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GSM Architektur

Die Architektur von GSM ist, wie eben aufgezeigt, hierarchisch aufgebaut und sehr komplex. Dabei umfasst die GSM-Technik verschiedene Komponenten und Schnittstellen. Die Architektur an sich umfasst zwei wesentliche Bestandteile. So existieren die mobilen User und die fest installierte Infrastruktur.

Ein GSM-System besteht aus mehreren Subsystemen:

Mobilstation

Eine Mobilstation bzw. mobiles Endgerät sind die Komponenten des Users, welche dieser für die Nutzung der GSM-Technik einsetzen kann. Die Mobilstation besteht aus zwei wesentlichen Komponenten, welches zum Einen das Endgerät an sich und zum Anderen die SIM-Karte (Subscriber Identity Module) ist. Die SIM dient dabei zur Personalisierung des Users und enthält User- sowie Netzdaten.

Base Station System (BSS)

Die einzelnen Komponenten von BSS sind in der Abbildung 4.2 aufgezeigt. Eine GSM-Zelle wird durch eine BTS erzeugt. Dabei stellt diese der Zelle die Funkkanäle für die Signalisierung und Übermittlung der Nutzdaten zur Verfügung. In der BTS werden unter anderem die Fehlerschutzcodierung und -decodierung für die Funkkanäle realisiert und das Sicherungsprotokoll LAPD für die Signalisierung terminiert. Damit die BTS verhältnismäßig klein gehalten werden können, wird wesentliche Steuerungs- und Protokollverarbeitung in den BSC (Base Station Controller) ausgelagert. Das handover-Protokoll wird beispielsweise in dem BSC abgearbeitet. Ein BSC kann mehrere der BTS steuern, wobei jeder BTS ein eigener Satz von Kanälen zugeteilt wird.

GSM Architektur

GSM Architektur

Dass BSS umfasst für die Verkehrskanäle im wesentlichen die Funktionen der Netzwerkschicht 1.

Mobilvermittlungsnetz (SMSS)

Das Mobilvermittlungsnetz (Switching and Management Subsystem) setzt sich aus den Mobilvermittlungszentren und den zugerhörigen Datenbanken zusammen.

Die verschiedenen Komponenten des SMSS sind:

Mobile Switching Center (MSC)

Der Vermittlungsknoten eines GSM-Netzes ist das Mobile Switching Center (MSC). Das MSC kann funktionstechnisch einem Festnetzvermittlungsknoten gleichgestellt werden, denn hierbei werden die Funktionen der Wegsuche, Signalwegschaltung und Bearbeitung der Dienstmerkmale realisiert. Zusätzlich muss das MSC jedoch die Zuteilung und Verwaltung der Funkressourcen und die Mobilität der User berücksichtigen. Aus diesem Grund besitzt das MSC weitere Funktionen zur Aufenthaltsregistrierung der User und für den Zellenwechsel (handover).

Dem MSC ist eine Funktionseinheit (Interworking Function (IWF)) zugeordnet, welche eine Kommunikation von Mobil- und Festnetz ermöglicht.

Home Location Register / Visited Location Register (HLR / VLR)

Das GMS-Netz besitzt mehrere Datenbanken für die Teilnehmerregistrierung bzw. -lokalisierung. Diese funktionalen Einheiten sind das Home Location Register (HLR) und das Visited Location Register (VLR).

Jedes GSM-Netz besitzt ein zentrales HLR und jedes MSC ein VLR. Das HLR ist das Register in dem jeder User mit seiner Rufnummer aufgenommen wird. Hierbei werden alle permanenten Userdaten und die relevanten temporären Daten abgespeichert. Die gespeicherten Informationen sind unter anderem die abonnierten Dienste, Berechtigungen aber auch ein Verweis auf den aktuellen Aufenthaltsort der Mobilstation. Das HLR wird für die Wegsuche von Rufen zu zugehörigen Usern eingesetzt. Alle administrativen Aktionen bzw. Änderungen bezüglich eines Users werden in den Datenbasen des HLR realisiert.

Das VLR speichert die Daten aller Mobilstationen, welche sich zu diesem Zeitpunkt in dem Verwaltungsbereich des zuständigen MSC befinden. Dabei kann ein VLR für nur einen oder mehrere MSCs zuständig sein. Eine Mobilstation kann sich frei bewegen und so entweder in deren Heimatnetz, oder in Fremdnetzen (Roaming-Abkommen nötig) arbeiten. Hierbei startet die Mobilstation jeweils beim Betreten einer Location Area eine Registrierungsprozedur.

Operation and Maintenance Subsystem (OMMS)

Die Steuerung und die Wartung des laufenden Netzbetriebes werden durch das Operation and Maintenance Sybsytem (OMSS) vorgenommen. Dabei werden Steuerfunktionen des Netzes mittels des Operation and Maintenance Center (OMC) ausgelöst und überwacht.

OMC-Funktionen:
– Verwaltung
– Kommerzieller Betrieb
– Wartungsarbeiten
– Sicherheitsmanagement
– Netzkonfigurationen

Die Kontrolle des Netzes kann in einem oder mehreren Network Management Center (NMC) zentralisiert erfolgen.

Neben HLR und VLR sind im GSM noch zwei weitere Datenbanken definiert. Diese sind für die Systemsicherheit zuständig. Die generelle Systemsicherheit der GSM-Technik basiert darauf, dass im wesentlichem eine Überprüfung von Geräte- und Useridentitäten durchgeführt wird. Demzufolge dienen diese Datenbanken der Teilnehmeridentifizierung bzw. -authentifizierung sowie der Registrierung der Endgeräte. Dabei werden vertrauliche Daten im Authentication Center (AUC) gespeichert. Das Register für die Endgeräte ist das Equipment Identity Register (EIR), in dem Seriennummern (IMEI) abgelegt werden.

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