Mobilfunknetze

Dieser Abschnitt befaßt sich mit GSM-, UMTS- und anderen Netzen. Die beschriebenen Mobilfunknetze werden in der Verwaltungssprache auch als "öffentlicher beweglicher Landfunk" (öbL) bezeichnet. Mit öffentlich ist gemeint, daß jedermann ein entsprechendes Gerät benutzen darf, ohne dafür einen Bedarf nachweisen zu müssen, beweglich steht für Mobilfunk, und die Bezeichnung Landfunk unterscheidet diese Netze vom See- und Flugfunk sowie von Satelliten-Diensten.

Allgemeines über GSM

In Deutschland wurden GSM-Mobilfunknetze ab 1992 als Nachfolger des am 31.12.2000 nach 15 Jahren Betrieb abgeschalteten C-Netzes eingeführt. Sie sind seit 1995 halbwegs flächendeckend verfügbar. Im Gegensatz zu früheren nationalen analogen Netzen sind GSM-Geräte auch in vielen anderen Ländern benutzbar.

GSM-Telefone benutzen den Frequenzbereich um 900 MHz (D1, D2) oder 1800 MHz (E+, E2) mit einem Kanalabstand von 200 kHz, um Sprache und Daten digital in GMSK-Modulation (Gaussian Minimum Shift Keying) mit der nächsten Basisstation auszutauschen. Die GSM-Rufnummern beginnen in Deutschland mit 016 oder 017 und sind 11- oder 12stellig; zusätzlich können von GSM-Netzbetreibern, die über eine UMTS-Lizenz verfügen, auch 12stellige Nummern des 015-Blocks benutzt werden..

Basisstation und Handy (ein deutsches Kunstwort; englisch cellular phone, cellphone oder handset) benutzen jeweils zwei Kanäle im Abstand von 45 oder 95 MHz; das Handy sendet auf dem tieferen (Uplink) und empfängt auf dem höheren (Downlink). Wegen der relativ geringen Reichweite von nur wenigen km sind für jedes einzelne Netz in Deutschland mehrere tausend Basisstationen erforderlich. Obwohl technisch eine gemeinsame Nutzung möglich wäre, arbeiten die deutschen Netzbetreiber strikt getrennt ausschließlich mit ihren eigenen Basisstationen. Die folgende Tabelle nennt die benutzten Frequenzbereiche von GSM-Netzen in Deutschland

Uplink (MHz) Downlink (MHz) Netz
876-880
890,1-914,9
1730-1732,5
1758-1780,5
921-925
935,1-959,9
1825-1847,5
1853-1875,5
GSM-R (Eisenbahn-Betriebsfunk)
D1 (T-Mobil), D2 (Mannesmann)
E2-Netz (Viag-Interkom)
E1-Netz (E-Plus)

Zur Versorgung schwieriger Gebiete benutzt man sogenannte Repeater, beispielsweise für Alpentäler, in S-Bahn-Tunneln oder in ICE-Zügen. Repeater verstärken lediglich die Funksignale und leiten diese von oder zur nächsten Basisstation weiter. Eine Kabelanbindung erfolgt nur zur Stromversorgung, falls diese nicht über Solarzellen realisiert ist.

Jeweils ein Funkkanal-Paar kann im Zeitmultiplex-Verfahren, d.h. durch zeitliche Verschachtelung, für bis zu acht Sprach- oder Datenverbindungen gleichzeitig genutzt werden. Die Gesamt-Rohdatenrate auf einem Funkkanal beträgt 270,83 kBit/s, wovon ein erheblicher Teil allerdings der Fehlererkennung und -korrektur dient.

  HLR AC   BTS
  VLR EIR   |
  |   BSC  BTS
ISDN _____ MSC __ __| |
  BTS
Aufbau eines GSM-Funknetzes
  BTS: Base Transceiver Station
BSC: Base Station Controller
MSC: Mobile Switching Center
HLR: Home Location Register
VLR: Visitor Location Register
AC: Authentication Center
EIR: Equipment Ident. Register

Beim Einschalten des GSM-Telefons wird anhand der Chipkarte in der AC-Datei geprüft, ob und bei welchem Netzbetreiber das Gerät registriert ist. In der Gerätedatei EIR können die Daten z.B. von gestohlenen Telefonen gespeichert werden, damit sie nicht mehr benutzt werden können. Wenn man den eigenen Heim-Bereich verläßt, wird eine Kopie der Gerätedaten von der HLR-Datei des Heim-MSC in die VLR-Datei des neuen regionalen MSC kopiert. Die Vermittlungszentralen (MSC) sorgen für den Übergang ins öffentliche ISDN und betreuen jeweils mehrere Basisstations-Zentralen BSC, von denen wiederum jede mehrere Basisstationen BTS steuern kann.

Während der Fahrt erfolgt innerhalb weniger Millisekunden ein automatisches Handover zur nächsten Basisstation, ohne daß die Verbindung dadurch unterbrochen wird. Wenn man ins Ausland fährt, kann man sich dank Roaming in das Netz eines dortigen Providers einbuchen.

Bei der Sprachübertragung arbeiten GSM-Telefone mit einem aufwendigen Kompressions-Verfahren (LPC, linear predictive coding, lineare Vorhersage-Codierung), um trotz der im Vergleich zu ISDN relativ geringen Datenrate eine halbwegs brauchbare Verständlichkeit zu erzielen. Das Standardverfahren (Fullrate, FR) arbeitet mit einer Datenrate von 14400 Bit/s. Einige Netze und Endgeräte unterstützen bei dieser Bitrate auch ein neueres, verbessertes Codier-Verfahren (EFR, Enhanced Full Rate). In Gegenden mit hoher Netzauslastung wird teilweise das Halfrate-Verfahren (HR) mit 5600 Bit/s benutzt, um mehr Gespräche je Basisstation zuzulassen.

Prinzipiell stellt der GSM-Standard die bei ISDN verfügbaren Dienstmerkmale wie z.B. Rufumleitungen zur Verfügung. Alle lassen sich auch mit standardisierten Tasten-Sequenzen einschalten, ausschalten oder prüfen; einige Geräte besitzen für bestimmte Funktionen auch Menüpunkte. Nicht alle Netze stellen alle Funktionen zur Verfügung (z.B. PIN2, COLP, COLR). Nach der angegebenen Tastensequenz ist die Gesprächsaufbau-Taste zu drücken:

GSM-Tastensequenzen
Rufumleitung
Sofort/immer umleiten
Bei Nichtannahme
Bei Nichtann. nach nn Sek.
Bei Unerreichbarkeit
Bei Besetzt
Dienst sofort/immer umleiten
Dienst bei Nichtannahme
Dienst bei Unerreichbarkeit
Dienst bei Besetzt
Alle Umleitungen ändern
Alle bedingten Umleitungen ändern
Einschalten
**21*Nummer#
**61*Nummer#
**61*Nummer*nn#
**62*Nummer#
**67*Nummer#
**21*Nummer*Dienst#
**61*Nummer*Dienst#
**62*Nummer*Dienst#
**67*Nummer*Dienst#
**002*Nummer#
**004*Nummer#
Ausschalten
##21#
##61#
##61#
##62#
##67#
##21*Dienst#
##61*Dienst#
##62*Dienst#
##67*Dienst#
##002#
##004#
Prüfen
*#21#
*#61#
*#61#
*#62#
*#67#
*#21*Dienst#
*#61*Dienst#
*#62*Dienst#
*#67*Dienst#
PIN ändern/entsperren
PIN ändern
PIN2 ändern
PIN entsperren mit PUK
PIN2 entsperren mit PUK
Sperrcode ändern
Tastenfolge
**04*altePin*neuePin*neuePin#
**042*altePin2*neuePin2*neuePin2#
**05*PUK*neuePin*neuePin#
**052*PUK*neuePin2*neuePin2#
**03*Sperrart*alter Code*neuer Code*neuer Code#
Makeln, Konferenz, Callback
Anklopfendes Gespräch ablehnen
Aktives Gespräch trennen, zurück zu gehaltenem Gespräch
Einen der Konferenz-Teilnehmer trennen (n=1 oder 2)
Aktives Gespräch halten, auf anklopfendes oder wartendes umschalten
Einen Konferenzteilnehmer den Halte-Modus bringen (n=1 oder 2)
Dreierkonferenz mit aktivem und gehaltenem Teilnehmer einleiten
Alle Teilnehmer trennen
Callback (bei Prepaid-Karten wie D1-Xtra im Ausland)
Taste (^=Sendetaste)
0^
1^
1n^
2^
2n^
^
Auflegen
*111*Nummer# ^
Sonstiges
Sperre aktivieren/deaktivieren
Anrufernummer anz. (CLIP)
Eig. Nummer übermitteln (CLIR)
Eigene Nr. beim nä. Ruf anzeigen
Anklopfen ein/aus (CW)
Angerufener sieht echte Nr:COLP
Echte angeruf. Nr. anz.: COLR
IMEI anzeigen (Seriennummer)
Einschalten
*Sperrart*Sperrcode#
*30#
*31#
*31#Rufnummer
*43#
*76#
*77#
-
Ausschalten
#Sperrart*Sperrcode#
#30#
#31#
#31*Rufnummer
#43#
#76#
#77#
-
Prüfen
*#Sperrart#
*#30#
*#31#
-
*#43#
*#76#
*#77#
*#06#

Die Dienstmerkmale COLP (abgehende Gespräche) und COLR (ankommende Gespräche) betreffen die Anzeige der wahren Rufnummer bei umgeleiteten Gesprächen. - In der obigen Tabelle werden folgende Codes für Dienst und Sperrart benutzt:

Dienst
10
11
12
13
16
18
19
20
21
22
26
Alle Dienste (Sprache/Fax/SMS/Daten)
Sprache
Datenübertragung
Telefax
SMS
Alle Dienste außer SMS
Alle Telefoniedienste außer SMS
Alle Daten-Dienste
Asynchrone Datenübertragung
Synchrone Datenübertragung
Paketorientierte Daten (GPRS)
Sperrart
33
331
332
35
351
Alle abgehenden Rufe
Abgehende Auslands-Rufe
Abg. Auslandsrufe außer Heimatnetz
Ankommende Rufe
Eingehende Rufe außer Heimatnetz

Der Sperrcode ist ein frei wählbarer Ziffern-
Code, der für das Sperren und das spätere
Entsperren benutzt wird.

Der IMEI-Code (International Mobile Equipment Identity, Abfrage mit *#06#) ist eine weltweit eindeutige 15stellige Nummer mit folgenden Bestandteilen:

GSM-Datenübertragung

GSM-Endgeräte

Daten lassen sich in GSM-Netzen herkömmlich mit 9600 Bit/s, per HSCSD mit n*14400 Bit/s und per GPRS mit bis zu 171 kBit/s übertragen. Bei den Endgeräten gibt es hierfür im wesentlichen folgende Möglichkeiten:

  1. Handy mit Infrarot-Übertragung, im PC ist dazu ein IRDA-Adapter sowie meist auch ein spezieller Treiber für die GSM-Rohdaten-Decodierung erforderlich (Softmodem).
  2. Handy mit speziellem V.24-Kabel; die GSM-Rohdaten-Decodierung erfolgt aber auch hierbei im PC per Software (Softmodem). Das Kabel allein nützt also nichts!
  3. Herkömmliches Handy und Laptop mit GSM-PCMCIA-Datenadapter (PC-Card), der die Rohdaten-Decodierung übernimmt.
  4. Reines Datenmodul (GSM- bzw. GPRS-Transceiver mit V.24-, Antennen- und 12-V-Anschluß in der Größe einer Zigarettenpackung), z.B. von Siemens oder Falcom.
  5. In eine PCMCIA-Karte eingebauter GSM-Transceiver mit Antenne, z.B. von Motorola oder Nokia.

Allen diesen Varianten ist gemein, daß sich das Endgerät vom Computer mit AT-Befehlen steuern läßt, wie man sie auch von Modems kennt. So kann man etwa mit AT D... eine Nummer wählen und mit +++ ATH auflegen. Zur Nutzung spezifischer GSM-Eigenschaften wurden im Standard GSM 07.07 zusätzliche AT-Befehle definiert; die wichtigsten sind:

Kommando Zweck
AT+CGMI
AT+CGMM
AT+CGMR
AT+CGSN
AT+CHUP
AT+CEER
AT+CREG?
AT+COPS?
AT+CPIN?
AT+CPIN="xxxx"
AT+CPIN="yyyy","xxxx"
AT+CSQ
Herstellerkennung ausgeben
Modellkennung ausgeben
Versionsnummer anzeigen
Seriennummer (IMEI) anzeigen
Ruf beenden
Grund des letzten Verbindungsabbaus anzeigen
Anzeige, ob Gerät im Netz eingebucht ist (0,1=ja)
Anzeige des aktuellen GSM-Netzes
Abfrage, ob PIN- oder PUK-Eingabe nötig
Eingabe der PIN xxxx
Eingabe der PUK yyyy, neue PIN = xxxx
Anzeige von Empfangsfeldstärke und Bitfehlerrate

Zur Darstellung von Informationen auf einem GSM-Endgerät (Handy oder Palmtop mit GSM-Modem) wurde von einigen Herstellern das WAP-Verfahren definiert (Wireless Application Protocol). Es sieht vor, daß z.B. im Internet alternativ zu den üblichen HTML-Webseiten spezielle WML-Textseiten (Wireless Markup Language) für mobile Geräte mit eingeschränktem Display abrufbar sind. Alternativ können über WAP-Server auch existente HTML-Seiten gefiltert dargestellt werden, wenn auch oft mit zweifelhaften Resultaten. Zusätzlich können WAP-Applikationen auch Telefon-Funktionen nutzen, z.B. einen Anruf initiieren und beenden oder eine SMS-Nachricht senden. Außer für die GSM-Datenübertragung eignet sich WAP auch für GPRS und zukünftige UMTS-Netze.

Beim GSM-Datentransfer sollte man eine systembedingte Signallaufzeit von min. 0,3 s in jeder Richtung mit einplanen. Ein Simulator wie Shamrocks Freeware SIM kann bei der Optimierung von Transfer-Protokollen gute Dienste leisten. Optimale Transferraten und somit niedrige Kosten erzielt man nur mit speziell angepaßten Lösungen wie etwa NetMail von Shamrock Software.

Die bei GSM möglichen Datenübertragungs-Verfahren in der Tabelle rechts werden anschließend näher beschrieben.

 
Verfahren Gegenstelle Geschwindigkeit
GSM-V.32
GSM-V.110
GSM-X.75
HSCSD
GPRS
EDGE
Modem, Internet
ISDN-V.110
ISDN-X.75
Modem, Internet
Internet
Internet
9600 Bit/s
9600 Bit/s
9600 Bit/s
14,4-57,6 kBit/s
bis 107 kBit/s
bis 384 kBit/s

CSD-Übertragung mit 9600 Bit/s

Die leitungsvermittelte Datenübertragung (im Gegensatz zur paketorientierten Übertragung mit GPRS) nennt man CSD (Circuit-Switched Data). Da ein Teil der Datenbits für Fehlerkorrektur-Zwecke benötigt wird, um die bei Funkübertragungen unvermeidlichen Bitfehler auszubügeln, ist die bei der konventionellen GSM-Technik erreichbare Netto-Datenrate geringer als die Funk-Bitrate, nämlich 9600 Bit/s. Sie können mit einem datenfähigen GSM-Gerät zum Beispiel ein am Telefon-Festnetz angeschlossenes Modem anrufen. Die Umsetzung der via Funk gesendeten Digitaldaten in analoge Modemsignale erfolgt in der Mobilvermittlung (Mobile Switching Center) des Netzbetreibers. Erfahrungsgemäß muß für eine stabile Übertragung eine bessere Versorgung als für ein Sprach-Telefonat gewährleistet sein.

Eine weitere Möglichkeit ist, eine ISDN-Gegenstelle anzurufen, die auf das V.110-Protokoll mit 9600 Bit/s eingestellt ist. Dabei entfällt die oft recht lange Modem-Verbindungsaufbauzeit, und man spart so deutlich Gebühren. Allerdings beherrschen nicht alle GSM-Adapter den V.110-Modus. Dasselbe gilt für das in einigen Netzen zur Verfügung stehende fehlerkorrigierende X.75-Protokoll mit automatischer Flußkontrolle.

HSCSD: 14400 Bit/s und Kanalbündelung

Seit 1999 ist mit HSCSD-Dienst (High-Speed Circuit-Switched Data) ein Standard für 14400 Bit/s je Kanal definiert; durch Nutzung aller acht Sende- und Empfangs-Zeitschlitze einer Basisstation (Multi-Slot) könnte die Datenrate theoretisch sogar bidirektional auf bis zu 115200 kBit/s erhöht werden. In der Praxis verwendet man endgeräteseitig maximal vier Empfangs- und zwei Sende-Zeitschlitze, empfangsseitig sind so maximal 57600 Bit/s und sendeseitig bis zu 28800 Bit/s möglich. HSCSD ist in Deutschland in den Netzen E-Plus und D2 verfügbar, D1 und E2 setzen dagegen auf GPRS.

Sowohl bei HSCSD als auch bei GPRS ist es übrigens nicht nur den Netzbetreibern, sondern auch den Endgeräten zuzuschreiben, daß die theoretisch möglichen Datenraten nicht erzielt werden können. Zwar wären die Sende- und Empfangsfrequenzen weit genug auseinander, um mit entsprechenden Filtern gleichzeitig senden und empfangen zu können. Bei den heute üblichen Gerätegrößen lassen sich aber solche Filter kaum realisieren. Deshalb wird im Prinzip immer abwechselnd gesendet und empfangen - etwa 217 mal je Sekunde. Sowohl Sender als auch Empfänger können dadurch aber nur die Hälfte der acht Zeitschlitze wirklich nutzen, was die praktisch erreichbare Datenrate halbiert.

GPRS: Bis zu 53,6 kBit/s

Der "General Packet Radio Service" GPRS ist eine Erweiterung des GSM-Standards. Er nutzt die durch Sprachtelefonate gerade nicht belegten Zeitschlitze des GSM-Kanals. Das bedeutet natürlich auch, daß keine bestimmte Geschwindigkeit garantiert werden kann und die jeweilige Anwendungs-Software mit sehr unterschiedlichen Datenpaket-Laufzeiten zurechtkommen muß. Der wesentliche Unterschied zu CSD und HSCSD besteht darin, daß bei GPRS die Verbindung nicht nach ihrer Dauer, sondern nach der übertragenen Datenmenge tarifiert wird.

Je nach Versorgungsqualität sind unterschiedliche Kompromisse zwischen Datenrate und Fehlerkorrektur möglich. Die beste Netto-Datenrate (CS4) ist nur möglich, wenn man sich in direkter Nähe der Basisstation befindet; in der Praxis werden gewöhnlich maximal 13,4 kBit je Zeitschlitz benutzt (CS2):

CS1: 9,05 kBit/s CS2: 13,4 kBit/s CS3: 15,6 kBit/s CS4: 21,4 kBit/s

Theoretisch könnte man alle acht Zeitschlitze einer Frequenz für eine GPRS-Verbindung ausnutzen, also z.B. auf einem Schlitz senden und auf sieben empfangen. Da aber das Umschalten zwischen Senden und Empfangen nicht schnell genug funktioniert, ist dafür jeweils eine kleine Pause erforderlich. Deshalb sind GPRS-Geräteklassen nur für bis zu fünf Zeitschlitze insgesamt definiert, wovon maximal vier in einer Richtung zur Verfügung stehen. Das entspricht bei CS2 einer maximalen Datenrate von 4 * 13,4 kBit/s = 53,6 kBit/s:

GPRS-Geräteklasse: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Max. Empfangs-Zeitschlitze:
Max. Sende-Zeitschlitze:
Max. Zeitschlitze insgesamt:
1
1
2
2
1
3
2
2
3
3
1
4
2
2
4
3
2
4
3
3
4
4
1
5
3
2
5
4
2
5
4
3
5
4
4
5

Ein weiteres Unterscheidungskriterium ist die gleichzeitige Nutzbarkeit eines Geräts für Telefonie und GPRS-Datenübertragung. Die Geräteklasse B ist am weitesten verbreitet:

A: Telefonieren und GPRS-Datenübertragung sind ohne Einschränkungen gleichzeitig möglich.
B: Telefonieren/GPRS nur abwechselnd, im GPRS-Modus werden GSM-Anrufe aber gemeldet.
C: Telefonieren/GPRS nur abwechselnd, im GPRS-Modus werden GSM-Anrufe nicht gemeldet.

Die heutigen Konzepte sehen GPRS als reinen Internet-Zugang mit dynamischer Adressenvergabe. Das bedeutet, daß sich ein GPRS-Endgerät nur aktiv ins Internet z.B. zu einem Mail- oder Web-Server mit statischer IP-Adresse einwählen kann und aus dem Festnetz selbst nicht ohne weiteres erreichbar ist. Bei Anwendungen, die eine Erreichbarkeit des Mobilgeräts aus dem Festnetz erfordern, muß man deshalb auf die herkömmliche GSM-Übertragung mit 9600 Bit/s zurückgreifen, wenn man nicht spezielle Tricks anwendet (zum Beispiel, indem das Mobilgerät seine jeweils gültige IP-Adresse aktiv meldet, sobald sie sich ändert).

Wenn eine Anwendung eine GPRS-Verbindung ins Internet aufbauen möchte, muß sie die von den Netzbetreibern dafür reservierte Spezialnummer *99***1# wählen. Das Mobiltelefon simuliert dann über seine serielle, Infrarot- oder Bluetooth-Schnittstelle eine herkömmliche PPP-Einwahl.

GPRS ist bei den meisten Tarifmodellen der Netzbetreiber nur dann günstiger als eine normale leitungsorientierte GSM-Verbindung, wenn man regelmäßig nur kleine Datenmengen (maximal einige KByte) überträgt.

Schneller mit EDGE

Mit heutigen GSM-Netzen und -Endgeräten inkompatibel, aber passend zur benutzten Infrastruktur und zum GSM-Kanalraster, ist das EDGE-System (Enhanced Data Rates for GSM Evolution). Dabei wird die bisher benutzte GMSK-Modulation durch eine achtwertige Phasenmodulation ersetzt (8PSK), was Datenraten bis 384 kBit/s ermöglicht. Da EDGE-Geräte auch das konventionelle GSM unterstützen, wäre EDGE eine interessante Alternative zu UMTS. Ob und von wem EDGE allerdings wirklich eingeführt werden wird, ist derzeit noch nicht absehbar.

Short Message Service (SMS)

Der Short Message Service erlaubt in GSM-Netzen den preisgünstigen Austausch von Kurznachrichten mit bis zu 160 Zeichen Länge, die dann entweder auf dem Handy-Display angezeigt oder von einem PC ausgelesen werden können. Die Übertragung erfolgt nicht durch zeitweises Belegen eines Nutzkanals (bzw. Nutzdaten-Zeitschlitzes), sondern auf dem primär für das Auf- und Abbauen von Verbindungen vorgesehenen Steuerkanal der Basisstation, allerdings mit niedrigerer Priorität.

Die Netzkapazität für solche Kurznachrichten ist deshalb begrenzt, und es wird auch keine bestimmte Maximal-Laufzeit garantiert. Die typische Laufzeit beträgt (bei eingeschaltetem Handy) je nach Netzbelastung ein paar Sekunden oder Minuten, in Ausnahmefällen auch mal einige Stunden. Bei ausgeschaltetem Gerät werden die Nachrichten typischerweise zwei bis sieben Tage im SMSC (Short Message Service Center) des Netzbetreibers gespeichert und zugestellt, sobald der Empfänger sich wieder ins Netz einbucht.

Wenn eine empfangene Nachricht eine Telefonnummer in Anführungszeichen enthält, bieten die meisten Mobiltelefone die Funktion "Beantworten" an, bei der die angegebene Nummer gewählt wird. Das erspart das mühsame Abschreiben und Neu-Eintippen der Telefonnummer.

Das Senden von SMS-Nachrichten geschieht entweder mit einem datenfähigen GSM-Gerät, über einen Modem- oder ISDN-Zugang des Netzbetreibers, oder - für Großkunden ab etwa 10.000 Nachrichten pro Monat - über das Datex-P-Netz. Letzteres wird z.B. von Web-Servern genutzt, über die man SMS-Nachrichten teilweise sogar kostenlos senden kann; solche Dienste finanzieren sich gewöhnlich durch Werbung, die man auf der Eingabeseite zu Gesicht bekommt oder die in die gesendete Nachricht eingefügt wird.

SMS mit GSM-Gerät senden/empfangen

Für das Senden und Empfangen von SMS-Nachrichten über die Datenschnittstelle von GSM-Geräten gibt es ähnlich wie zur Datenübertragung eine Reihe von AT-Befehlen.

Kommando Zweck
AT+CMGF=1
AT+CMGS="nnnn"^MTest^Z
AT+CNMI?
AT+CMGR=x
AT+CMGD=x
AT+CSCA="+4917..."
SMS-Ein-/Ausgabe soll als 7-Bit-Klartext erfolgen
Text 'Test' an Nr. nnnn senden (^M=Return, ^Z=Ctrl-Z)
Anzeige, ob SMS-Nachrichten empfangen wurden
SMS aus Speicherplatz x auslesen
SMS in Speicherplatz x löschen
Nummer des SMS-Center einstellen

Der erste Befehl ist besonders wichtig, da andernfalls die Ein-/Ausgabe im PDU-Modus erfolgt (physical data unit), bei dem 7-Bit-Zeichen in einen 8-Bit-Datenstrom gepackt werden, was zu völlig unlesbaren Ergebnissen führt. Allerdings unterstützen nicht alle Geräte den 7-Bit-Klartext-Modus. Herstellerspezifische Binärdaten wie Logo-Bilder und Klingeltöne müssen dagegen im PDU-Modus (8 Bit) gesendet werden.

Beim Empfang einer SMS-Nachricht gibt das Endgerät gewöhnlich die Meldung +CMTI:"SM",x aus, wobei die Speicherplatz-Nummer x wiederum mit AT+CMGR=x zum Auslesen benutzt werden kann.

SMS via ISDN oder Modem senden

Für die Übergabe der Nachricht via ISDN (X.75) oder Modem ist je nach Netzbetreiber ein unterschiedliches Protokoll erforderlich, nämlich TAP (Telocator Alphanumeric Protocol) oder UCP (Universal Computer Protocol). Die folgende Tabelle zeigt die Festnetz-Zugangsdaten deutscher SMS-Center (SMSC).

GSM-Nummernblock Netz SMSC-Zugang Protokoll Dauer ca.
0151, 0160, 0170, 0171, 0175
0152, 0162, 0172, 0173, 0174
0157, 0163, 0177, 0178
0176, 0179
D1
D2
E-Plus
Viag
0171 252 1001
0172 227 8000
0177 1167
derzeit nicht möglich
TAP
UCP
TAP
-
1 s
20 s
6 s
-

Das Senden von SMS-Nachrichten via ISDN ist insbesondere bei Benutzung eines sekundengenau abrechnenden Telefon-Providers die preiswerteste Methode, da dann nur die 1...10 Sekunden Verbindungsdauer entsprechend obiger Tabelle bezahlt werden müssen. Bei einer Modem-Verbindung kommen im Schnitt etwa 15 Sekunden für das Aushandeln der Baudrate hinzu, was das Senden erheblich verteuert. Bei D2 und E-Plus wird der (eigentlich viel schnellere) Datenaustausch vom Netzbetreiber leider künstlich verlangsamt, um ISDN-Verbindungen nicht allzu billig werden zu lassen.

Für herstellerspezifische Binärdaten wie Klingel-Melodien und Logo-Bilder eignen sich nur SMSC-Zugänge mit dem UCP-Protokoll, da mit TAP nur reine Textdaten übertragen werden können. Eine Alternative ist das Senden im PDU-Modus mit einem GSM-Gerät.

Nachrichten an Kunden des entsprechenden Heimatnetzes kommen auch dann an, wenn diese sich im Ausland aufhalten (Roaming), während das Senden an Kunden ausländischer Netzanbieter erfahrungsgemäß nur sehr eingeschränkt funktioniert. Es ist leider auch nicht möglich, per Modem oder ISDN beispielsweise via D1-Zugang eine Nachricht ins D2-Netz zu senden, man erhält die TAP-Fehlermeldung "subscriber not on database". Auch der umgekehrte Weg funktioniert nicht, er liefert den UCP-Fehlercode 5 = Nummer gesperrt.

Festnetz-SMS

Seit dem Jahr 2001 bieten einige Netzbetreiber auch den Dienst "SMS ins Festnetz" an. Je nach Land ist das zugrundeliegende Prinzip allerdings unterschiedlich; zwei Beispiele:

Wenn der Anschluß, für den die SMS-Nachricht bestimmt ist, nicht beim Netzbetreiber für diesen Dienst angemeldet ist, wird die Nachricht nicht digital bzw. als Modemsignal übertragen, sondern am Telefon per Sprachsynthese vorgelesen, was allerdings bei Abkürzungen, Fachausdrücken oder Fremdworten dann oft unverständlich ist.

Die weiter oben erwähnten TAP- und UCP-Zugänge via Modem und ISDN erlauben es leider nicht, SMS-Nachrichten an Festnetz-Telefone zu senden, mit einem GSM-Endgerät ist dies jedoch möglich.

UMTS-Netze

Die ab 2002 geplanten UMTS-Netze (Universal Mobile Telecommunication System) sollen nach und nach die existenten GSM-Netze ergänzen und ablösen. Im August 2000 wurden dazu in Deutschland für 98,8 Milliarden DM sechs Frequenzgruppen an sechs Netzbetreiber versteigert. Die UMTS-Rufnummern beginnen in Deutschland mit 015x und sind 12stellig, so daß jedes Netz 100 Mio. Nummern bietet. Wahlweise können diese Nummernblöcke auch für GSM benutzt werden. - UMTS erlaubt zwei Betriebsarten:  
Rufnummernblock Netzbetreiber
0150
0151
0152
0155, 0157
0156
0159
Telefonica/Sonera
T-Mobil
Mannesmann
E-Plus
Mobilcom
Viag-Interkom
Die Tabelle rechts zeigt die Verwendung der einzelnen UMTS-Frequenzbereiche für FDD und TDD; unter Downlink versteht man die Richtung von der Basisstation zum Teilnehmer, auf den Uplink-Frequenzen sendet dagegen das Mobilgerät. Die Satelliten-Variante ist als spätere Ergänzung terrestrischer Netze vorgesehen.

Das benutzbare Modus hängt auch von der Fortbewegungs-Geschwindigkeit ab. Das schnelle TDD eignet sich vor allem für stationäre Anwendungen, wird aber wohl nur von Basisstationen in Ballungszentren unterstützt werden:
.

 
Frequenz/MHz Verwendung
1900-1920
1920-1980
1980-2010
2010-2025
2110-2170
2170-2200
TDD
FDD-Uplink
Satelliten-Uplink
TDD
FDD-Downlink
Satelliten-Downlink
Geschwindigkeit
Bitrate
Modus
bis 10 km/h
max. 2 Mbit/s
TDD
bis 120 km/h
384 kBit/s
FDD
bis 500 km/h
144 kBit/s
FDD

Damit mehrere Teilnehmer auf einem Kanal bedient werden können, wird in UMTS-Netzen W-CDMA benutzt (Wideband Code Division Multiple Access). Die Daten für jeden Teilnehmer werden mit einer festgelegten Impulsfolge überlagert und können dadurch empfangsseitig mit Korrelations-Techniken wieder regeneriert werden. Das Verfahren ist auch bei Mehrwege-Ausbreitung (Echos) relativ störsicher, die Anpassung der Übertragungs-Qualität an die momentane Teilnehmerzahl ist allerdings weniger flexibel als bei dem GSM-Verfahren TDMA (Time Division Multiple Access).

Während GSM-Basisstationen auf jeder Frequenz mit acht Zeitschlitzen arbeiten und damit bis zu acht Teilnehmer gleichzeitig bedienen können, sind es bei UMTS 16 Teilnehmer je Kanal. Durch intelligentes Verschachteln mehrerer Verbindungen sind bei Sprachanwendungen mit einer Nutzdatenrate von 8 kBit/s bei durchschnittlich 50 %iger Aktivität sogar bis zu 100 Benutzer gleichzeitig möglich. Es ist absehbar, daß UMTS-Netze allein schon wegen ihrer hohen Datenrate zahlreiche neue mobile Multimedia-Anwendungen ermöglichen werden.

Weitere Netze

Auf die im folgenden genannten Netze sei nur am Rande eingegangen, da sie entweder keine allzu große Rolle (mehr) spielen oder nur bestimmten Organisationen offenstehen.

Modacom

Das deutsche Modacom-Netz wurde von 1993 bis Anfang 2002 von T-Mobil betrieben. Es handelt sich um ein reines Datenfunknetz mit brutto 9600 Bit/s. Die Mobilgeräte senden um 417 MHz und empfangen um 427 MHz. Der Kanalabstand beträgt 12,5 kHz. Die Tarifierung erfolgt ähnlich wie bei GPRS rein volumenbasierend. Ähnliche Netze mit dem von Motorola entwickelten RD-LAP-Standard (Radio Data Link Access Protocol) gibt es auch in einigen anderen Ländern, z.B. USA und Australien. Modacom-Endgeräte können auf vier Arten (auch wechselweise) Daten senden und empfangen:

Modacom wurde u.a. vom Paketdienst UPS, vom ADAC, von der Deutschen Bahn sowie vom Außendienst der Deutschen Telekom in größerem Umfang eingesetzt. Da sich das Marketing von T-Mobil aber auf solche Großkunden konzentrierte, wurde Modacom - obwohl technisch möglich - nie auf breiter Basis für E-Mail und ähnliche Anwendungen benutzt und führte deshalb ein Nischendasein. T-Mobil empfiehlt heute die Umstellung existenter Applikationen auf GPRS und plant absehbar die Abschaltung des Netzes wegen Unrentabilität.

Mobitex

Die Gesellschaft für Datenfunk (GfD) betrieb 1996 nur wenige Monate lang ein Datenfunknetz nach dem von Ericsson entwickelten Mobitex-Standard als Alternative zum Modacom-Netz, ebenfalls um 417/427 MHz. Mobitex-Netze erfreuten sich insbesondere in den skandinavischen Ländern, aber auch in den Benelux-Staaten einer größeren Verbreitung. Nachdem sich während der Versuchsphase aber herausstellte, daß es für zwei parallel betriebene Datenfunknetze in Deutschland nicht genügend Anwender gab, stellte die GfD das Netz kurzerhand wieder ein.

Pager-Netze

Vor Einführung der GSM-Netze erfreuten sich Paging-Dienste wie Quix, Skyper und Cityruf (466 MHz) lange Zeit großer Beliebtheit. Diese Dienste werden von ihren Betreibern inzwischen aber nicht mehr vermarktet, da mit GSM-SMS etwas nahezu Gleichwertiges zur Verfügung steht und somit der Aufwand für selbständige Pager-Netze kaum noch vertretbar ist. Ein Hauptnachteil von Cityruf gegenüber SMS war, daß man zumindest grob den Aufenthaltsort des Empfängers wissen mußte, da die zu benutzende Telefon-Vorwahlnummer von der jeweiligen Rufzone abhing. Auch um das lange geplante europaweite Nachfolgesystem Ermes ist es recht still geworden, weil die Nachfrage nach reinen Paging-Systemen stark zurückging und zudem der dafür vorgesehene Frequenzbereich um 169 MHz zu Störungen im Kabelfernsehen führen kann.

nöbL-Netze

Während die obigen Netze als "öffentlicher beweglicher Landfunk" von jedermann ohne speziellen Bedarfsnachweis genutzt werden können bzw. konnten, gibt es auch im "nicht-öffentlichen beweglichen Landfunk" (nöbL) Möglichkeiten zur Datenübertragung, die auch zunehmend genutzt werden, z.B. im BOS-Funk (Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben, z.B. Polizei) sowie im Betriebsfunk. Die Datenübertragung erfolgt hier sowohl in Form kurzer Datenpakete auf den normalen Sprachkanälen (meist zur Identifikation des gerade sendenden Teilnehmers) als auch auf dafür speziell reservierten Kanälen mit 1200...9600 Bit/s.


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