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GSM

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

28.04.2021

Letztes Update

13.06.2022

 

GSM – Fakten zum 2G-Standard | Datenübertragung in GSM-Netzen

Inhalt des Wiki-Artikels

GSM – Mobilfunkstandard der zweiten Generation

GSM ist die Abkürzung von „Global System for Mobile Communication“ und bezeichnet den Mobilfunkstandard der zweiten Generation, kurz 2G. Die Datenübertragung erfolgt digital, während Mobiltelefone der ersten Generation Daten noch analog übertrugen. GSM wird weltweit genutzt, in rund 220 Ländern gibt es mehr als 860 GSM-Netze. Die Struktur der Funksignale und der Ablauf des Datenaustausches in den Netzen sind auf internationaler Ebene festgelegt.1

Entwicklung des GSM-Standards

Der GSM-Standard wurde zwischen 1982 und 1990 in Europa als Sprachtelefoniedienst entwickelt. Anfangs erfolgte die Entwicklung innerhalb der Europäischen Konferenz der Verwaltungen für Post und Telekommunikation (CEPT), später übernahm das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI), das den Standard fertigstellte. In Deutschland wurden 1992 die ersten vollständig digitalen Mobilfunknetze in Betrieb genommen. Da bald schnellere Datendienste gefragt waren, wurde der GSM-Standard mit neuen Funktionalitäten ausgestattet, zum Beispiel mit HSCSD (High Speed Circuit Switched Data), GPRS (General Packet Radio Service) und EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Dadurch erhöhte sich nicht nur die Datenrate, es wurde zudem eine Grundlage für neue, innovative Dienste geschaffen.2

Von GSM 2G zum Standard 5G

Durch den digitalen Mobilfunkstandard GSM 2G wurden durchgängige Erreichbarkeit und Roaming möglich. Bis heute wird der GSM-Standard für Mobiltelefone genutzt. Zum Telefonieren und Versenden von SMS (Short Message Service) sind GSM-Netze völlig ausreichend. Anders sieht es beim Surfen mit dem Smartphone im Internet aus. Die ursprünglich für die Telefonie entwickelte GSM-Technik ist nicht geeignet, große Datenmengen zu übertragen. Für eine schnelle Übertragung großer Datenmengen sorgen die Mobilfunkstandards der dritten und vierten Generation. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ist das Übertragungsverfahren der dritten Generation (3G), während die vierte Mobilfunkgeneration (4G) zur Übertragung von Daten LTE (Long Term Evolution) nutzt.

Seit 2019 ist darüber hinaus der Standard 5G für Mobilfunknutzer verfügbar. Er bildet die Basis für die Vernetzung von smarten Geräten, Echtzeiterlebnisse und mobile Augmented-Reality-Spiele. 5G-Netze zeichnen sich durch eine sehr stabile und schnelle Datenübertragung aus. Mit dem Ausbau des Standards geht eine Weiterentwicklung der Mobilinfrastruktur einher. Da ein höherer Frequenzbereich beim Mobilfunk der fünften Generation genutzt wird, werden mehr Basisstationen als bei den vorhergehenden Standards gebraucht.3

Erfolgt eine Abschaltung des GSM-Netzes?

Die Datenübertragung erfolgt bei GSM in Frequenzbereichen um 900 Megahertz (MHz) und um 1800 MHz. Bei GSM-900-Netze liegen die Frequenzen zwischen 890 und 915 MHz sowie zwischen 935 und 960 MHz. Den GSM-1800-Netzen sind die Bereiche von 1710 bis 1758 MHz und von 1805 bis 1880 MHz zugeordnet. Jeweils der untere Frequenzbereich ist für den Uplink vorgesehen, die Datenübertragung vom Mobiltelefon zur Basisstation. Die oberen Teilbereiche sind für den Downlink reserviert, also für die Übertragung von Daten von der Basisstation zum Mobiltelefon.

Für den Ausbau von G5 werden Frequenzen benötigt. Im Jahr 2019 wurden die ersten Frequenzbereiche – 2 Gigahertz (GHz) und 3,4 bis 3,7 GHz – an Netzbetreiber versteigert. Die 41 Frequenzblöcke, die versteigert wurden, werden den Bedarf langfristig nicht decken können. Für die 5G-Technologie sind deshalb noch Frequenzen im Bereich von 26 GHz vorgesehen, darüber hinaus sind Ressourcen im Bereich von 42 GHz zu erwarten. Die künftige Verfügbarkeit von Frequenzen für den Mobilfunk wird im „Frequenzkompass 2020“ der Bundesnetzagentur behandelt. Beachtet werden muss auch das Auslaufen von Frequenznutzungsrechten, denn Ende Dezember 2025 laufen die Nutzungsrechte der für den Mobilfunk relevanten Frequenzbereiche 800 MHz, 1800 MHz und 2,6 GHz aus.

Eine Abschaltung des GSM-Netzes, um die Frequenzen für 5G nutzen zu können, ist nicht vorgesehen. Allerdings wird 2021 von den Mobilfunkanbietern Telekom, Vodafone und O2 das UMTSNetz abgeschaltet, um dessen Frequenzbereiche für LTE und 5G zu nutzen. 3G-Handys funktionieren auch nach der Abschaltung des UMTS-Netzes noch, Telefonate und SMS werden dann über das GSM-Netz übertragen. Das 2G-Netz soll als Sicherungsnetz erhalten bleiben, denn es kann von jedem Mobilfunktelefon – ganz gleich, wie alt es ist – genutzt werden.4

Datenübertragung im GSM-Netz

Über GSM-Netze werden Daten digital übertragen, das heißt, ein Sprachsignal wird in eine logische Folge von Zahlen – Nullen und Einsen – umgewandelt. Die Codierung der Sprache erfolgt mit 24,7 Kilobit pro Sekunde. Die Zahlenfolge wird als Signal in einer hochfrequenten elektromagnetischen Welle von einer Antenne zu einer anderen versendet. Daten werden in GSM-Netzen nicht kontinuierlich, sondern in wiederkehrenden Zeitschlitzen gepulst übertragen. Hat ein Mobilfunknutzer eine Information gesendet, können in den nächsten Zeitschlitzen nur andere Nutzer Daten übertragen, bis er selbst wieder an der Reihe ist. Beim GMS werden Datenpakete mit einem festen zeitlichen Abstand 217-mal pro Sekunde gesendet. Im Vergleich zur analogen ist die digitale Datenübertragung weniger störanfällig und bietet eine bessere Sprachqualität, darüber hinaus können mehr Mobilfunknutzer gleichzeitig telefonieren oder Daten versenden.5

GSM-R: Zugfunk der europäischen Eisenbahnen

Die Abkürzung GSM-R steht für „Global System of Mobile Communication-Rail“, ein digitales Funksystem, das eigens für Eisenbahnen entwickelt wurde. GSM-R ist für alle mobilen Sprach- und Datendienste in der Zugkommunikation geeignet. Die Frequenzen sind europaweit aufeinander abgestimmt. Signal- und Streckendaten werden per GSM-R direkt in den Führerstand von Zügen übertragen. Auf diese Weise erhöht die Technologie die Effizienz des Gesamtsystems und vereinfacht Grenzüberfahrten.6

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