3 Grundlagen

3.1 Mobile Kommunikation

„Der Mensch des 21. Jahrhunderts ist flexibel, kabellos, vernetzt, mobil und bekommt so viele Geräte in einem wie nur irgend möglich.“[41]

Der Mobilfunk wird als ein Dienst der Informationsübertragung bezeichnet. Er ist flächendeckend und mit einer ausreichenden Kapazität aufgebaut. Durch die technische Ausstattung der Mobiltelefone wird es ermöglicht, dass das Mobilfunknetz gesprächswillige Kunden kontinuierlich lokalisiert, um eingehende Gespräche zielgerichtet weiterzuleiten. Die Informationsübertragung ist unabhängig von der Position und kann innerhalb und außerhalb von Deutschland betrieben werden.[42]

Die mobile Kommunikation erlaubt es, fast immer und überall zu telefonieren, zu faxen und Daten zu übertragen. Dabei werden vier Arten von öffentlichen Mobilfunkdiensten unterschieden: Funktelefon, Telepoint, Bündelfunk und Funkruf. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich hauptsächlich auf das Funktelefon. Der Begriff wird oft mit dem des „Mobilfunk“ gleichgesetzt[43] und stellt einen der wachstumsintensivsten Bereiche des Telekommunikationsmarktes dar.[44]

Die mobile Kommunikation, speziell der Mobilfunk, ist ein Dienst der Individualkommunikation, bei dem der Teilnehmer über eine Funkstrecke mit dem jeweiligen Netz verbunden ist. Die Kommunikation erfolgt im Duplexverfahren[45] zwischen zwei Teilnehmern bzw. zwei Endgeräten. Im Gegensatz zur Massenkommunikation, bei der eine Nachrichtenquelle an eine unbestimmte Menge potentieller Empfänger gerichtet ist, erfolgt bei der Individualkommunikation eine direkte Adressierung des jeweiligen Empfängers. Durch Initiierung beginnt im Mobilfunk die Einleitung eines konkreten Kommunikationsvorganges. Hierbei wird zwischen der aktiven und passiven Initiierung unterschieden. Bei der aktiven Initiierung, bspw. einem Anruf, stellt der Mobilteilnehmer eine Verbindung zu einem anderen Teilnehmer her. Bei der passiven Initiierung hingegen, nimmt der Gesprächsteilnehmer den Anruf entgegen.[46]

3.1.1 Das GSM-Netz

1982 wurde innerhalb der Conference of Postal and Telecommunications Administrations (CEPT) die Arbeitsgruppe Group Speciale Mobile gegründet. Ziel der GSM war es, einen europäischen Standard zu entwickeln, der grenzüberschreitendes Telefonieren, europaweite Dienste und neue Telekommunikationsmärkte ermöglicht. Um diese Vorstellungen umzusetzen, legte die Europäische Gemeinschaft (EG) einheitliche Frequenzbereiche (900 und 1800 MHz) und Regelungen für die Funkdienste fest.[47]

Heute wird die Abkürzung GSM auch als Global Systems for Mobile Communications genutzt und gibt dem neuen Netz somit seinen Namen.[48]

GSM entwickelte sich zum ersten digitalen, zellular aufgebauten, mobilen Kommunikationssystem. Die Sprache wird nicht mehr analog von Ende zu Ende übertragen, sondern in Vermittlungsstellen digitalisiert. Am Ende der Übertragung werden die digital weitergeleiteten Sprachdaten wieder in ein analoges Signal umgewandelt und ausgegeben. Damit das neue Netz seine Vorgaben erfüllt, sollten folgende Richtlinien der EG berücksichtigt werden.

Das System soll:

 Paneuropäisch sein,

 eine gute Sprachqualität aufweisen,

 die verfügbaren Frequenzen effizient nutzen,

 ISDN-Leistungsmerkmale aufweisen,

 mit anderen Verfahren der Datenübertragung kompatibel sein und

 den hohen Sicherheitsanforderungen in Bezug auf den Kunden und die übermittelte Information genügen.

Diese Auflagen wurden in konkrete Vorteile umgesetzt, von denen der Mobilfunkkunde heute profitiert. Diese Vorteile sind:

 effektive Verwendung verfügbarer Frequenzen,

 niedrige Preise durch internationalen Wettbewerb,

 Unterstützung der Datenübertragung,

 „International Roaming“ zwischen allen GSM-Ländern,

 Bereitstellung erweiterter Services im Vergleich zu analogen Zellnetzen,

 Gewährleistung der Sicherheitsstandards durch Sprachverschlüsselung sowie

 eine bessere Sprachqualität als in den analogen Netzen.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass mit GSM erstmals ein digitales Kommunikationssystem standardisiert wurde. Neben der reinen Sprachtelefonie ist nun auch die Anwendung mobiler Dienste durch ISDN-Leistungsmerkmale möglich. Des Weiteren wird durch „International Roaming“ und die zellulare Struktur eine flächendeckende, störungsfreie Funkversorgung, auch über Ländergrenzen hinweg, garantiert.[49]

Technischer Auf- und Ausbau der Netze

Die zellulare Struktur des Netzes ermöglicht eine weitestgehend flächendeckende Funkversorgung. In der Anfangsphase des Ausbaus wurde in Ballungszentren und in Großstädten begonnen. Somit konnte schnell eine hohe, nach Teilnehmern bemessene, Versorgungsdichte erreicht werden.

Das Mobilfunknetz setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen. Auf der Teilnehmerseite steht die Mobilstation, die für die mobile Datenkommunikation zwei Schnittstellen benötigt. Erstens die Endgeräte, die die Daten der Übertragung bereitstellen oder verarbeiten, und zweitens eine Luftschnittstelle, die für eine sichere und den Erfordernissen der Datenkommunikation angepasste Funkverbindung sorgt.[50]

Abbildung 3 Übertragungswege beim Mobilfunk.[51]

GSM-Systeme werden in den 900 MHz und 1800 MHz Frequenzbereichen betrieben. Das Netz ist aus angrenzenden Zellen aufgebaut und gewährleistet somit eine vollständige Abdeckung eines Versorgungsgebietes. Jede Zelle besitzt eine Base Transceiver Station (BTS)[52], die auf einer Reihe festgelegter Frequenzen arbeitet. Die Base-Transceiver-Stations sind logisch zusammengeschaltet und werden durch einen Basestation Controller[53] gesteuert.[54]

Abbildung 4 Verteilungsdichte von Basisstationen.[55]

GSM-Netze sind zellular aufgebaut. Das gesamte Versorgungsgebiet ist in kleinere und größere Funkzellen unterteilt. Kleine Funkzellen sind in Ballungsgebieten und größere auf dem Land zu finden. GSM-Netze sind aus drei verschiedenen Einheiten zusammengesetzt und hierarchisch angeordnet. Im Einzelnen bestehen sie aus der Mobile Station (MS)[56], dem Base Station Subsystem (BTS) und dem Network Switching Subsystem (NSS). Das einfachste Element ist das Handy (MS). Es verständigt sich über Funk mit der signalstärksten Basisstation (BTS). Zwischen diesen beiden Einheiten vermittelt eine Funkschnittstelle. Jede Basisstation bildet im GSM-Netz eine Zelle, die eine theoretische Reichweite von 37,8 km aufweist. Diese Reichweite ergibt sich aus der Sende- und der Empfangsleistung der Handys und der Sendeleistung der Station. In der Praxis ist die Sendeleistung meist geringer. Ein Grund hierfür sind natürliche Hindernisse, beispielsweise Berge und Täler. Zum anderen werden in Ballungszentren die Basisstationen absichtlich kleiner gehalten. Mehrere kleinere Zellen versorgen mehr Teilnehmer als eine Große, denn jede einzelne Basisstation kann nur eine begrenzte Anzahl mobiler Stationen bedienen. Die Basisstationen werden zu Obermengen zusammengefasst, den Base Station Subsystem (BSS)[57], die mit den einzelnen Basisstationen über Schnittstellen kommunizieren. Bei einer solchen Schnittstelle kann es sich um eine Festnetzverbindung oder um eine Richtfunkstrecke handeln. Das Network Switching Subsystem (NSS) fasst die Base Station Controller (BSC) zu einer Gruppe zusammen. Diese Aufgabe wird von dem Mobile Switching Center (MSC)[58] übernommen. Ausgehend vom MSC werden mobile Daten an das eigene und an fremde Telefonnetze weitergeleitet.

Durch die jeweilige Aufgabenverteilung bei der Übertragung von Daten in der mobilen Kommunikation kristallisieren sich demzufolge drei Teilbereiche[59] des GSM-Netzes heraus: