GSM

Wie funktioniert GSM?

Um die vorhandenen Funkfrequenzen besser nutzen zu können, ist das GSM-Netz in Zellen (blau) unterteilt. Pro Zelle gibt es meist drei Antennen, die einen Winkel von ca 120 Grad abdecken. Die Antennen kommen in einer Base Transceiver Station (BTS) zusammen, welche die Umwandlung der Funkwellen in digitale Signale vornimmt. Auch die Verschlüsselung findet hier statt.

Mehrere BTS werden von einem Base Station Controller (BSC) verwaltet. Wenn ein Mobiltelefon von einer Zelle in die nächste wechselt, wird hier für den sog. Handover gesorgt.

Die BSC sind durch die Mobile Switching Center (MSC) zusammengeschaltet. Sie bilden das Herzstück der Sprach- und Datenübertragung. Ein MSC hat mehrere Aufgaben zu erfüllen. In dem Home Location Register (HLR) sind alle Daten von Kunden des eigenen Netzes gespeichert. Da die Kundendaten nicht auf alle MSC eines Netzes bzw aller Netze kopiert wird, steht jedem MSC ein Visitor Location Register (VLC) zur Seite. Bucht sich ein Fremdkunde in ein Netz ein, werden Teile der Daten vom MSC des Kunden abgefragt und temporär gespeichert. Somit wird eine schnellere Abwicklung der Gespräche gewährleistet, weil nicht immer das HLR des Heimat-MSC gefragt werden muss. Verlässt der Kunde ein fremdes Netz wieder, werden die Daten aus dem HLR vom MSC des Kunden abgefragt und temporär im VLR gespeichert. Ein Interworking Location Register (ILR) sorgt für den reibungslosen Übergang von unterschiedlich genormten Mobilfunknetzen.

Die ganze Anmeldung basiert auf der Subscriber Identity Module Karte (SIM) des Kunden. Da die Übertragung verschlüsselt wird, sind auf der Karte die Schlüssel für das jeweilige Netz hinterlegt. Durch das HLR bzw das VLR lassen sich die Mobiltelefone der Kunden finden. Die Schlüssel auf Seiten des Netzes werden im Authentication Center (AUC) gespeichert.

Eine Reihe weitere Center helfen bei der Verwaltung und den Funktionen des Mobilfunknetzes. Über das Equipment Identity Register (EIR) können Netzbetreiber Gerätelisten speichern und somit einzelne Mobiltelefone sperren. Möglich wird dies durch den International Mobile Equipment Identifier (IMEI), eine eindeutige Nummer, die jedes mobile Endgerät besitzt. Um SMS, MMS, Faxe oder auch Voicemails zu verwalten, ist dem MSC ein Messaging Center (MC) zugeschaltet.

Daten über die entstandenen Kosten für die Abrechnung werden beim Billing Gateway (BGW) erfasst. Der Service Control Point (SCP) macht ein Mobilfunknetz intelligent. Hier können bestimmte Nummern hinterlegt werden, die besondere Behandlung bedürfen wie z.B. Hotlines, kostenlose Rufnummern oder Nummern für bestimmte Aktionen (Abstimmungen, Bestellungen...). Schließlich bietet das Service Order Gateway (SOG) eine Schnittstelle für den Betreiber, die EDV des MSC zu verwalten. Mehrere MSC sind über MSC Gateways (MSCG) miteinander verschaltet. Sie liefern darüber hinaus Anschluss z.B. ans Festnetz oder an MSC fremder Anbieter.

Um die Anzahl der einzelnen Komponenten in Relation zu setzen: Ende 2000 hatte der zweitgrößte Mobilfunkanbieter Deutschlands D2 ca 25.000 Funkzellen, kontrolliert von ca 13.000 BTS, die in ca 230 BSC zusammengeschaltet waren, die wiederum 110 MSC zugeordnet waren.

Quellen:
Ericsson: Infrastruktur von Mobilfunknetzen
Informationszentrum Mobilfunk
Toshiba: GPRS – Als die Daten laufen lernten