GSM-Netz

In Deutschland wird der GSM-Standard in den digitalen, leitungsvermittelten Mobilfunknetzen "D" und "E" verwendet. Das GSM-Netz ist seit 1993 im Regelbetrieb und zeichnet sich durch eine großflächige Netzstruktur aus, in die Kleinzellen integriert sind. Zwischen den Zellen findet ein automatisches Handover statt. Aufgrund der begrenzten Reichweite der Sendefrequenzen der Basisstationen ist der Empfangsbereich in einen Wabenplan mit hexagonalförmigen Zellen eingeteilt.


Die drei Subsysteme des GSM-Netzes

Ein GSM-Netz besteht aus drei Subsystemen: dem Base Station Subsystem (BSS), das früher als Radio-Subsystem (RSS) bezeichnet wurde, dem Netzwerk-Subsystem (NSS), das auch als Switching Subsystem (SSS) bezeichnet wird, und dem Betriebs- und Wartungs-Subsystem (OMS). Das Base Station Subsystem besteht im Wesentlichen aus den funktechnischen Sende-Anlagen und der Mobilstation (MS). Zu den Komponenten des BSS-Systems gehören der Base Station Controller (BSC) und der Base Transceiver Station (BTS).

Architektur 
   des GSM-Netzes

Architektur des GSM-Netzes

Das Netzwerk-Subsystem oder Switching Subsystem übernimmt die vermittlungstechnischen Funktionen und besteht aus den Komponenten Mobilfunkvermittlungsstelle (MSC) und dem Gateway für Fremdnetze, dem Gateway MSC. Darüber hinaus gehören zu dem Switching Subsystem mehrere Datenbanken für das Standortverzeichnis (HLR), das Besucherverzeichnis (VLR), das Geräteverzeichnis (EIR) und das Authentisierungszentrum (AC).

Das dritte Subsystem eines GSM-Netzes ist das Betriebs- und Wartungs-Subsystem (OMS) in dem die Steuerung und Überwachung des Systems erfolgt und dessen Aufgabe es ist, einen ungestörten Betrieb aufrechtzuerhalten.

Vermittlung und öffentliches Netz

Die Vermittlungsstellen selbst sind untereinander über verbindungsorientierte Leitungen mittels SS7-Netzwerk mit anderen Mobilfunkvermittlungsstellen verbunden. Selbstverständlich ist von allen Vermittlungsstellen der Übergang in das öffentliche Netz möglich.

Kanalaufteilung der GSM-Kanäle

Kanalaufteilung der GSM-Kanäle

Neben dem Kanal für die transparente Vollduplex-Übertragung der Nutzdaten, dem Traffic Channel (TCH), und dem zugeordneten Signalisierungskanal, dem Dedicated Control Channel (DCCH) mit leitungsvermittelter Wählverbindung, hat jeder Mobilfunksender noch einen gemeinsamen Steuerkanal, den Common Control Channel (CCCH), und einen Rundfunksteuerkanal, den Broadcast Control Channel (BCCH). Alle vier, der Nutzkanal und die drei Steuerkanäle, werden über ein Fehlerkorrektur-System einem TDMA-Multiplexer zugeführt, dessen Ausgang mit der Modulationsstufe verbunden ist. Nach dem Multiplexen werden die TDMA-Zeitschlitze mittels GMSK-Modulation, Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK), einer Trägerfrequenz aufmoduliert.

Frequenzbereiche und Datenraten

GSM arbeitet im 900-MHz-Bereich bzw. im 1,8-GHz-Bereich, und zwar im 900-MHz-Bereich auf zwei getrennten, je 25 MHz breiten Funkkanälen. Im Bereich von 890 MHz bis 915 MHz senden die mobilen Endgeräte auf einem von 124, je 200 kHz breiten Kanälen zur Basisstation ( Uplink), im Bereich von 935 MHz bis 960 MHz sendet die Basisstation an die Endgeräte ( Downlink).

Bei DCS 1800 sind die Bänder 75 MHz breit und es stehen 372 Kanäle zur Verfügung. Die GSM-Dienste gliedern sich in Grunddienste, die sich wiederum in Teledienste und Trägerdienste unterteilen. Teledienste unterstützen alle Funktionen des Schichtenmodells und bieten eine hohe Kompatibilität zu allen Festnetzdiensten.

GSM-Frequenzbänder 
   für die Mobil- und Basisstation

GSM-Frequenzbänder für die Mobil- und Basisstation

Das GSM-Netz bietet durch verschiedene Verfahren und Systeme eine hohe Sicherheit. So wird zur Authentifizierung der persönliche Teilnehmerschlüssel im Authentisierungszentrum hinterlegt. Die Schlüsselübergabe an das Besucherverzeichnis (VLR) findet nur in Form von abgeleiteten Größen statt. Als Verschlüsselungsmaßnahme werden alle Daten codiert übertragen. Weitere Sicherheitsmaßnahmen sind das Frequenzsprungverfahren mit zyklischer Änderung der Übertragungsfrequenzen und die Identifizierung und Sperrung von Endgeräten.

Informationen zum Artikel
Deutsch: GSM-Netz
Englisch: GSM network
Veröffentlicht: 28.10.2013
Wörter: 530
Tags: #GSM-Netze
Links: Authentifizierung, Authentisierungszentrum, Basisstation, BCCH (broadcast control channel), BSC (base station controller)