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Global System For Mobile Communications

Global System for Mobile Communications

Das Global System for Mobile Communications (GSM) ist ein volldigitaler Mobilfunknetz-Standard, der hauptsächlich für Telefonie aber auch für leitungsvermittelte und paketvermittelte Datenübertragung sowie Kurzmitteilungen (Short Messages) genutzt wird. Es ist der erste Standard der sogenannten zweiten Generation als Nachfolger der analogen Systeme der ersten Generation und ist der weltweit am meisten verbreitete Mobilfunk-Standard. GSM wurde mit dem Ziel geschaffen, ein mobiles Telefonsystem anzubieten, das Teilnehmern eine europaweite Mobilität erlaubte und mit ISDN oder herkömmlichen analogen Telefonnetzen kompatible Sprachdienste anbot. In Deutschland ist GSM die technische Grundlage der D- und E-Netze. Hier wurde GSM 1992 eingeführt, was zur raschen Verbreitung von Mobiltelefonen (umgangssprachlich: Handy) in den 1990er-Jahren führte. Der Standard wird heute in 670 GSM-Mobilfunknetzen in rund 200 Ländern und Gebieten der Welt als Mobilfunkstandard genutzt; dies entspricht einem Anteil von etwa 78 Prozent aller Mobilfunkkunden. Es existieren später hinzugekommene Erweiterungen des Standards wie HSCSD, GPRS und EDGE zur schnelleren Datenübertragung. Zum Zutritt in die Netze stehen insgesamt ca. 1700 Handymodelle zur Verfügung. Im Oktober 2005 nutzten weltweit 1,55 Milliarden Menschen GSM und täglich kommen 1 Mio. neue Kunden dazu - hauptsächlich aus den Wachstumsmärkten Afrika, Indien, Lateinamerika und Asien. Rechnet man alle Mobilfunkstandards zusammen, so sind weltweit ca. 2 Milliarden Menschen mobil. Das gaben die GSM Association und die GSA im Oktober 2005 bekannt. Nach Angaben der Deutschen Bank wurden im Jahr 2003 277 Milliarden US-Dollar mit GSM-Technik umgesetzt. 2003

Die Entstehung von GSM

Ende der 1950er Jahre nahmen die ersten analogen Mobilfunknetze in Europa ihren Betrieb auf (in Deutschland das A-Netz). Ihre Bedienung war jedoch kompliziert, und sie verfügten nur über Kapazitäten für wenige tausend Teilnehmer. Zudem gab es innerhalb Europas nebeneinander mehrere verschiedene Systeme, die zwar teilweise auf dem gleichen Standard beruhten, sich aber in gewissen Details unterschieden. Bei der nachfolgenden Generation der digitalen Netze sollte eine ähnliche Situation vermieden werden.
- 1982: Bei CEPT wird die Groupe Speciale Mobile (etwa Arbeitsgruppe für Mobilfunk) eingerichtet. Ihre Aufgabe war es, einen einheitlichen pan-europäischen Mobilfunkstandard zu entwickeln.
- 1987: 17 GSM-Netzbetreiber in spe aus 15 europäischen Ländern bilden eine Kooperation und unterzeichnen am 7. September in Kopenhagen das GSM MoU (Memorandum of Understanding).
- 1989: Die Groupe Speciale Mobile wird ein Technical Committee beim European Telecommunications Standards Institute (ETSI), das durch die EG-Kommission 1988 gegründet worden war.
- 1989: In Deutschland erhalten die Deutsche Bundespost und Mannesmann die Lizenz, je ein Netz auf GSM-Basis aufzubauen (die sogenannten D-Netze)
- 1990: Die Spezifikationen der Phase 1 des GSM 900-Standards werden eingefroren, d.h. sie werden nicht mehr verändert und können für die Herstellung von Mobiltelefonen und Netztechnik verwendet werden.
- 1990: Die Anpassung der Spezifikationen an den Frequenzbereich bei 1800 MHz (DCS 1800) beginnt.
- 1991: Die Groupe Speciale Mobile wird umgenannt in Standard Mobile Group (SMG). GSM bleibt erhalten als Bezeichnung für den Standard selbst und steht nun für Global System for Mobile Communications.
- 1991: Die Spezifikationen für DCS 1800 werden eingefroren.
- 1991: Die ersten lauffähigen Systeme werden vorgeführt (z.B. auf der Messe Telecom 91).
- 1992: Viele europäische GSM 900-Betreiber beginnen mit dem kommerziellen Netzstart.
- 2000: Die GSM-Standardisierungsaktivitäten werden nach 3GPP überführt. Die Arbeitsgruppe dort trägt die Bezeichnung TSG GERAN (Technical Specification Group GSM EDGE Radio Access Network).

Technik

Allgemein

Im Unterschied zum Festnetz gibt es bei einem Mobilfunknetz diverse zusätzliche Anforderungen:
- Die Teilnehmer sind mobil und können somit von einer Funkzelle in eine andere wechseln. Geschieht dies während eines Gesprächs oder einer Datenverbindung, dann muss die Gesprächsverbindung von einer Basisstation zur nächsten übergeben werden (Handover), damit das Mobiltelefon seine Funkverbindung immer zu der bestgeeigneten Basisstation bekommt. In Ausnahmefällen kann das Gespräch auch über eine benachbarte Basisstation geführt werden, um Überlastungen zu vermeiden.
- Da auf der Funkschnittstelle nur eine begrenzte Bandbreite zur Verfügung steht, müssen die Nutzdaten stärker komprimiert werden als im Festnetz. Um den Anteil der Bandbreite, der für Signalisierungsvorgänge verwendet werden muss, klein zu halten, wurden die Signalisierungsnachrichten bitgenau spezifiziert, um sie so kurz wie möglich zu halten.
- Mobiltelefone verfügen nur über eine begrenzte Akkukapazität, die sparsam genutzt werden sollte. Generell gilt, dass Senden mehr Energie kostet als Empfangen. Deshalb werden im Standby-Betrieb so wenige Daten wie möglich gesendet und die Zahl der Status-Meldungen ist gering. Akku]

Standardisierung

Die Standardisierung von GSM wurde bei CEPT begonnen, von ETSI (Europäisches Institut für Telekommunikationsnormen) weitergeführt und später an 3GPP (3rd Generation Partnership Project) übergeben. Dort wird GSM unter dem Begriff GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) weiter standardisiert. 3GPP ist somit für UMTS und GERAN verantwortlich.

Reichweite

Die mit GSM erzielbaren Reichweiten schwanken stark, je nach Geländeprofil und Bebauung. Im Freien sind bei Sichtkontakt teilweise 35 km und mehr erreichbar, in den Städten dagegen teilweise nur 200 Meter. Grundsätzlich gilt jedoch, dass mit GSM 900 aufgrund der längeren Wellenlänge größere Reichweiten erzielbar sind als mit GSM 1800. Entsprechend der Reichweite wird die Zellengröße festgelegt. Dabei wird auch die prognostizierte Nutzung berücksichtigt, um Überlastungen zu vermeiden.

Verwendete Frequenzen

GSM arbeitet mit unterschiedlichen Frequenzen für den Uplink (vom Mobiltelefon zum Netz) und den Downlink (vom Netz zum Mobiltelefon). Die folgenden Frequenzbänder werden verwendet: Insbesondere auf dem amerikanischen Kontinent sind nicht alle Bänder in allen Ländern verfügbar (zum Beispiel in Brasilien nur 1800 MHz, in den USA und Kanada nur 850 MHz und 1900 MHz). In Deutschland findet GSM-Mobilfunk in den Frequenzbereichen 890-915 MHz, 935-960 MHz, 1725-1780 MHz und 1820-1875 MHz statt. In Österreich sind die Frequenzbereiche 890-914 MHz, 935-960 MHz, 1710-1722 MHz, 1725-1781 MHz, 1805-1817 MHz und 1820-1876 MHz für GSM reserviert. In der Schweiz wird GSM auf den Frequenzen 880-885 MHz, 887-915 MHz, 925-930 MHz, 932-960 MHz, 1710-1785 MHz und 1805-1880 MHz verwendet.

Physikalische Übertragung auf der Luftschnittstelle

Schweiz Die digitalen Daten werden mit einer Mischung aus Frequenz- und Zeitmultiplexing übertragen. Das GSM Frequenzband wird in mehrere Kanäle unterteilt, die einen Abstand von 200 kHz haben. Sende- und Empfangsrichtung sind getrennt. Bei GSM 900 sind im Bereich von 890 - 915 MHz 124 Kanäle für die Aufwärtsrichtung (Uplink) zur Basisstation und im Bereich von 935 - 960 MHz 124 Kanäle für die Abwärtsrichtung (Downlink) vorgesehen. Jede Trägerfrequenz transportiert zeitversetzt acht Nutzkanäle. Die TDMA-Rahmendauer beträgt 4,615 ms, jeder Rahmen ist geteilt in acht Zeitschlitze (englisch Timeslots) zu je 0,577 ms langen Bursts (=Sendeimpulsen). Als Modulationsverfahren findet Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) Verwendung. Dies ist eine Phasenmodulation, bei der die Amplitude konstant bleibt. Mit EDGE wurde dann 8-PSK eingeführt. Während bei GMSK pro Symbol nur 1 bit übertragen werden kann, sind dies bei 8-PSK 3 bit, jedoch wird dafür ein höheres Signal-Rauschleistungsverhältnis bei der Funkverbindung benötigt. Da bei einer Entfernung von mehreren Kilometern das Funksignal durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) soweit verzögert werden kann, dass der Burst des Mobiltelefones nicht mehr innerhalb des vorgegebenen Zeitschlitzes bei der Basisstation ankommt, ermittelt diese die Signallaufzeit und fordert das Mobiltelefon auf, den Burst etwas früher auszusenden. Dazu teilt sie dem mobilen Gerät den Parameter Timing Advance (TA) mit, der den Sendevorlauf in 3,7 μs-Schritten vorgibt. Dies entspricht jeweils einem Bit. Der Timing Advance hat einen Wertebereich von 0 bis 63. Die Dauer eines Bits entspricht bei Lichtgeschwindigkeit einer Wegstrecke von ca. 1,1 km, und da für die Laufzeit Hin- und Rückrichtung zusammen betrachtet werden müssen, entspricht eine Änderung des Timing Advance um eins einer Entfernungsänderung von ca. 550 m. Somit ergibt sich eine maximale Reichweite von ca. 35 km, die jedoch mit technischen Tricks erweitert werden kann. Nach dem Sende-Burst schaltet das Mobiltelefon auf die um 45 MHz versetzte Empfangsfrequenz, und empfängt dort den Burst des Rückkanals von der Basisstation. Da Uplink und Downlink um drei Zeitschlitze versetzt auftreten (von den acht), genügt eine Antenne für beide Richtungen. Zur Erhöhung der Störfestigkeit kann auch das Frequenzpaar periodisch gewechselt werden (frequency hopping), so entsteht eine Frequenzsprungrate von 217 Sprüngen pro Sekunde. Bei einer Bruttodatenübertragungsrate von 271 kbit/s je Funkrahmen bleiben je Kanalschlitz noch 33,9 kbit/s brutto übrig. Von dieser Datenrate sind 9,2 kbit/s für die Synchronisation des Rahmenaufbaus reserviert, so dass 24,7 kbit/s netto für den Nutzkanal übrig bleiben. Durch die Übertragung per Funk liegen in diesem Bitstrom noch viele Bitfehler vor. Die Datenrate pro Zeitschlitz von 24,7 kbit/s wird in 22,8 kbit/s für die kodierten und verschlüsselten Nutzdaten des Verkehrskanals (Traffic Channel) und 1,9 kbit/s für die teilnehmerspezifischen Steuerkanäle (Control Channel) aufgeteilt. Die Kanalkodierung beinhaltet eine Reihe von Fehlerschutzmechanismen, so dass für die eigentlichen Nutzdaten noch 13 kbit/s übrig bleiben (im Fall von Sprachdaten). Eine später eingeführte alternative Kanalkodierung erlaubt die Verringerung des Fehlerschutzes zugunsten der Anwendungsdaten, da bei Datenübertragungsprotokollen im Gegensatz zur Sprachübertragung bei Bitfehlern eine Neuanforderung des Datenblocks möglich ist.

Netzarchitektur

Control Channel

Hardware

GSM-Netze sind in vier Teilsysteme unterteilt:
- Mobiltelefon, Fachausdruck: Mobile Station (MS)
Die Mobile Station besteht aus einer Antenne, an die eine Sende- und Empfangseinheit angeschlossen ist, Stromversorgung, Lautsprecher und Mikrofon (oder externe Anschlüsse) und einer Möglichkeit, einen anderen Teilnehmer auszuwählen (typischerweise Tastatur oder Spracheingabe). Üblicherweise enthält die Mobile Station zusätzlich ein Display, um die Telefonnummer des Anrufers sowie Kurzmitteilungen anzuzeigen.
- Mobilfunksendesystem, Fachausdruck: BSS (Base Station Subsystem).
Es besteht typischerweise aus mehreren unterschiedlich ausgerichteten Antennen, auch BTS (Base Transceiver Station) genannt. Die Antennen sind mit einer Steuerungseinheit, verbunden, die in einem geschlossenen Raum in direkter Nähe zu den Antennen untergebracht ist. Mehrere Antennen werden von einer Steuerungseinheit (BSC, Base Station Controller) überwacht, die die Funkverbindungen überwacht und ggf. Zellwechsel (Handover) einleitet. Da bei Telefongesprächen innerhalb des Mobilfunknetzes ein komprimierender Audiocodec verwendet wird, wird eine Umwandlungseinheit (TCE, Transcoding Equipment) für die Konvertierung zwischen GSM- und ISDN-Audiocodec benötigt.
- Vermittlungsteilsystem, Fachausdruck: Network Subsystem (NSS).
Bestandteile des NSS sind das MSC (Mobile Switching Center), das die eigentliche Vermittlungsstelle und die Schnittstelle zwischen Funknetz und Telefonnetz darstellt. Ebenfalls zum NSS gehört das VLR (Visitor Location Register), das Informationen über alle mobilen Teilnehmer speichert, die sich innerhalb des Funknetzes aufhalten. Das HLR (Home Location Register) speichert dagegen Informationen über alle Teilnehmer, die Kunden des Funknetzeigentümers sind. Für die Authentifizierung ist das AUC (Authentication Center) zuständig, das EIR (Equipment Identity Register) speichert Informationen über die verwendeten Mobile Stations.
- Kontrolle und Überwachung des Mobilfunknetzes erfolgt durch das OMC (Operation and Maintenance Center).

Adressierung

In einem GSM-Netz werden folgende Nummern zur Adressierung der Teilnehmer verwendet: Die MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) ist die eigentliche Telefonnummer, unter der ein Teilnehmer weltweit zu erreichen ist. Die IMSI (International Mobile Subscriber Identity) ist dementsprechend die interne Teilnehmerkennung, die auf der SIM gespeichert wird und zur Identifizierung eines Teilnehmers innerhalb eines Funknetzes verwendet wird. Aus Datenschutzgründen wird die IMSI nur bei der initialen Authentisierungsprüfung der mobilen Station über das Funknetz gesendet, in weiteren Authentisierungsprüfungen wird stattdessen eine temporär gültige TMSI (Temporary Mobile Subscriber Identity) verwendet. Für das Roaming, also das Telefonieren innerhalb eines fremden Mobilfunknetzes wird die MSRN (Mobile Station Roaming Number) verwendet.

Einige wichtige Funktionen innerhalb von Mobilfunknetzen

Handover

Hauptartikel: Handover Eine der wichtigsten Grundfunktionen in zellularen Mobilfunknetzen ist der vom Netz angestoßene Zellwechsel während eines laufenden Gesprächs, wenn der Teilnehmer sich über Zellgrenzen hinweg bewegt.

Mobility Management

Mehrere Prozeduren im GSM-Netz behandeln die Bewegung (Mobility) der Teilnehmer im Netz. Damit ein mobiler Teilnehmer, der sich irgendwo im Netzgebiet befindet, auch angerufen werden kann oder ihm eine SMS zugestellt werden kann, muss ständig die Voraussetzung dafür bestehen, dass der Teilnehmer eine Suchanfrage (genannt Paging) empfangen kann. Hierzu muss sein aktueller Aufenthaltsort in gewisser Granularität ständig nachgeführt werden. Zur Verringerung des Aufwands im Kernnetz und zur Verlängerung der Akku-Laufzeit wird zentral nur die Location Area erfasst, in der sich ein eingebuchtes Mobiltelefon befindet. Wo es sich innerhalb dieses Gebietes befindet, ist nicht bekannt. Um Energie und Übertragungskapazität zu sparen, meldet sich das Mobiltelefon im Standby-Betrieb nur in Abständen von mehreren Stunden oder beim Wechsel der Location Area beim Netz. Beim Herstellen der Verbindung wird über alle Basisstationen das Mobiltelefon gesucht und bei Meldung die Basisstation festgelegt. Dem Mobiltelefon dagegen ist genau bekannt, in welcher Funkzelle es sich befindet. Im Standby-Betrieb scannt es die Nachbarzellen, deren Trägerfrequenzen es von der Basisstation auf speziellen Informationskanälen mitgeteilt bekommt. Wird das Signal einer der Nachbarzellen besser als das der aktuellen Zelle, dann wechselt das Mobiltelefon dort hin. Bemerkt es dabei eine Änderung der Location Area, dann muss es dem Netz seinen neuen Aufenthaltsort mitteilen.

Roaming

Hauptartikel: Roaming Da viele Mobilfunkbetreiber aus verschiedenen Ländern Roamingabkommen getroffen haben, ist es möglich, das Mobiltelefon auch in anderen Ländern zu nutzen und weiterhin unter der eigenen Nummer erreichbar zu sein und Gespräche zu führen.

Sicherheitsfunktionen

Authentisierung

Roaming Jedem Teilnehmer wird bei der Aufnahme in das Netz eines Mobilfunkbetreibers ein Subscriber Authentication Key zugeteilt. Der Schlüssel wird in der SIM-Karte und im HLR gespeichert. Zur Authentisierung wird der MS vom Netz eine Zufallszahl (Challenge) geschickt. Aus der Zufallszahl und dem Subscriber Authentication Key wird mit dem Algorithmus A3 der Authentisierungsschlüssel (Signed Response) berechnet. Der Authentisierungsschlüssel wird vom Netz im AuC und von der MS getrennt berechnet und das Ergebnis vom VLR verglichen. Stimmen sie überein, ist die MS authentisiert.

Nutzdatenverschlüsselung

Zur Verschlüsselung wird aus der Zufallszahl von der Authentisierung beidseitig mit dem Algorithmus A8 ein Kodeschlüssel (engl.: Cipher Key) bestimmt. Der Kodeschlüssel wird vom Algorithmus A5 zur symmetrischen Verschlüsselung der übertragenen Daten verwendet.

Anonymisierung

Um eine gewisse Anonymität zu gewährleisten, wird die eindeutige Teilnehmerkennung IMSI, über die ein Teilnehmer weltweit eindeutig zu identifizieren ist, auf der Luftschnittstelle verborgen. Stattdessen wird vom VLR eine temporäre TMSI generiert, die bei jedem Location Update neu vergeben wird und nur verschlüsselt übertragen wird..

Benutzerauthentisierung

Der Benutzer muß sich gegenüber der SIM-Karte als berechtigter Nutzer authentisieren. Dies geschieht mittels einer PIN. Es ist auf der SIM-Karte festgelegt, ob die PIN-Abfrage deaktiviert werden kann. Wurde die PIN dreimal in Folge falsch eingegeben, wird die SIM-Karte automatisch gesperrt. Um sie wieder zu entsperren ist der PUK (Personal Unblocking Key) erforderlich. Der PUK kann zehnmal in Folge falsch eingegeben werden bevor die SIM-Karte endgültig gesperrt wird.

Dienste für den Benutzer

Festnetzseitig basiert der GSM-Standard auf dem ISDN-Standard und stellt deshalb ähnliche vermittlungstechnische Leistungsmerkmale bereit. Mit der Möglichkeit Kurznachrichten (SMS, kurz für Short Message Service) zu senden und zu empfangen, wurde ein neuer Dienst geschaffen, der begeistert angenommen worden ist und mittlerweile eine wichtige Einnahmequelle für die Netzbetreiber geworden ist.

Sprachübertragung

Für die Sprachübertragung bei GSM wurden im Laufe der Jahre mehrere Codecs standardisiert.

Full Rate Codec (FR)

Der erste GSM Sprachcodec war der Full Rate (FR) Codec. Für ihn steht nur eine Datenrate von 13 kbit/s zur Verfügung (im Unterschied zu 64 kbit/s bei ISDN). Die Audiosignale müssen deshalb stark komprimiert werden, um trotzdem eine akzeptable Sprachqualität zu erreichen. Beim FR-Codec wird eine Mischung aus Langzeit- und Kurzzeit-Prädiktion verwendet, die eine effektive Komprimierung ermöglicht. Technisch werden jeweils 20 ms Sprache gesampelt und gepuffert, anschließend dem Sprachcodec unterworfen (13 kbit/s). Zur Vorwärtsfehlerkorrektur (Forward Error Correction, FEC) werden die 260 Bits eines solchen Blocks in drei Klassen eingeteilt, dementsprechend, wie stark sich ein Bitfehler auf das Sprachsignal auswirken würde. 50 Bits des Blocks werden in Klasse Ia eingeteilt. Sie sind am stärksten zu schützen und erhalten eine CRC-Prüfsumme von 3 Bits, für Fehlererkennung (und Error Concealment). Zusammen mit 132 Bits der Klasse Ib, die etwas weniger zu schützen sind, werden sie einem Faltungs-Code unterworfen, der aus den 185 Eingangsbits 378 Ausgangsbits generiert. Die restlichen 78 Bits werden ungeschützt übertragen. So werden aus 260 Bits Nutzdaten 456 Bits fehlergeschützte Daten, wodurch die erforderliche Bitrate auf 22,8 kbit/s steigt. Die 456 Bits werden auf acht Halbbursts zu je 57 Bits aufgeteilt, so dass sich kurzzeitige Störungen möglichst wenig auswirken. Obwohl ein Funkkanal äußerst fehleranfällig ist, kann so eine sehr gute Sprachqualität erreicht werden, die die analoge Funktelefonie übertrifft.

Half Rate Codec (HR)

Mit der Einführung des Half Rate Codecs wurde es möglich, auf einem Zeitschlitz der Luftschnittstelle nicht nur ein, sondern zwei Gespräche gleichzeitig abzuwickeln. Wie der Name sagt, steht für HR nur die halbe Bandbreite zur Verfügung wie für den FR-codec. Um trotzdem eine brauchbare Sprachqualität zu erreichen, ist für die Kodierung ungefähr die drei- bis vierfache Rechenleistung erforderlich wie beim FR-codec. Weil die Sprachqualität trotzdem eher mäßig ist, wird HR von den Mobilfunknetzbetreibern nur dann eingesetzt, wenn eine Funkzelle überlastet ist.

Enhanced Full Rate Codec (EFR)

EFR arbeitet mit derselben Datenrate wie der Full Rate Codec, nämlich 13 kbit/s. Durch einen leistungsfähigeren Algorithmus wurde eine bessere Sprachqualität erreicht.

Adaptive Multirate Codec (AMR)

Hierbei handelt es sich nicht um einen einzelnen, sondern um acht Codecs. Diese haben unterschiedliche Datenraten von 4,75 bis 12,2 kbit/s. Je geringer die Datenrate der Sprachdaten ist, um so mehr Bits stehen für die Kanalkodierung und damit zur Fehlerkorrektur zur Verfügung. Somit wird der 4,75 kbit/s Codec als der robusteste bezeichnet, weil trotz hoher Bitfehlerhäufigkeit bei der Funkübertragung noch ein verständliches Gespräch möglich ist. Während eines Gespräches misst das Mobilfunknetz die Bitfehlerhäufigkeit und wählt den dafür geeignetsten Codec aus.

Datenübertragung

Wird ein GSM-Kanal für Datenübertragung genutzt, erhält man nach den Dekodierschritten eine nutzbare Datenrate von 9,6 kbit/s. Diese Übertragungsart wird Circuit Switched Data (CSD) genannt. Eine fortschrittliche Kanalkodierung ermöglicht auch 14,4 kbit/s, bewirkt bei schlechten Funkverhältnissen aber viele Blockfehler, so dass die "Downloadrate" tatsächlich niedriger ausfallen kann als mit erhöhter Sicherung auf dem Funkweg. Deshalb wird in Abhängigkeit von der Bitfehlerhäufigkeit zwischen 9,6 und 14,4 kbit/s netzgesteuert umgeschaltet (=Automatic Link Adaptation, ALA). Beides ist jedoch für viele Internet- und Multimediaanwendungen zu wenig, so dass Erweiterungen unter dem Namen HSCSD und GPRS geschaffen wurden, die eine höhere Datenrate ermöglichen, indem mehr Bursts pro Zeiteinheit für die Übertragung genutzt werden können. HSCSD nutzt eine feste Zuordnung mehrerer Kanalschlitze, GPRS nutzt Funkschlitze dynamisch für die aufgeschalteten logischen Verbindungen (besser für den Internetzugang). Eine Weiterentwicklung von GPRS ist E-GPRS. Dies ist die Nutzung von EDGE für Paketdatenübertragung.

Lokalisierung

Die Position eines Mobiltelefons ist für den Mobilfunkbetreiber durch die permanente Anmeldung am Netz in gewissen Genauigkeitsgrenzen bekannt. Im Standby-Betrieb ist sie zumindest durch die Zuordnung zur aktuell verwendeten Location Area gegeben. Diese Information wird bei Bewegung der Mobilstation regelmäßig aktualisiert (siehe oben). Im Gesprächsbetrieb kann die Position eines Mobiltelefons genauer bestimmt werden. Hierbei gibt es mehrere Verfeinerungen. Jede Basisstation befindet sich an einem bekannten Standort und besitzt in der Regel mehrere Richtantennen (oft drei) mit bekannten Senderichtungen. Der Abstand zur derzeitig verwendeten Basisstation kann über den Wert des Timing-Advance-Parameters (TA) mit einer Schrittweite von ca. 550 Metern geschätzt werden. Durch Triangulation über Antennen benachbarter Basisstationen kann weiter verfeinert werden. Die meisten Dienste werden allein auf Basis des Standortes einer Basisstation angeboten. Nach und nach werden die derzeitige Netze aber auch hin zu höherer Genauigkeit der Lokalisierung umgestellt. So wird von einigen Netzbetreibern der Schwerpunkt der Fläche geliefert, die die betroffene Richtantenne abdeckt. Die Genauigkeit ist abhängig von der Zellengröße und variiert eheblich. Insbesondere ist jeder Punkt von mehreren Zellen überdeckt und eine Einbuchung erfolgt je nach Auslastung unterschiedlich ggf. auch in einer großräumigen Schirmzelle. GSM-Ortung stellt je nach Anwendungsfall eine Alternative zum GPS dar, da insbesondere die Installation erheblich einfacher ist (keine spezielle Antenne). Geofencing ist sogar mit speziellen GSM-Geräten im Pushverfahren möglich, d.h. das System meldet sich autonom, wenn es nicht mehr in den definierten Räumen ist. Die Fähigkeit zur Lokalisierung wird für verschiedene Dienste genutzt. Einige Betreiber bieten Infodienste als Location Based Services, so dass Kunden Restaurants oder Hotels in ihrer Nähe finden können. Es gibt auch Routenplaner, die über das Mobiltelefon angeboten werden und diese Informationen auswerten. Durch die ungefähre Ortsbestimmung werden auch Flottenmanagement für Transportunternehmen oder eine Hilfe zum Wiederauffinden eines liegengelassenen Mobiltelefons möglich. Mit spezieller Hardware (Powermanagement, Schutzklasse) sind industrielle Anwendungen über mehrere Jahre realisierbar. Die Verwendung für Rettungsdienste ermöglicht das schnelle Auffinden von Unfallopfern, da diese oft ihren Aufenthaltsort nicht genau kennen oder falsch angeben. In manchen Ländern (z.B. den USA) wird bei einem Notruf automatisch die Position des Teilnehmers bestimmt und übermittelt. Ein Sonderfall ist die lautlose SMS, mit der das Netz zur genauen Lokalisierung eines Mobiltelefons ohne Kenntnisnahme eines Verbindungsaufbaus durch den Nutzer erzwungen werden kann. Dieses Verfahren wird in der Strafverfolgung als Hilfsmittel der Polizei eingesetzt. Mit Verweis auf "Gefahr im Verzug" erfolgt dies zum Teil auch ohne richterliche Prüfung. Diese Praxis ist jedoch [http://www.heise.de/newsticker/meldung/35915 umstritten].

Erweiterungen und Weiterentwicklungen von GSM

GSM wurde ursprünglich hauptsächlich für Telefongespräche, Faxe und Datensendungen mit konstanter Datenrate konzipiert. Burstartige Datensendungen mit stark schwankender Datenrate, wie es beim Internet üblich ist, wurden nicht eingeplant. Mit dem Erfolg des Internets begann daher die sog. "Evolution von GSM", bei der das GSM-Netz komplett abwärtskompatibel mit Möglichkeiten zur paketorientierten Datenübertragung erweitert wurde. Es sollten außerdem nur minimale Kosten durch den Austausch von vielfach verwendeten Komponenten entstehen.

HSCSD

Durch die Kopplung von mehreren Kanälen erreicht HSCSD insgesamt eine höhere Datenrate. Um HSCSD nutzen zu können, braucht man ein kompatibles Mobiltelefon, auf Seiten des Netzbetreibers sind Hardware- und Softwareänderungen bei Komponenten innerhalb der Basisstationen und des Kernnetzes erforderlich.

GPRS

GPRS erlaubt zum ersten Mal eine paketvermittelte Datenübertragung. Der tatsächliche Datendurchsatz hängt unter anderem von der Netzlast ab. Bei geringer Last kann ein Nutzer mehrere Zeitschlitze parallel verwenden, während bei hoher Netzlast jeder GPRS-Zeitschlitz auch von mehreren Benutzern verwendet werden kann. GPRS erfordert beim Netzbetreiber allerdings innerhalb des Kernnetzes zusätzliche Komponenten (den GPRS Packet Core).

EDGE

Mit EDGE wurde durch eine neue Modulation (8PSK) eine Erhöhung der Datenrate ermöglicht. Mit EDGE werden GPRS zu E-GPRS (Enhanced GPRS) und HSCSD zu ECSD (Enhanced Circuit Switched Data) erweitert.

Streaming

Streaming services erfordern eine minimale garantierte Bandbreite. Dies ist in GPRS ursprünglich nicht vorgesehen. Inzwischen (d.h. ab 3GPP release 99) wurden durch Einführung entsprechender Quality of service Parameter und einige andere Eigenschaften die Voraussetzungen dafür geschaffen, echtes Streaming über GPRS zu ermöglichen.

Generic Access

Seit Mitte 2004 wird in den Standardisierungsgremien an einer Methode gearbeitet, die es Mobilgeräten erlauben soll, GSM-Dienste statt über die GSM-Luftschnittstelle auch über jede Art von anderen (IP-)Übertragungssystemen zu nutzen. Hierzu sollen die Sendestationen von WLAN, Bluetooth, etc. über sogenannte Generic Access Controller ans GSM core network angeschlossen werden. Die GSM-Nutzdaten sowie die Signalisierungsdaten werden dann durch das IP-Netz hindurchgetunnelt.

Literatur

- Martin Sauter, Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme, September 2004, ISBN 3-528-05886-2, http://www.cm-networks.de
- Jochen Schiller: Mobilkommunikation. München 2003, ISBN 3-8273-7060-4
- Eberspächer, Jörg: GSM, Global System for Mobile Communication: Vermittlung, Dienste und Protokolle in digitalen Mobilfunknetzen. Stuttgart, Leipzig 2001, ISBN 3-519-26192-8
- Mouly+Pautet: "The GSM System for Mobile Communications", Frankreich 1992, ISBN 2-9507190-0-7
- Prof. Dr.-Ing. B. Walke: Mobilfunknetze und ihre Protokolle 1, Stuttgart 2001, ISBN 3-519-26430-7

Siehe auch

- GSM-Codes
- UMTS
- Mobile Terminated Call
- Mobile Originated Call
- Mobilfunkgesellschaft

Weblinks

- [http://www.gsmworld.com alle GSM-Netze weltweit, Netzkarten, Partner]
- [http://www.gsacom.com Global mobile Suppliers Association mit aktuellem Counter aller GSM-Kunden (engl.)]
- [http://www.ero.dk/gsm?frames=0 ERO: GSM-Spektrum in Europa (engl.)] Kategorie:Mobilfunk Kategorie:Funktechnik ja:GSM ko:GSM

Digital

Das Wort Digital stammt vom lateinischen digitus: der Finger. Die Verbindung zum Zählen und dem englischen Wort "digit" für "Ziffer" rührt wohl daher, dass die Menschen in früheren Zeiten mit den Fingern gezählt haben.
- Medizin: den Finger betreffend, mit dem Finger
- Technik 1: digitale Signale liegen als wert- und zeitdiskrete Zahlenfolgen vor (siehe Digitalisierung). Das Gegenteil sind analoge Signale und Techniken.
- Technik 2: Die Darstellung von Werten in Form von Ziffern oder Zahlen
- Ökonomie, in der Buchhaltung: als digitale Abschreibung wird die arithmetisch-degressive Abschreibung bezeichnet.
- Von Paul Watzlawick geprägter Begriff zur Beschreibung einer Kommunikationsform. Damit wird der Teil der Kommunikation bezeichnet, der aus den bezifferbaren - also dem reinen Wortlaut der Sprache zu bilden ist. Das Wort digital verweist dann oft auf das Nacheinander und das zweiwertige Wahrheitssystem (wahr/falsch) des Wortes i.S.v. Sprache. Der Begriff ist hierfür aber streng von den Begriffen Binär bzw. Dual abzugrenzen, welche den eigentlichen Bezug zum zweiwertigen Wahrheitssystem bilden.
- Digital ist auch eine oft verwendete Kurzform für den Firmennamen - z. B.: Digital Equipment Corporation. ja:デジタル ko:디지털 th:ดิจิทัล

Telefonie

Telefonie (v. griech.: tele = fern, weit + phoné = Stimme) bezeichnet die Kommunikation über ein Telefonnetz oder die Funkbetriebsart Sprechfunk in einem Funkdienst, bei der die gesprochene Sprache übertragen wird. Übertragungsmedium kann dabei entweder ein kabelgebundenes Telefonnetz sein (zum Beispiel ISDN), ein drahtloses Funknetz (zum Beispiel GSM) oder ein paketvermitteltes Datennetz (zum Beispiel bei IP-Telefonie). Wichtig ist dabei eine geringe Verzögerung (akzeptabel sind maximal 200 ms) und eine gute Tonqualität (meistens wird der Frequenzbereich zwischen 300 und 3400 Hz übertragen). Endgeräte bei einem kabelgebundenen Telefonnetz sind Telefone, bei einem drahtlosen Funknetz Mobiltelefone und bei der IP-Telefonie ein spezielles IP-Telefon (VoIP- oder SIP-Telefon) oder ein Computer. Für die automatische Anrufannahme existieren Anrufbeantworter oder Voice-Mailboxen. Bei Funkdiensten werden Funkgeräte verwendet. Bei der Kommunikation über ein Telefonnetz wird das Ziel über eine numerische Rufnummer adressiert, bei der IP-Telefonie über die IP-Adresse, einen Usernamen oder eine ENUM-Rufnummer. Siehe auch: Geschichte des Telefons, Bildtelefon, Telefongespräch ---- Daneben bezeichnet Telefonie die ungewollte Übertragung von Schallschwingungen, z.B. vom Lautsprecher auf das Mikrofon oder in früheren Zeiten vom Lautsprecher auf das Steuergitter einer Verstärkerröhre. Dadurch entstehen hohe Pfeiftöne und Echos. Bei Hörgeräten werden diese Pfeiftöne vom Träger oft nicht wargenommen, wohl aber von jüngeren Leuten in seiner Umgebung. Auch Belüftungsanlagen können ein Telefonieproblem aufweisen: ein sogenannter Telefoniedämpfer aus Mineralwolle wird eingebaut, um die Luft passieren zu lassen, aber die Schallübertragung zu verhindern. Kategorie:Telekommunikation

Leitungsvermittlung

Die Leitungsvermittlung (auch Durchschaltevermittlung, engl. circuit switching, line switching) in der Telekommunikation ist ein Verfahren der Vermittlungstechnik, bei dem einer Nachrichtenverbindung zeitweilig ein durchgeschalteter Übertragungskanal mit konstanter Bandbreite zugeordnet wird, der dieser Verbindung dann zur exklusiven Nutzung zur Verfügung steht. Die Verbindung wird im Regelfall aufgrund der von der rufenden Endstelle eingegebenen Zielinformation aufgebaut, bevor der eigentliche Nachrichtenaustausch beginnen kann. Nach Beenden des Nachrichtenaustausches erfolgt ein Abbau der Verbindung. Die Steuerung des Auf- und Abbaus der Nachrichtenverbindungen wird von den Vermittlungsstellen vorgenommen. Sie tauschen zu diesem Zweck mit den Endstellen bzw. untereinander Steuerinformationen aus, was als Zeichengabe oder Signalisierung bezeichnet wird. Mit Hilfe dieser Steuerinformationen werden die Aufgabe der Wegesuche, Verkehrslenkung und Koppelfeld-Durchschaltung durchgeführt. Während die Verbindung steht, benötigen die ausgetauschten Nachrichten keine Zielinformation. Das wohl bekannteste Netz, das Verbindungen mit Leitungsvermittlung herstellt, ist das ISDN. Aufwendigere Mechanismen als die Leitungsvermittlung benutzt die Paketvermittlung, bei der ein Übertragungskanal nicht exklusiv für eine Nachrichtenverbindung sondern für mehrere Verbindungen gleichzeitig benutzt wird. Eine Kombination von Leitungs- und Paketvermittlung benutzten frühe Paketnetze wie z.B. Datex-P. Kategorie:Telekommunikation

Paketvermittlung

Die Paketvermittlung ist ein spezielles Verfahren der Speichervermittlung in einem Netzwerk. Hierbei werden längere Nachrichten in einzelne Datenpakete unterteilt und als Datagramm oder über eine vorher aufgebaute virtuelle Verbindung übermittelt. Somit ist die Paketvermittlung eine effizientere Methode der Nachrichtenvermittlung. Die Paketvermittlung wird im allgemeinen als verbindungsloser Dienst genutzt. Es kann aber auch verbindungsorientierte Dienste wie in der Leitungsvermittlung bieten, wenn die Route, welche die Pakete nehmen, festgelegt wird. Entwickelt wurde das "packet switching" von dem englischen IT-Pionier Donald Watts Davies. Beispiel für die Paketvermittlung ist das Frame Relay-Verfahren, das sowohl über eine Standleitung als auch über eine leitungsvermittelte Verbindung über mehrere virtuelle Kanäle Pakete mit verkürzter Adressinformation übermitteln kann. Um die Paketvermittlung im WAN zu realisieren wird ein Paketvermittler eingesetzt. Das bei IP verwendete Routing wird oft auch als Paketvermittlung bezeichnet, ist aber eine besondere Form der Speichervermittlung.

Vorteile

Im Vergleich zur Leitungsvermittlung bietet die Paketvermittlung eine Reihe von Vorteilen.
- Weil die einzelnen Pakete sehr klein sind, bleiben die Wartezeiten für alle Teilnehmer kurz und das Netz wird gut ausgelastet.
- Die Ressourcen werden 'fair' an alle Teilnehmer verteilt.
- wegen der kleinen Pakete können Übertragungsfehler schnell erkannt und ggf. behoben werden.
- es besteht eine hohe Ausfallsicherheit, fällt eine Vermittlungsstation aus, wird der Datenstrom einfach umgelenkt.

Nachteile

- da die Übertragungsrouten nicht festgelegt sind, kann es zu Überlastungen an einzelnen Vermittlungsstationen kommen.
- alle Teilnehmer müssen die gleichen Netzwerkprotokolle benutzen.
- es kann keine konstante Bandbreite garantiert werden und es kann zu großen Schwankungen kommen. Paketvermittlung ja:パケット通信

Datenübertragung

Im weitesten Sinn zählen alle Methoden, die Informationen von einem Ort zum anderen bringen können - von Brieftauben, Rauchzeichen, Fackelsignale, Fahrradkurieren, Post, bis hin zum Alphorn - zur Datenübertragung. Auch im Computer selbst findet laufend Datenübertragung statt, zum Beispiel von der Festplatte in den Arbeitsspeicher. Die ersten Versuche, Computer zwecks Datenaustausch zu verbinden, gibt es sicherlich bereits seit geraumer Zeit. Zu Anfang waren dies häufig direkte Verbindungen (ähnlich der heutigen seriellen Schnittstelle oder der parallelen Schnittstelle) mit speziellen Link-Programmen. Später erfolgte die Datenübertragung über Telefonleitungen mit Akustikkoppler oder Modems und einfachen Protokollen wie XMODEM, YMODEM, ZMODEM oder sealink-Protokoll. Diese wurden später durch bidirektional arbeitende Protokolle wie Hydra oder Janus ergänzt, die die gleichzeitige Übertragung von Dateien in beide Richtungen ermöglichen. Dabei wurden im Wesentlichen nur Daten im Sinne von Dateien übertragen. Eine erste Vernetzung erfolgte über Mailboxen. Datenübertragung ist heute in der Regel netzwerkbasiert. Dabei wird fast immer das TCP/IP-Protokoll verwendet, auch wenn dieses, bei Modem-Verbindungen, in den Protokollen der niederen Übertragungsschichten (vgl. OSI-Modell) verpackt wird. Geht die Datenübertragung über ein eigenes Netzwerk hinaus und erfolgt die Verbindung mit einem anderen Netzwerk nur zeitweise und verwendet man es hauptsächlich zur Dateiübertragung, so spricht man oft von einer Datenfernübertragung.

Siehe auch

- ARQ-Protokolle
- Local Area Network (LAN)
- Metropolitan Area Network (MAN)
- Wide Area Network (WAN)

Weblinks

Kategorie:Nachrichtentechnik

Short Message Service

Short Message Service (SMS) ist ein Telekommunikationsdienst zur Übertragung von Textnachrichten, der zuerst für den GSM-Mobilfunk entwickelt wurde und nun auch im Festnetz verfügbar ist. Die erste short message (Kurznachricht) des Short Message Service (SMS) wurde im Dezember 1992 von einem PC an ein Mobiltelefon im Britischen Vodafone-Netz gesendet, also etwa ein Jahr nach der Einführung des GSM-Standards für Mobiltelefone in Europa (1991). Umgangssprachlich nennt man die SMS auch Sims, Mail oder Nachricht. Ursprünglich als reines "Abfallprodukt" kostenlos angeboten, entwickelte sich der Short Message Service zum Ertragsbringer Nr. 1 der Netzbetreiber. Im Jahr 2003 wurden in Europa über 16 Milliarden SMS pro Monat versendet. Bei einer gründlichen Betrachtung überrascht der Erfolg von SMS nicht, da es in der Kombination mit einem Handy sehr viel gebrauchstauglicher nutzbar ist als seine inzwischen fast schon vergessenen Vorgänger, die digitalen Funkmeldeempfänger (u. a. PAGER). Obgleich SMS den Dienst der Übertragung von Kurznachrichten bezeichnet, wird heute SMS zumeist als Abkürzung für die Nachricht selber gebraucht. Daher wird im Duden die Abkürzung 'SMS' als Femininum geführt; in der Schweiz ist das Neutrum üblich. Um die Tätigkeit des SMS-Verschickens einfacher zu beschreiben, hat sich in jüngster Zeit der Neologismus "simsen" gebildet, der auch in den Duden aufgenommen worden ist. Der Begriff "texten" ist ebenfalls gebräuchlich. Ursprünglich nur für den Einsatz auf Mobilgeräten konzipiert, unterstützen heute viele digitale ortsfeste Telefonanschlüsse unter gewissen Umständen ebenfalls den Empfang und Versand von SMS. Seit 1997 werden auch SMS-Nachrichten direkt über das Internet verschickt. Weiterentwicklungen der SMS existieren unter dem Namen Enhanced Message Service (EMS) und Multimedia Messaging Service (MMS).

Technik

Verbindung

Der Dienst SMS nutzt einen Signalisierungs-Kanal des GSM-Standards wie etwa SDCCH (Stand-alone Dedicated Control Channel) oder FACCH (Fast Associated Control Channel). Diese Kanäle werden auch genutzt, um Gespräche aufzubauen und zu halten. SMS können parallel zu einer Telefonverbindung versendet/empfangen werden. Hierzu wird ein Teil der Bandbreite des Verkehrsdatenkanals temporär zum Signalisierungskanal (FACCH) umkonfiguriert und zum Versand/Empfang einer SMS genutzt. Der Versand der SMS erfolgt grundsätzlich vom Mobiltelefon an die Kurzmitteilungszentrale (SMSC) des Netzbetreibers; eine SMS wird also nicht von einem Mobiltelefon direkt zu einem anderen gesendet. Die Nummer der Kurzmitteilungszentrale hat den gleichen Aufbau wie eine "normale" Mobilfunknummer (MSISDN = Mobile Subscriber Integrated Services Digital Networknumber) und wird in den Einstellungen des Mobilfunkgeräts hinterlegt. Die Kurzmitteilungszentrale liest aus dem header unter anderem die Zielnummer aus und sendet die SMS entweder im eigenen Netz an diese Zielnummer oder übergibt die SMS an den Netzbetreiber der Zielnummer. Die verschiedenen Netzbetreiber sind untereinander verbunden (interkonnektiert). Ist der Empfänger kein Mobilfunkgerät, sondern eine Anwendung (zum Beispiel Anmeldung an einen SMS-Newsletter Service), werden die Daten der SMS über Datenverbindungen an die Server des Service-Anbieters weitergeleitet.

Aufbau der SMS

Eine SMS besteht aus zwei Teilen:
- Der Header: Im SMS-Header werden verschiedene grundlegende Informationen der SMS angegeben, zum Beispiel Absendernummer, Codierung (7 Bit, 8 Bit, 16 Bit), Zeichensatz (zum Beispiel ISO 8859-1 für Lateinisch, ISO 8859-6 für Arabisch, etc), Gültigkeit der Nachricht (Zeitangabe), Empfängernummer etc.
- Der Body: Er ist der "Inhalt" der SMS, der den Text oder die Informationen enthält die übertragen und eventuell am Display angezeigt werden soll. Die maximale Größe eines Bodys ist auf 1.120 Bit (= 160 Zeichen für Text SMS) begrenzt, jedoch gibt es die Möglichkeit mehrere SMS mit einander zu verknüpfen (concatenated SMS / EMS) und zusammengesetzt am Display anzuzeigen.

Kodierung

Siehe: SMS-Kodierung

SMS-MO / SMS-MT

Der Status der SMS wird während des Versands in zwei Typen unterschieden:
- SMS-MO (MO = mobile originated): Eine SMS wird als SMS-MO bezeichnet, wenn sie von einem Mobilfunkgerät an das Netzwerk des Operators (= Netzbetreiber) gesendet wird. Diese SMS wird vom Operator entweder an eine andere Mobilfunknummer oder an eine Anwendung gesendet.
- SMS-MT (MT = mobile terminated): Eine SMS wird als SMS-MT bezeichnet, wenn sie vom Operator an eine Mobilfunknummer gesendet wird. Der Versand kann durch ein anderes Mobilfunkgerät oder durch eine Anwendung ausgelöst worden sein.

Spezielle SMS-Typen

Flash SMS erscheinen direkt auf dem Display. Es ist nicht nötig die Anzeigetaste zu drücken; auf den meisten Mobiltelefonen können Flash SMS auch nicht gespeichert werden. Silent SMS ("stille SMS") werden weder auf dem Display noch durch ein akustisches Signal angezeigt. Beim Mobilfunkanbieter jedoch fallen Verbindungsdaten an. Diese werden insbesondere von der Polizei zur Lokalisierung von Personen oder zur Erstellung ganzer Bewegungsprofile verwendet. Allerdings unterliegen auch die auf diese Art gewonnenen Verbindungsdaten dem Fernmeldegeheimnis, weshalb das Vorgehen nur rechtsmäßig ist, wenn im Einzelfall entsprechende Ermächtigungsgrundlagen bestehen.

Alternative Empfangsnummern

Alternativ zu MSISDN können SMS auch an sog. Kurzwahlnummern (=Shortcodes) gesendet werden. Shortcodes werden direkt in der Kurzmitteilungszentrale des Netzbetreibers verwaltet, sind also nicht an eine SIM-Karte gebunden. Gerade im Marketing-Bereich werden Shortcodes häufig genutzt, da sie leicht zu kommunizieren sind, einen höheren SMS-Durchsatz erlauben und bei Bedarf durch erhöhte SMS-Kosten als Abrechnungsmethode genutzt werden können (siehe wirtschaftliche Bedeutung / Anwendungen)

T9

Nicht unerheblich für die weitere Verbreitung von SMS war die Erfindung des Text on 9 keys (T9) mit welcher die Texteingabe über die typischen wenigen Handytasten deutlich komfortabler wurde, weil das Mehrfachtippen für den richtigen Buchstaben im Regelfall entfallen kann. T9 basiert auf einer intelligenten Texterkennung anhand eines im Mobiltelefon gespeicherten Wörterbuches.

Wirtschaftliche Bedeutung

Die Gewinnspannen durch SMS sind groß. SMS benötigen nur wenig eigene Infrastruktur, hauptsächlich sind dies die Kurzmitteilungszentralen. SMS benutzt die für die Sprachübertragung ohnehin vorhandene Netzabdeckung. Die verwendete Bandbreite für SMS ist im Vergleich zur Sprachübertragung gering. Nach dem RegTP-Bericht von 2004 kostet eine SMS in Deutschland im Durchschnitt 0,17 €. Bei einer SMS mit der maximalen Länge von 160 Zeichen (d.h. 160 Zeichen x 7 Bit/Zeichen = 1.120 Bit) bezahlt man somit 0,17 € x 1.000/1.120 = 0,15 € pro kbit Datenvolumen. Beim Fernsprechen im ISDN entstehen 64 kbit/s, d.h. 3.840 kbit/min. Bei dem für SMS berechneten Preis würde man somit 3.840 kbit/min. x 0,15 €/kbit = 576 € pro minute bezahlen! Diese etwas pauschale Rechnung, in der die Kosten für die Vermittlung der SMS durch das Netz nicht berücksichtigt wurden, zeigt, warum SMS zur größten Einnahmequelle der Netzbetreiber geworden ist. Für den Konsumenten, die Hauptnutzer des Short Message Service, gelten zum Teil wesentlich höhere Preise: Eine SMS kostet in Frankreich etwa 23 Cent, in Deutschland etwa 14 Cent bis 19 Cent, in der Schweiz zwischen 6.5 und 13 Cent (zwischen 10 und 20 Rappen) und in Italien etwa 15 Cent; in Dänemark jedoch meist nur 20 Öre, was etwa 3 Cent entspricht.

USA

In den USA waren SMS lange Zeit unbekannt, da sich dort das Pager-System etabiliert hat und Nachrichten nur innerhalb desselben Mobilfunknetzes versandt werden konnten. Dieses Hindernis wurde mittlerweile beseitigt und so steigt die Anzahl versendeter SMS pro Monat , während die versendeten Pager-Mitteilungen stagnieren. SMS wird in den USA teilweise unter der Service-Bezeichnung "text messaging" vermarktet. Die Kosten variieren zwischen komplett kostenlos, 10 US-¢ pro versandter Nachricht/Empfang kostenlos und 5¢ pro empfangene oder versandte Nachricht.

Deutschland

In Deutschland wurden 2004 nach Angaben des Branchenverbandes VATM 23 Milliarden SMS verschickt (zum Vergleich: MMS mit 116 Millionen).

Internet

In den ersten Jahren war der Versand von SMS über das Internet kostenlos. Heute ist der Internet-Versand von SMS zu einem Preis zwischen 0,04 Euro und 0,10 Euro möglich, je nachdem welche Zustellgeschwindigkeit und zusätzliche Services angeboten werden. Teilweise wird auch ein kostenloser Versand angeboten, meist jedoch nur gegen Angabe persönlicher Daten. Über den Handel mit diesen Informationen finanzieren die Anbieter den SMS-Versand. Desweitern sind die meisten Gratis-SMS mit Werbung am Schluss bestückt, welche den normalen Schreibtext von 160 Zeichen verkleinern.

Premium-Dienste

Seit dem Frühjahr 2003 sind in Deutschland auch Premium-Dienste möglich. Die Premium Rate SMS (PR-SMS) beginnt bei 0,29 Euro und steigt dann in 10-Cent-Schritten an, bis zu 4,99 Euro. Die PR-SMS dient als Abrechnungsmöglichkeit im Micropayment-Bereich (zum Beispiel für Klingeltöne, Logos, Votings im TV und andere einzeln zu bezahlende Dienstleistungen), wird aber auch zur erotischen Kommunikation (Flirtline) genutzt und steht hier im Wettbewerb zu den 0190/0900-Telefonnummern. Der Anbieter eines kostenpflichtigen Service erhält etwa 70% der Einnahmen aus den Premium-SMS, der Rest geht an den Mobilfunkbetreiber (vergleiche 0900-Nummer: etwa 80% für den Serviceanbieter). Trotz dieser erheblich schlechteren Konditionen wird in diversen Servicebereichen vermehrt auf die leicht zu kommunizierenden Short Codes gesetzt.

SMS und Gesellschaft

Durch die hohe Akzeptanz von SMS nehmen Kurznachrichten einen zunehmenden Einfluss auf die Gesellschaft. In Terminvereinbarungen, sozialer Interaktion und Sprache zeigen sich umfangreiche Änderungen. So ist Simsen seit den 1990er Jahren im deutschsprachigen Raum auch die umgangssprachliche Bezeichnung für das Versenden von SMS-Nachrichten mit einem Mobiltelefon. Der Ausdruck ist gerade bei der Jugend beliebt, da er deutlich kürzer ist als "eine SMS-Nachricht senden". Entwickelt hat er sich aus dem Versuch heraus, smsen auszusprechen und eine angemessene, praktikable Schreibweise zu finden. Die Jugend hat sich mit der kürze der Nachrichten nicht abgefunden und verschiedene Abkürzungen entwickelt, welche auch in Chats und E-Mails anzutreffen sind. Die Weltbekannten Smilies gehören inzwischen so stark zum Natel, dass Verschiedenste schon vorgespeichert sind und nur noch auf abruf warten.

Normen und Standards

Für die SMS gibt es diverse Normen und Standards. Die Organisation 3GPP bemüht sich seit 1998 diese Entwicklungen zu vereinheitlichen für die verschiedensten Mobilfunknetze. Siehe unter [http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/24_series/24.011 SMS-Spezifikation] und [http://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/23_series/23.040 SMS-Realisierung]. Neben der 3GPP gibt es noch ein konkurrierende Vereinigung mit dem Namen 3GPP2. Die ebenfalls zu SMS spezifiziert, siehe unter [http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/CS0015-0.pdf SMS-Spezifikation der 3GPP2].

Literatur

- Bo Hanus, Schalten, Steuern und Überwachen mit dem Handy, ISBN 3772356656
- Bernd VomBerg, Jürgen Engelmann, Peter Groppe, Fernsteuern via SMS, ISBN 3895761265

Siehe auch

Mobilfunk, Telekommunikation, MMS, EMS

Weblinks

- [http://www.fit-fuer-usability.de/news/praxis/maerz05/sms.html fit-fuer-usability.de] - Der Artikel beschreibt die SMS-Vorgänger und zeigt kritisch auf, dass der Erfolg von SMS vorhersehbar war, wenn die Mobilfunk-Branche nach dem Stand der Technik entwickeln würde.
- [http://technology.timesonline.co.uk/article/0,,20409-1580833,00.html Bericht über eine Studie zur Auswirkung des SMS-Schreibens auf die Intelligenz (en)] Kategorie:Mobilfunk ja:ショートメッセージサービス ko:문자 서비스 ms:SMS

ISDN

ISDN ist auch die Abkürzung für den Medikamentwirkstoff Iso-Sorbit-Dinitrat. ---- Integrated Services Digital Network (ISDN) ist ein internationaler Standard für ein digitales Telekommunikationsnetz. Die englische Bezeichnung ist ein nachträglich entstandenes Backronym, da sie werbewirksamer als die ursprüngliche Bedeutung Integriertes Sprach- und Datennetz ist. Sie lässt sich sinngemäß als diensteintegrierendes digitales Netz übersetzen. Über dieses Netz werden verschiedene Dienste wie Fernschreiben (Telex), Teletex, Datex-L (leitungsvermittelte Datenübertragung), Datex-P (paketvermittelte Datenübertragung) und Telefon übertragen und vermittelt. Vor der Einführung des ISDN gab es für die genannten Dienste jeweils eigene Netze, zwischen denen es Übergänge (Gateways) gab, z. B. zwischen Fernschreibnetz und Teletex oder vom Telefonnetz zu den Datex-Netzen. Da das Telefonnetz das bekannteste der genannten Netze ist, wird die Bezeichnung ISDN oft mit Telefon gleichgesetzt. Durch Ablösung des analogen Telefonanschlusses durch Digitaltechnik konnte die Leistungsfähigkeit der Teilnehmeranschlussleitung verdoppelt werden (gleichzeitig 2 Gespräche), dabei blieb die Bedienung der Endgeräte für den Benutzer gleich. Der Zugang zum Internet ist mit ISDN etwas schneller als mit einem Modem. Noch schnelleren Zugang zum Internet bietet die DSL-Technik, die sich mit einem digitalen oder analogen Anschluss die Teilnehmeranschlussleitung teilen kann. Inzwischen gibt es weitere Technologien zum Telefonieren wie GSM, UMTS und IP-Telefonie, die beim Teilnehmer im Wettbewerb stehen. Zur Zeit (2005) bildet ISDN die Basis für alle anderen Telefonnetze. Netztechnisch wurden alle Vermittlungsstellen in Deutschland auf ISDN umgestellt, wobei aber die Teilnehmer nicht digitalisiert werden mussten. Die Kanäle von analog angeschalteten Teilnehmern werden von den Vermittlungsstellen in ein digitales Signal gewandelt und weitervermittelt. Anfang der 2000er besitzt jedes Mitgliedsland der Europäischen Union ISDN-Telekommunikationsstrukturen. In der Bundesrepublik Deutschland ist ISDN flächendeckend verfügbar. Hier befinden sich die Hälfte aller ISDN-Anschlüsse innerhalb Europas und etwa ein Drittel der weltweiten ISDN-Anschlüsse; in Deutschland gibt es mehr ISDN-Anschlüsse als in den USA und Japan zusammen.

Geschichtliche Entwicklung

Siehe auch: Geschichte des Telefons

Weltweit

In den 1970er Jahren erreichte die Digitaltechnik das Telefonnetz und sollte die mechanischen Vermittlungsstellen ersetzen. Damit sollte eine bessere Auslastung der Leitungen und mehr Komfort für die Benutzer erreicht werden. Die zuständige Organisation, das Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (CCITT, heute International Telecommunication Union (ITU)), erarbeitete dazu technische Spezifikationen für ein digitales Telefonnetz, die unter dem Namen "ISDN" 1980 verabschiedet wurden.

In Europa

Mitte der 1980er Jahre befürchteten zahlreiche Strategen in der europäischen Elektroindustrie und der EG-Kommission, dass Europa auf dem Gebiet der Telekommunikation gegenüber USA und Japan deutlich ins Hintertreffen geraten würde, wenn es nicht gelingen würde, die staatsmonopolistischen Anachronismen abzuschaffen und den Wettbewerb nationaler Eitelkeiten zu beenden. Um dieses "Horrorszenario" zu verhindern, sollten einheitliche Normen und gemeinsame Märkte geschaffen werden. 1988 wurde dazu von der EG-Kommission das "European Telecommunications Standards Institute" (ETSI) gegründet, das Standards für ein gemeinsames digitales Telefonnetz erarbeiten sollte. Am 6. April 1989 wurde unter ihrer Leitung von 26 Netzbetreibern aus 20 europäischen Ländern der Euro-ISDN-Standard ins Leben gerufen, der die nationalen ISDN-Systeme vereinheitlichen sollte und einige technische Verbesserungen brachte. Im Dezember 1993 erfolgte die Einführung von Euro-ISDN auf der Basis des Memorandum of Understanding on the Implementation of a European ISDN.

In Deutschland

In Deutschland entschied die Deutsche Bundespost 1979, alle Ortsvermittlungsstellen zu digitalisieren. Bei Feldversuchen in Berlin (unter dem Namen DIGON = DIGitales OrtsNetz) hatte sich gezeigt, dass durch den Einsatz digitaler Technik zwei unabhängige Duplex-Kanäle simultan übertragen werden konnten. 1982 entschied sie sich für die ISDN-Technik und konkretisierte die Pläne. Darauf folgten 1987 zwei Pilotprojekte in Mannheim und Stuttgart. 1989 begann der offizielle Betrieb des nationalen ISDN nach dem 1TR6-Standard (damals durch die Deutsche Bundespost einfach als ISDN, heute zur besseren Unterscheidbarkeit als Nationales ISDN bezeichnet). Die Deutsche Bundespost war damit der Vorreiter für ISDN in Europa; Ursache dafür waren gewaltige staatliche Subventionen, die vom damaligen Postminister Christian Schwarz-Schilling beschlossen wurden. Die Digitalisierung des seit 100 Jahren analogen Telefonnetzes galt als gigantisches Investitionsprojekt, mit dem die Bundesrepublik und ihre Telekommunikationskonzerne an die Spitze im zukunftsträchtigen Telekommunikationsmarkt katapultiert werden sollten. Gleichzeitig wurde vor angeblichen Risiken von ISDN gewarnt. Beispielsweise argumentierten Datenschutzexperten der Grünen dass ISDN ein „qualitativer Sprung“ bei der totalen Erfassung sei, da es die Erfassung und Speicherung sämtlicher Verbindungsdaten ermögliche. Nachdem bis zum Mai 1994 notwendige Softwareänderungen in den Vermittlungsstellen abgeschlossen waren, war Euro-ISDN in Deutschland kommerziell verfügbar. Seit 1995 ist das gesamte Telefonnetz digitalisiert und ISDN flächendeckend verfügbar. Bis Mitte 1996 wurde die Umstellung auf ISDN-Technik durch die Telekom mit einer großen Fördermaßnahme unterstützt - für einen neuen Anschluss wurden bis zu 300 DM und bei Anschaffung einer Telefonanlage bis zu 700 DM bezahlt. Anfang 2003 existierten 10,63 Mio. ISDN-Basisanschlüsse (ca. 1/3 der Telefonanschlüsse insgesamt) und 122.500 ISDN-Primärmultiplexanschlüsse.

In Österreich

In Österreich begann die Digitalisierung 1978 mit der Einführung des OES (Österreichisches Einheitssystems) durch die Post- und Telegraphenverwaltung (PTV). Ab 1986 wurde die OES-Technik flächendeckend umgesetzt. Im Februar 1992 wurde im Bereich der Wiener Ortsvermittlungsstelle "Dreihufeisengasse" ein ISDN-Pilotversuch gestartet, an dem bis zum Jahresende bereits 200 Basisanschlüsse angeschlossen wurden. Bis 1999 wurde das gesamte österreichische Telefonnetz digitalisiert, in diesem Jahr gab es insgesamt 247.000 ISDN-Anschlüsse. 2002 stieg die Zahl auf insgesamt 438.000.

In der Schweiz

In der Schweiz wurde 1988 mit Swissnet 1 das erste digitale ISDN-Netz in Betrieb genommen. Bis 1996 konnten insgesamt 250.000 Kunden gewonnen werden, im Jahr 2004 gab es über 900.000 Anschlüsse.

In den USA

In den USA wurde 1992 unter dem Namen NI-1 (US National ISDN Phase 1) ein ISDN-System eingeführt, das sich von DSS1 stark unterschied. Später wurde als NI-2 eine verbesserte Version dieses Systems eingeführt. Parallel bietet AT&T unter dem Namen 5ESS ein eigenes ISDN-System an. Aufgrund der fehlenden Förderung und der preislichen Gestaltung ist ISDN in den USA nur ein Nischenprodukt geblieben.

Unterschiede zum analogen Anschluss

Der Hauptunterschied zum analogen Anschluss besteht in der digitalen Übertragung bis zum Endgerät. Dadurch ist es möglich, über einen Anschluss mehrere Kanäle gleichzeitig zu übertragen. Beim ISDN-Basisanschluss stehen zwei Kanäle zur Verfügung, die völlig unabhängig voneinander für Telefongespräche, Fax oder Datenübertragungen genutzt werden können; man kann also zum Beispiel gleichzeitig telefonieren und im Internet surfen. Für einen Anschluss können bis zu 10 Rufnummern (genannt Multiple Subscriber Number, MSN) vergeben werden, die beliebig auf die ISDN-Endgeräte verteilt werden können. Durch die Dienstkennungen unterschieden, kann eine MSN für verschiedene Anwendungen (Dienste), zum Beispiel für Telefonie und ISDN-Datenübertragung, genutzt werden, ohne dass diese sich gegenseitig stören. Zusätzlich stellt das ISDN-Netz zahlreiche vermittlungstechnische Leistungsmerkmale bereit. Die digitale Übertragung ermöglicht gegenüber der analogen Technik zahlreiche Qualitätsverbesserungen: Die Signale können bei durchgehend digitaler Übertragung verlustfrei übertragen werden. Bei der analogen Übertragung wird das Signal nur verstärkt, nicht regeneriert. Dabei wird nicht nur das Nutzsignal verstärkt, sondern auch Rauschen und Fremdspannungen. Je länger die Verbindungsstrecke ist, desto kleiner wird bei analoger Übertragung das Signal-Rausch-Verhältnis und somit die Qualität der Übertragung. Die Sprachqualität digitaler Übertragungen ist deshalb deutlich besser. Außerdem sind Datenübertragungen schneller, da kein Modem zwischengeschaltet werden muss, sondern die Daten direkt übers Netz übermittelt werden. Prinzipiell kann ein Modem viel schneller als die ISDN-Geschwindigkeit von 128 kBd sein (etwa bei DSL), die Beschränkung auf das für Sprache typische Frequenzband in den Übertragungssystemen schränkt die Geschwindigkeit jedoch ein. Um analoge Endgeräte wie Telefon, Fax, Anrufbeantworter oder Modem an einen ISDN-Anschluss anzuschließen, benötigt man einen a/b-Wandler, der auch als Terminaladapter (abgekürzt TA) bezeichnet wird, oder eine ISDN-Nebenstellenanlage.

Öffentlich verfügbare Anschlusstypen

Ein ISDN-Anschluss ist in zwei Varianten verfügbar: Als Basisanschluss an einer U_k0 oder als Primärmultiplexanschluss an einer U_k2- oder U_G2-Schnittstelle. Ein Basisanschluss hat zwei Nutzkanäle und einen Kanal für Steuerinformationen (D-Kanal). Ein Nutzkanal (auch B-Kanal genannt) bietet eine Datenübertragungsrate von 64 kbit/s, der Steuerkanal 16 kbit/s. Basisanschlüsse sind verfügbar als
- Mehrgeräteanschluss (Point-to-Multipoint) zum Anschluss von bis zu 8 ISDN-Endgeräten
- Anlagenanschluss (Point-to-Point) zum Anschluss einer einzigen Telekommunikationseinrichtung, zum Beispiel einer Telefonanlage Ein Primärmultiplexanschluss hat 30 Nutzkanäle mit je 64 kbit/s und einen Steuerkanal mit 64 kbit/s, sowie einem weiteren Kanal für Synchronisation und Wartung mit weiteren 64 kbit/s. Er ist nur als Anlagenanschluss verfügbar und wird zum Anschluss von Telefonanlagen oder für 2-Mbit/s-Festverbindungen genutzt.

Anbieter in Deutschland

In Deutschland können seit dem Inkrafttreten der 3. Stufe der Postreform 1998 neben der Telekom auch andere Netzbetreiber Telefonanschlüsse anbieten. Da die Ortsnetze größtenteils im Besitz der Telekom sind, müssen andere Betreiber größtenteils die sogenannte letzte Meile, also die Leitung von der Ortsvermittlungsstelle bis in die Wohnung des Teilnehmers von der Telekom mieten. Sie bieten meistens nur ISDN-Anschlüsse an.

Physikalische Spezifikationen

Verkabelung beim Mehrgeräteanschluss (Point-to-Multipoint)

letzte Meile letzte Meile Bei einem Mehrgeräteanschluss erfolgt die Verbindung zur Ortsvermittlungsstelle ebenso wie bei einem analogen Anschluss über eine Kupferdoppelader. Die alte TAE-Dose ist eigentlich überflüssig geworden, bleibt meist jedoch aus Kostengründen (zum Anschluss eines NTBA durch den Kunden; NTBA mit Selbstmontage) bestehen. In der Regel wird der NTBA mit einem mitgelieferten Spezialkabel an die TAE-Dose angeschlossen. Der NTBA kalibriert die Leitung und stellt Werte wie Echokompensation passend ein. Weiterhin setzt der NTBA das digitale Signal von der ankommenden zweiadrigen U_K0 auf die vieradrige S₀-Schnittstelle um. Alternativ sind in nebenstehendem Anschlussplan bei Verwendung von UAE-Dosen auch folgende Klemmenbezeichnungen möglich: 1a = 4; 1b = 5; 2a = 3; 2b = 6 Reichen die am NTBA vorhandenen Steckmöglichkeiten nicht aus oder sollen die Endgeräte räumlich getrennt aufgestellt werden, kann bei Bedarf ein bis zu 150 m langer passiver S₀-Bus angeklemmt werden. Hierzu sollten Kabel mit mindestens 0,6 mm Aderndurchmesser verwendet werden, eine spezielle Abschirmung ist in der Regel nicht erforderlich; Leitungen der Kategorie 3 reichen aus. An maximal 12 IAE-Dosen können insgesamt bis zu 8 Endgeräte angeschlossen werden, maximal 4 Geräte können dabei über den NTBA mit Strom versorgt werden. Das Ende des S₀-Bus sollte über zwei 110Ω-Abschlusswiderstände terminiert werden, in der Praxis werden allerdings meist Abschlusswiderstände mit 100 Ω eingesetzt. Bei einem genügend langen Bus (elektrisch lange Leitung) kann die Terminierung jedoch in der Regel vernachlässigt werden. Eine Bauform mit dem NTBA in der Busmitte verlangt an beiden Bus-Enden Widerstände, die Widerstände im NTBA sind in diesem Fall abzuschalten. Der NTBA ist kein Endgerät, sondern eine Netzkomponente: Den Übergang vom öffentlichen Telefonnetz in das teilnehmereigene Hausnetz (mit allen Rechten und Pflichten) bildet nicht wie beim analogen Anschluss die so genannte 1. TAE, sondern der NTBA. Sind im Haus (schaltungstechnisch) vor dem NTBA noch analoge Zusatzgeräte (zum Beispiel Zusatzwecker oder Wechselschalter) vorhanden, müssen diese vor Inbetriebnahme des ISDN-Anschlusses abgebaut werden.

Verkabelung beim Anlagenanschluss (Point-to-Point)

Bei einem Anlagenanschluss wird an den NTBA beziehungsweise NTPM nur ein Endgerät angeschlossen. Dies ist in der Regel eine Nebenstellenanlage.
- Bei einem Basisanschluss ist die Verkabelung prinzipiell wie unter Mehrgeräteanschluss beschrieben, mit dem Unterschied, dass maximal eine Dose verwendet wird. Der Anschluss des NTBA an die Hausstromversorgung ist dabei nicht erforderlich (siehe Stromversorgung bei S₀).
- Bei einem Primärmultiplexanschluss erfolgt die Verkabelung meist sechsadrig; zwei Doppeladern für die S_2M-Schnittstelle plus eine Doppelader für die Stromversorgung des NTPM, da dieser in der Regel durch die Nebenstellenanlage mit Strom versorgt wird.

Stromversorgung

Regelstromversorgung

Nebenstellenanlage Um angeschlossene Geräte mit Strom versorgen zu können, erzeugt der an die Hausstromversorgung angeschlossene NTBA eine Speisespannung von 40 V. Diese wird über den S₀-Bus zu den Endgeräten geleitet und darf mit maximal 4,5 W belastet werden. Die Speisung erfolgt dabei durch das Einkoppeln in die Signaladern. Um die Sende- und Empfangselektronik nicht zu behindern, wird die Spannung zwischen den Adernpaaren für Sende- und Empfangsrichtung aufgebaut. Innerhalb eines Adernpaares ist also keine Spannung messbar. Dieses Konzept wird auch als Phantomspeisung bezeichnet. Der Anschluss des NTBA an die 230V-Hausstromversorgung ist nur dann notwendig, wenn direkt am NTBA oder an einem angeklemmten S₀-Bus Endgeräte ohne eigene Stromversorgung (zum Beispiel ein ISDN-Telefon) angeschlossen werden sollen. Haben alle angeschlossenen Geräte eine eigene Stromversorgung (zum Beispiel ein schnurloses Telefon oder eine Telefonanlage), muss der NTBA nicht an die 230V-Steckdose, die Energie für seinen eigenen Betrieb erhält der NTBA über die ISDN-Anschlussleitung. Letztere Installationsform kann sich positiv auf die Lebensdauer des NTBA auswirken, da das integrierte Netzteil dann nicht in Betrieb ist und weniger Wärme entsteht.

Notstromversorgung

Damit auch bei Stromausfall im Haus noch ein Notruf zu Polizei oder Feuerwehr abgesetzt werden kann, werden ISDN-Telefone auch unabhängig von der lokalen Stromversorgung von der Ortsvermittlungsstelle mit Strom versorgt (Notstrombetrieb). Die Leistung, die der NTBA bei Stromausfall liefert, ist jedoch auf 400 mW begrenzt. Bei Notstrombetrieb kann nur ein einziges (notspeisefähiges und -berechtigtes) ISDN-Telefon versorgt werden. Diese Option, den Notbetrieb bei einem Telefon zu aktivieren, ist in der Regel als mechanischer Schalter ausgeführt; dies ermöglicht es auch im Falle eines vorliegenden Notbetriebs noch diese Einstellung zu ändern, da ja oft nur Grundfunktionen des ISDN-Telefons zur Verfügung stehen: Telefoniert werden kann ganz normal, aber apparateseitige Komfortmerkmale mit hohem Stromverbrauch, wie zum Beispiel Freisprechen, funktionieren im Notstrombetrieb in der Regel nicht. Im Unterschied zur normalen Speisung wird die Notspeisespannung mit umgekehrter Polarität in die Leitungen des Busses angelegt; dadurch erkennen ISDN-Endgeräte den Notstrombetrieb.

Logische Spezifikationen

Implementierungen

In Deutschland wurde ursprünglich ISDN nach dem Standard 1TR6 angeboten, seit 1991 existiert jedoch ein europaweit einheitlicher ISDN-Standard (DSS1); ISDN mit DSS1-Protokoll wird auch als Euro-ISDN bezeichnet. Außerhalb Europas und in Nebenstellenanlagen kommen andere Implementierungen zum Einsatz. In den USA gibt es ISDN unter dem Namen NI-1 (US National ISDN Phase 1) und NI-2. Im Gegensatz zum DSS1-Standard gibt es dabei keinen eigenen Kanal für die Signalisierung (bei DSS1 der D-Kanal), stattdessen werden die Signalisierungsdaten über die Nutzkanäle (B-Kanäle) übertragen, deren Kapazität dafür auf 56 kbit/s reduziert wurde. In Japan und Hongkong gibt es ISDN-Systeme mit dem Namen INS-Net 64, in Australien TPH 1962.

Sprachübertragung

Sprachdaten werden für die Übertragung per Euro-ISDN mit einer Abtastrate von 8 kHz digitalisiert (Pulse Code Modulation) und mit einer logarithmischen Kennlinie (ITU-T-Standard G.711, µ-law/A-law) von 14 bzw. 13 auf 8 Bit pro Abtastwert komprimiert, um die Besonderheiten der menschlichen Wahrnehmung zu berücksichtigen. Übertragen wird der Frequenzbereich von 300 bis 3400 Hz.

Datenübertragung

Die B-Kanäle sind bittransparent und synchron, so dass beliebige Leitungscodes verwendet werden können. Um eine Verdoppelung der Datenübertragungsrate zu erreichen, können die beiden B-Kanäle eines Basisanschlusses auch gebündelt werden. Um diese Möglichkeit zu nutzen, sind Endgeräte erforderlich, die in der Lage sind, die beiden B-Kanäle zu synchronisieren (beispielsweise ISDN-PC-Karten oder Videokonferenzsysteme). Mit Hilfe geeigneter Router können mehrere oder alle Nutzkanäle eines Primärmultiplexanschlusses gebündelt werden. Dadurch können Datenübertragungsraten bis zu 2048 kbit/s erzielt werden. Diese Möglichkeit wird insbesondere für die Vernetzung von entfernten Standorten innerhalb eines Firmennetzwerks oder für Standleitungen ins Internet genutzt.

V.110

V.110 ist ein Standardprotokoll der ITU zur Datenübertragung in diensteintegrierenden Netzen und beschreibt die Unterstützung von Endgeräten mit Schnittstellen der V-Serie (zum Beispiel V.24-Schnittstelle). V.110 sieht eine Bitratenadaption (Anpassung der Datenübertragungsrate von langsamen Endgeräten an ISDN) vor. Die Datenübertragungsraten sind bis 19,2 kbit/s standardisiert; bei den meisten Terminaladaptern sind jedoch Datenübertragungsraten bis 38,4 kbit/s verfügbar. Jedes Bit der V-Schnittstelle wird in ein Bit des 64 kbit/s-Stromes des B-Kanals abgebildet, die Restkapazität wird mit Füllbits gefüllt. Bei einigen Implementierungen können langsamere Geschwindigkeiten gemultiplext werden; das heißt es gibt mehrere gültige Abbildungen. Die in V.110 beschriebene Bitratenadaption wird oft auch außerhalb des ISDN verwendet.

V.120

V.120 ist eine Weiterentwicklung des Protokolls V.110. Die standardisierte Datenübertragungsrate beträgt hier bis 56 kbit/s. V.120 sieht Möglichkeiten für statistisches Multiplexen vor.

Signalisierung

Die Signalisierung funktioniert bei ISDN Out-of-Band - sie wird auf einem eigenen Kanal übertragen und nicht wie beim Mehrfrequenzwahlverfahren im Sprachkanal. Dadurch funktioniert der Verbindungsaufbau sicherer und schneller. Technisch wird für die Signalisierung der D-Kanal genutzt, der bei Basisanschlüssen eine Datenrate von 16 kbit/s und bei Primärmultiplexanschlüssen von 64 kbit/s hat. Im Kernnetz wird für die Signalisierung zwischen den Vermittlungsstellen ein angepasstes Signalling System 7 verwendet.

Referenzpunkte und Schnittstellen

Ein ISDN-Anschluss besteht aus zwei Teilen: aus der Teilnehmeranschlussleitung (beim Basisanschluss die U_K0-Schnittstelle; beim Primärmultiplexanschluss die U_K2-Schnittstelle) und der hausinternen Verkabelung (beim Basisanschluss der S₀-Bus; beim Primärmultiplexanschluss die S_2M-Schnittstelle). Die Teilnehmeranschlussleitung wird durch einen Netzabschluss abgeschlossen (beim Basisanschluss NTBA; beim Primärmultiplexanschluss NTPM). NTPM Funktionseinheiten:
- ET: Exchange Termination (Vermittlungsabschluss) (Ortsvermittlungsstelle)
- Vermittlungsstelle (Schichten 1 bis 3)
- LT: Line Termination (Leitungsabschluss) (Ortsvermittlungsstelle)
- Leitungsübertragungseinrichtung
- Umsetzung zwischen relativ niedrigratigem Teilnehmeranschluss und hochratigem Multiplexanschuss auf der Vermittlungsseite
- NT1: Network Termination 1 (NTBA)
- Schicht 1
- NT2: Network Termination 2 (NTBA)
- Schicht 1 bis 3
- TA: Terminal Adaptor (Terminaladapter, ab-Wandler)
- passt TE2 an die Anforderungen von NT2 an
- TE1: Terminal Equipment Type 1 (ISDN-Endgerät)
- Gerät, das allen ISDN-Interface-Empfehlungen genügt
- TE2: Terminal Equipment Type 2 (nicht ISDN-fähiges Endgerät)
- Gerät, das die ISDN-Interface-Empfehlungen nicht erfüllt Die Schnittstelle zu Computersoftware wird meistens durch die CAPI hergestellt. Unter Linux wurden früher auch die Hisax-Treiber verwendet.

Adressierung bei ISDN

Bild:ISDN-Adressierung.png
ISDN-Adressen sind nach der ITU-T-Richtlinie E.164 festgelegt. Die ISDN-Adresse besteht aus der ISDN-Rufnummer und -Subadresse. Die ISDN-Rufnummer adressiert zum Beispiel einen Teilnehmer an einem Basisanschluss. Die Subadresse ist maximal 32 Zeichen lang und dient zum Beispiel zur Adressierung eines Hosts in einem LAN (dieses muss dazu über ein geeignetes Gateway am ISDN-Netz angeschlossen sein). Die Subadresse ist für das ISDN-Netz transparent und nur den nutzenden Teilnehmern bekannt.

Siehe auch

- Breitband-ISDN, ISDN Digital Subscriber Line
- Mobiltelefon: GSM
- DSL
- VoIP IP-Telefonie (Voice over IP)

Literatur

- Kanbach, Andreas; Körber, Andreas: ISDN - Die Technik. Hüthig Verlag,1999, ISBN 3-7785-2288-4
- Torsten Schulz: ISDN am Computer. Berlin, Heidelberg 1998, ISBN 35-4062-783-9
- Wolf-Dieter Haaß: Handbuch der Kommunikationsnetze. Einführung in die Grundlagen und Methoden der Kommunikationsnetze. Berlin, Heidelberg 1997, ISBN 35-4061-837-6
- Peter Bocker: ISDN - Digitale Netze für Sprach-, Text-, Daten-, Video- und Multimediakommunikation. Berlin, Heidelberg 1997, ISBN 35-4057-431-X

Weblinks

- [http://www.schlenn.net/docs/isdn4linux/draft/de/html/ Linux ISDN HOWTO] Installation und Anwendung von ISDN unter Linux anhand von praktischen Beispielen
- [http://www.handy-telefon.de/isdn.htm Technische Informationen zu ISDN, insbesondere ein ausführlicher Artikel zur Geschichte und zur Entwicklung von ISDN]
- [http://www.netzmafia.de/skripten/telefon/isdn-a.html Ausführliches ISDN-Skript der FH München]
- [http://info.electronicwerkstatt.de/bereiche/uebertragung/telecom/isdn/isdn.html Grundlagen zum ISDN-Standard]
- [http://www.shamrock.de/dfu/index.htm?dfu3.htm#isdn Grundlagen insbesondere zur Nutzung von ISDN über PCs] Kategorie:ISDN ja:ISDN ko:ISDN

D-Netz

Das Funktelefonnetz-D ist ein mehrdienstfähiges (Übertragung von Sprache, Text und Daten), zellulares, digitales Mobilfunksystem im Frequenzbereich 900 MHz mit grenzüberschreitenden Nutzungsmöglichkeiten, das auf dem europäischen GSM-Standard basiert.

Übersicht

Der GSM-Standard wird bereits von mehr als 200 Staaten weltweit unterstützt (Stand: 2005). Durch sogenannte Roamingabkommen ist es möglich, grenzüberschreitend in mehr als 130 Länder weltweit (Quelle: Vodafone) sein Mobiltelefon mitzunehmen und von dort aus zu telefonieren und erreichbar zu sein. Zwei D-Netze sind derzeit auf dem deutschen Markt: D1-Netz (Netzbetreiber in Deutschland: T-Mobile) und D2-Netz (Netzbetreiber in Deutschland: Vodafone (ehemals Mannesmann AG)). Die D-Netze mit digitalisierter Übertragung von Funktelefonaten wurden im Juli 1992 eingeführt. Europaweit wurden 10 Mio. Teilnehmer erwartet. Nach der Einführung des E-plus-Mobilfunknetzes setzte 1994/95 ein erheblicher Preisverfall bei den D1-Endgeräten sowie bei der Tarifstruktur ein (Preisreduzierung von 1992 bis 1993: etwa 40 %). Das D1-Netz ist das Mobilfunksystem der T-Mobile (vorheriger Name: DeTeMobil), das nach Aussage des Betreibers "nahezu abhörsicher" ist. Das ist der Grund weshalb die digitalen D-Netze von der Bundesregierung gezwungen wurden, eine Abhörschnittstelle für die "Dienste" zu programmieren. Seit 1995 biete das T-MobilNet einen "Global-Roam"-Service; durch eine Kooperation mit dem amerikanischen Mobilfunkanbieter GTE sind D1-Kunden in den USA und in Kanada mit einem gesonderten Endgerät unter ihrer gewohnten D1-Rufnummer erreichbar. Im April 1993 nannte die Telekom 130.000 Teilnehmer. Das D2-Netz (D2 privat) ist das Mobilfunksystem der Firma Vodafone (ehemals Mannesmann AG Mobilfunk) und war das erste Telefonnetz eines privaten Anbieters, der als Konkurrent zur Bundespost Telekom auftrat. Auf der CeBit 1991 kündigte die Firma das digitale Netz D2 privat an, das planmäßig ab 1992 zur Verfügung stand. Die Mobiltelefone wurden zunächst über Fernsehhändler und Kaufhäuser zu einem Preis von knapp unter DM 3.000 angeboten. Mit etwa 200 Antennenstationen war D2 zunächst in einigen bundesdeutschen Großstädten wie Hamburg, Bremen, Hannover, Frankfurt am Main, Stuttgart unter anderem präsent. Ende 1992 erreichte das D2-Netz 80 Prozent Deutschlands. Die Gebühren lagen unter denen des bestehenden Funktelefonnetzes C der Post. Von Anfang an waren Übergänge an das Festnetz der Telekom vorgesehen. Im Januar 2005 nannte Vodafone 27 Mio. Teilnehmer.

In Deutschland

Das D-Netz bezeichnet in Deutschland umgangssprachlich ein digitales, telefonieorientiertes Mobilfunknetz nach GSM-Standard im 900 MHz-Bereich, das im Jahre 1991 eingerichtet wurde.

Geschichte

1982 wurde die Groupe Speciale Mobile (GSM) gegründet, die für Europa ein einheitliches digitales Mobilfunksystem entwickeln sollte. Als sich Ende der 1980er Jahre die praktische Umsetzung des Standards abzeichnete, wurde in Deutschland vom Postminister Christian Schwarz-Schilling entschieden, dass neben der Bundespost auch ein privater Anbieter eine Lizenz für den Betrieb eines Netzes des GSM-Standards erhalten sollte. In dem Ausschreibungsverfahren wurde festgelegt, dass zwischen beiden Betreibern faire Wettbewerbsbedingungen bestehen sollten. Insgesamt 10 Firmen bewarben sich um die Lizenz, die am 8. Dezember 1989 schließlich an ein Konsortium unter Führung des Mannesmann-Konzerns vergeben wurde, das nach Meinung des Lenkungsausschusses Mobilfunk den leistungsfähigste Bewerber darstellte. An diesem Konsortium beteiligt war die Deutsche Genossenschaftsbank, der britische Cable and Wireless-Konzern, das französische Versorgungsunternehmen Lyonnaise des Eaux, der US-Konzern Pacific Telesis und die Zentralverbände des Kfz- und Elektrohandwerks. Damit entstand zum ersten Mal in der Geschichte des bundesdeutschen Telekommunikationsmarktes eine Konkurrenzsituation. Beide Konkurrenten waren hinsichtlich der Preisgestaltung völlig frei. Technische Voraussetzung war der flächendeckende Aufbau von ISDN-Vermittlungsstellen, die von Mannesmann mitbenutzt werden durften. Nach der Wiedervereinigung wurden die Lizenzen auf das Gebiet der ehemaligen DDR ausgeweitet. Nach einer einjährigen Versuchsphase wurde der Regelbetrieb im Jahre 1992 gestartet. Als unmittelbarer Nachfolger des C-Netzes erhielt das neue Netz die Bezeichnung "D-Netz".

Aktuelle Situation

In Deutschland senden T-Mobile (ehem. D1) und Vodafone (ehem. D2 privat) im D-Netz. Marktführer ist T-Mobile (Stand 2005).

In Österreich

In Österreich war das D-Netz ein analoges Mobilfunknetz nach dem E-TACS-Standard im 900 MHz-Bereich, das von der Post und später der Mobilkom angeboten wurde. Es wurde 1990 eingeführt und am 28. Februar 2002 abgeschaltet. Das GSM-Netz wurde in Österreich 1993 unter der Bezeichnung "E-Netz" eingeführt, dieser Begriff wird allerdings nicht mehr gebraucht.

Siehe auch

- Geschichte des Telefons Kategorie:Funktechnik Kategorie:Mobilfunk

E-Netz

Das E-Netz (Funktelefonnetz-E/E1) ist ein telefonieorientiertes, kleinzelliges digitales Mobilfunknetz in Deutschland, das auf dem GSM-Standard im 1.800 MHz-Bereich; ehemals DCS-1800 (= Digital Cellular System 1800 MHz) basiert, der dem GSM-900 Standard identisch ist und sich nur durch den verwendeten Frequenzbereich sowie kleinere Sendeleistung der Endgeräte unterscheidet. GSM-1800 gilt als Vorstufe zum Personal Communication Network (PCN); gelegentlich wird E1-Netz auch synonym zu PCN benutzt. Weltweit erste GSM 1800-Installation ist das One2One (heute: T-Mobile UK) in Großbritannien.

Geschichte

Bundespostminister Wolfgang Bötsch (CSU) vergab 1993 die Lizenz für den Aufbau eines dritten digitalen Mobilfunknetzes, des E1-Netzes. Die Bezeichnung leitet sich aus den Namenskonventionen für die analogen Autotelefonnetze A-, B- und C-Netz sowie des ersten digitalen Netzes D-Netz ab.
Das E-Plus-Funktelefonnetz ging Mai 1994 an dem Markt. Lizenzinhaber ist das Konsortium E-Plus; Hauptgesellschafter waren Veba und Thyssen. E-Plus war damit neben Mannesmann der zweite private Betreiber eines öffentlichen Telekommunikationsdienstes. Mittlerweise ist die niederländische KPN Mobile N.V. der Hauptanteilseigner von E-Plus. KPN Mobile N.V. ist in den Niederlanden, Deutschland (E-Plus) und Belgien (BASE) vertreten. Insgesamt betreut die KPN Mobile-Gruppe über 14,7 Millionen Kunden. Gesellschafter von KPN Mobile N.V. sind Royal KPN N.V. mit 97,84 Prozent und der japanische Mobilfunkkonzern NTT DoCoMo mit 2,16 Prozent. Es folgte als zweiter E-Netzbetreiber die Viag Interkom 1998 (heute O₂) als 4. und kleinster, deutscher GSM-Netzbetreiber. Die ersten E1-Geräte, die bereits kleiner waren als die der D-Netze, kosteten etwa 750 Euro. Kurz nach Markeinführung setzte ein erheblicher Preisverfall ein; gegenwärtig sind E-Plus-Mobiltelefone in Verbindung mit einer Telekarte nahezu kostenlos erhältlich. Bis 1998 waren deutlich mehr als die geplanten 75 Prozent der Bevölkerung in Deutschland mit E-Plus-Funkabdeckung versorgt. Das E-Plus Netz ist für kleine, leichte Handys ausgelegt, die mit einer sehr geringen Sendeleistung auskommen. Die maximale Sendeleistung von einem Watt führt zu geringem Batterieverbrauch und damit relativ langen Gesprächs- und Bereitschaftszeiten. Die E-Netze bestehen aus deutlich mehr Funkstationen, als es die 900 MHz-Netze haben; sie sind also besonders engmaschig »geknüpft«. Diese »Engmaschigkeit« soll zwei Vorteile gewährleisten: Je mehr Funkstationen installiert werden, mit desto weniger Sendeleistung kann jede von ihnen arbeiten; je kürzer der Abstand zur nächstgelegenen Sendestation, desto höher die Empfangsqualität. In Deutschland senden E-Plus und O₂ Germany (ehem. Viag Interkom) im E-Netz. T-Mobile und Vodafone haben aber inzwischen auch Funklizenzen im E-Netz erworben um Engpässe der D-Netze besser ausgleichen zu können. E-Plus verwendet den Frequenzbereich von 1.710 MHz bis 1.880 MHz. Da der Frequenzbereich größer ist, gibt es mehr Trägerfrequenzen als im D-Netz. Die Kanalzahl ist deshalb auch größer (D1 und D2: 1.984; E-Plus: 2.976). Da Signale mit höheren Frequenzen stärker gedämpft werden, ist die Reichweite kleiner als 10 km.

In Österreich

In Österreich war E-Netz bis 1996 die Bezeichnung für das Netz der Telekom Austria nach GSM-Standard im 900 MHz Bereich. Dieses Netz wurde im Juni 1996 in A1 umbenannt.

Siehe auch

- Geschichte des Telefons Kategorie:Funktechnik Kategorie:Mobilfunk

1992

Ereignisse

Jahreswidmungen

- 1992 ist „Internationales Jahr des Weltraums“ der Vereinten Nationen
- Das Rotkehlchen (Erithacus rubecula) ist Vogel des Jahres (NABU/Deutschland)
- Die Bergulme (Ulmus glabra) ist Baum des Jahres (Kuratoriums Baum des Jahres/Deutschland)
- Die Fledermaus (Microchiroptera) ist Tier des Jahres (Schutzgemeinschaft Deutsches Wild)
- Das Große Zweiblatt (Listera ovata) ist Orchidee des Jahres (Arbeitskreis Heimische Orchideen/Deutschland)

Januar bis Dezember

- 1. Januar: René Felber wird Bundespräsident der Schweiz
- 1. Januar: Boutros Boutros-Ghali wird neuer Generalsekretär der Vereinten Nationen
- 1. Januar: Das Gesetz über die Stasi-Akten tritt in Kraft
- 2. Januar: Aserbaidschan, Moldawien, Russland und die Ukraine heben die Preisbindung für die meisten Güter auf
- 3. Januar: Waffenstillstand zwischen Serbien und Kroatien
- 9. Januar: Bosnien und Herzegowina. Ausrufung der Republik
- 12. Januar: Bulgarien. Erneute Wahl von Schelju Schelew zum Staatspräsidenten
- 15. Januar: Slowenien und Deutschland nehmen diplomatische Beziehungen auf
- 15. Januar: Slowenien wird von den Ländern der EG anerkannt
- 19. Januar: Deutschland nimmt zu Kroatien diplomatische Beziehungen auf
- 30. Januar: Kasachstan wird Mitglied in der OSZE (Organisation für Sicherheit und Zusammenarbeit in Europa)
- 3. Februar: Aufnahme diplomatischer Beziehungen zwischen Kirgisistan und Deutschland
- 4. Februar: Putschversuch in Venezuela
- 6. Februar: Nachbarschaftsvertrag zwischen Deutschland und Ungarn
- 7. Februar: Der Vertrag über die Europäische Union wird von den Außen- und Finanzminister der Mitgliedstaaten in Maastricht unterzeichnet
- 12. Februar: Friedenstruppen der Vereinten Nationen werden in Kroatien stationiert
- 12. Februar: Neue, jetzt demokratische, Verfassung in der Mongolei
- 14. Februar: Auf dem ehemaligen NVA-Übungsplatz Zingst wird der Start von Raketen des Typs MMR06-M zu Meßzwecken in der Hochatmosphäre wieder aufgenommen
- 27. Februar: Verhaftung von Jack Unterweger
- 27. Februar: Vertrag über gute Nachbarschaft und freundschaftliche Zusammenarbeit zwischen Deutschland und Tschechien
- 2. März: Armenien, Turkmenien, Usbekistan, San Marino, Republik Moldau, Kasachstan, Kirgisistan, Armenien und Aserbaidschan werden Mitglieder der Vereinten Nationen
- 3. März: Georgien wird Mitglied im Schwarzmeerkooperationsrat
- 3. März: Kasachstan wird Mitglied in EAPR (Euro-Atlantischer Partnerschaftsrat)
- 5. März: Georgien. Unter dem Vorsitz von Eduard Schewardnadse wird ein Staatsrat gebildet
- 6. März: Aserbaidschan. Rücktritt des Präsidenten Mutalibow
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