Die Infrastruktur von Mobilfunknetzen - Kellner Telecom GmbH

Die Infrastruktur von
Mobilfunknetzen
Funktion und Elemente

Inhalt
Des Netzes Kern 6
Gesprächsvermittlung 8
Steuerung und Kontrolle 18
Besonderheiten der neuen UMTS-Netze 26
Mobilfunknetze lösen Festnetze ab 30
Glossar 33
5

GSM-Netzwerk von Ericsson
Du
Funk-
zelle 03
Funk-
zelle 01
Mobiltelefon Antenne
Base Station System
Funk-
zelle 02
Base
Transceiver
Station
Sprachkanal
Base Station
Controller
Netzwerk-Computer
weitere Base
Station Controller
Sprachkanal
Mobile Service Center
Netzwerk-Computer
Switching System Administration
Übergang zu
anderen Netzen
Vermittlung
HLR VLR
12552 08
ich 01
52155 05
84234 03
ILR
Location Register
AUC
52487 18
59331 82
66267 33
du 03
EIR SMS
Service
Control
Point
Service
Order
Gateway
Festnetzanschluss
Billing
Gateway
• Die Base Transceiver Station übersetzt Funkwellen in digitale Signale.
• Der Base Station Controller steuert den Sender und verfolgt das Handy über mehrere
Funkzellen, regelt die Sendeleistungen von Antenne und Handy.
• Das Mobile Service Center vermittelt die Gespräche. Hier ist der Übergang zu anderen
Netzen, z.B. zum Festnetz. Für die Suche nach dem gewünschten Telefonpartner stehen
Datenbanken wie das Home Location Register (HLR) und das Visitor Location Register (VLR)
zur Verfügung. Interworking Location Register (ILR), Authentication Center (AUC), Equipment
Identity Register (EIR) und Short Message System (SMS) stellen weitere Dienste und Daten bereit.
• Der Service Control Point aktiviert Dienste.
• Das Service Order Gateway ist der Übergang zum administrativen System des Netzbetreibers.
• Das Billing Gateway erfasst gebührenrelevante Daten.

Wie kommt der Anruf zum Handy?
Das ist die Frage, die sich die wachsende Zahl von Mobilfunknutzern ab und an stellt. Mit
den Funktionen seines Mobiltelefons ist man bestens vertraut, man verlässt sich darauf und
benutzt es wie selbstverständlich. Sendemasten und Funkantennen für Mobilfunk kennt man
vom Rande der Autobahnen oder von Hausdächern.
Was aber steckt dahinter? Wie funktioniert ein modernes Mobilfunknetz? Was braucht man
außer einem Handy noch, damit ein Gespräch zustande kommt? Was ist eine Basisstation,
wie wird das Gespräch weitervermittelt? Welche Bestandteile hat ein modernes Mobilfunknetz?
Und was ändert sich an dieser Netzstruktur durch Einführung neuer Mobilfunktechniken
wie GPRS und UMTS?
Diesen Fragen widmet sich unsere Broschüre. Sie soll technisch Interessierten
Informationen über den Aufbau und die Funktionsweise von Mobilfunknetzen geben. Unterschiede
zwischen dem heutigen Mobilfunkstandard GSM und zukünftigen Standards wie
GPRS und UMTS werden herausgearbeitet und dargestellt.
Die erste Broschüre dieser Reihe »Von GSM zu UMTS – Informationen über neue
Mobilfunktechniken« hat die Grundbegriffe des heutigen und zukünftigen Mobilfunks erklärt.
Darauf baut die vorliegende Broschüre auf und gibt Detailinformationen zur Funktionsweise
und zum Aufbau von Mobilfunknetzen.
Bernt Högberg, Geschäftsführer Ericsson GmbH
3

Des Netzes Kern
Ohne Funknetze gibt es keine mobile Kommunikation, und ohne »Infrastruktur« arbeitet
kein Mobilfunknetz. Auf diesen einfachen Nenner kann man die Frage nach der Infrastruktur,
dem Inneren der nur außen stets drahtlosen Netze, bringen. Das gilt insbesondere
für kommende UMTS-Netze.
Die Rolle von Ericsson
Ericsson liefert weltweit die meisten Mobilfunknetze und ist führender Hersteller von
Festnetz- und Internettechnik sowie Mobiltelefonen. Im Geschäftsjahr 2000 erzielte das in 140
Ländern tätige schwedische Unternehmen mit 105.000 Mitarbeitern einen Umsatz von über
dreißig Milliarden Euro, in Deutschland 922 Millionen Euro. Von den 3000 Mitarbeitern in
Deutschland sind über 1600 mit Forschung und Entwicklung beschäftigt. Ericsson investiert
weltweit 15 Prozent des Umsatzes in Forschung und Entwicklung. Auch in Deutschland hat
Ericsson vor allem mit Systemen und Mobilfunknetzen Erfolg und nimmt hier eine Spitzenposition
ein. Von der klassischen Telefonie kommend, deckt Ericsson alle Facetten der
Kommunikation ab, von Geräten (Telefonen, LAN-Telefonen, Schnurlostelefonen, Handys) über
private und öffentliche Vermittlungen (sowohl im Festnetz als auch in Richt- und Mobilfunk und
bei schnellen und schnellsten Datenverbindungen) bis zur Beratung und Wartung für Telekommunikationsanlagen.
Vodafone, vormals Mannesmann Mobilfunk, Betreiber des deutschen D2-Netzes, ist ein
Kunde von Ericsson für GSM- und UMTS-Infrastruktur. MobilCom hat sich im Oktober 2000
entschlossen, das UMTS-Netz mit Ericsson aufzubauen. Zusammen mit der Technik für
Festnetze und für Unternehmen (wie Telekommunikationsanlagen) liegt der Ericsson-
Umsatzanteil für Infrastruktur bei zwei Dritteln.
Netze und ihre Infrastruktur
Aufgabe der Mobilfunknetze ist es, die Millionen mobiler Telefonteilnehmer mit Gesprächen zu
versorgen. Dazu gehört die eigentliche Aussendung der Rufe und Gespräche über Funk, aber
auch eine sehr anspruchsvolle Technik »hinter der Bühne«. Spätestens mit der Einführung von
GPRS kommen gesonderte Wege für Daten dazu.
6
Des Netzes Kern

Vermittlung
Beim Telefon kann man »wählen«, konkret seit dem Jahr 1892 und dem ersten automatischen
Fernsprechamt in La Porte, USA, das mit den 1889 erfundenen Strowger-Wählern die
Telefonleitungen für achtzig Teilnehmer mechanisch ankoppelte. Seit 1980 erfolgt diese
Vermittlung in Deutschland zwar elektronisch, am grundsätzlichen Verfahren der Leitungsvermittlung
hat sich aber bis heute nichts geändert.
Eine wesentliche Änderung erleben wir jetzt erst mit der Datenpaketvermittlung. Nicht mehr
wie in einem Rohr von Sender zu Empfänger werden hier die Nachrichten übermittelt, sondern
portionsweise nach Bedarf. Dass dieser wahrhafte Paradigmenwechsel zunächst in der
Mobiltelefonie passiert, ist bezeichnend dafür, dass nicht mehr das Festnetz, sondern die
Mobilfunktechnik den Fortschritt führt.
Schon bei GPRS, dem General Packet Radio Service, lose übersetzt mit »allgemeinem
Paketfunkdienst«, werden Datenpakete übertragen. Bei UMTS wird das genauso sein, sogar
für Sprache, die zunächst allerdings noch über jeweils vorreservierte Wege übertragen wird.
Die Welt wird – nach mehr als hundert Jahren – Abschied von der Leitungsvermittlung nehmen,
vorsichtig und schrittweise.
Des Netzes Kern
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Gesprächsvermittlung
Das Home Location Register (HLR)
Alle Mobilfunknetze sind verteilte, dezentrale Netze, sodass keineswegs an einer einzigen
zentralen Stelle das »Gehirn« des ganzen Netzes stünde. Wird ein mobiler Teilnehmer angerufen,
so muss dieser immer erst gefunden werden – wenn nötig im Ausland, denn das GSM-
Netz erlaubt dank »Roaming« auch dort Gespräche.
Zum Auffinden eines eingebuchten Mobiltelefons sind große und schnelle Datenbanken
installiert. Zwei Datenbanken sind erforderlich: das »Home Location Register«, HLR, und das
»Visitor Location Register«, VLR. Beide sind ausfallsicher und redundant ausgelegt.
(Ausfallsicher heißt geschützt vor möglichen Ausfällen einzelner Teile im System, was durch
Redundanz, also den Einsatz von stets mehreren gleichartigen kritischen Teilen – hier den
Festplatten – erreicht wird, die im Notfall die Arbeit eines defekten Teils übernehmen können.
Dieselben Daten stehen also stets auf mehreren Platten zur Verfügung, der Ausfall einer Platte
ist unkritisch.)
Ausgangspunkt der Suche nach einem Teilnehmer ist das »Home Location Register«, HLR,
in dem die Kundendaten wie in einem Stammblatt gespeichert sind. Dort wird auch jeweils
eingetragen, ob der Kunde zurzeit im Netz eingebucht ist und wo er ist oder zuletzt war –
etwa im Ausland.
Neuerdings enthält das Home Location Register auch Informationen über mögliche Datenverbindungen
zum Teilnehmer.
Das Visitor Location Register (VLR)
Hält sich nun ein Hamburger in München auf, so wird diese Tatsache noch in einer zweiten
Datenbank festgehalten, im Münchner »Visitor Location Register« (VLR), des Netzes, in dem
er eingebucht ist. Anders als im HLR, in dem die meisten Daten stabil wie in einer
»Stammdatei« aufbewahrt werden, wird hier im VLR die jeweilige Situation am Ort des
Geschehens dynamisch abgebildet. Abgehende Gespräche können so ohne Rückfrage
beim HLR (beispielsweise im fernen Hamburg) geführt werden: Die Hauptlast der Gespräche
wird lokal bearbeitet. Der Netzbetreiber kann das VLR auf demselben System wie das örtliche
HLR unterbringen.
8
Gesprächsvermittlung

Das Mobile Switching Center (MSC)
Immer ist das VLR eng mit einem Herzstück der Mobilfunk-Infrastruktur verbunden, dem
»Mobile Switching Center«, MSC, gelegentlich auch »Mobile Service Center« genannt. »To
switch«, »schalten« beziehungsweise »vermitteln«, steht für die eigentliche Aufgabe jeglicher
Telefoninfrastruktur. Hier werden die Rufe an die Teilnehmer eingeleitet, hier werden vom
Handy kommende Gesprächswünsche weitergegeben, hier wird der gesamte Gesprächsablauf
vom Ruf bis zum Gesprächsende gesteuert. Selbst Dienste wie Rufweiterleitung,
Anklopfen, Mehrfachgespräche und vieles mehr werden im MSC ausgeführt. Auch das Erfassen
der Rechnungsdaten findet hier statt.
Das Mobile Service Center: Hier werden die Gespräche vermittelt und von Anfang bis Ende gesteuert. Für die
Suche nach dem gewünschten Telefonpartner stehen dem Service Center – mehrere von ihnen sind über das
Gesamtnetz verteilt – sehr schnelle Datenbanken wie unter anderem das Home Location Register (HLR) und das
Visitor Location Register (VLR) zur Verfügung. Location Register enthalten Ort und Anwesenheit der Teilnehmer
im Netz. Interworking Location Register (ILR), Authentication Center (AUC), Equipment Identity Register (EIR) und
Short Message Service (SMS) stellen weitere Dienste und Daten bereit.
Gesprächsvermittlung
9

Das Interworking Location Register (ILR)
An das HLR kann ein »Interworking Location Register«, ILR, angeschlossen sein. Hier liegt beim
Roaming der Übergang zwischen unterschiedlichen Mobilfunknormen, die beispielsweise in
Amerika häufig sind. Selbst Wähl- und Signalisierungsvorgänge können sich unterscheiden.
Das Authentication Center (AUC)
Die Funkübertragung ist bei GSM stets verschlüsselt, wobei sogar jedes einzelne Gespräch
einen unterschiedlichen Schlüssel haben kann. Ein vorangegangener, offener Austausch dieser
Schlüssel zwischen Handy und Netz würde die dadurch erreichte Sicherheit zunichte
machen. Also müssen die Schlüssel einerseits mit Hilfe der SIM-Karte im Handy und andererseits
im Netz jeweils neu erzeugt werden. (SIM steht für »Subscriber Identity Module« und
identifiziert den Teilnehmer.) Die Grundlage dafür ist die »IMSI«, die »International Mobile
Subscriber Identity«, auf der Karte und im Authentifizierungszentrum AUC. Zunächst wird
eine Zufallszahl ans Handy geschickt, die es (kraft Algorithmus auf der Karte) richtig beantworten
muss, sonst kommt erst gar keine Verbindung zustande. Aus derselben Zufallszahl rechnet
sich dann das Handy den aktuell zu gebrauchenden Schlüssel aus. Beide Vorgänge,
Authentifizierung und Schlüsselerzeugung, passieren in der Chipkarte.
Im Netz muss der Schlüssel aus Angaben des Authentifizierungszentrums – einem so genannten
Triplet aus Zufallszahl, der erwarteten Handyantwort darauf (»signed response«) und einem
Schlüssel (Kc, Ciphering Key) – im Mobile Switching Center (MSC) gehalten werden. Dort erfolgt
dann auch die aktuelle Autorisierung. Netzseitig wird in der Base Transceiver Station entschlüsselt,
also reicht der aktuelle Schlüssel (seinerseits verschlüsselt) vom MSC dorthin.
Das Equipment Identity Register (EIR)
Das »Equipment Identity Register«, EIR, verwaltet Gerätesperrlisten, denn jedes Handy hat eine
vom Netz abgefragte IMEI, einen »International Mobile Equipment Identifier«, als unveränderbare
Seriennummer. Der Benutzer kann seine IMEI im Gerät immer mit *#06# selbst abfragen
und sicherheitshalber notieren.
10
Gesprächsvermittlung

Der Base Station Controller steuert den Sender und verfolgt das Handy über mehrere Funkzellen, regelt die
Sendeleistungen von Antenne und Handy. Weitere Base Station Controller sind an dasselbe Mobile Service Center
angeschlossen.
12 Gesprächsvermittlung

Das Message Center
Der Kurznachrichtendienst oder »Short Message Service« SMS erfreut sich großer Beliebtheit
– in Deutschland werden monatlich über 1,5 Milliarden solcher Nachrichten versandt, Tendenz
kräftig steigend (Ende 2000, bei 49 Mio. Handys). Um den SMS-Verkehr zu bearbeiten, ist ein
Message Center an das MSC angeschlossen. Auch Sprachnachrichten einer Mailbox, Faxe und
E-Mails können hier verarbeitet werden.
Der Base Station Controller (BSC)
Zurück zum Ablauf eines Gespräches. Die Signale und Gespräche gehen vom MSC auf ihrem
Weg zum Handy zunächst zu einem »Base Station Controller« (BSC) einem Steuerungsrechner
für die Basisstationen. An ein MSC sind meist mehrere BSCs angeschlossen, und
an einen BSC dann auch mehrere Basisstationen (RBS/BTS, siehe links). Als Beispiel dieser
Vielfalt zeigt die Tabelle von Vodafone (Mannesmann Mobilfunk) für 25.000 Funkzellen 13.000
sie versorgende Basisstationen, die von 230 Basisstation-Controllern (BSCs) gesteuert werden,
und 110 gesprächsvermittelnde MSCs (Ende 2000), siehe Seite 24.
Der BSC ist ein sehr schnelles Rechnersystem, das die Sender steuert. Der fliegende Wechsel
zwischen Zellen, wenn sich ein sprechendes Handy von einer Funkzelle in eine andere hineinbewegt
(genannt »Handover«), wird hier veranlasst, eine Sache von Millisekunden. Auch die
Stärke der Funkausstrahlung, sowohl des stationären Senders als auch jedes Handys, wird vom
BSC bestimmt, beim Handy über ein drahtloses Kommando nach Wunsch des empfangenden
»Senders«.
Gesprächsvermittlung
13

Die Base Transceiver Station (BTS), Basisstation
Die »Base Transceiver Station« BTS – schlicht »Basisstation« oder bei Ericsson auch »Radio
Base Station«, RBS, genannt – steuert die eigentlichen Sender. Sie steht typischerweise am
Fuße des stationären Senders und wandelt die vom BSC kommenden (digitalen) Signale in
(analoge) Funksignale um. Die Hochfrequenzfunkseite einer BTS ist der eigentliche »Radio«-Teil
des Netzes. (»Radio« steht im Angelsächsischen nicht nur für einen Rundfunkempfänger, sondern
allgemein für eine Funkübertragung.) Hier geht es nicht mehr um Bits und Bytes, sondern
um Hochfrequenzschwingungen, die empfangen, gemessen, umgesetzt und andererseits
mit bestimmter Stärke ausgesandt werden müssen. Von der BTS führen Koaxialleitungen zu
den einzelnen Antennen – das sind meist mehrere.
Antennen und Funkzellen
Stationäre Mobilfunkantennen versorgen eine »Zelle«; sie senden und empfangen Hochfrequenz
von den mobilen Geräten. Typischerweise ist eine Zelle – also das Gebiet, das ein
Sender mit Hochfrequenz versorgt – heute nicht mehr wabenförmig, sondern kleeblattförmig
oder noch schlanker aufgefächert.
Auf den weithin sichtbaren Funkmasten sind meist mehrere Antennen angebracht. Zum Teil stammen
sie natürlich von konkurrierenden Netzbetreibern, die die ihnen zugeordneten Frequenzen
unabhängig von den Antennen der anderen nutzen. Aber auch für ein und dieselbe Frequenz
eines Netzes verwendet man typischerweise mehrere Antennen: Meist sind für den Empfang
der Signale zwei Antennen um einige Wellenlängen entfernt angebracht und holen sich so das
jeweils beste Signal des Handys (räumliche »Antennen-Diversität«). Die aktiv strahlende,
eigentliche Sendeantenne ist wiederum von den empfindlichen Empfangsantennen abgesetzt.
Das Ganze wiederholt sich auf den Schenkeln eines gleichseitigen Dreiecks, wenn von einem
Mast aus drei Zellen kleeblattförmig versorgt werden. (Die Wellenlänge des GSM-
Funkverkehrs auf zum Beispiel 900 MHz beträgt 300.000 km/s durch 900 MHz gleich 1/3 m.)
Die Größe einer einzelnen Funkzelle kann sehr unterschiedlich sein. Auf dem Land oder an der
Küste kann Mobilfunk bis zu 35 Kilometer weit reichen (danach haben die Signale zu hohe
Laufzeiten für die GSM-Zeitschlitze, sodass sich entferntere Mobilteilnehmer nur mit ganz besonderen
Tricks erreichen lassen). In mit Handys »dicht besiedelten« Innenstädten kann eine
14
Gesprächsvermittlung

Zelle nur ein paar Häuser, nur ein Stück U-Bahn oder vielleicht nur den Saal eines Kongresszentrums
versorgen.
Neuerdings passen adaptive Antennen die Strahlungsstärke innerhalb eines Sektors sogar
unterschiedlich an und können so das »Augenmerk« eines Senders nur in eine eng begrenzte
Richtung wenden. Das ist sparsam und verhindert Störungen in Nachbarzellen.
Bei GPRS, dem »General Packet Radio Service« (»allgemeinen Paketfunkdienst«) zur Datenübertragung,
ändert sich an der prinzipiellen Zellenstruktur wenig, denn das zeitschlitzgesteuerte
Modulationsverfahren (TDMA, Time Division Multiple Access) bleibt innerhalb der GSM-
Norm gleich, selbst wenn die einzelnen Schlitze vom Datenverkehr flexibler und intensiver
Die Base Transceiver Station (Sende- und Empfangsstation) übersetzt Funkwellen in digitale Signale. Das
Handy teilt dem Netz mit, in welcher Funkzelle es sich aufhält, und sendet regelmäßig seine Kennnummer aus.
Der Base Station Controller steuert den Sender und verfolgt das Handy über mehere Funkzellen, regelt die
Sendeleistungen von Antenne und Handy. Weitere Base Station Controller sind an dasselbe Mobile Service
Center angeschlossen.
Gesprächsvermittlung
15

genutzt werden. Auch bei »Edge«, dem Verfahren für »Enhanced Data Rates for Global
Evolution«, bleibt die Zeitrahmenstruktur von GSM, seine »Time Division«, erhalten, nur das
Modulationsverfahren darin ist ganz anders. Die Kapazität der Zeitscheiben wird auf je 48 kbit/s
erhöht, indem statt GMSK-Modulation eine (weniger robuste) 8-PSK-Modulation eingesetzt
wird (GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying, nach Carl Friedrich Gauß, 1777—1855; PSK:
Phase Shift Keying). Je Frequenz lassen sich bei Edge achtmal 48 kbit/s, insgesamt also 384
kbit/s übertragen.
Erst mit UMTS und dessen ganz anderer WCDMA-Modulation bekommen Mobilfunkzellen
einen neuen Charakter (WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access, hier auf 5 MHz
breiten Frequenzen). UMTS-Zellen »atmen«, sie passen sich in ihrer räumlichen Ausdehnung der
inneren Nachfrage an: Intensiverer Verkehr verkleinert die nutzbare Zelle.
Die Übertragung im Netz und der Netzübergang
Ein Mobilfunknetz überspannt ein ganzes Land. Die Daten und Signale müssen über viele
Strecken und weite Entfernungen übertragen werden. Dazu eignen sich terrestrische Hochgeschwindigkeitsverbindungen,
so genannte Backbones, drahtgebundene Zuleitungen, aber
für »jüngere« Netzbetreiber ohne Festnetz besonders auch Richtfunkstrecken über die ohnehin
vorhandenen Sendemasten.
Jedes Jahr werden weltweit mehr als hunderttausend Ericsson- »Minilink«-Richtfunkstationen
installiert – wo früher »Telegraphenmasten« standen, da werden heute Richtfunkverbindungen
aufgebaut.
Und kein Mobilfunknetz ist eine Insel: Am »Ende« des Mobilfunknetzes gehen die Gespräche
vom MSC in das Festnetz oder in ein anderes Netz über.
16
Gesprächsvermittlung

Teilnehmerzahlen der Mobilfunksysteme
Mobilfunksystem Teilnehmerzahlen in Millionen
GSM 361,7
CDMA 72,0
PDC 48,8
US TDMA 54,3
Summe digitaler Systeme 536,8
Summe analoger Systeme 76,8
Summe aller Systeme 613,6
Stand: August 2000 / Quelle: EMC World Cellular Database
UMTS und andere Frequenzen im Vergleich
Frequenzen (in MHz) Uplink, Downlink,
vom Handy zum Sender vom Sender zum Handy
GSM (deutsche D-Netze) 880 - 915 925 - 960
»Railway GSM« der europ. Eisenbahnen 876 - 915 921 - 960
GSM 1800 (deutsches E-Netz) 1710 - 1785 1805 - 1880
GSM 1900, in Amerika 1850 - 1910 1930 - 1990
UMTS FDD, Europa, Japan 1920 - 1980 2110 - 2170
UMTS TDD (Frequenzen können
auch nicht paarig genutzt werden)
1900 - 1920 2010 - 2025
Gesprächsvermittlung
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Steuerung und Kontrolle
Der Service Control Point (SCP)
Ein weiterer »Knoten« (Node) in jedem Mobilfunknetz ist der »Service Control Point« (SCP). Hier
werden Dienste aktiviert und verwaltet, etwa besondere Nummernkreise geschlossener Benutzergruppen,
fremdbezahlte 0800er- und Kreditkartengespräche. Der SCP macht das Netz
»intelligent«. Er kann eng beim MSC stehen, lässt sich aber auch abgesetzt betreiben.
Das Service Order Gateway (SOG)
Im »Service Order Gateway« (SOG) liegt der Übergang vom Mobilfunknetz in die eher administrativen
EDV-Systeme des Netzbetreibers. Häufig sind hier auch die Abfrageplätze angebracht,
die zum Beispiel das Freischalten eines Teilnehmers oder Sperrungen ermöglichen.
Billing und Rechnungsdaten
Großen Aufwand macht in Mobilfunknetzen mit ihren vielfältigen Tarifen das »Billing«, die
Rechnungsstellung. Zunächst müssen die gebührenrelevanten Gesprächsdaten erfasst werden.
Das geschieht in einem BGW, einem »Billing Gateway«, angeschlossen an das MSC oder
an ein SOG. Von dort gehen elektronische Gesprächsdaten-Telegramme (Abrechnungsdatensätze)
gegebenenfalls zum Abgleich (Clearing) an eine zentrale Verrechnungsstelle aller
Netzbetreiber, damit später jedes Netz seinen Anteil am Gebührenaufkommen erhält. Ein
Gespräch kann von einem Mobilfunknetz ausgehen und über ein Festnetz in ein anderes
Mobilfunknetz geführt werden, innerhalb eines Mobilnetzes kann der Anrufer Kunde unterschiedlicher
Dienstleister sein (etwa mit Debitel über D2 telefonieren), ein Telefonat kann über
eine zeitliche Tarifgrenze hinweg andauern; all das und mehr muss bei richtiger Rechnungsstellung
berücksichtigt werden.
In echten Datennetzen, ab GPRS (noch nicht bei HSCSD), kommt die Berechnung der
Datenpakete beziehungsweise der Datenmengen dazu. So erzeugt der »Gateway GPRS
Support Node«, GGSN, Daten zur Verrechnung des Datenverkehrs (Abrechnungsdatensätze)
und sendet sie an das BGW (zuweilen in einer ersten Phase so abgewandelt, dass das
BGW mit diesen ungewohnten Meldungen zurechtkommt).
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Steuerung und Kontrolle

Der Service Control Point aktiviert Dienste, verwaltet geschlossene Benutzergruppen, 0800er- und Prepaid-
Gespräche. Das Service Order Gateway ist der Übergang zum administrativen System des Netzwerkbetreibers,
hier werden Teilnehmer freigeschaltet oder gesperrt. Das Billing Gateway erfasst gebührenrelevante
Daten, stimmt sich mit der Verrechnungsstelle aller Netzbetreiber ab.
Steuerung und Kontrolle
19

Das Operation and Support System (OSS)
Der zentralen Überwachung und Steuerung des Betriebs (»Operation«) dient das »Operation
and Support System« (OSS). Am OSS sind die Abfrageplätze angeschlossen, die Eingriffe in
das gesamte Netz erlauben. Softwarehilfen (Tools) nehmen sich einzelner Aufgaben an, etwa
der Ressourcenverwaltung und der Statistik. Ein besonderes Programm, das »Ericsson
Engineering Tool«, EET, hilft bei der Netzplanung.
Zukünftige Entwicklungen: Multimedia-Netze
Im Festnetz machen Faxe und Daten bereits einen Großteil des Verkehrs aus. Mit den kommenden
breitbandigen Übertragungsmöglichkeiten der Mobilnetze, etwa dem »General Packet
Radio System«, GPRS, oder dem »universellen Mobiltelekommunikationssystem«, UMTS, wird
eine ähnliche, nur schnellere Entwicklung angestoßen. HSCSD, High Speed Circuit Switched
Data, spielt eine Zwischenrolle: Hier werden durch bloße Leitungsbündelung höhere Datengeschwindigkeiten
erreicht. Da diese Verbindungen aber selbst dann reserviert bleiben, wenn
Daten nicht dauernd fließen, ist das Verfahren außer bei einzelnen Datenübertragungen und kontinuierlichen
Downloads unwirtschaftlich. Gerade knappe Ressourcen wie Funkfrequenzen müssen
für die Kommunikation gemeinsam genutzt werden.
Steuerung und Kontrolle
21

Daten laufen separat
Zunächst müssen für den multimedialen Betrieb innerhalb des Mobilfunknetzes die herkömmlichen
Telefonate von den neuen Datendiensten getrennt werden, denn Sprache und GSM-
Daten mit 9,6 kbit/s (neuerdings auch mit 14,4 kbit/s) sind noch leitungsvermittelt, schnelle
Daten aber werden künftig als Datenpakete vermittelt und mit dem Internet-Protokoll
übertragen. Später, bei UMTS, ist das auch mit Sprache der Fall.
Bereits für ein GPRS-Netz müssen neue Knotenrechner als »GPRS Support Nodes« mit
Routerfunktion zur Vermittlung von Datenpaketen eingeführt werden. Man unterscheidet zwischen
einem »Serving GPRS Support Node«, SGSN, und einem »Gateway GPRS Support
Node«, GGSN.
Der Serving GPRS Support Node (SGSN)
Dieser Knotenrechner bedient alle eingebuchten GPRS-Nutzer innerhalb seines Gebiets. Er
steht im Mobilfunknetz beziehungsweise in dessen Infrastruktur auf derselben hierarchischen
Ebene wie das MSC/VLR, das Mobile Switching Center und Visitor Location Register. Der
Serving GPRS Support Node kümmert sich um Ein- und Ausbuchen der GPRS-Teilnehmer
samt Benutzeridentifikation und Verschlüsselung. Er arbeitet bei Geräten, die sowohl datenals
auch telefoniefähig sind (Klassen A und B, siehe Glossar), mit dem für Telefonie beziehungsweise
Leitungsvermittlung zuständigen MSC/VLR zusammen. Dann hält er die »logische«
Verbindung zum Endgerät aufrecht (für den Datenpaketverkehr, SMS-Kurzmitteilungen und
Schicht-drei-Signalisierung zwischen Netz und Gerät). Weiterhin vermittelt und überträgt der
Serving GPRS Support Node die Datenpakete zwischen den mobilen Geräten und dem
Gateway GPRS Support Node und bedient das Packet Data Protocol, (PDP), das wichtige
Parameter bestimmt, etwa den Namen des Zugangspunktes, die geforderte Dienstgüte und
welcher Gateway GPRS Support Node zu nutzen ist. Schließlich arbeitet der Serving GPRS
Support Node mit dem Base Station Controller zusammen und erzeugt Rechnungsdatentelegramme.
22
Steuerung und Kontrolle

Der Gateway GPRS Support Node (GGSN)
Beim GGSN liegt der Übergang zu externen Internet-Protokoll-Netzen, im Einzelnen genormt
von der Internet Engineering Task Force, IETF. Hauptaufgabe des Gateway GPRS Support
Node ist die Datenverbindung des jeweiligen Mobilfunknetzes mit externen Netzen, also die
Verbindungsaufnahme mit fremden Datenpaketdiensten samt der Identifikation der Nutzer gegenüber
diesen Diensten, das Durchschleusen (Tunneln) von Datenpaketen in beiden Richtungen
und schließlich das Erstellen von Abrechnungsdaten.
Der mobile Internetzugang wird durch die SGSN-Server im Netz sichergestellt. Im SGSN werden Datenpakete (IP-
Pakete) zwischen Mobiltelefon und Internet vermittelt. Der GGSN sorgt für einen sicheren und schnellen Zugriff
auf das Internet. Beide Systeme nutzen die schnelle Datenbank des Home Location Registers.
Steuerung und Kontrolle
23

Ericsson als Pionier bei neuen Netzen
Ericsson ist Pionier in multimedialen Netzen, die beide Vermittlungs- und Übertragungsverfahren
unterstützen, und somit »Medien« aller Art: Sprache, Fax, Daten, aber auch Musik, Video
und Konferenzen im Echtzeit-Betrieb.
Wie kein anderes klassisches Telefonieunternehmen führt Ericsson den Fortschritt an, der heute
besonders in der mobilen Kommunikation sichtbar wird. Als 1876 gegründetes Telekommunikationsunternehmen
(das dann 1879 bereits 74 Telefone herstellte) ist L M Ericsson – benannt
nach dem Gründer Lars Magnus Ericsson (1846—1926) – ebenso führend in konventionellen
Festnetzen und bei privaten Telekommunikationsanlagen (»Nebenstellenanlagen«). Auch hier
beobachtet man ein Vordringen der Datentechnik nicht nur bei der Vermittlung, sondern auch
in den Inhalten: ADSL-Anschlüsse erweitern die Kapazität von Teilnehmeranschlussleitungen
auf mehr als das Zehnfache, Daten werden als Pakete vermittelt, schnelle Router – die weltschnellsten
stammen von Ericsson – leiten Gespräche und Daten gleichermaßen ans Ziel.
Tabelle mit beispielhaften Anzahlen, etwa bei D2
D2 Anzahl
Funkzellen 25.000
Basisstationen (BTS, Base Transceiver Stations) 13.000
BSCs, Base Station-Controller 230
Mobile Switching Center (MSCs) 110
Stand: Ende 2000
Geräteklassen bei GPRS-Endgeräten
Klasse A GPRS: Telefonie und Datenverkehr gleichzeitig
Klasse B GPRS: Entweder Telefonie oder Datenverkehr, aber nicht gleichzeitig. Sowohl Telefonie als auch
Datenkommunikation sind »eingebucht«.
Klasse C GPRS: Entweder für Telefonie oder für Daten tauglich. Einfunktionsgerät.
24
Steuerung und Kontrolle

Coding Schemes und Bandbreiten bei GPRS-Übertragung
Alle Bandbreiten in kbit/s
Bandbreite bei 4 Zeit- bei 8 Zeit- Übertragungssicherheit
eines der schlitzen schlitzen
8 GSM-
Zeitschlitze
GPRS Coding Scheme 1 9,05 36,2 72,4 höchste Übertragungssicherheit
GPRS Coding Scheme 2 13,4 53,6 107,2 mittlere Übertragungssicherheit
GPRS Coding Scheme 3 15,6 62,4 124,8 geringe Übertragungssicherheit
GPRS Coding Scheme 4 21,4 85,6 171,2 ohne Korrektur, Fehler meist > 1 %,
Empfänger muss notfalls selbst
korrigieren
Zum Vergleich:
Bruttobandbreite 22,8
heutige GSM-DFÜ 9,6 gute Übertragungssicherheit
HSCSD 14,4 57,6 108,8 mittlere Übertragungssicherheit,
teure Leitungsvermittlung
Je nach Kodierschema werden je Zeitschlitz mehr oder weniger Daten übertragen.
Hohe Sicherheit ist bei schwacher Feldstärke und unverfälschbaren
Daten empfehlenswert, hohe Datengeschwindigkeiten bei gutem Netz und bei
flüchtigen Daten wie strömender Musik (streaming).
Blocklänge und Prüfbits der Coding Schemes
Blocklänge Prüfbits A bis -Schnittstelle
(burst) (CRC) (zwischen BSC und BS)
GPRS Coding Scheme 1 184 40 unverändert
GPRS Coding Scheme 2 272 16 unverändert
GPRS Coding Scheme 3 320 16 verändert
GPRS Coding Scheme 4 440 16 verändert
Das Verhältnis von Prüfbits zur Blocklänge (Nutzbits) bestimmt die Übertragungssicherheit.
Die Prüfbits entstehen durch eine Art Quersummenbildung,
CRC oder Cyclic Redundancy Check genannt. Ausreichend viele Prüfbits erlauben
die Wiederherstellung der Daten ohne erneute Übertragung. Hohe Gesamtblocklängen
ab Coding Scheme 3 erfordern eine Änderung der Übertragung
zwischen Basisstation (BS) und Basisstationsteuereinheit (BSC), das heißt der
Abis-Schnittstelle. Deshalb werden GSM-Netze zunächst nur bis zu Coding
Scheme 2 ausgebaut.
Steuerung und Kontrolle
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Besonderheiten der neuen UMTS-Netze
UMTS-Netze sind völlig neue Netze mit noch nie im Mobilfunk da gewesenen Eigenschaften.
Sie lassen sich evolutionär aus den bestehenden Netzen heraus entwickeln oder
ganz neu aufbauen.
Bereits bei GPRS werden im Netz Daten anders als Gespräche behandelt. Dieser Trend setzt
sich bei UMTS fort, wo dann schließlich nur mehr »Daten« übertragen werden. UMTS-Gespräche
sind durchgehend in Datenpakete verpackt. (Im Kernnetz kann es allerdings auch noch leitungsvermittelten
Verkehr geben.) Sie gehen dabei (erst einmal) reservierte Wege, die – wie bei
klassischer Leitungsvermittlung – beim Gesprächsaufbau vereinbart werden. Zwar wird keine
»Leitung« durchgeschaltet, aber Kapazität wird für die Übertragung der Sprach-Datenpakete
gebucht. Im Netz – gleichgültig, ob damit ein Fest- oder ein Mobilnetz versorgt wird – eignet
sich hierfür der bewährte digitale »Asynchronous Transfer Mode«, ATM, der die Übertragungsqualität
(Quality of Service, QoS) verlässlich sichern kann.
Die Aufgaben des UMTS-Kernnetzes sieht man am besten in logischen Schichten, zunächst
in zweien. Funktional wird das Herzstück jedes Netzes, das Mobile Switching (auch »Service«)
Center, MSC, in zwei Teile aufgeteilt: das Media Gateway, MGW, und den MSC Server, MSCS.
Man trennt damit den Verkehr (»Connectivity«) von den Signalisierungen (»Control«). Eine dritte
Schicht ist dann die »Service«-Schicht (»Service Layer«) mit der Netzüberwachung.
Der Mobile Switching Center Server (MSCS)
Der Mobile Switching Center Server übernimmt nach wie vor die Vermittlungsaufgaben auf der
(höheren) Steuerungsebene (»Control Layer«), er kümmert sich um die Signalisierungen, um
die Zulassung eines Gerätes zum Dienst und so weiter.
Das Media Gateway (MGW)
Das Media Gateway ist zuständig für die »Connectivity«, die Verbindung, wenn sie einmal vom
MSCS aufgebaut wurde. Hier werden Datenpakete wie in einem Router, einem Vermittlungsrechner,
schnell weitergereicht. Deren Inhalt wird aber nicht weiter berücksichtigt. Bei gleichartigen
Netzen bleiben manche MGWs transparent oder können ganz eingespart werden.
26
Besonderheiten der neuen UMTS-Netze

Das Transit Switching Center (TSC)
Möglicherweise steht am Netzübergang zu einem anderen Netz das »Transit Switching
Center«, das die Signalisierungen dorthin weiterreicht.
Anfangs sind viele dieser Funktionen nicht in getrennten Einheiten erforderlich. Die deutliche
Arbeitsteilung in einem UMTS-Netz wird sich erst mit dem Kapazitätsausbau der Netze herausstellen.
Besonderheiten der neuen UMTS-Netze
27

Das Funknetz bei UMTS
Für deutsche Verhältnisse liegt das Funkfrequenzband von UMTS noch »über« dem der E-
Netze: Zwei Frequenzbänder von 1920 bis 1980 MHz und von 2110 bis 2170 MHz sind
für den Duplexbetrieb vorgesehen. FDD ist das Modulationsverfahren »Frequency Division
Duplex« mit paarigen Bändern: einem Frequenzband in die eine (Uplink) und einem anderen in
die andere Übertragungsrichtung (Downlink). Der »Duplexabstand« zwischen Senden und
Empfangen liegt damit bei 190 MHz. Die Wellenlänge ist 300.000 km/s durch 2 GHz gleich 15 cm.
Dazu kommt eine für europäische Mobilfunknetze ganz neuartige Modulation: Gespräche
werden nicht durch Frequenz und Zeitschlitz voneinander unterschieden, sondern durch einen
Kode. Das Verfahren (CDMA, Code Division Multiple Access) ist besonders sicher und
sparsam, begrenzt allerdings die Zahl der Gespräche in einer Zelle nicht mehr wie bei GSM
eindeutig auf das Produkt von Zeitschlitzen und Frequenzen.
Wie in einer vollen U-Bahn mit Stehplätzen geht eigentlich immer noch einer hinein, es wird nur
für alle unbequemer, enger. Für den UMTS-Funkbetrieb bedeutet das, dass stark belastete
Zellen scheinbar kleiner werden und sich so gegen Überlastung wehren. Die Zellen
»atmen«. Die mögliche Maximalleistung einer Zelle liegt fest und steht den Teilnehmern in der
Zelle als Gesamtheit zur Verfügung. Je mehr Teilnehmer aktiv sind, desto weniger Leistung
kann auf den einzelnen entfallen, was sich in einer Verringerung seiner Bandbreite oder seiner
möglichen Entfernung vom Sender auswirkt. In Zeiten örtlichen Hochbetriebs reduziert sich
dann für weiter entfernte Teilnehmer die Bandbreite, eventuell so stark, dass sie (so vorhanden)
von anderen Zellen versorgt werden müssen.
Auch der Übergang von einer Zelle zur nächsten, der »Handover«, geschieht bei UMTS fließend,
weich. Das Netz nutzt das jeweils stärkste Signal vom bewegten Handy, bis es dann eindeutig
nur in einer Zelle zu empfangen ist. In dicht besiedelten Gebieten wird man so sogar die
meiste Zeit in mehreren Zellen »eingebucht« sein – was die Gefahr von Abbrüchen verringert,
die Ansprüche an das Netz aber erhöht. (In GSM-Netzen sind die Basisstationen nicht
direkt miteinander verbunden, sondern erst die Mobile Switching Center. In UMTS-Netzen
werden dagegen die den Basisstationen entsprechenden Radio Network Controller, die RNCs,
»im kleinen Dienstweg« verbunden.)
28 Besonderheiten der neuen UMTS-Netze

Diese beiden Funkeigenschaften – Zellen variierender Größe und gleichzeitiger Kontakt vom
Handy zu mehreren Zellen – verändern entscheidend die Zellplanung.
Dazu kommt, dass für mobile UMTS-Telefonate ein unbemerkter Übergang (Handover) ins
klassische GSM-Netz möglich sein muss, wenn man sich aus dem durch UMTS abgedeckten
Gebiet sprechend entfernt.
UMTS-Funknetzplanung mit »TRAM«
Ericsson hat »Tools for Radio Access Management« zusammengestellt, abgekürzt »TRAM«,
also Planungshilfen für das Funknetz. Sie laufen als Anwendersoftware auf einem PC. Mit
einem dieser Tools, dem »WCDMA Planner«, lassen sich UMTS-Netze von Grund auf neu
planen oder zusammen mit bestehenden Netzen konzipieren.
Mit genauen Landkarten und Planungsparametern wie der erwarteten Teilnehmerzahl, Autobahnnähe,
aber auch der generellen Möglichkeit der Funkausbreitung werden damit die idealen
Standorte für eine Funkstation aufgezeigt. Diese Standorte befinden sich dann innerhalb
der Suchkreise, die sich aus der Netzplanung ergeben. Doch nicht immer ist der beste Standort
verfügbar. Also wird gleich noch ein alternativer Standort ermittelt, der den Anforderungen
ähnlich gerecht werden kann. Der Netzplaner kann Landnutzungsdaten eingeben und Dienste
wie Sprache oder Paketdatenübertragung gesondert festsetzen. Die Nutzung der Up- und
Downlinks wird mit einem Zufallsgenerator (Monte-Carlo-Analyse) simuliert, Ausbreitungsmodelle
können definiert und verfeinert werden. Die Software der Tools geht schließlich so weit,
dass für die Akquisition von Standorten deren Konfiguration ausgegeben werden kann. Auf
diesen Planungsprozess folgt die Standortakquise. Nach der baulichen Vorbereitung wird
dann die Funkstation installiert, noch ein Funktionstest gemacht und schließlich der Sender
freigeschaltet.
Besonderheiten der neuen UMTS-Netze
29

Mobilfunknetze lösen Festnetze ab
Für das Telefonieren hat der Mobilfunk bereits das Festnetz abgelöst: Es gibt in vielen
modernen Industrieländern inzwischen mehr Handys als feste Anschlüsse. In Deutschland
ist das seit der Jahreswende 2000–2001 mit knapp fünfzig Millionen Mobilteilnehmern der
Fall. Durch GPRS und UMTS kommen mobile Datendienste in großem Umfang hinzu.
Das bedeutet nicht nur, dass wir immer mehr Handys sehen, die immer vielseitiger werden;
das bedeutet für die Netzinfrastruktur, dass Mobilfunknetze Festnetze ablösen. Für das
Innere eines Kommunikationsnetzes, für seinen Kern, macht dies aber keinen Unterschied,
bedeutet keinen Widerspruch. Moderne Netze versorgen alle Arten von Netzzugängen. Es ist
ihnen gleichgültig, ob der Teilnehmer am Ende mobil oder fest angebunden ist, ob er mit GSM
oder UMTS Gespräche oder Daten empfängt, ob er mit einem analogen Telefon wie vor hundertzwanzig
Jahren telefoniert oder einen modulierten ADSL-Zugang mit höherer Geschwindigkeit
nutzt.
Der Fortschritt der Vermittlungstechnik – von Hebdrehwählern 1892 über Motordrehwähler
1922, Koppelfelder und elektronische Vermittlung 1965, Trennung der Signalisierung 1970
(SS6, 1986 SS7) bis zu Routern – setzt sich heute im Inneren von Mobilfunknetzen durch die
Einführung von Datenpaketübermittlung und UMTS fort. Mit Fug und Recht kann man der
Meinung sein: Mobilfunknetze sind das Modernste, was die Technik heute zu bieten hat.
30
Mobilfunknetze lösen Festnetze ab

a
b
c
10BaseT LAN, Ethernet mit verdrillten Drähten, 10 Mbit/s, 100 m weit
3GPP 3G-Partnerschaftsprojekt
3GPP Rel. 1999 Vorläufer von 4GPP Rel. 2000
3GPP Rel. 2000 Verfahren zur Echtzeit-Multimediaübertragung über das IP
AAL ATM Adaptation Layer
AAL1 Sprachkodierung mit fester Bitgeschwindigkeit (CBR)
AAL2 bringt mehrere Sprachpaketströme auf eine ATM-Verbindung, RT-VBR
AAL3/4 Daten, CO und CL
AAL5 bietet Datenpakete (CL Data), Datengemeinschaften, Signalisierung
Abis genormte Schnittstelle BS – BSC
AC hier Authentication Center, meist AUC abgekürzt
ADSL Asymmetrical Digital Subscriber Line
AMR Adaptive Multi Rate, Sprachkodierung
AN Access Network, Zugangsnetz (Basisstationen etc.)
API Application Programming Interface
APN Access Point Name
ATM Asynchronous Transfer Mode
AUC Authentication Center, Authentifizierungszentrum
AXE Ericssons digitales Vermittlungssystem,
ursprünglich »Automatic Exchange Electric«
BGP Border Gateway Protocol, Standardzugang
BGW Billing Gateway
Billing Rechnungsstellung
BRA Base Rate Access, ISDN-Anschluss
BS hier Basisstation, neuerer Ausdruck für BTS, Base Transciever Station
BSC Base Station Controller, Basisstationsteuerung
BSS Base Station System, BSC und BTS bezw. BS
BTS Base Transceiver Station, siehe BS, Basisstation
c/s Chiprate bei UMTS, siehe cps
Camel Customized Applications for Mobile Networks Enhanced Logic
CAP Camel Application Part (Billing)
CATV Cable TV, Kabelfernsehen
CBR Constant Bit Rate
Glossar
Zur Beschreibung von Mobilfunknetzen werden unzählige formelhafte Abkürzungen verwandt.
Zum Verständnis der Diagramme und der Literatur hier eine alphabetische Übersicht.
33

d
e
CCN Cost Control Node
CCU Channel Control Unit, entspricht GSM-BTS
CDMA Code Division Multiple Access, siehe auch WCDMA
CDR Charge Data Record, Abrechnungsdatensatz, »-telegramm«
CGF Charging Gateway Function, Billing-Funktion im GGSN und SGSN
Chip kleinste Kodiereinheit bei UMTS, siehe cps
CK siehe Kc
CKSN Cipher Key Sequence Number, Folgenummer des CK
CL Connection Less
Class ... siehe Klasse ...
CN Core Network, siehe Kernnetz
CNOS Core Network Operation Support
Coding Scheme 1 GPRS-Kodierung mit 9,05 kHz je Zeitschlitz – siehe Tabelle im Text
Coding Scheme 2 GPRS-Kodierung mit 13,4 kHz je Zeitschlitz – siehe Tabelle im Text
Coding Scheme 3 GPRS-Kodierung mit 15,6 kHz je Zeitschlitz – siehe Tabelle im Text
Coding Scheme 4 GPRS-Kodierung mit 21,4 kHz je Zeitschlitz – siehe Tabelle im Text
Controller hier immer: Steuereinheit
Corba Common Object Request Broker, Software-Verbindung
Core Network siehe Kernnetz
cps c/s, Chip je Sekunde, Chiprate bei UMTS-Kodierung 3,84 Mc/s
CRC Cyclic Redundancy Check, Prüfsumme
CS Circuit Switched
CSE Camel Service Environment, siehe Camel
DCE Data Circuit Terminating Equipment, Datennetzabschluss
DNA Digital Network Architecture, bei Digital Equipment bezw. Compaq
DNS Domänennamensystem des Internets
DS3 Leitung mit 44,736 Mbit/s
DSU Data Service Unit, digitaler Netzabschluss beim Kunden
DTE Data Terminal Equipment, Datenendgerät wie PC usw.
E1 Leitung mit 2,048 Mbit/s, 3 Paar Drähte
E2 Leitung mit 8,448 Mbit/s
E3 Leitung mit 34,368 Mbit/s
Edge Enhanced Data Rates for Global Evolution
EDV Elektronische Datenverarbeitung; administrative Systeme
EET Ericsson Engineering Tool
EGP Externes Gateway-Protokoll
eingebucht mit dem Mobilfunknetz aktuell verbunden, anrufbar
EIR Equipment Identity Register
34

f
g
FNR Flexible Numbering Register, z. B. zur Rufnummern-Portabilität
FR Frame Relay, Schmalband-Datenpaketübertragungsprotokoll mit variablen
Paketlängen wie X.25
freischalten einen Mobilfunkteilnehmer am Netz anmelden, zulassen
Gateway Übergangspunkt, Schnittstelle
Gb GPRS: Frame-Relay-Verbindung zwischen BSC/PCU und SGSN
Gc GPRS: Verbindung GGSN mit HLR (zurzeit nicht erhältlich)
Gd GPRS: Verbindung SGSN zu SMS-GMSC und SMS-IWMSC
GGSN Gateway GPRS Support Node, entspricht GMSC bei GSM
Gi GPRS: Verbindung des GPRS-Netzes mit IP-Netzen, IP oder X.25
GMSC Gateway Mobile Switching Center
GMSK Gaussian Minimum Shift Keying, Modulationsverfahren bei GSM
(nach Carl Friedrich Gauß, 1777–1855)
Gn GPRS: IP-Verbindung zwischen SGSNs und GGSNs
Gp GPRS: virtuelle Verbindung verschiedener Mobilfunknetze über das
Border Gateway im GGSN
GPP siehe 3GPP
GPRS General Packet Radio Service, »allgemeiner Paketfunkdienst«
Gr GPRS: MAP-Verbindung SGSN mit HLR
Gs GPRS: Verbindung zwischen MSC und SGSN
GSM globales System für Mobilkommunikation,
ursprünglich: Groupe Spécial Mobile
GSNs GPRS Service Nodes: GGSN und SGSN
GUI Graphical User Interface, Bildschirmmaskenzugang
H.324M ein Multimediarufprotokoll
Handover fliegender Zellenwechsel
HLR Home Location Register
HSCSD High Speed Circuit Switched Data, leitungsvermittelte Datenübertragung
HSSI High Speed Synchronous Serial Interface, zum Anschluss von
Hochgeschwindigkeitsleitungen (E2, E3, siehe dort)
IETF Internet Engineering Task Force
ILR Interworking Location Register
IMEI International Mobile Equipment Identifier, Handy-»Seriennummer«
IMSI International Mobile Subscriber Identity, Teilnehmeridentifikation auf der SIM-Karte
IN intelligentes Netz, Begriff aus dem Festnetz, erlaubt z. B.
Rufnummernumrechnungen
In Verbindung RNC—Kernnetz
Inb Verbindung RNC—Knoten B
h
i
35

k
l
m
n
o
p
IP Internet-Protokoll, zzt. v4, v6 (Version 6)
IPSec Internet Protocol Security
IPv4 heutige IP-Adressen aus 4 x 16 bit = 64 bit
IPv6 erweiterte IP-Adressen aus 8 x 16 bit = 128 bit (ca. 3,4 x 1038 Varianten)
IPX Internetwork Packet Exchange, zum Anschluss von Novell-LANs
IRP Integration Reference Point, eine Art Software-Bus für Applikationen
IT Informationstechnik (nicht -technologie)
Iu Verbindung RCC—MSC/SGSN (—Kernnetz)
Iub Verbindung RNC—RBS
Iur Verbindung RNC—RNC
IWMSC Interworking Mobile Switching Center
Kc Ciphering Key, Verschlüsselungsschlüssel
Kernnetz inneres (Mobilfunk-)Netz ohne das Funk-Zugangsnetz
Klasse A GPRS: Telefonie und Datenverkehr gleichzeitig
Klasse B GPRS: Entweder Telefonie oder Datenverkehr, aber nicht gleichzeitig. Sowohl
Telefonie als auch Datenkommunikation sind »eingebucht«.
Klasse C GPRS: Entweder für Telefonie oder für Daten tauglich. Einfunktionsgerät.
LAN Local Area Network, lokales Netz, z. B. Ethernet
MAP „Mobile Application Part”, genormtes Protokoll
Mcps Mega-cps, Chiprate, bei UMTS 3,84, siehe cps
Mexe Mobile Station Application Execution Environment, ein Software-Betriebssystem
MGW Media Gateway
MIN Mobile Intelligent Network
MSC Mobile Switching Center (Main Switching Center, Mobile Service Center)
MSCS Mobile Switching Center Server, UMTS-Begriff für das MSC ohne MGW
MTSO Mobile Telecommunications Switching Office = MSC
Mur Management-Interface vom RNC zum Network Management Center
N+1-Redundanz Verfahren zur Sicherung gegen Ausfälle mit einem Extraelement
NMC Network Management Center
O&M Operation and Maintenance, Betrieb und Wartung
OMC Operations and Maintenance Center, siehe OSS
OSA Open Service Architecture
OSS Operation and Support System
PASOS Packet Switched Operation Support
PCU Packet Control Unit, Paketvermittlung, Hardware und Software
PDC Personal Digital Cellular, japanisches Mobilfunksystem, Daten bis 28,8 kbit/s
PDH Plesiochrone digitale Hierarchie
36

PDN Public Data Network, ein öffentliches Datennetz
PDP Packet Data Protocol
plesiochron »fast synchron«, gleiche Übertragungsrate, aber unterschiedliche Taktrate
PLMN Public Land Mobile Network, Mobilfunknetz
POTS Plain Old Telephone System, PSTN, etwas abfällig für Festnetz
PPP Punkt-zu-Punkt-Protokoll
PRA Primary Rate Access, 2,048 Mbit/s in Europa und 1,544 Mbit/s in Amerika
und Japan
PSK Phase Shift Keying, Modulationsverfahren bei Edge (8-PSK), bis zu 69,2 kbit/s je
GSM-Zeitschlitz
PSTN Public Switched Telephone Network, Festnetz
PVC Permanent Virtual Circuit, virtuelle Standleitung
PCU GPRS Packet Control Unit, entspricht GSM-BSC
QoS Quality of Service, Dienstgüte
Radius Remote Authentication Dial in User Service
Rake Rechen, sammelt Nutzsignale im UMTS-Empfänger
RAN Radio Access Network, Funkzugang
RANOS Radio Access Network Operation Support, Software
RBS Radio Base Station
RNC Radio Network Controller, entspricht BSC
RNS Radio Network System, entspricht BSS
Roaming telefonieren in ausländischen Mobilfunknetzen mit dem eigenen Handy
RT-VBR Real Time Variable Bit Rate
SCF Service Control Function
SCP Service Control Point
SCS Service Capability Server
SDH synchrone digitale Hierarchie, Norm für digitale Signalübertragung
SF Spreizfaktor der Faltung bei UMTS-Kodierung
SGSN Serving GPRS Support Node, auch Packet MSC genannt, entspricht GSM-MSC
SIM-Toolkit Verfahren für beschreibbare SIM-Karten
SLA Service Level Agreement
SMAS Service Management System, siehe SCP
SMS Short Message Service, Kurzmitteilungsdienst
SMS-GMSC Short Message Service Gateway Mobile Switching Center
SMS-IWMSC Short Message Service Interworking Mobile Switching Center
SOG Service Order Gateway
Sonet Synchronous Optical Network, 51,84 Mbit/s
q
r
s
37

t
u
v
x
STM synchroner Transfermodus
SVC Switched Virtual Circuit, vermittelte virtuelle Verbindung zwischen zwei Teilnehmern
T1 US-Standleitung, 1,544 Mbit/s, 2 Paar Drähte, siehe auch PRA
TDMA Time Division Multiple Access, u. a. GSM-Modulationsverfahren
TRAM Tools for Radio Access Management von Ericsson, PC-Software
TRU Transmitter-Receiver Unit, Sender-Empfänger
Trust Center »Vertrauenswürdige« Stelle für Signaturen und Schlüssel
UE User Equipment, mobiles Endgerät, z. B. Handy
UIM User Identity Module, die SIM-Karte bei UMTS
UMTS Universelles Mobiltelekommunikationssystem
Un Funkverbindung zwischen UTRAN und dem Handy
user equipment Mobilgerät, z. B. Handy
USIM UMTS-SIM-Karte
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network, UMTS-Funknetz, entspricht BTS und BSC
VBR Variable Bit Rate
VHE Virtual Home-Environment zur Benutzereinwahl (Termine etc.)
VLR Visitor (oder Visited) Location Register
VoIP Voice over IP, Sprache über Internetverbindung
WCDMA Wideband CDMA, u. a. für UMTS verwendetes Modulationsverfahren
WDM Wavelength Division Multiplexing, Vielfarbenübertragung in Glasfasern
Wim Wireless Identification Module, für Wap am SIM
WTLS Wireless Transport Layer Security, gesicherte Wap-Übertragung
WTLS-Klasse 1 Verschlüsselung
WTLS-Klasse 2 Klasse 1 und Identifikation des Servers
WTLS-Klasse 3 Klasse 2 und Identifikation des Teilnehmers
X.25 Schmalband-Datenpaketübertragungsprotokoll
38

Weiterführende Literatur
Von GSM zu UMTS, Informationen über neue Mobilfunktechniken. Ericsson-Broschüre
UMTS, das Netz, das die Welt verändert. Ericsson-Broschüre
Die Ericsson-Story, Mobilfunktechnik auf dem Weg zur universellen Informationsversorgung.
Ericsson-Broschüre
GPRS–General packet radio service, von Håkan Grabohm und Joakim Wiklund,
Trends in Mobile Communication 1999, Literaturnummer AE/LZT 123 5023, Ericsson-Broschüre
Third-Generation Radio Access Standards, von Mats Nilsson,
Ericsson Review N° 3, 1999, S.110 ff. Beschreibt UMTS und Edge. Mit historischer CD.
Impressum
Text: Fritz Jörn
Konzeption/Produktion: Steinle//Melches Werbeagentur GmbH
Grafik: Tanja Schäfer
Rainer Schumm
Herausgeber: Ericsson GmbH
40

Du
Funk-
zelle 03
Funk-
zelle 01
UMTS-Endgerät Antenne
Base Station System
Funk-
zelle 02
Channel
Control Unit
Sprach- oder
Datenkanal
Radio Network
Controller
Netzwerk-Computer
• Die Channel Control Unit übersetzt Funkwellen in digitale
Signale.
• Der Radio Network Controller steuert den Sender und
verfolgt das Handy über mehere Funkzellen, regelt die Sendeleistungen
von Antenne und Handy.
• Das Mobile Switching Center vermittelt. Für die Suche
nach dem gewünschten Telefonpartner stehen dem Switching
Center Datenbanken zur Verfügung, das Home Location
Register (HLR) und das Visitor Location Register (VLR).
• Der Service Control Point aktiviert Dienste.
• Das Service Order Gateway ist der Übergang zum administrativen
System des Netzbetreibers.
• Das Billing Gateway erfasst gebührenrelevante Daten. Der
mobile Internetzugang wird durch die SGSN-Server im Netz
sichergestellt. Im SGSN werden Datenpakete (IP-Pakete)
zwischen Mobiltelefon und Internet vermittelt.
weitere Base
Station Controller
Sprachkanäle
Daten-
kanäle
Mobile Switching Center
Netzwerk-Computer
UMTS-Netzwerk von Ericsson
Switching System Administration
Übergang zu
anderen Netzen
Signali-
sierung
VLR
HLR
ILR
Location Register
ich 01
12552 02
52155 03
84234 01
AUC
52487 02
59331 01
66267 03
du 03
EIR SMS
Internet
Service
Control
Point
SGSN GGSN IP-Netz
Service
Order
Gateway
Festnetzanschluss
Billing
Gateway

Ericsson GmbH
Marketing Communications
Fritz-Vomfelde-Straße 26
40547 Düsseldorf
Tel.: (02 11) 5 34-0
Fax: (02 11) 5 34-10 00
E-Mail: info@ericsson.de
www.ericsson.de
DE/LZTBP 101 037 R1A
© Ericsson GmbH, März 2001