Ich sortiere:
Ja, GSM-R und o2 Band 8 sind direkte Frequenznachbarn.
Es ist egal, ob GSM oder LTE, es reichte schon eine Hauptkeule in Sichtweite der Bahnstrecke zum Ausfall von GSM-R, das habe u.a. auch ich meiner Firma seit 2010 (eplus aktiviert E-GSM) immer wieder vorgetragen, schuld waren viel zu breite Frequenzfilter (450-1900MHz um alle europäischen GSM-R Netze inkl. der Rückfallebenen in den jeweiligen öff. GSM Netzen zu erschlagen), hier wurden durch den Bund gefördert sämtliche Triebfahrzeuge mit festinstallierten GSM-R Anlagen (Zugangskriterium DB Netz) aufgerüstet, es kamen aktive Frequenzfilter hinzu, die allermeisten Bordgeräte konnten durch ein Softwareupdate das nun verarbeiten. Das klappt sehr gut, in meinem befahrenen Bereich nun kein GSM-R Funkausfall (Reproduzierbar an immer denselben Stellen: Man fährt am o2 Türmchen vorbei *dütdütdüt*) mehr. Dadurch ergibt sich für alle Nutzer des Band 8 keinerlei Sendebeschränkung in Richtung einer Bahnachse mehr - für den Endkunden also mehr Signal im Fahrzeug auf diesem Band, vermutlich haben die Anbieter auch alle anderen Bänder schwächer ri. Bahn gesendet, zum Eigenschutz, wurde ja 2016 in Bad Aibling erst wieder bekannt - viele Löcher in der Versorgung, nicht durch zu schwaches eigenes Netz, zu starker Nachbarfunker.
Auf dem Frequenzbereich der Bahn arbeitet ausschliesslich GSM-R, UMTS-R oder LTE-R wurden zwar mal angedacht, das wird wohl nicht mehr kommen, ebenso wie ein Paketdatendienst. Höchstens zur Signalisierung (Sachen, die im öffentlichen GSM nicht implementiert sind, z.B. Gruppenrufe, Funktionsrufnummern etc.).
Die Vereinbarung mit den öff. Mobilfunkern dient dazu, an allen Bahnstrecken durchgängige Breitbandfunknetze vorhanden zu haben um die Telematik moderner Fahrzeuge (Störungsmeldung direkt an die Dispo, Aufspielen aktueller Daten für Fahrgastinfosysteme) darüber laufen zu lassen, auch um das laden aktueller Fahrplanunterlagen endlich sinnvoller und schneller zu realisieren. Aktuell läut das bei der DB via GSM-R und einer CSD-Verbindung, man besetzt also einen Kanal in GSM-R, hier sind allerdings Gespräche höher priorisiert, quasi "Gasse besetzt" - kein Fahrplan am Führerstand vorliegen, Zug kann nicht ab-/weiterfahren, tägliches Spiel, gerade an Knotenpunkten mit viel Funkverkehr, einige Bahnunternehmen erlauben daher das Laden eines Fahrplans schon in Zufahrt auf einen solchen Knoten - das ist aber natürlich mit Vorsicht zu geniessen (man kennt nicht alle Infos immer auswendig) und sollte der Sicherheit wegen nicht nötig sein.
Vermutlich ziert sich o2 etwas mit Garantien - Vodafone hat sich 2015 etwas die Finger verbrannt, um den Großauftrag für die Versorgung aller persönlichen Dienstgeräte (Handy/Tablet) zu erhalten, hat man eine Versorgungs-/Ausbaugarantie abgegeben - das ist grandios gescheitert. Die Telekom und o2 haben das damals wohlwissend nicht. Auch laufen die internen Telefoniesysteme alles andere als Rund (der moderner Nachfolger des Systems "BASA" - das hatte Arcor aufgekauft, Arcor ist heute Vodafone, also war dieses System eh schon dort, da lag es auf der Hand Vodafone auch für die mobilen Anschlüsse zu nehmen). Vermutlich soll halt alles auf LTE umgestellt werden, dafür braucht es halt aber mal ein flächendeckendes Netz entlang der Bahnstrecken - für stehende Objekte aktuell solala möglich, im fahrenden Zug hinter dämpfenden Scheiben eher weniger.