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1 Copyright (Titellogo I ) GSM Referat I Quelle: de.wikipedia.org/w/index.php?title=datei:gsmlogo.svg&page=1&filetimestamp= Dominic Bregesbauer/1AHWIL

2 Inhalt GSM Referat... 1 Einleitung... 3 Entstehungsgeschichte von GSM... 3 Technik... 4 Allgemein... 4 Reichweite... 5 Hardware... 5 Adressierung... 6 Funktionen innerhalb von Mobilfunknetzen... 6 Handover... 6 Mobility Management... 6 Roaming... 7 Sicherheitsfunktionen... 7 Authentifizierung... 7 Benutzerauthentisierung... 7 Dienste für den Benützer... 7 Sprachübertragung... 7 Datenübertragung... 8 Ortung... 8 GSM-Fernwartung/Alarm-System GX101 + GX GX GX Erweiterungen/Weiterentwicklungen GSM... 9 HSCSD... 9 GPRS... 9 EDGE... 9 Streaming... 9 Cell Broadcast... 9 Situation in Österreich Inhaltsverzeichnis...9 Dominic Bregesbauer/1AHWIL

3 Einleitung GSM (Mobilfunk) dient zur Übertragung von Signalen oder noch besser von Nachrichten zwischen einer oder mehreren Sende- und Empfangsantennen. Eine Antenne davon kann sich bewegen, sie ist also beweglich, die andere ist an einem Ort fest gebunden. Daher bezeichnet man die Antenne, die beweglich ist als "Mobilstation", auch als "Handy bekannt. Heute gibt es schon viele Weiterentwicklungen der Technik u.a. GSM-Fernwartung. i GSM ist die Abkürzung für Global System for Mobile Communications und stellt einen Kommunikationsstandard für volldigitale Mobilfunknetze dar. Neben der Telefonie, werden die Spezifikationen für die leitungs- und paketvermittelte Datenübertragung sowie für den Kurznachrichtendienst (SMS) benutzt. Es ist der erste Standard der sogenannten zweiten Generation ( 2G ) als Nachfolger der analogen Systeme der ersten Generation (A-Netz, B-Netz und C-Netz) und ist der weltweit am meisten verbreitete Mobilfunk-Standard. II GSM wurde Erschaffen als mobiles Netz für Handys also Mobiltelefone. Es sollte europaweite Mobilität bieten und kompatibel mit herkömmlichen analogen Festnetzen sein. ii Entstehungsgeschichte von GSM Die Entwicklung von GSM dauerte eine ganze Weile. Die Kundengeräte waren zu Beginn knappe 20 Kilo schwer. Seit der Anfangszeit hat sich viel geändert. Bestes Beispiel sind die neuen Smartphones etwa IPhone 5 oder Samsung Galaxy S3. Sie besitzen schon fast die gleiche Technik wie Computer. Manche Handys haben schon fast idente Programme wie ihr großer Bruder z.b. Windows Phone 8. III IV V Sogar bis in die 20er Jahre des 20. Jahrhundert reicht GSM zurück, da gab es schon bei der dt. Reichsbahn ein Zugtelefon wurde in der USA das erste Mobilfunkgerät vorgestellt. Die Akkus hielten nur für 8 Minuten und wogen satte 18 Kilogramm- aber immerhin! iii Am 20. Juni 1953 wurde in Deutschland - anlässlich der Münchner Verkehrsausstellung - das erste Mobiltelefonat von einem VW-Käfer aus durchgeführt. Das waren die ersten Testdurchläufe des II Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm III Quelle: venturebeat.files.wordpress.com/2012/06/windows-phone-8-start.jpg?w=536&h=335 IV Quelle: images.netzwelt.de/article/2012/apple-iphone-5-bild-screenshot-applecom jpg V Quelle: cdn2.ubergizmo.com/wp-content/uploads/2012/05/samsung-galaxy-s3-signup.jpg Dominic Bregesbauer/1AHWIL

4 deutschen A-Netzes. Das Mobiltelefongerät wog dabei 16kg und hatte einen Preis von DM 8.000,- (rund 4.000,-) - der VW-Käfer war hingegen bereits für DM 5.000,- (rund 2.500,-) zu bekommen. VI Ende der 50er Jahre nahmen die ersten analogen Mobilfunknetze in Europa ihren Betrieb auf. Ihre Bedienung war jedoch kompliziert, und sie verfügten nur über Kapazitäten für wenige tausend Teilnehmer. VII 1991: Die Groupe Spécial Mobile wird umbenannt in Standard Mobile Group (SMG). GSM bleibt erhalten als Bezeichnung für den Standard selbst und steht nun für Global System for Mobile Communications. VIII 1992: Die ersten GSM-Mobiltelefone kommen auf den Markt. IX 1994: Im Dezember war es dann in Österreich soweit, dass das erste GSM-Netz seinen Betrieb aufnahm - es war das A1-Netz der Mobilkom. Bereits 1996 konnte die Mobilkom Teilnehmer aufweisen, was einen unerwartetem Erfolg für die Mobilkom gleichkam. 4 Jahre Später, im März 2000 hatte alleine die Mobilkom ihre Teilnehmerzahl um den Faktor 20 vergrößert und konnte sich an Teilnehmern erfreuen. X 1998 wurde in Österreich das erste DCS-1800 Netz von Connect Austria in Betrieb genommen. DCS (Digital Cellular System) ist ein GSM-Standard, der bei einer Frequenz von 1800MHz arbeitet und eine geringere Sendeleistung verwendet. Im Jahr 1998 wurden auch neue Standards verabschiedet, die es einem GSM-Netz ermöglicht schnell EDV-Daten zu transferieren. XI Technik Allgemein Im Unterschied zum Festnetz gibt es bei einem Mobilfunknetz diverse zusätzliche Anforderungen: Mobilitätsverwaltung (Location, Handover, Roaming): 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. Die Nutzung von Fremdnetzen nennt man Roaming. XII VI Quelle: VII Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#die_entstehung_von_gsm VIII Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#die_entstehung_von_gsm IX Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#die_entstehung_von_gsm X Quelle: XI Quelle: XII de.wikipedia.org/wiki/gsm#allgemein Dominic Bregesbauer/1AHWIL

5 Mobilfunk-Sendemast XIII Reichweite Die mit GSM erzielbaren Reichweiten schwanken stark, je nach Geländeprofil und Bebauung. Im Freien sind bei Sichtkontakt teilweise bis zu 35 km erreichbar. Es ist allerdings mit Hilfe spezieller Tricks möglich, die Zellengröße zu vergrößern, teilweise auf Kosten der Kapazität. In Städten beträgt die Reichweite aufgrund von Dämpfungen durch Gebäude und durch die niedrigere Antennenhöhe oft nur wenige hundert Meter, dort stehen die Basisstationen allerdings aus Kapazitätsgründen auch dichter beieinander. XIV Grundsätzlich besitzt Österreich ein flächendeckendes Mobilnetz. Zurzeit hat 3 das beste Netz, davor besaß es jahrelang A1. iv Hardware GSM-Netze sind in vier Teilsysteme unterteilt. Mobiltelefon bzw. Mobile Station (MS): Die MS 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. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der MS ist die SIM- Karte (vom engl. Subscriber Identity Module). XV Mobilfunksendesystem bzw. Base Station Subsystem (BSS): Das BSS besteht aus mindestens einer Basisstation. Jede Basisstation bedient über die an sie angeschlossenen Antennen eine oder mehrere (häufig drei) Funkzellen. Die Basisstationen sind mit einer zentralen Steuerungseinheit (BSC, Base Station Controller) verbunden, die die Funkverbindungen überwacht und ggf. Zellwechsel (Handover) einleitet. XVI Vermittlungsteilsystem bzw. Network Switching Subsystem (NSS): XIII Quelle: de.wikipedia.org/w/index.php?title=datei:d2_d58_a.jpg&filetimestamp= XIV Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#reichweite XV Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#hardware XVI Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#hardware Dominic Bregesbauer/1AHWIL

6 Das NSS besteht aus dem Mobileservices Switching Centre, das die eigentliche Vermittlungsstelle und die Schnittstelle zwischen Funknetz und Telefonnetz darstellt. Für die Authentifizierung ist das AUC (Authentication Center) zuständig, das (optionale) EIR (Equipment Identity Register) speichert Informationen über die Seriennummern der verwendeten Mobile Stations. XVII Operation and Maintenance Center (OMC) bzw Network Management Center: Das OMC überwacht und kontrolliert das Mobilfunknetz. XVIII Adressierung In einem GSM-Netz werden diese Nummern zur Adressierung der Teilnehmer benutzt: Die MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) ist die eigentliche Telefonnummer, unter der der Telefonbenützer auf der ganzen Welt erreichbar ist. Die IMSI (Mobile Sucriber Identity)ist eine Erkennung die auf der SIM-Karte gespeichert wird. Aus Gründen des Datenschutzes wird sie nur zur Authentifizierung des Handys über das Funknetz gesendet. v Funktionen innerhalb von Mobilfunknetzen Handover Inter-Cell-Handover: Handover (Ablieferung) ist der Austausch von Funkzellen während eines Telefongesprächs. Dies ist notwendig z.b. für die Qualität des Gesprächs. vi Intra-Cell-Handover: Hier wird z.b. aufgrund der Kanalqualität auf einen neuen Kanal innerhalb einer Zelle gewechselt. vii 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, angerufen oder ihm eine Kurznachricht zugestellt werden kann, muss ständig die Voraussetzung dafür bestehen, dass der Teilnehmer eine Suchanfrage (genannt Paging) empfangen kann. XIX Zur Verringerung des Aufwands im Kernnetz und zur Verlängerung der Akku-Laufzeit wird zentral nur die Location Area erfasst, in der sich ein Mobiltelefon befindet. Wo es sich innerhalb dieses Gebietes befindet, ist nicht bekannt. Um Energie und Übertragungskapazität zu sparen, meldet sich das XVII Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#hardware XVIII Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#hardware XIX Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#mobility_management Dominic Bregesbauer/1AHWIL

7 Mobiltelefon im Standby-Betrieb (idle-mode) in vom Netz vorgegebenen Abständen (zwischen 6 Minuten und 25,5 Stunden) oder beim Wechsel der Location Area beim Netz. XX 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. XXI Wenn man auf einen anderen Mobilfunkbetreiber zurückgreift - außer man hat ein Abkommen mit seinen Anbieter z.b. Auslandsfreiminuten - fallen meist auch höhere Kosten für den Nutzer an. Sicherheitsfunktionen Authentifizierung Jeder Teilnehmer bekommt bei der Aufnahme in das Netz eines Mobilfunkbetreiber einen ca. 130 Byte langen Subscriber Authentication Key. Er wird auf der SIM-Karte gespeichert. Zusammen mit einem Algorithmus der vom Netz ausgesendet wird berechnet die SIM-Karte eine Zufallszahl die zur Authentifizierung führt. viii Benutzerauthentisierung Der Benutzer muss sich gegenüber der SIM-Karte als berechtigter Nutzer authentisieren. Dies geschieht mittels einer PIN (Persönliche Identifikationsnummer). Es ist auf der SIM-Karte festgelegt, ob die PIN-Abfrage deaktiviert werden kann. XXII Dienste für den Benützer Festnetzseitig basiert der GSM-Standard auf dem ISDN-Standard und stellt deshalb ähnliche vermittlungstechnische Leistungsmerkmale bereit. Mit der Möglichkeit, Kurznachrichten (SMS) zu senden und zu empfangen. XXIII Sprachübertragung Im Laufe der Jahre wurden mehrere Codecs(Daten und Signale kodieren, dekodieren) für die Sprachübertragung entwickelt und standardisiert. Die üblichen Datenrate betragen weniger als 20 kbit/s. Diese ist brauchbar für die Übertragung der menschlichen Sprache, jedoch für Musik und andere Geräusche eher weniger, sie können nur mit geringer Qualität übertragen werden. ix XX Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#mobility_management XXI Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#roaming XXII Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#benutzerauthentisierung XXIII Quelle:de.wikipedia.org/wiki/GSM#Dienste_f.C3.BCr_den_Benutzer Dominic Bregesbauer/1AHWIL

8 Datenübertragung Nach den Dekodierschritten erhält man eine nutzbare Datenrate. Diese wird Circuit Switched Data genannt. Es gibt eine fortschrittlichere Kanalkodierung die eine höhere Datenrate ermöglicht, doch bei schlechten Funkverhältnissen gibt es jedoch einige Blockfehler. x 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. XXIV Ortung 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. XXV GSM-Fernwartung/Alarm-System GX101 + GX106 GX101 Das GSM Fernschalt-/Alarm-System GX101 wurde speziell für die gängigsten Anwendungen entwickelt. Mit Hilfe von SMS oder per Anruf lassen sich Anlagen und Maschinen dank Quad-Band weltweit steuern oder via SMS werden Sie weltweit über den Status Ihrer Anlage informiert. XXVI Anwendungsbeispiele: Anlagensteuerungen, Torsteuerungen, Überwachungssysteme wie Einbruchoder Überschwemmungsmeldung etc. Zum Betrieb benötigt man eine freigeschaltete SIM-Karte und eine geeignete Stromversorgung. XXVII GX 106 Das Handy wird benutzt, um elektrische Systeme und Anlagen aus der Ferne zu schalten und zu überwachen. Mit Hilfe von zwei Relais kann z.b. die Heizung ein-, die Alarmanlage ausgeschalten oder einen Türöffner betätigt werden. Über die zwei digitalen Optokoppler-Eingänge können bei Bedarf Störungs- oder Alarmmeldungen übermitteln werden XXVIII XXIV Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#daten.c3.bcbertragung XXV Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#ortung XXVI Quelle: Conrad; GX101;GSM-Modul;GSM Modul;GSM;Überwachen;Fernschalten;gsm modul;;gsm Modem;GSM- Modem;Schaltmodul;Alarmmodul;Alarm-Modul; XXVII Quelle: Conrad; GX101;GSM-Modul;GSM Modul;GSM;Überwachen;Fernschalten;gsm modul;;gsm Modem;GSM- Modem;Schaltmodul;Alarmmodul;Alarm-Modul XXVIII Quelle: Conrad;GX106;GSM-Modul;GSM Modul;GSM;Überwachen;Fernschalten;gsm modul;;gsm Modem;GSM- Modem;Schaltmodul;Alarmmodul;Alarm-Modul Dominic Bregesbauer/1AHWIL

9 Typische Anwendungen sind das Schalten von Türöffnern, Garagentoröffnern, Beleuchtungen und Alarmanlagen, das Kontrollieren von Türsensoren, Bewegungsmeldern, Brandmeldern oder Füllstandssensoren, eine Temperaturregelung sowie die Erzeugung von Alarmmeldungen. XXIX Erweiterungen/Weiterentwicklungen 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. XXX Die sogenannte Evolution von GSM begann mit dem Erfolg des Internets. Das GSM- Netz wurde mit paketorientierte Datenübertragung erweitert. xi HSCSD Durch die Kopplung von mehreren Kanälen erreicht HSCSD insgesamt eine höhere Datenrate. Um HSCSD nutzen zu können, braucht man ein kompatibles Mobiltelefon. XXXI GPRS GPRS erlaubte erstmalig eine paketvermittelte Datenübertragung. Bei geringer Last kann ein Nutzer mehrere Zeitschlitze parallel verwenden. XXXII EDGE Mit EDGE wurde durch eine neue Modulation eine Erhöhung der Datenrate ermöglicht. Mit EDGE werden GPRS und HSCSD zu ECSD. XXXIII Streaming Streamingservices erfordern eine minimale garantierte Datenrate. Dies ist in GPRS ursprünglich nicht vorgesehen. Inzwischen wurden durch Einführung entsprechender Qualität und einige andere Eigenschaften die Voraussetzungen dafür geschaffen, echtes Streaming über GPRS zu ermöglichen. XXXIV Cell Broadcast Cell Broadcast oder Cell Broadcasting (kurz CB) ist ein Mobilfunkdienst zum netzseitigen Versenden von Kurzmitteilungen an alle in einer bestimmten Basisstation eingebuchten MS. XXXV XXIX Quelle: Conrad;GX106;GSM-Modul;GSM Modul;GSM;Überwachen;Fernschalten;gsm modul;;gsm Modem;GSM- Modem;Schaltmodul;Alarmmodul;Alarm-Modul XXX Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#erweiterungen_und_weiterentwicklungen_von_gsm XXXI Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#hscsd XXXII Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#gprs XXXIII Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#edge XXXIV XXXIV Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#streaming XXXV Quelle: de.wikipedia.org/wiki/gsm#cell_broadcast Dominic Bregesbauer/1AHWIL

10 Situation in Österreich In Österreich liegen die Frequenzbereiche für GSM zwischen MHz, MHz, MHz und MHz. Es werden neuere Technologien, zur Übermittlung von Daten (z.b. UMTS, LTE)entwickelt und weiterentwickelt. xii Literaturverzeichnis: i Literaturverzeichnis: ii Literaturverzeichnis: de.wikipedia.org/wiki/gsm iii Literaturverzeichnis: iv Literaturverzeichnis: diepresse.com/home/techscience/mobil/ /3-gewinnt-zum-zweiten-mal-connectnetztest v Literaturverzeichnis: de.wikipedia.org/wiki/gsm#adressierung vi Literaturverzeichnis: de.wikipedia.org/wiki/gsm#handover vii Literaturverzeichnis: de.wikipedia.org/wiki/gsm#handover viii Literaturverzeichnis: de.wikipedia.org/wiki/gsm#authentifizierung ix Literaturverzeichnis: de.wikipedia.org/wiki/gsm#sprach.c3.bcbertragung x Literaturverzeichnis : de.wikipedia.org/wiki/gsm#daten.c3.bcbertragung xi Literaturverzeichnis: de.wikipedia.org/wiki/gsm#erweiterungen_und_weiterentwicklungen_von_gsm xii Literaturverzeichnis: Dominic Bregesbauer/1AHWIL