Globales System für mobile Kommunikation (GSM)
Was ist GSM?
GSM, die Abkürzung für Global System for Mobile Communications (Globales System für mobile Kommunikation), ist ein von dem Europäischen Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI) entwickelter Standard in der mobilen Kommunikation, der einen Wendepunkt in der Evolution von 2G-Digitalzellnetzen darstellt. Diese weltweit angenommene Technologie hat die Dynamik der globalen Kommunikation neu definiert und den Grundstein für die heutige Landschaft der Mobilfunkindustrie gelegt. GSM ist sowohl ein technischer Standard als auch eine von der GSM Association überwachte Marke, die die gemeinsamen Anstrengungen von Mobilfunknetzbetreibern verkörpert.
Ursprung und Wachstum von GSM
Die Wurzeln von GSM reichen nach Europa zurück, wo es konzipiert und gefördert wurde. Anfang der 1980er Jahre entstand das Komitee Groupe Spécial Mobile (GSM) unter dem Dach der Konferenz der europäischen Post- und Telekommunikationsverwaltungen (CEPT). Mit dem Auftrag, ein einheitliches Zellfunksystem für Europa zu entwickeln, spielte dieses Komitee eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Entwicklung von GSM. Schließlich ging die Aufsicht über GSM auf das ETSI über, was seine Expansion zu einem globalen Phänomen katalysierte.
Das Jahr 1991 markierte einen bedeutenden Meilenstein, als Finnland als erste Nation GSM kommerziell annahm und damit eine beispiellose Erfolgsgeschichte einläutete. Mit seiner außergewöhnlichen Interoperabilität und globalen Roaming-Fähigkeit gewann GSM schnell an Zugkraft und wurde zur führenden Mobilfunktechnologie weltweit, die konkurrierende Standards übertraf.
Verständnis der GSM-Technologie
Die Einführung von GSM markierte einen bedeutenden Schritt von den analogen Mobilfunknetzen der ersten Generation (1G) hin zu einer digitalen Ära und brachte eine verbesserte Sprachqualität, höhere Kapazitäten und verstärkte Sicherheitsmaßnahmen mit sich. Die Umstellung auf digitale Technologie durch GSM führte nicht nur zu klareren Anrufen, sondern optimierte auch die Nutzung des Spektrums. Darüber hinaus erleichterte GSM nicht nur Sprachanrufe, sondern ermöglichte auch Datenkommunikation und Dienste wie Fax, E-Mail und mobiles Internetbrowsen.
Die Weiterentwicklung von GSM überstieg die Grenzen von 2G und führte zu höheren Datenraten und anspruchsvolleren Diensten. Diese Fortschritte ebneten den Weg für die Einführung von 3G (UMTS) und folgenden Iterationen wie 4G (LTE) und 5G (NR), die jeweils auf dem Fundament aufbauten, das von GSM und seinen Nachfolgern gelegt wurde.
Internationale Zusammenarbeit und Einsatz
Die Entstehung von GSM verkörpert den Geist internationaler Zusammenarbeit und politischer Unterstützung. Im Jahr 1987 unterzeichneten europäische Nationen in Kopenhagen ein Memorandum of Understanding, in dem sie sich verpflichteten, ein standardisiertes Zellularsystem für Europa zu entwickeln. Diese Vereinbarung legte den Grundstein für die Standardisierung von GSM und ebnete den Weg für seinen globalen Aufstieg.
Innerhalb des ETSI arbeiteten verschiedene Ausschüsse und Arbeitsgruppen zusammen, um die technischen Spezifikationen für GSM auszuarbeiten, mit Beiträgen von Experten aus dem gesamten Telekommunikationsbereich. Die unerschütterliche politische Unterstützung von europäischen Regierungen war entscheidend für die Annahme und Implementierung von GSM auf verschiedenen Kontinenten.
Netzwerkarchitektur und Frequenzzuweisung
GSM-Netzwerke verfügen über eine komplexe Architektur, die aus Subsystemen und Komponenten besteht, die eine nahtlose mobile Kommunikation orchestrieren. Das Base Station Subsystem (BSS) verwaltet die Funk-Schnittstelle zwischen mobilen Geräten und dem Netzwerk und beherbergt Komponenten wie Base Transceiver Stations (BTS), die die Signalübertragung erleichtern.
Das Network and Switching Subsystem (NSS) regelt die Anrufsteuerung, die Mobilitätsverwaltung und das Netzwerk-Switching und umfasst Elemente wie Mobile Switching Centers (MSC) und Home Location Registers (HLR) für die Anrufweiterleitung und die Verwaltung von Abonnenten.
GSM arbeitet in verschiedenen Frequenzbändern, die in unterschiedlichen Regionen variabel zugewiesen werden. Vorwiegend nutzt GSM die 900 MHz- und 1800 MHz-Bänder, ergänzt durch Bänder wie 850 MHz und 1900 MHz in spezifischen Regionen. Diese Spektrumszuweisung gewährleistet eine optimale Spektrumsnutzung und ermöglicht den weitverbreiteten Einsatz von GSM-Netzwerken, reguliert durch nationale Behörden und internationale Organisationen wie die Internationale Fernmeldeunion (ITU).
| GSM-Band | Frequenz (MHz) | Kanalnummern | Kanalnummern | Kanalnummern | Regionale Einsatzgebiete |
|---|---|---|---|---|---|
| E-GSM-900 | 900 | 880.0 – 915.0 | 925.0 – 960.0 | 0–124, 975–1023 | APAC, EMEA |
| R-GSM-900 | 900 | 876.0 – 915.0 | 921.0 – 960.0 | 0–124, 955–1023 | APAC, EMEA verwendet für GSM-R |
| DCS-1800 | 1800 | 1710.2 – 1784.8 | 1805.2 – 1879.8 | 512–885 | APAC, EMEA |
| PCS-1900 | 1900 | 1850.2 – 1909.8 | 1930.2 – 1989.8 | 512–810 | CALA, NAR |
Quelle: GSM-Frequenzbänder – https://en.wikipedia.org/wiki/GSM_frequency_bands
Erbe und Kontinuität
Während die Mobiltechnologie fortschreitet, werden ältere Standards wie GSM von Netzbetreibern weltweit allmählich ausgemustert. Viele Betreiber haben begonnen, GSM-Netzwerke abzuschalten, um Platz für neuere Technologien wie 4G und 5G zu machen.
Dennoch hält das Erbe von GSM durch seine Nachfolger an, die Fortschritte in Datengeschwindigkeiten, Latenz und Dienstangeboten unterstützen. Zudem hallt GSMs Einfluss in der allgegenwärtigen Verwendung von SIM-Karten wider, die zusammen mit GSM eingeführt wurden und in modernen mobilen Geräten nach wie vor verbreitet sind.
Sicherheitsmaßnahmen in GSM
GSM wurde mit einer Vielzahl von Sicherheitsvorkehrungen ausgestattet, um die Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität der Kommunikation zu gewährleisten. Diese Vorkehrungen umfassen kryptografische Algorithmen, die sowohl Sprach- als auch Datenverkehr verschlüsseln, um unbefugten Zugriff und Abhörversuche zu verhindern.
Obwohl im Laufe der Zeit Schwachstellen aufgetreten sind, setzen die Beteiligten sich weiterhin dafür ein, die Sicherheit der GSM-Netze zu verbessern. Strategien hierfür umfassen die Implementierung robuster kryptografischer Algorithmen, die Verbesserung von Authentifizierungsmechanismen sowie die Einführung von Sicherheitsstandards und -protokollen. Die Sicherstellung der Sicherheit von GSM-Netzen bleibt jedoch eine kontinuierliche und komplexe Aufgabe.
Referenzen
- GSM Association
- European Telecommunications Standards Institute
- Haug, Thomas. GSM and Personal Communications Handbook. Artech House, 1998
- ITU Radio Regulations
- 3GPP Technical Specifications