Computernetzwerke

Masten, Türmen und Häusern anhand der montierten Antennen. Jeder Netzbetreiber hat über zehntausend davon, über das Land verteilt, angebracht.

    Abbildung 8.3: GSM-Antennen auf einem Mast
    Die Kommunikation zwischen den Base Station Controllern (BSC) und dem Vermittlungssystem wird über die A-Schnittstelle ausgeführt. Ein NSS besteht im Wesentlichen aus den regional lokalisierten Mobile Switching Centers (MSC) und einem zentralen Gateway (GMSC), das die MSCs über Glasfaserkabel oder Richtfunkstrecken miteinander verbindet. Die runden Antennen für die Richtfunkstrecken befinden sich meist gemeinsam mit der länglichen GSM-Antenne am gleichen Mast.
    Radio Subsystem

    Abbildung 8.4: Prinzipieller Aufbau des GSM-Netzes
    Die A bis -Schnittstelle (OSI-Schicht 1) - zwischen BTS und BSC - teilt 64-kBit/s-Kanäle in mehrere Subkanäle auf, wobei hier oftmals herstellerspezifische Verfahren eingesetzt werden. Die A-Schnittstelle (OSI-Schichten 1-3) - zwischen BSC und MSC - wird oft als PCM30-System realisiert, die ISDN-gemäß bis zu 30 Kanäle in einen seriellen Bitstrom multiplext, oder es wird an dieser Stelle eine SDH-Verbindung (155 MBit/s) eingesetzt. Der gesamte »Funkteil« des Netzes wird als Radio Subsystem bezeichnet (RSS).
    Im Network and Switching Subsystem (NSS) wird der Übergang zu den anderen Netzen (Mobilfunk anderer Betreiber, ISDN, PSTN) geschaffen, und verschiedene Datenbanken sind hier für die mobilen Endgeräte, die Telefonnummern und die Teilnehmerdaten lokalisiert. Die Kontrolle und Wartung des Netzes wird vom Operation and Maintenance Center (OMC) ausgeführt, das aus verschiedenen Einrichtungen besteht und auch für die Abrechnungen zuständig ist. Die Telekom betreibt in Deutschland ca. zehn dieser Center, 20.000 Basisstationen und 1000 Network and Switching Subsystems für die Vermittlung.
    In einem GSM-Netz wird eine Vielzahl von unterschiedlichen Protokollen zwischen den einzelnen Komponenten (MS, BTC, BSC, MSC, GMSC) verwendet. Die Signalisierung ist dabei eine der komplexeren Vorgänge mit dem Aufbau, der Überwachung und dem Abbau der Verbindungen, was die Zellerkennung sowie die Authentifizierung beinhaltet, was innerhalb der OSI-Schichten 1-3 stattfindet. Das Message Transfer Protocol (MT1-MT3) ist dabei für alle mobilen Funktionalitäten zuständig.
    8.3 General Packet Radio Service - GPRS
    GSM ist für die reine Sprachübertragung entwickelt worden und stellt ein leitungsvermittelndes Netzwerk dar, welches sich grundsätzlich dadurch auszeichnet, dass zwischen zwei Teilnehmern ein exklusiver Kanal geschaltet wird. Dieser weist eine konstante Bandbreite und Verzögerungszeit auf, was letztendlich der Sprachqualität zugutekommt.
    Datenanwendungen weisen demgegenüber variable Übertragungsraten auf, beispielsweise beim Browsen im Internet, wo für die Anforderung der Webseite eine hohe Bandbreite notwendig ist, beim Betrachten der Webseite allerdings nur eine geringe. Eine flexible Anpassung der Bandbreite ist bei einer Leitungsvermittlung nicht möglich, sodass diese bei Datenanwendungen nicht ausgenutzt werden kann, was bei den begrenzten Ressourcen der Luftschnittstellen nicht hinnehmbar ist. Besser ist es, wenn der Übertragungskanal nur während der eigentlichen Datenübertragung verwendet werden würde und ansonsten von anderen eingesetzt werden kann.
    Wenn der Übertragungskanal nicht wie bei GSM in kleinere Kanäle für die einzelnen Benutzer aufgeteilt und fest zugeordnet wird, sondern die Daten unterschiedlicher Benutzer stattdessen nacheinander über den (gesamten) Übertragungskanal gesendet werden, der die volle Bandbreite aufweist, erhält man eine paketorientierte Übertragung.
    Um die Paketübertragung auch in GSM-Netzen verwenden zu können, ist der General Packet Radio Service (GPRS) eingeführt worden. Durch die flexible Bandbreitenzuteilung bei GPRS wird bis zu 171,2 kBit/s (acht Zeitschlitze) an Datenrate erreicht: Dies ist allerdings nur theoretisch möglich, weil für GPRS zusätzliche Fehlerschutzmechanismen implementiert werden müssen.
    GPRS ist kein komplett neuer Standard, sondern ergänzt GSM um die Funktionalität der Paketübertragung. Hierfür musste der GSM-Backbone - praktisch das Network and Switching Subsystem - um ein parallel dazu arbeitendes, eigenständiges GPRS-System erweitert werden, welches üblicherweise einem ATM-Netz (Kapitel 7.7) entspricht.
    Das Pendant zum Mobile Switching Center (MSC) bei GSM ist ein Serving GPRS Support Node