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GSM-Infrastruktur

Basis für die mobile Kommunikation ist die Funkübertragung. Die wesentlichen Merkmale dieser Übertragungsart sind:

  • Mobilfunksysteme übertragen die Signale durch den umgebenden Raum
  • Signalübertragung erfolgt durch elektromagnetische Wellen
  • es besteht nur ein begrenztes Frequenzspektrum für Mobilfunknetze

gsm.cluster

Daraus resultiert, dass die Signalstärken kaum berechenbar sind. Es sind hohe Sendeleistungen erforderlich und es besteht ein hoher Frequenz-/Kanalbedarf. Um diesen Bedarf zu senken, wird das Sendegebiet in Funkzellen eingeteilt. Jede Zelle erhält eine eigene Basisstation. Benachbarte Basisstationen nutzen unterschiedliche Frequenzen. Dadurch wird es ermöglicht, dass die Basisstationen eine geringe Sendeleistung haben und Frequenzen wiederverwendet werden (Space Division Multiplexing). Die Zuteilung gleicher Frequenzen für nicht benachbarte Zellen macht ein Clustering des Sende- und Empfangsgebietes notwendig. Es werden mehrere Zellen zu einem Cluster zusammengefasst, dessen einzelne Zellen unterschiedliche Frequenzbereiche haben. Es ergibt sich ein “Honigwabenmuster”, das man links für Cluster mit drei unterschiedlichen Frequenzen sehen kann. Man muss noch beachten, dass das Cluster natürlich nur modelliert ist und der reale Übertragungsbereich, abhängig vom Gelände, von der Clustergrenze abweicht.

Zielpunkt der Mobilkommunikation sind die Mobile Station (MS), die sich Hard- und Softwarekomponenten (Handy) und den Teilnehmerdaten (SIM-Karte) zusammensetzen. Die Kommunikation wird über das Base Station Subsystem  (BSS) realisiert, es setzt sich aus Base Transceiver Station (BTS) und Base Station Controller (BSC) zusammen und erfüllt folgende Aufgaben: Signalisierung der Verbindungssteuerung, Kodierung der Daten (Datenschutz). 

Dem Radio-Subsystem steht das Network and Switching Subsystem (NSS) gegenüber, dass sich aus dem Switching-Subsystem  (SSS, Vermittlungsteilsystem) und dem Operation and Maintenance Subsystem (OSS, Betreiberteilnetz) zusammensetzt.

Das Switching Subsystem ist das Übergangsnetz zwischen Funk- und Mobilnetz und besteht aus der Mobile Services Swichting Center (MSC, Mobilvermittlungsstelle) und den Datenbanken Home Location Register (HLR, Heimatdatei) und Visitor Location Register (VLR, Besucherdatei). Die MSC führt Vermittlungs- und Verwaltungsaufgaben aus:

  • Verbindungsauf- und abbau
  • Verbindungsverwaltung
  • Zusatzdienste
  • Zellwechsel (Handover)
  • Kanalzuweisung
  • Schnittstelle zu anderen Netzen

Die MSC greift auf das HRL zu. Dieses speichert die Teilnehmerinformationen wie Rufnummer, Identitätsnummer und Aufenthaltsort, Mobilstationen, die nicht im HLR der MSC eingetragen sind, werden im VLR verwalten (z.B. bei Roaming). Die dazu notwendigen Daten werden vom HLR der Heimat-MSC  der MS angefordert.

Das Operation Subsystem setzt sich aus den drei Komponenten Operation and Maintenance Center (OMC: Überwachung der anderen Netzelemente, Netzverwaltung, Gebührenabrechnung), Authentication Center (AuC: Speicherung Verschlüsselungscodes und Algorithmen), Equipment Identity Register (EIR: Speicherung der Teilnehmer- und Gerätedaten, sowie der gesperrten Endgeräte)

gsm.netzstruktur