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GSM - Global System for Mobile Communications

Im Jahr 1982 wurde vom CEPT eine Arbeitsgruppe mit dem Namen "Groupe Spéciale Mobile" ins Leben gerufen, mit der Aufgabe eine Spezifikation für ein europäisches Mobilfunksystem zu erarbeiten. Nachdem die Zuständigkeit für GSM mehrmals wechselte und die Spezifikation weltweiten Erfolg hatte, wurde aus GSM die Bezeichnung "Global System for Mobile Communications" bzw. zu Deutsch Globales System für mobile Kommunikation.
GSM sollte alle analogen Mobilfunknetze ersetzen. Im Jahr 1987 fiel dann auch die Entscheidung zu Gunsten der digitalen GSM-Technik. Im Sommer 1992 gingen die ersten GSM-Mobilfunknetze im Frequenzbereich um 900 MHz an den Start. Etwas später kam dann die Technik für ein GSM-1800 im Frequenzbereich um 1800 MHz hinzu, das unter der Bezeichnung DCS-1800 bekannt ist.
Im Laufe der Zeit wurde GSM ständig weiterentwickelt. Es handelt sich also um einen kontinuierlichen Standardisierungsprozess. Im Jahr 2000 wurde GSM an das 3GPP übergeben, die für verschiedene Mobilfunk-Spezifikationen verantwortlich sind, zu denen auch UMTS und LTE gehören.

GSM in Deutschland

Einrichtungsbeginn: 1991 (Probebetrieb), Start im Sommer 1992
Einsatzgebiet: Deutschland, europaweites Roaming
Übertragung: Sprache und Signaldaten digital
Endkapazität: ca. 10 Millionen Teilnehmer
Standard: GSM-900

Technische Merkmale

Übertragungsverfahren: TDMA (Time Division Multiple Access)
Frequenzbereich (Oberband): 935 ... 960 MHz
Frequenzbereich (Unterband): 890 ... 915 MHz
Kanalabstand: 250 kHz
Kanäle pro Cluster: 100 (durch Zeitmultiplex sind auf jedem Kanal 8 Verbindungen/Gespräche möglich)

GSM-Systeme und Frequenzbereiche

System Name Frequenzen Einsatz
GSM-900 Global System for Mobile Communications 890...915 MHz (Uplink)
935...960 MHz (Downlink)
D-Netze in Deutschland
GSM-R Global System for Mobile Communications 876...880 MHz (Uplink)
921...925 MHz (Downlink)
Bahnfunk
DCS-1800 Digital Communication System 1710...1785 MHz (Uplink)
1805...1880 MHz (Downlink)
E-Netze in Deutschland
PCS-1900 Personal Communication System 1850...1910 MHz (Uplink)
1930...1990 MHz (Downlink)
Netze in den USA

GSM-900-Systeme funken in den Hauptfrequenzbändern 890 bis 915 MHz (Upload) und 935 bis 960 MHz (Downlink). Diese Frequenzen werden von den D-Netzen in Deutschland genutzt. Zusätzlich gibt es die Erweiterungs-Frequenzbänder 880 bis 890 MHz und 925 bis 935 MHz. Für den Bahnfunk GSM-R sind die Frequenzen 876 bis 880 MHz und 921 bis 925 MHz reserviert.
Die DCS-1800-Systeme funken in Frequenzbändern 1710 bis 1785 MHz und 1805 bis 1880 MHz. Diese Frequenzen werden von den E-Netzen in Deutschland genutzt. Im Jahr 1999 haben die D-Netz-Betreiber zusätzliche Frequenzbereiche für DCS-1800 erworben um Engpässe in den GSM-900-Frequenzbereichen auszugleichen und in Gegenden mit hoher Mobilfunklast mehr Kapazität zur Verfügung zu haben.
Da es sich bei GSM-900 und DCS-1800, bedingt durch die unterschiedlichen Frequenzbereiche, um unterschiedliche Techniken handelt, sind Dualband-Handys für die Nutzung beider Frequenzbereiche nötig. In der Regel sind alle in Deutschland verkauften GSM-fähigen Handys auch Dualband-fähig.

Das GSM/GPRS/EDGE-Mobilfunknetz (2G) wird in den nächsten Jahren verkleinert werden. Zu einer Abschaltung wird es jedoch auf längere Zeit nicht kommen, weil zu viele Geräte auf das 2G-Netz angewiesen sind. Geht der Bedarf hier zurück, werden dadurch Frequenzen für 3G (UMTS) und 4G (LTE) frei.

Datenübertragung im GSM-Mobilfunknetz

Das GSM-Mobilfunknetz eignet sich grundsätzlich nicht zur Datenübertragung. Die Übertragungsraten sind zu niedrig, da die Übertragungstechnik und das Modulationsverfahren auf die Übertragung von Sprache ausgelegt ist. GSM sieht zwar ein Verfahren für eine leitungsvermittelte Datenübertragung vor, es ist allerdings nicht besonders schnell.
Zur Verbesserung der Datenübertragung über GSM wurden verschiedene Verfahren eingeführt. Z. B. das Verbindungsprotokoll X.75 zur Beschleunigung des Verbindungsaufbaus. Es ist bereits als ISDN-Verbindungsprotokoll bekannt. Weiterhin das digitale Datenformat V.110, das aber nur zögerlich von den Netzbetreibern umgesetzt wurde. Im GSM-Standard wurde mit V.42bis eine Datenkompression nur für die Luftschnittstelle zwischen Mobilfunktelefon (MS) und Basisstation (BTS) eingeführt. Alle diese Verfahren waren gut gemeint, brachten aber nur punktuelle Verbesserungen. Die grundlegenden Nachteile, der auf Sprache ausgelegten Übertragung, waren dadurch nicht auszugleichen.
Im Zeitalter des Internets und der uneingeschränkten Mobilität wurden dem Mobilfunkstandard GSM Erweiterungen hinzugefügt, die die Übertragungsraten bei der Datenübertragung erhöhen sollten. Die Standards sind HSCSD, GPRS und EDGE. Die konsequente Weiterentwicklung der mobilen Datenübertragung ist UMTS mit HSPA und HSPA+, sowie LTE und LTE Advanced (LTE-A).

GSM-Technik

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