NATEL D GSM» den Wechsel auf digitale Funkkanäle. Zudem wurde das Netz nicht mehr lokal bei den Vermittlungsstellen, sondern zentral über eine Client-/Server-Architektur basierend auf damals topmodernen UNIX-Rechnern gemanagt – eine weithin unbemerkte Revolution, die den Netzbetrieb deutlich vereinfachte.

Noch Mitte der 1990er-Jahre kostete ein GSM-Telefon schnell einmal einige Tausend Franken, was den Kundenkreis anfangs einschränkte. Aber digital war modern und so liessen sich Herr und Frau Schweizer den Fortschritt gerne etwas kosten. Bereits 1997 wurde das erfolgreiche, analoge C-Netz abgeschaltet, weil (analog zu heute) das 900-MHz-Band begehrt und das D-Netz deutlich besser war, sei es bei der Abdeckung oder auch bei der höheren Verständigungsqualität. 1996/97 folgten mit diAx (heute Sunrise) und später Orange (heute Salt) weite-re GSM-Anbieter. Die Liberalisierung der Schweizer Telekommunikation begann und die sinkenden Margen halten bis heute an.

GSM/2G war zunächst primär für das mobile Telefonieren gedacht. Wie das damalige X.25 im Festnetz erlaubte GSM eine Datenübertragung mit lediglich 9,6 Kbit/s, später im besten Fall mit 14,4 Kbit/s. Als Swisscom ab April 2001 via Kanalbündelung bis zu 4 × 14,4 Kbit/s, also maximal 57,6 Kbit/s ermöglichte, wurde mit dem Slogan geworben «Dank HSCSD viermal schneller mobil ins Internet» (High-Speed Circuit Switched Data). Rückblickend regen solche Bruttobitraten eher zum Schmunzeln an.

Nun weiss man, dass auch die 64 Kbit/s von ISDN keinen Geschwindigkeitsrausch hervorriefen. Damit dauerte die Übertragung eines 2 MB grossen Files über eine halbe Minute, in der Praxis jedoch meist deutlich länger. Denn sowohl ISDN als auch HSCSD funktionierten leitungsvermittelt, was für den Transport von Datenpaketen ineffizient ist, weil die Leitung unabhängig von der effektiv fliessenden Datenmenge während deren Transfers dauernd belegt ist. So besetzten die mobilen Surfer wertvolle GSM-Kanäle, die man für die boomende Mobiltelefonie dringender benötigte. Das ungeliebte HSCSD verschwand daher schnell wieder.

So entstand im GSM-Netz der bis heute aktive General Packet Radio Service (GPRS) mit anfangs rund 50 Kbit/s, was zwar immer noch langsam war, aber immerhin paketvermittelt ablief. Denn alle Computer kommunizieren traditionell paketorientiert unter­einander, sodass die bisher nötigen Modems für den Leitungsaufbau entfielen. Übrigens war auch das hierzulande 2004 eingeführte UMTS/3G (Universal Mobile Telecommunications System) zunächst eher für die Sprachkommunikation optimiert. Die gross in der Werbung versprochenen 2 Mbit/s waren als Bruttorate pro Zelle zu verstehen und wurden unter allen Nutzern aufgeteilt. Bei 3G dauerte es rund acht Jahre, bis dank High Speed Packet Access (HSPA/HSPA+) mit bis zu 84 Mbit/s (Download) endlich ein adäquates Übertragungsmedium bereitstand, das bis heute besteht.

Bereits in den 1990er-Jahren entstand die Idee, via Sensoren erfasste Messdaten über öffentliche Mobilfunknetze zu übertragen. Dies ist bis heute besonders an Orten von Interesse, an denen keine Festnetzleitungen vorhanden sind. So sind in der Schweiz vorwiegend auf den alten GSM-Netzen mehrere Hunderttausend SIM-Karten nur für kurze Datenübermittlungen im Einsatz. Oft wird nur ein Datensatz pro Tag übertragen, etwa für Wetterdaten, Wasserstände, Temperaturen oder Füllstände in Anlagen und Automaten. Auch die wegen des Klimawandels zunehmend wichtige Überwachung von Felsbewegungen gehört dazu, wobei die Messungen hier laufend und nicht nur sporadisch erfolgen.

Diese Anwendungen fasst man unter dem Begriff M2M-Kommunikation zusammen (M2M: Machine-to-Machine). In der M2M liegen auch die Wurzeln des Internets der Dinge (Internet of Things, kurz IoT). Auch wenn man beim Design von GSM und UMTS das Thema IoT für Science-Fiction hielt, so wächst dieser Bereich doch stetig. Und die damals noch quälend langsame Datenübertragung reicht für M2M aus. Dazu werden spezielle Daten-SIM-Karten verwendet.

Nun also verabschieden sich zumindest Salt und Swisscom von GSM, weil die frei werdende Funkkapazität dringend für 4G und 5G benötigt wird. Denn beide von GSM genutzten Frequenzen (900 MHz und 1800 MHz) eignen sich zur Erschliessung von Gebäuden, besonders die tiefere. Man wird jedoch den Eindruck nicht los, dass die Abschaltung kaum jemanden zu interessieren scheint, was an der Realität jedoch vorbeigeht. Das mag daran liegen, dass der Anteil des Sprachverkehrs am Gesamtverkehr verschwindend klein ist und der GSM-Datenverkehr – mangels möglicher Volumina – ebenfalls sehr überschaubar ist.

So sind es Anhänger von Klassikern wie dem 1999 eingeführten Handy Nokia 3210, das vor einiger Zeit nochmals neu aufgelegt wurde und mit dem 3310 sogar einen Nachfolger erhielt – mit Farbdisplay und extra grossem Akku, 2-Mpx-Kamera, MP3-Player und weiteren Features. Nokia blieb bei der puren 2G-Konnektivität und dem klassischen Design nach dem Motto: telefonieren, SMS schicken und Snake spielen. Insbesondere wenig technikaffinen Nutzern reicht das völlig aus (etwa 8–10 % aller Voice-Nutzer). Aufgrund der International Mobile Equipment Identity (IMEI) des Endgeräts wissen die Netzbetreiber bei Voice sehr genau, welche Endgeräte ausschliesslich mit GSM funktionieren. Deren Nutzer werden per SMS auf das Ende von GSM hingewiesen. Bei Data sieht es jedoch düster aus und auch Voice kommt nicht ohne Beulen davon.

In der Schweiz müssen sich gemäss Parlamentsbeschluss vom Oktober 2004 alle Nutzer einer Prepaid-Karte registrieren lassen. Betroffen waren SIM-Karten, die ab November 2002 in Betrieb genommen wurden, womit immerhin 2,3 Millionen vor diesem Stichtag registrierte SIM-Karten nicht erfasst sind. Dazu zählen eine grosse Anzahl reiner Daten-SIM-Karten, die interessanterweise nicht erwähnt werden, obwohl sie die Mehrzahl ausmachen dürften. Zudem wurde bis Ende 2019 die Registrierung neuer SIM-Karten bei weniger seriösen Verkäufern eher lasch gehandhabt, bis teils empfindliche Bussen verhängt wurden. Somit sind Hundertausende nicht registrierte SIM-Karten im Umlauf, was die Schätzung erschwert, wie viele Nutzer von der GSM-Abschaltung effektiv betroffen sind. Absolute Zahlen zu den betroffenen Kunden werden von keinem Schweizer Anbieter genannt.

Bei Salt nutzt nur noch «eine sehr kleine Minderheit der Kunden» ein Gerät, das ausschliesslich 2G-fähig ist. Bis zur Abschaltung auf Ende 2020 laufen mehrere SMS-Kampagnen zur Deaktivierung von 2G inklusive eines Angebots für ein neueres Mobilgerät. Geschäftliche Nutzer einer Salt-SIM-Karte für 2G-M2M wurden bereits mit einer grösseren Vorlaufzeit als reine Voice-Kunden informiert mit der Aufforderung, ihr Equipment durch eine 3G-kompatible Ge­räteausrüstung zu ersetzen.

Warum 3G/UMTS? Nach Angaben von Salt sollen M2M-Dienste über das 3G-Netz bei 99,4 Prozent Abdeckung weiterhin verfügbar bleiben. «Die Deaktivierung der 3G-Technologie ist derzeit nicht in Planung, da der Anteil nicht 4G-kompatibler M2M-Geräte in den nächsten Jahren voraussichtlich relativ hoch bleibt», wie Salt-Sprecherin Elvira Bruggmann auf Anfrage erklärt.

Neben Salt beendet auch Swisscom auf Ende 2020 den 2G-Netzbetrieb und verweist auf ihrer eigens eingerichteten Themenseite explizit auf Alarmanlagen, Liftnotrufe, Sensoren und Fernsteuerungen (zum Beispiel für Heizungen). Betroffene Kunden werden wo immer möglich direkt informiert, können im Zweifelsfall aber auch die Hotline kontaktieren oder eine SMS mit dem Stichwort 2G an 444 senden. Das 3G-Netz wird bei Swisscom bei über 99,9 Prozent Abdeckung noch bis mindestens Ende 2024 weiter­betrieben, was für M2M-Nutzer eine gute Nachricht ist. Diese werden frühzeitig (mindestens drei Jahre vorher) über eine mögliche 3G-Abschaltung informiert. Als zukunfts­sichere Ersatztechnologien für M2M auf 2G und 3G bieten sich das hauseigene LoRa-Netz sowie das flächendeckend ausgebaute 4G/LTE-Netz an.

Bei Sunrise ist der grösste Teil der Privat- und B2B-Kunden mit 3G-/4G-/5G-fähigen Geräten ausgerüstet und kann von den neuen Technologien profitieren, dies auf 96,3 Prozent der Landesfläche und für über 99,9 Prozent der Schweizer Bevölkerung. Einige Privatkunden und Unternehmen nutzen nach wie vor M2M-Dienste via 2G. Deshalb hat Sunrise zusammen mit Huawei eine Lösung entwickelt, die es allen Kunden erlaubt, 2G noch bis mindestens Ende 2022 weiter zu nutzen. «Je nach Anforderung des Kunden (Grös­se der Unternehmung, Region, M2M-Lösung, zusätzliche Installationen im Gebäude nötig etc.) wird eine individuelle, zum Teil kostenpflichtige Lösung erarbeitet», führt Sunrise-Sprecher Rolf Ziebold aus.

Mit Blick auf 3G/UMTS sagt er: «Für 3G gibt es keine Pläne zur Abschaltung. Auch wenn 2G und 3G heute kaum noch ein relevantes Datenvolumen übertragen, so werden noch über ein Drittel der Mobilfunkgespräche insbesondere über 3G geführt. Und es bestehen weiterhin viele M2M-Anwendungen mit 2G- und 3G-Modems.»

Wenn es um M2M-Anwendungen beziehungsweise IoT geht, so stehen mit LoRaWAN sowie mit NB-IoT und Cat. M1 (beide auf LTE/4G) verschiedene Alternativen als Ersatz für 2G/GSM zur Verfügung:

Leider wurden noch vor 2018 Anlagen verkauft, die GSM als Funkschnittstelle nutzen. Dazu zählen häufig Notruftelefone in Liftanlagen, die wegen der Abschaltung des ana­logen Telefonnetzes und des erzwungenen Wechsels auf All IP eine Ersatzanbindung benötigten. Auch ein sehr renommierter Schweizer Lifthersteller bot seinen Kunden noch 2017 eine Anbindung via GSM und nur auf Anfrage eine teure UMTS-Schnittstelle an, deren Nutzung in wenigen Jahren ebenfalls fraglich sein wird. Daneben sind bei Firmen und privaten Nutzern viele Alarmanlagen sowie GSM-Fernsteuerungen für Anlagen der Haustechnik betroffen (Storen, Licht, Warmwasser, Heizungen etc.).

Vorgesorgt hat die Firma Wunderli Electronics in Weinfelden (www.wue.ch) und empfiehlt für die Fernalarmierung den Umstieg auf 4G/LTE. So bietet sich die Möglichkeit, Betriebsanlagen und Geräte in der Liegenschaft via SMS oder mittels Anrufer-Erkennung fernzusteuern. Umgekehrt wird deren Eigentümer im Störungsfall via SMS oder Direkt­anruf informiert. Dazu zählen Wasseralarme (etwa bei Überlauf eines Abwassertanks), Alarme bei Pumpenausfall oder Heizungsstörungen, Frostwarnung im Feriendomizil oder Temperaturwarnung in Datencentern. Für potenziell hohe Folgekosten bei Störungen (etwa in Kühlhäusern für Lebensmittel oder Pharmaartikel) empfiehlt Wunderli eine Mehrfachanbindung oder extra auf dem Gelände positionierte Empfangsantennen, damit das Mobilfunksignal das zu überwachende Gerät auch sicher erreicht.

Das Amt für Wasser und Abfall des Kantons Bern (AWA) überwacht die Qualität der Oberflächengewässer und des Grundwassers. Dabei ist die Vielfalt der rund 11 000 Kilometer Fliessgewässer im Kanton Bern enorm – vom klaren, sprudelnden Gebirgsbächlein bis hin zu meist träge flies­senden Flüssen. Das AWA stellt die öffentliche Wasser­versorgung sowie die Abwasserentsorgung im Kanton Bern sicher und reguliert die Wasserstände des Brienzer-, Thuner- und Bielersees. An rund 170 Messstationen werden hydrometrische Daten wie Abflussdaten, Wasserstände und Wasserqualität, aber auch wetterrelevante Daten wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfasst.

Nach Angaben von Simon Jaun, Fachbereichsleiter Hydrometrie beim AWA, werden an 90 Grundwassermess­stationen der Grundwasserpegel und die Grundwassertemperatur erfasst. Diese werden zwei- bis viermal pro Tag über das 4G-Mobilfunknetz von Swisscom übermittelt. Die vom AWA erfassten Daten werden auf dem GeoPortal des Kantons Bern öffentlich zur Verfügung gestellt. Das AWA hat kein Problem mit der Abschaltung von 2G/GSM, da die Messstationen bereits vor Jahren auf das zukunftssichere 4G-Netz migriert wurden. Sinnvollerweise werden dabei Postpaid-SIM-Karten verwendet.

Mit 5G wird seit 2019 eine Funktechnologie auf dem Schweizer Markt eingeführt, die betreffend Effizienz und Datentempo deutlich mehr leistet und zudem praktisch alle heute denkbaren Anwendungen unterstützt.

Dank hohem Datentempo, hoher spektraler Effizienz und sehr tiefer Latenz von nur wenigen Millisekunden steht 5G im Interesse der M2M-Systemanbieter. Leider hapert es noch bei dessen Ausbau, sodass bis auf Weiteres 4G und die LoRaWAN-Technik im Fokus stehen.