Was bedeutet GSM?
Die Abkürzung GSM bedeutet so viel wie „globales System für mobile Kommunikation“, auf englisch: „global system for mobile communications“. Eingeführt wurde es bereits 1991. Damals wie heute war es nichts weniger, als der Übergang von analoger zu digitaler Telekommunikation (2G). Der Grund: Via GSM wurde Sprachkommunikation in digitale Signale verschlüsselt, bevor sie über das Netz übertragen wurde.
Neben der Sprachtelefonie war es mit diesem Mobilfunkstandard nun auch möglich, Daten mobil zu übertragen. Die Bandbreite lag bei 9,6 Kilobit pro Sekunde. Bis heute ist der Nachfolger der analogen Netze eine, der gängigsten Netzwerktechnologien weltweit.
Wie funktioniert GSM?
Insgesamt gibt es vier 2G-Netze, die auf GSM basieren: GSM 900, GSM 1800, GSM 850 sowie GSM 1900. Das bedeutet, dass die Netze Frequenzen von 900 MHz, 1800 MHz, 850 MHz sowie 1900 MHz nutzen. Dabei ist GSM 900 in Deutschland als D-Netz bzw. GSM 1800 als E-Netz bekannt. Die Standards GSM 850 und GSM 1900 werden hingegen eher in den USA verwendet.
Alle GSM-Standards unterteilen die Netze wiederum in vier verschiedene Bestandteile:
- Mobilstation
- Basisstation-Subsystem (BSS)
- Netzwerk- und Vermittlungssubsystem (NSS)
- Betriebsunterstützungssystem (OSS)
Jedes Teil des Netzes besteht aus mehreren Komponenten. Zusammen bilden diese Komponenten ein komplettes Mobilfunknetz. Jeder Mobilfunkanbieter hat seine eigene Infrastruktur mit all diesen Komponenten.
So funktioniert die Mobile Station
Die Mobile Station ist im Wesentlichen der Zugangspunkt, um sich mit dem Netz zu verbinden. Es handelt sich hierbei um ein Gerät wie z. B. eine Alarmanlage mit einem Subscriber Identity Module (SIM). Die SIM verbindet das Gerät mit einem individuellen Teilnehmer, wodurch das Gerät eine Verbindung mit dem nächstgelegenen Base Station Subsystem herstellen kann.
So funktioniert die Base Station Subsystem (BSS)
Das Base Station Subsystem besteht aus Base Transceiver Stations und einem Base Station Controller. Die Base Transceiver Stations enthalten Komponenten wie Empfänger und Antennen, mit denen die angeschlossenen Geräte Signale senden und empfangen können. Der Base Station Controller ermöglicht den Base Transceiver Stations die Weiterleitung von Signalen durch das Netzwerk via dem Network and Switching Subsystem.
So funktioniert der Network and Switching Subsystem (NSS)
Das Network and Switching Subsystem ist ein Begriff für die wichtigsten Komponenten eines 2G-Kernnetzes. Ursprünglich trug das NSS mit dem Home Location Register (HLR), dem Authentication Center (AuC), dem Message Service Center (MSC) und dem Visitor Location Register (VLR) dazu bei, verbindungsorientierte Sprachanrufe zu ermöglichen.
Mit der Einführung des GPRS-Kernnetzes und seiner Unterstützungsknoten (GGSN und SGSN) begann das NSS auch bei Datenverbindungen eine Rolle zu spielen.
So funktioniert das Operations Support System (OSS)
Das Operations Support System ist eine Ansammlung von Prozessen, Daten, Anwendungen und Technologien, die es den Anbietern ermöglicht, ihr Netz zu verwalten. Anbieter können ihr OSS nutzen, um:
- Netzwerkelemente zu konfigurieren
- Angebotene Dienste zu verwalten und zu konfigurieren
- Systemfehler zu behandeln und den Systemstatus zu verwalten
- Leistung anhand von KPIs für die Dienst- und Erlebnisqualität zu überwachen
Modernere Mobilfunknetze haben ähnliche Strukturen, jedoch mit zusätzlichen Komponenten, die die Sicherheit und die Fähigkeiten der Netze verbessern.
GSM und das Internet der Dinge
Der GSM-Standard wurde seinerzeit für Mobiltelefone entwickelt, nicht für moderne IoT-Anwendungen. Dennoch sind heute Milliarden weiterer Geräte wie Parkuhren, Industrieanlagen und Sicherheitssysteme auf Mobilfunknetze angewiesen. Kein Wunder, denn dank jahrzehntelang aufgebauter Infrastruktur bieten GSM-basierte Netze eine gute Abdeckung. Das macht GSM enorm wichtig für das Internet der Dinge.
Im Laufe der Jahre haben Telekommunikationsunternehmen Upgrades vorgenommen, um mehr aus den GSM-basierten Netzen herauszuholen. GSM-Netze sind unterdessen mehr als drei Jahrzehnte alt. Mittlerweile gibt es drei Generationen von Mobilfunknetzen mit weitaus höheren Datenübertragungsraten, sichereren Verbindungen und fortschrittlichen Netzwerkfunktionen.
Wie wichtig ist GSM 2G für die Zukunft des IoT?
Bereits 2016 haben Mobilfunkanbieter damit begonnen, ihre 2G-Netze auslaufen zu lassen. Der Grund dafür ist, dass das Funkfrequenzspektrum (RF) eine endliche Ressource ist und 2G-Netze Teile des Spektrums nutzen, die von fortschrittlicheren Technologien besser genutzt werden könnten.
Stellen wir uns das Funkfrequenzspektrum wie ein Theater mit begrenzten Sitzplätzen vor. Seit 1991 hat die Welt bestimmte Plätze (die Frequenzbänder 850/900 MHz und 1800/1900 MHz) für 2G-Verbindungen nach dem GSM-Standard reserviert. Jetzt ändern die Mobilfunkanbieter diese Reservierungen, damit ihre 3G-, 4G- und 5G-Netze diese Plätze belegen können.
2G GSM als Backup für IoT-Anwendungen nutzen?
Einige Mobilfunkanbieter nutzen jedoch immer noch 2G-Verbindungen als Ausweichmöglichkeit in Gebieten, in denen fortschrittlichere Netze keine Abdeckung haben. Andere Länder, in denen die Einführung neuerer Standards noch nicht so weit fortgeschritten ist, nutzen möglicherweise immer noch 2G als Hauptverbindungsoption. Es kann also immer noch sinnvoll sein, ein Gerät zu entwickeln, das sich mit GSM-Netzen verbinden kann.
Wählen Sie die richtige Konnektivität für Ihre IoT-Anwendung
GSM spielte eine grundlegende Rolle in der modernen Mobilkommunikation. Auch wenn einige Betreiber auf neuere Netze umsteigen, ist diese Technologie aufgrund ihrer weltweiten Verfügbarkeit und der extrem kostengünstigen Konnektivität immer noch sehr beliebt.
Wenn MNOs ihre Infrastruktur für kostengünstige Alternativen wie LTE-M und NB-IoT ausbauen, wird 2G an Bedeutung verlieren. Aber bis dahin ist es immer noch eine attraktive Lösung für viele IoT-Anwendungen im Mobilfunk – wenn auch nur auf Zeit.
