Der Begriff Mobilfunknetz bezeichnet die technische Infrastruktur, auf der die Übertragung von Signalen für den Mobilfunk stattfindet. Das Mobilfunknetz umfasst im Wesentlichen das Mobilvermittlungsnetz, in dem die Übertragung und Vermittlung der Signale zwischen den ortsfesten Einrichtungen und Plattformen des Mobilfunknetzes stattfinden, sowie das Zugangsnetz, in dem die Übertragung der Signale zwischen einer Mobilfunkantenne und dem Mobiltelefon (umgangssprachlich Handy) stattfindet; das Zugangsnetz wird auch als Luftschnittstelle bezeichnet.
Verbreitung von Mobilfunknetzen
In Deutschland werden zurzeit vier Mobilfunknetze betrieben. Die ältesten noch betriebenen Netze sind das D-Netz und das E-Netz, die 1991 bzw. 1993 in Deutschland eingeführt wurden und auf dem GSM-Standard basieren. Zu dieser Zeit war die Sprachübertragung die häufigste Form. Mitte der 90er gewann jedoch die Datenübertragung an Bedeutung und erforderte eine Modernisierung von GSM. Zu diesem Zweck wurde der GPRS-Standard entwickelt und eingeführt. Dabei wird das Mobilvermittlungsnetz um die Fähigkeit zur paketorientierten Datenübertragung erweitert, das Funknetz jedoch nicht verändert. Die Einführung datenoptimierter 3G-Netze schließlich zielt auf Erhöhung der Datenübertragungsraten und beseitigt außerdem Kapazitätsprobleme bei der Sprachübertragung. Erweiterte Funktionalitäten, etwa im Bereich Multimedia, folgen mit dem Ausbau der 3G-Netze. Der wichtigste 3G-Standard ist das Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). Durch die Markteinführung von „Smartphones“, die verstärkt Datenanwendungen unterstützen, stiegen die Kapazitätsanforderungen der Netze weiter, was zur Entwicklung des Long-Term-Evolution-Standards (LTE) führte. LTE nutzt ausschließlich Datenübertragung und unterscheidet sich insofern von den älteren Netzen, die auch Leitungsvermittlung einsetzen.
In der Schweiz werden Mobilfunknetze seit 1993 betrieben.
Aufbau
Mobilfunknetze unterteilen sich wie das Festnetz in ein Kern- und mehrere Zugangsnetze. Die Funktion des Kernnetzes besteht in der Verbindung der einzelnen Zugangsnetze, die den Endanwendern den Zugriff auf das Netz ermöglichen. Die Unterscheidung zwischen Mobilfunk- und Festnetz besteht hauptsächlich im Zugangsnetz, das in Mobilfunknetzen drahtlose Kommunikationsverbindungen aufbaut und so die Mobilität der Teilnehmer gewährleistet. Die Zugangsnetze sind in der Regel Funknetze und werden oft mit ihrem englischen Begriff, Radio Access Network (RAN), bezeichnet. Je nach Standard existieren auch weitere Komponenten und Subnetze, die die Funktion der Dienste gewährleisten soll.
Global System for Mobile Communications (GSM)
Die aus dem Festnetz übernommene Trennung ist im GSM-System am stärksten ausgeprägt. Das Basestation Subsystem (BSS), das aus den Basisstationen besteht, liefert sämtliche Funktionen, die für die Verbindung zwischen Netzwerk und mobilen Teilnehmern notwendig sind und entspricht so dem klassischen Zugangsnetz. Das Network Subsystem (NSS) koordiniert dann die einzelnen BSS. Es enthält alle Komponenten zur Vermittlung von Telefongesprächen und entspricht daher dem Kernnetz. Die dritte Komponente der Architektur ist das Intelligent Network Subsystem (IN), das Datenbanken enthält, die zusätzliche Dienste bereitstellen. Dazu gehört zum Beispiel die Verwaltung von Prepaid-Diensten.
General Packet Radio Service (GPRS)
GPRS erweitert GSM um die Fähigkeit der Datenübertragung. Beide Systeme nutzen dieselben Basisstationen, so dass im Zugangsnetz mit Ausnahme einer neuen Softwareversion keine Änderungen vorgenommen wurden. Das Kernnetz wurde allerdings um die Fähigkeit zum Aufbau paketvermittelnder Kommunikationsverbindungen erweitert. Diese ermöglicht flexible Bandbreiten und verbessert so die Effizienz der Übertragungskapazität der Kanäle.[2] Zu diesem Zweck wurden dem Netz die Packet Control Unit (PCU) zur Reservierung der Timeslots in den Basisstationen, der Serving GPRS Support Node (SGSN) zum routen der Datenpakete zwischen den einzelnen Funknetzen und der Gateway GPRS Support Node (GGSN) zur Anbindung des Mobilfunknetzes an das Internet hinzugefügt.
Universal Mobile Telecommunications System (UMTS)
UMTS stellt die Weiterentwicklung der GSM/GPRS-Architektur dar und wurde von Beginn an auch für Datenübertragung konzipiert. Zu Beginn wurde das Kernnetz kaum verändert und nur mittels Softwareupdate angepasst. Der Aufbau des Zugangsnetzes ist jedoch eine Neuentwicklung und wird UMTS Terrestrial Radio Acces Network (UTRAN) genannt.
UTRAN verwendet im Gegensatz zu GSM/GPRS kein Multiplexverfahren zur Datenübertragung, sondern ordnet die Signale über individuelle Codes den Teilnehmern zu. Später wurden auch im Kernnetz neue Architekturen wie das Bearer Independent Core Network (BICN) entwickelt und umgesetzt, das die bis dahin getrennte Übermittlung von Sprach- und Datenverbindungen in ein gemeinsames IP-basiertes Übertragungsverfahren zusammen führte.
Long Term Evolution (LTE)
Bei LTE wurden die klassischen Verfahren der Signalübertragung durch Paketvermittlung und Datenübertragung ersetzt. Eine davon getrennte Sprachübertragung existiert nicht mehr. Gleichzeitig ist die hierarchische Struktur abgeflacht worden. Durch Verbindungs- und Kernnetz wird nur noch der eigentliche Datenverkehr geleitet, Unterstützungsdienste wie die Mobilitätsverwaltung oder das Paging werden von der Mobility Management Entity übernommen, die sowohl mit dem Verbindungsnetz, das bei LTE evolved UTRAN (eUTRAN) genannt wird, als auch dem Kernnetz kommuniziert.
Bericht von Wikipedia.org