So funktioniert Mobilfunk


Die Funkfachhändler werden immer wieder mit der Frage " wie weit kann ich mit dem Handy telefonieren ?" konfrontiert. Die richtige Antwort ist:" Um die ganze Welt"! Viele verwechseln ein Mobiltelefon mit einem Funkgerät. Beim Funk werden die Signale von der Antenne des einen Endgerätes abgestrahlt und auf der Empfängerseite wieder von einer Antenne an einem Funkgerät aufgefangen. Die komplette Übertragungsstrecke geht also über die Luft. Und da die Signale mit zunehmender Entfernung immer schwächer werden, haben diese Funkgeräte nur eine begrenzte Reichweite. Ganz anders sieht es bei Mobilfunk aus. Denn den kleinsten Teil der Übertragungsstrecke legt ein über das Handy geführtes Gespräch über Funk zurück. Nahezu die ganze Strecke vom Sender bis zum Empfänger wird vielmehr wie ein ganz normales Telefongespäch über Kupferleitungen übertragen. Im Prinzip funktioniert ein Mobiltelefon nicht anders wie ein Schnurlostelefon, welches viele bereits in den eigenen vier Wänden stehen haben. Dieses sendet die Signale über die kurze Entfernung bis zur Basisstation, die an die Telefondose angeschlossen ist. Von dort gehen die Signale den Weg über Kupferleitungen bis zum Empfänger. Besitzt der ebenfalls ein schnurloses Telefon, dann sendet die Basisstation wiederum das Gespräch über die Luft an das Mobilteil des Telefons. Telefonieren beispielsweise zwei Menschen jeweils mit einem Schnurlostelefon zwischen Hamburg und München, dann werden etwa 20 Meter des Weges über Funk zurückgelegt und die restlichen 700 Kilometer, über die in der Erde vergrabene Kupferleitungen. Genauso muß man sich ein Gespäch mit einem Handy vorstellen.


Das Gebiet wird in Zellen aufgeteilt

Ein Mobilfunknetz ist ein sogenanntes zellulares Netz. Das bedeutet, dass das ganze Gebiet, das mit Mobilfunk versorgt werden soll, in sogenannte Zellen aufgeteilt wird. Die Zellen haben im D-Netz einen Durchmesser von 1 bis 35 Kilometer. Im E-Netz, das mit einer anderen Frequenz arbeitet, sind die Zellen etwas kleiner. In jeder dieser Zellen haben die Netzbetreiber eine Basisstation aufgestellt. Bewegt sich ein Nutzer mit seinem Mobiltelefon in Deutschland, dann durchquert er viele solcher Zellen. Das Handy strahlt die Funkwellen in alle Richtungen aus. Die Basisstation fängt die Signale auf und leitet sie weiter zum Empfänger. Besitzt dieser ebenfalls ein Handy, dann wird das Gespräch zu der Basisstation gelenkt, in dessen Einzugsbereich sich der Empfänger befindet. Die dortige Basisstation setzt das Gespäch wieder in Funksignale um und sendet sie an das Handy.


Die Funkstrecke ist zu kurz

Aber was passiert zwischen den beiden vermittelnden Basisstationen ? Eine zentrale Kontrollstation steuert mehrere Basisstationen. Die Kontrollstation steht wiederum mit einer Vermittlungsstelle in Verbindung, die den Übergang in das normale Telefonnetz oder zu anderen Vermittlungsstellen im Mobilfunknetz herstellt. Diese eben beschriebenen Einrichtungen stehen untereinander zumeist über Kupferleitungen in Verbindung, über die die Gespräche wie herkömmliche Telefonate verschickt werden. Nur wenn die Basisstation in einem Gebiet steht, das sehr entlegen ist und nicht mit Telefonleitungen versorgt wird, werden die Gespräche auch von der Basisstation aus in Richtung Vermittlungsstelle mit Funk versandt. Hier wird aber eine andere Funktechnik benutzt, die mit der bis jetzt beschriebenen Mobilfunktechnik nichts gemein hat. Man sieht jetzt leicht ein, daß die Gespräche im Mobilfunknetz nur eine sehr kleine Wegstrecke wirklich über Funk zurücklegen. Der Großteil der Strecke wird zwischen den Vermittlungsstationen über das ganz normale Telefonnetz zurückgelegt. Und damit sind wir wieder bei der eingangs gestellten Frage "Wie weit kann man mit dem Handy telefonieren ?" Weil die Signale eben nur einen kleinen Teil des Weges in der Luft zurücklegen und den Großteil der Strecke über das herkömmliche Telefonnetz, kann man Empfänger in der ganzen Welt erreichen. Die Handys müssen deshalb auch keine große Sendeleistung besitzen. Sie haben im D-Netz eine maximale Sendeleistung von zwei Watt, im E-Netz sogar nur ein Watt. Die Telefone sind außerdem so gebaut, daß sie immer nur mit der Leistung die Signale abstrahlen die gerade nötig ist, um eine fehler- und störungsfreie Verbindung aufzubauen.


Das Netz muß das angerufene Handy finden

Woher weiß das Mobilfunknetz, wo sich ein Nutzer mit seinem Handy aufhält ? Denn erhält dieser einen Anruf, dann muß sein momentaner Aufenthaltsort bekannt sein. Hierzu stehen in den Vermittlungsstellen diverse Datenbanken zur Verfügung. Das bedeutet, daß die Vermittlungsstelle nicht nur als Schnittstelle zu anderen Telefonnetzen dient, sondern auch einen Teil der Verwaltung der Nutzerdaten übernimmt. In einer sogenannten Heimatdatei erfaßt der Mobilfunkbetreiber die Daten jedes Kunden. Schaltet ein Kunde sein Handy ein, dann baut dieses zunächst die Verbindung mit dem Funknetz auf. Kommt eine Verbindung zustande, dann sendet das Handy einige der auf der Telefonkarte gespeicherten Daten an die Basisstation. Diese gibt die Daten weiter an das Heimatregister, wo erst ein Abgleich der Daten stattfindet, das heißt die Zugangsberechtigung wird überprüft, und zweitens wird in der Heimatdatei (HRL) der augenblickliche Standort des Funktelefonkunden abgelegt. Außerdem wird eine zweite Datenbank angelegt: die Besucherdatei (VLR). In ihr werden die Daten all der Personen, beziehungsweise Handys abgelegt, die sich nur vorübergehend in diesem Vermittlungsstellen-Bereich aufhalten, also zu Besuch sind. In erster Linie handelt es sich bei diesen Daten um die Adresse der Heimatdatei des Kunden und um die Rufnummer des Handys. Verläßt der Kunde den Einzugsbereich der Vermittlungsstelle wieder, dann werden seine Daten in dieser Stelle wieder gelöscht und in der nächsten Vermittlungsstelle erneut gespeichert. Mit Hilfe dieser beiden Dateien, der Heimatdatei und der Besucherdatei, ist der Betreiber des Mobilfunknetzes jederzeit über den Aufenthaltsort des Kunden informiert, sofern dessen Handy eingeschaltet ist und sich ins Netz eingebucht hat. In der Heimatdatei liegen aber noch viel mehr Informationen als nur der Aufenthaltsort und die Identität des Nutzers: Alle weitergehenden Informationen, wie Kunde ist eingebucht, welche Rufumleitungen hat er aktiviert - zum Beispiel Umleitung aller eingehenden Rufe auf die persönliche Mailbox - sind dort erfaßt. Außerdem bewerkstelligt der Netzbetreiber mit Hilfe der in dieser Datei gespeicherten Daten auch die Erfassung der Gesprächsdaten, die für die Abrechnung der Telefonate nötig ist.


Telefonkarte enthält wichtige Daten

Jeder Mobiltelefonierer besitzt eine Chip-Karte, die sogenannte SIM-Karte, die er in sein Handy stecken muß. Auch auf Ihr sind wichtige personenbezogene Daten gespeichert. So hat jede Karte eine eigene Kennung, die es nur einmal auf der Welt gibt. Damit ist der Teilnehmer überall zu identifizieren - egal in welchem Land er sich befindet. Außerdem enthält die SIM-Karte Daten, die bei der Anmeldung des Telefons in einem Netz mit der Basisstation ausgetauscht werden. Der vierstellige Sicherheits-Code, die Personal Identity Number: PIN, die man bei jedem Einschalten des Mobiltelefons in das Handy eingeben muß, hat dagegen nichts mit dem Netz zu tun. Sie soll nur die Telefonkarte vor einem Mißbrauch durch Dritte - etwa nach einem Diebstahl des Handys schützen. Die PIN ist beim Erwerb der Karte bereits eingespeichert, kann jedoch vom Benutzer wieder geändert werden oder sogar ganz ausgeschaltet werden. Letzteres ist aber nicht zu empfehlen, da sonst jeder der das Telefon in die Hand bekommt, damit auch telefonieren kann.


Wechsel der Zellen

Der Mobilfunkkunde bewegt sich mit seinem Telefon nicht nur innerhalb einer Zelle, sondern verläßt diese wieder und durchquert eine andere. Befindet sich der Kunde mit seinem Handy am Rand einer Funkzelle, dann muß das Netz erkennen, wann es besser ist eine neue Verbindung zu einer Basisstation in der benachbarten Zelle aufzunehmen. Das Handy strahlt die Signale in alle Richtungen ab, das bedeutet, daß nicht nur eine Basisstation die Wellen empfängt, sondern eventuell zwei oder sogar noch mehr. Das Netz überprüft die Qualität der jeweiligen Verbindung und entscheidet, welche Basisstation eine Sprachverbindung mit dem Mobiltelefon herstellt. Die Verbindungsqualität wird dann ständig überprüft. Stellt sich irgenwann heraus, daß die Qualität stark nachläßt und die Verbindung zu einer anderen Basisstation eine bessere aufweist, dann stellt diese andere Station wiederum eine Sprachverbindung mit dem Mobiltelefon her. Erst wenn auch diese zweite *Leitung* steht, wird die alte abgebrochen, und das Gespäch wird über die neue Basisstation geführt. Die Gesprächspartner merken von der Übergabe nichts; das Telefonat wird unterbrechungsfrei fortgesetzt.


Gespräche im digitalen Netz sind ziemlich sicher

Die älteren analogen Mobiltelefone waren noch relativ leicht abzuhören. Dies hat sich mit der Einführung der digitalen Übertragung nun geändert. Hier werden auf einem Kanal mehrere Gespräche gleichzeitig geführt - die Daten sind sozusagen ineinander verschachtelt - und die Gespräche wechseln auch sehr oft die Frequenz. Mit handelsüblichen Scannern kann man das digitale Mobilfunknetz nicht mehr abhören. Die Telefongespräche sind zwar noch immer nicht vollständig sicher, aber das Abhören durch unbefugte Dritte erfordert doch einen großen Aufwand.




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