GSM-Datenübertragung

Eine zweite Lösungen bieten spezielle GSM-Modems, die mit einem speziellen Modulationsverfahren die Eigenheiten des Sprachsignals nachahmen und auch die im Netz auftretenden Zeitverzögerungen berücksichtigen. Durch dieses Verfahren sind aber nur Datenraten bis 1000 BPS zu erreichen. Das TKL-GSM-Modem kann Daten wahlweise über den Sprachkanal (1000 BPS) oder den Datenkanal (9600 BPS) übertragen.

Für die Übertragung auf der Luftschnittstelle benötigt man Kanäle, um die Verbindung herstellen zu können. Dazu unterscheidet man in logische und physische Kanäle. Die logischen Kanäle werden aufgeteilt in Verkehrskanäle und in Signalisierungskanäle. Die Verkehrskanäle dienen der Übertragung von Nutzdaten, wie z.B. Sprache in leitungs- oder paketvermittelter Form. Die Signalisierungskanäle dienen der Übertragung von Daten, die für die Zuweisung von Kanälen oder der Lokalisierung der Mobilstation benötigt werden. Diese logischen Kanälen werden von den physikalischen übertragen. Für den GSM-Betrieb sind zwei Frequenzbänder mit 45 MHz Bandabstand reserviert. Der Frequenzbereich zwischen 935 und 960 MHz wird von den Feststationen (downlink) benutzt, der zwischen 890 MHz und 915 MHz dient als Sendebereich der Mobilstation (uplink). Insgesamt ist ein Trägerabstand von 200 kHz definiert und ein Grenzabstand von 100 kHz jeweils an den Grenzen des Frequenzbereiches, so das insgesamt 124 Kanäle zur Verfügung stehen. Diese Kanäle werden bei der TDMA-Technik durch ein Zeitmultiduplexverfahren in 8 Timeslots (Zeitschlitze) aufgeteilt, von jeweils 0,577 ms Länge. Die 8 Timeslots dieses Kanals werden zu einem TDMA-Rahmen zusammengefaßt. Die Timeslots werden durchnummeriert von 0 bis 7. Dieselben Timeslots in aufeinanderfolgenden Rahmen ergeben einen physikalischen Kanal. Eine Mobilstation verwendet im Uplink und Downlink dieselben Timeslots. Damit sie nicht gleichzeitig empfangen und senden muß, werden die TDMA-Rahmen des Uplinks mit drei Timeslots Verzögerung zum TDMA-Rahmen des Downlinks gesendet. Beim Verbindungsaufbau wird der zu einem Sprachkanal gehörende Timeslot über den Signalisierungskanal an die Mobilstation übermittelt. Die Nettodatenrate eines Timeslots der Luftschnittstelle beträgt im full-rate Verfahren 13 kb/s. Da die Luftschnittstelle verglichen mit leitungsgebundenen Übertragungswegen aber sehr fehleranfällig ist (Bitfehlerraten schlechter als 10^-3 sind keine Seltenheit), reduziert die aufwendige Fehlersicherung die effektiv nutzbare Datenrate auf 9,6 kb/s.

Jeweils ein Funkkanal-Paar kann also im Zeitmultiplex-Verfahren für bis zu acht Sprach- oder Datenverbindungen gleichzeitig genutzt werden. Die Gesamt-Rohdatenrate auf einem Funkkanal beträgt 270,83 kBit/s, wovon ein erheblicher Teil allerdings der Fehlererkennung und -korrektur dient.

	HLR Home Location Register	AC   Authenti- cation Center
	VLR Visitor Location Register	EIR Equipment Ident. Register				BTS Base Transceiver Station
		|				|
ISDN	_________	MSC Mobile Switching Center	______	BSC          Base Station Controller	_____	BTS Base Transceiver Station
						|
						BTS Base Transceiver Station
Aufbau eines GSM-Funknetzes

Beim Einschalten des GSM-Telefons wird anhand der Chipkarte in der AC-Datei geprüft, ob und bei welchem Netzbetreiber das Gerät registriert ist. In der Gerätedatei EIR können die Daten z.B. von gestohlenen Telefonen gespeichert werden, damit sie nicht mehr benutzt werden können. Wenn man den eigenen Heim-Bereich verläßt, wird eine Kopie der Gerätedaten von der HLR-Datei des Heim-MSC in die VLR-Datei des neuen regionalen MSC kopiert. Die Vermittlungszentralen (MSC) sorgen für den Übergang ins öffentliche ISDN und betreuen jeweils mehrere Basisstations-Zentralen BSC, von denen wiederum jede mehrere Basisstationen BTS steuern kann. Während der Fahrt erfolgt innerhalb weniger Millisekunden ein automatisches Handover zur nächsten Basisstation, ohne daß die Verbindung dadurch unterbrochen wird. Wenn man ins Ausland fährt, kann man sich dank Roaming in das Netz eines dortigen Providers einbuchen. Prinzipiell stellt der GSM-Standard die bei ISDN verfügbaren Dienstmerkmale wie z.B. Makeln (Wechsel zwischen zwei gehaltenen Gesprächen) zur Verfügung. Bei der Sprachübertragung arbeiten GSM-Telefone mit einem aufwendigen Kompressions-Verfahren (LPC, linear predictive coding, lineare Vorhersage-Codierung), um trotz der im Vergleich zu ISDN relativ geringen Datenrate eine halbwegs brauchbare Verständlichkeit zu erzielen. (Daß das noch keineswegs das Ende der Fahnenstange ist, beweist die nochmals halbierte Datenrate bei den Inmarsat-Phone-Geräten!)

GSM-Datenübertragung

1. Mobiltelefon mit Infrarot-Übertragung, im PC ist ein IRDA-Adapter sowie ein spezieller Treiber erforderlich.
2. Mobiltelefon mit speziellem V.24-Kabel; die GSM-Rohdaten-Decodierung erfolgt hierbei durch einen speziellen Windows-Treiber, das Kabel allein nützt also nichts, und dieses System ist nur unter Windows benutzbar!
3. Herkömmliches Mobiltelefon mit externem GSM-PCMCIA-Datenadapter für Laptops.
4. Reines Datenmodul (GSM-Transceiver mit V.24-, Antennen- und 12-V-Anschluß in der Größe einer Zigarettenpackung), z.B. Siemens-M1.
5. In PCMCIA-Karte eingebauter GSM-Transceiver, z.B. von Motorola.

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