Um mit einem Smartphone telefonieren oder Daten übertragen zu können, ist ein Mobilfunknetz erforderlich. Ein solches Netz ist in Funkzellen unterteilt. Jede Funkzelle wird durch eine Basisstation (= Sende- und Empfangsstation) „versorgt“. Die Zellengröße und die Zahl der Sendeanlagen sind abhängig von der Zahl der Nutzer und der angeforderten Datenrate. Eine steigende Nutzerzahl und eine höhere Datenrate erfordern ein dichteres Mobilfunknetz, d. h. mehr Basisstationen.

Handys kommunizieren nicht direkt untereinander, sondern über Mobilfunkantennen, die als Bestandteil einer Basisstation für die Umsetzung des Funksignals in ein leitungsgeführtes Signal und umgekehrt sorgen. Eine Verbindung wird hergestellt, indem ein Funksignal in Form von elektromagnetischen Wellen vom Endgerät zur nächsten Mobilfunkantenne gesendet wird.

Von dort wird das Gespräch dann entweder per Richtfunk oder Kabel an einen Zentralrechner weitergeleitet, der die Vermittlungsfunktion übernimmt und über den Standort aller bei ihm angemeldeten Handys informiert ist. Je nach angewähltem Teilnehmer wird dann eine Verbindung ins Festnetz oder in diejenige Funkzelle aufgebaut, in der sich der angerufene Gesprächspartner gerade befindet. Die Basisstation dieser Funkzelle sendet dann das Signal per Funk an das Handy des gewünschten Gesprächsteilnehmers.

Damit der Zentralrechner stets über den aktuellen Aufenthaltsort der Smartphones informiert ist, senden diese in eingeschaltetem Zustand in größeren zeitlichen Abständen ein kurzes Statussignal. Außerdem empfängt das Handy stets die Funksignale der umliegenden Basisstationen und wählt daraus das stärkste Signal aus. Sobald das Signal einer anderen Basisstation stärker wird – z. B. weil der Handynutzer mit dem Auto unterwegs ist –, übernimmt die neue Basisstation die Kommunikation mit dem Handy.

Die Sendeleistung von Smartphones ist von Gerät zu Gerät unterschiedlich. Maximal dürfen sie mit 2 Watt senden. Die automatische Regelung der Sendeleistung bewirkt, dass die durchschnittliche Sendeleistung deutlich niedriger liegt. Diese ist abhängig von der Entfernung und Übertragungsqualität und von der Datenrate zwischen Handy und Basisstation. Beim Mobilfunk wird die Sendeleistung automatisch auf das minimal nötige Maß reduziert. Die Empfangsanzeige der Handys gibt einen ungefähren Richtwert über die aktuelle Empfangsqualität. Bei geringerer Empfangsqualität wird mit höherer Leistung gesendet.

In allen elektrischen Geräten, die mit einer Batterie oder einem Akku betrieben werden, wird ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt. Die Erwärmung des Geräts ist unbedenklich und hat keine Auswirkungen auf die Gesundheit.

Die gemeinsame Nutzung eines Standortes wird vielfach praktiziert, insbesondere bei Maststandorten. Denn aufgrund der begrenzten Anzahl der infrage kommenden Standorte, der möglichst geringen Beeinflussung des Orts- und Landschaftsbildes und nicht zuletzt der Kosten haben die Betreiber ein Interesse an der gemeinsamen Nutzung von Standorten. Eine gemeinsame Nutzung ist allerdings nur da möglich, wo dies sowohl in bau- als auch immissionsschutzrechtlicher Hinsicht zulässig ist. Abgesehen davon, dass die betreffenden Standorte mit den jeweiligen Netzstrukturen der einzelnen Betreiber harmonieren müssen, können auch statische Gegebenheiten, physikalisch-technische Rahmenbedingungen der Funkwellenausbreitung oder auch einfach Platzgründe einer Mehrfachnutzung entgegenstehen.

Wie alle elektromagnetischen Wellen breiten sich auch Mobilfunkwellen mit Lichtgeschwindigkeit aus. Im Sender wird ein Sprach- oder Datensignal in ein hochfrequentes Signal umgesetzt und über eine Antenne als Funkwelle ausgesendet. Im Empfänger wird in umgekehrter Richtung die ankommende Funkwelle über eine Antenne aufgenommen, verstärkt und in das ursprüngliche Ausgangssignal zurückverwandelt.

Die Intensität der Funkwellen nimmt mit zunehmendem Abstand von der Antenne rasch ab. An Hindernissen – z. B. Berge, Häuser, Bäume – werden hochfrequente elektromagnetische Felder zusätzlich abgeschwächt (durch Absorption, Reflektion und Streuung).

Elektrische Ladungen üben Kräfte aufeinander aus. Zwischen geladenen Körpern baut sich ein elektrisches Kraftfeld auf, das in der Einheit „Volt pro Meter“ (V/m) angegeben wird. Ursache von Magnetfeldern sind bewegte elektrische Ladungen. Die magnetische Feldstärke wird in „Ampere pro Meter“ (A/m) gemessen. Oft wird statt dieser Größe die sogenannte magnetische Flussdichte in der Einheit Tesla (T) angegeben. Überall, wo ein veränderliches elektrisches Feld auftritt, bildet sich ein Magnetfeld aus. Jedes veränderliche Magnetfeld bewirkt um sich herum wiederum ein veränderliches elektrisches Feld. In der Physik spricht man daher von elektromagnetischen Feldern. Elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder entstehen vielfach auf natürliche Weise in unserer Umwelt.

Beispiele sind die elektrischen Felder bei Gewittern, das Magnetfeld der Erde oder hochfrequente Felder wie die Sonnenstrahlung. Elektromagnetische Felder aus künstlichen Quellen, z. B. von Hochspannungsleitungen, Sendeanlagen, Haushaltsgeräten und industriellen Anlagen, sind hinzugekommen.

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal der elektromagnetischen Felder ist ihre Frequenz, also die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde. Die Frequenz wird in Hertz (Hz), Kilohertz (1 kHz = 1.000 Hz), Megahertz (1 MHz = 1.000.000 Hz) oder Gigahertz (1 GHz = 1.000.000.000 Hz) angegeben. Sogenannte niederfrequente elektromagnetische Felder treten überall dort auf, wo Elektrizität durch Leitungen übertragen wird oder elektrische Geräte betrieben werden. Hochfrequente Felder werden vor allem zur Informationsübertragung eingesetzt – z. B. für Radio, Fernsehen, Mobilfunk oder zur Fernsteuerung. Noch höhere Frequenzen treten bei der Infrarotstrahlung und beim Licht auf. Alle elektromagnetischen Felder unterhalb der Frequenz des Lichtes werden nicht ionisierende Strahlung genannt. Sie sind zu energiearm, um chemische Bindungen zu lösen, d. h. Atome oder Moleküle in einen elektrisch geladenen Zustand zu versetzen, sie zu ionisieren. Oberhalb der optischen Strahlung findet man auf der Frequenzskala die sogenannte ionisierende Strahlung, Röntgen- und Gammastrahlung.

Mobilfunkantennen werden dort errichtet, wo Menschen telefonieren und mobile Datendienste nutzen wollen – also auch in Wohngebieten. Nur wenn die Basisstationen in der Nähe der Nutzer stehen, kann die Sendeleistung optimal geregelt werden.

Je mehr Basisstationen eingesetzt werden, desto geringer ist die erforderliche Sendeleistung pro Basisstation. Außerdem sendet ein Handy, das sich näher an der Basisstation befindet, mit geringerer Leistung. Ist die Basisstation weiter entfernt, muss das Mobiltelefon mit höherer Sendeleistung arbeiten.

Mobilfunkantennen werden dort errichtet, wo noch Lücken im Funknetz vorhanden sind oder wo z. B. wegen gestiegener Nachfrage die Versorgungsqualität verbessert werden muss. Zunächst wird jeder potenzielle Standort für eine Mobilfunkantenne auf seine funktechnische Eignung überprüft. Dies betrifft die jeweilige Standorthöhe, die Verträglichkeit mit bereits installierten Funksystemen und die Anbindung an benachbarte Netzzellen.

Darüber hinaus müssen auch die langfristige Verfügbarkeit des Standortes, die wirtschaftliche Vertretbarkeit der Errichtung und die bautechnische Eignung berücksichtigt werden. Im Vorfeld der Errichtung eines Funkstandortes finden Abstimmungsgespräche zwischen den Mobilfunknetzbetreibern und der zuständigen Kommune statt. Ziel dieser Abstimmungen ist es, ein Einvernehmen bei der Auswahl des geplanten Standortes zu erzielen.

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bezeichnet die Fähigkeit elektrotechnischer Geräte, zufriedenstellend zu arbeiten, ohne andere Einrichtungen zu stören oder selbst gestört zu werden. Grundsätzlich sollten beim Betrieb elektrischer oder elektronischer Geräte keine anderen Geräte, also auch keine Funk- und Telekommunikationsanlagen, in ihrer Funktion gestört werden. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass einerseits die Störaussendungen eines elektrotechnischen Gerätes begrenzt sind und andererseits das Gerät eine Mindeststörfestigkeit (gegen Fremdfelder) besitzen muss.

Die Verträglichkeit zwischen Funksystemen wird dadurch erreicht, dass Geräte mit bestimmten Funktionen nur in eigens für sie vorgesehenen Frequenzbereichen arbeiten dürfen. In der EMV-Richtlinie des Rates der Europäischen Union, die in Deutschland im Gesetz über die EMV (EMVG) umgesetzt wurde, wird für elektrotechnische Geräte eine Mindeststörfestigkeit und eine Begrenzung der Störaussendungen festgelegt. Damit ein Elektrogerät das CE-Zeichen erhält, muss es verschiedene EMV-Tests bestehen. Die Mindestfeldstärke, die Geräte ohne Störung vertragen müssen, beträgt 3 Volt pro Meter (V/m). Die meisten Hersteller schirmen ihre Geräte allerdings gegen sehr viel höhere Feldstärken ab.

Nein, bis auf kurze Statusmeldungen, die dem Netz den Aufenthaltsort und Status des Gerätes mitteilen. Diese Datenpakete werden in größeren Zeitabständen oder beim Wechsel eines Rufbereiches mitgeteilt, also wenn der Mobilfunknutzer sich von einem Funkzellenbereich in einen anderen bewegt. Es können auch Datendienste aktiv sein, zum Beispiel für Updates oder News- und Pushmeldungen sowie Warnmeldungen.