Startseite : Archiv : Heft 3 : Artikel

Artikel aus Mobile Times 3

Datendienste in GSM-Netzen

Mit den GSM-Netzen steht eine flächendeckende, sicher funktionierende Infrastruktur zur Verfügung, die von hunderttausenden Sprachteilnehmern mitfinanziert wird. Es ist daher unschwer vorauszusehen, dass sich die Marktnische Datenübertragung bald erweitern wird und eine attraktive Möglichkeit für eine Vielzahl von Anwendungen bietet.

Geschwindigkeit ist ein Problem, aber es ist nicht das einzige, wenn es um die Datenübertragung bei GSM geht. Der folgende Artikel soll zeigen, dass der Datendienst im GSM dennoch ein interessantes Thema ist. Was hier für GSM 900 gesagt wird, gilt im wesentlichen auch für GSM 1800.

Natürlich wünscht sich der mobile Anwender einer Datenkommunikation höchstmögliche, ungestörte Bandbreite zu geringsten Kosten. Aber Kosten sind relativ, daher ist zunächst nach den Alternativen zu fragen. Als billigste Alternative gilt, auf die mobile Anbindung zu verzichten, und den Notebook im Büro ans Firmennetz anzuschliessen.

Sehr kostengünstig fährt auch, wenn der Aussendienstmitarbeiter sein Modem beim Kunden ans Telefon anschliesst, und dieser die Telefongebühr übernimmt. In der Praxis dürfte dieses Ansinnen aber eher die Ausnahme sein. Öffentliche Datenfunksysteme? Es gibt sie zwar - aber nicht überall. Also doch GSM? Ja, durchaus.

Mit einer Übermittlungsleistung von 9600 Bit pro Sekunde (bps) lässt sich einiges bewirken, insbesondere gut faxen und auch längere Dateien sinnvoll übertragen - wenn die 9600 bps ehrlich sind. Der GSM-Anwender kann wählen: Gute Übertragungssicherheit (geringe Bitfehlerrate), aber reduzierter, nichtkonstanter Datendurchsatz (Nicht-Transparent) oder hohe Bitfehlerrate, aber dafür verzögerungsfrei und bei voller Geschwindigkeit (Transparent). Je nach Anwendung ist eines der beiden Verfahren vorzuziehen. Faxverkehr verträgt zum Beispiel hohe Bitfehlerraten, weil übergeordnete Protokollschichten dafür sorgen, dass trotzdem etwas Lesbares zum Empfänger gelangt. Die grosse Redundanz im geschriebenen Text und in Bildern hilft da kräftig mit. Anders beim File-Transfer, besonders wenn kein geeignetes Fehlerkorrekturverfahren von den Datenendgeräten verwendet wird. Da geht mit transparenter Übertragung gar nichts.

Radio Link Protocol

Die «Erfinder» von GSM haben rechtzeitig vorgesorgt, und mit dem Radio Link Protocol (RLP) in der OSI-Schicht 2 ein Hilfsmittel eingebaut, das die Eigenheiten eines Funknetzes berücksichtigt. Das RLP enthält eine zusätzliche Fehlerkorrektur sowie ein Rückfrageverfahren, das die Bitfehlerrate auf rund 10-8 bringt. Dies setzt allerdings eine so gute Verbindung voraus, dass das RLP einen Roh-Datenstrom mit einer Fehlerrate in der Grössenordnung von einem Promille bekommt. Der Nicht-Transparent-Modus ist bei GSM gleichbedeutend mit Radio Link Protocol.

Das RLP ist in der ETS 300 563 (GSM 04.22) spezifiziert und weist einige einstellbare Parameter auf, durch die der Anwender die Übertragung für seine speziellen Anforderungen optimieren kann. In der Phase 2+ der GSM-Spezifikation kommt eine neue Version des RLP. Diese wird auch für die Anwendung bei High Speed Circuit Switched Data (HSCSD), dem zukünftigen schnelleren Datenübertragungsverfahren, das mehrere physikalische Kanäle (Zeitschlitze) zusammenfasst, geeignet sein.

Damit wird es in Hinkunft möglich, bis zu 57,6 Kilobit pro Sekunde (kbps) ohne Komprimierung zu übertragen. Die teilweise jetzt schon genannten höheren Datenraten beruhen auf Komprimierungsverfahren und sind daher nicht vergleichbar.

Voll Nicht-Transparent

Beide in Österreich derzeit in Betrieb befindlichen Netze bieten übrigens die Nicht-Transparente Übertragung an - dies nicht nur bei 9600 bps, sondern auch bei 2400 und 4800 bps. Das RLP wird zwischen dem mobilen Endgerät und der sogenannten Interworking Unit (IWU), die im betroffenen Mobile Switching Centre (MSC) enthalten ist, gefahren. Ist die Gegenstelle der Datenübertragung ein analoges Modem, enthält die IWU auch das dazu passende Modem wie für V.32.

Der jeweils aktuelle Stand der angebotenen Trägerdienste, Modems etc., lässt sich unter
http://www.mobilkom.at/mobilkom/service/data.html
und
tks@maxmobil.at
abrufen bzw. erfragen.

Das RLP bietet, wie schon erwähnt, keinen konstanten Durchsatz. Können die Datenendeinrichtungen daher nicht mittels Flusskontrolle wie XON und XOFF gesteuert werden, kommt es zu einem Überlauf der Zwischenspeicher, und die Verbindung muss abgebrochen werden. Solche Zwischenspeicher sind sowohl im Mobilgerät, das Nicht-Transparente Datenübertragung unterstützt, als auch in der IWU vorgesehen.

Das RLP alleine kann die Übertragung nicht steuern. Dazu bedarf es eines weiteren Protokolls, des sogenannten Layer-2-Relais. Auch dieses ist in der OSI-Schicht 2 angeordnet, liegt sozusagen unterhalb des RLP und ist für die Flusskontrolle zuständig.

Die Swisscom unterstützt ansynchrone Datenübertragung mit 1200, 2400, 4800 und 9600Bit pro Sekunde, sowie Faxübertragung der Gruppe 3. Nähere Details finden sich auf der Homepage der Swisscom unter
http://www.swisscom.com/gd/services/mobile_com/mobile_com_de/

Funk-ISDN

Eigentlich ist GSM eine auf die Eigenheiten der Funkübertragung angepasste Variante des ISDN. Dementsprechend heisst die Funkverbindung Um-Schnittstelle und der Nutzkanal (beim ISDN 64 kbps) Bm-Kanal. Für die Datenübertragung mit 9,6 kbps verfügt der Bm-Kanal über eine Nettoübertragungsrate von 12 kbps, für 4,8 kbps eine solche von 6 kbps. Für Sprache stehen übrigens 13 kbps zur Verfügung.

Die Unterschiede basieren auf den verschiedenen Verfahren der Codierung und Bitratenanpassung. Diese «logischen» Kanäle werden durch entsprechende Codierung erst auf die «physikalischen» Kanäle aufgebracht.

Eine Anwenderübertragungsrate von 9,6 kbps wird damit bei der Funkübertragung zu 22,8 kbps. Mit anderen Worten: Weniger als die Hälfte der gesendeten Bits stehen dem Anwender zur Verfügung, der Rest wird zur Aufrechterhaltung der Übertragungsqualität gebraucht. Dies regt natürlich die Entwickler an, aus dem vorhandenen Rohmaterial an Übertragungsgeschwindigkeit für den Nutzer noch mehr herauszuholen (siehe auch «HSCSD» weiter oben).

Auch die Strecke vom MSC zum anderen Teilnehmer ist betrachtenswert. Bei einem Mobilteilnehmer ist die Sache recht einfach. Die MSCs sind untereinander mit schnellen Digitalverbindungen vernetzt. Die Einrichtungen sind also alle vorhanden; durch entsprechende Bitratenadaption kommen die Daten beim fernen Mobilteilnehmer wieder so an, wie sie gesendet wurden.

Zum Drahtteilnehmer

Anderes tritt ein, wenn ein Drahtteilnehmer angesprochen wird. Hier unterscheidet man zwischen 3,1 kHz Audio, also der Modemübertragung im Sprachband, und Unrestricted Digital Information (UDI). Letzteres ist die rein digitale Übertragung zu ISDN-Datenendgeräten mit der Bitratenadaption nach V.110. Übrigens ist auch das RLP ein Ableger von V.110, allerdings mit kleineren Blöcken (60 Bit gegenüber 80 Bit).

Teledienst und Trägerdienst

Im ISDN sind die Begriffe Teledienst (Teleservice) und Trägerdienst (Bearer Service) gebräuchlich und wurden ins GSM übernommen. Bei Telediensten wie Sprache ist alles - gewisse Eigenschaften der Endgeräte eingeschlossen - spezifiziert. Trägerdienste sind hingegen zwischen Schnittstellen definiert.

Alle Teledienste bauen auf Trägerdiensten auf, sind in der nächsthöheren OSI-Schicht zusätzlich definiert. Neben Sprache, Notruf und SMS ist im GSM auch Telefax Gruppe 3 als Teledienst definiert. Dies hat den Vorteil, dass die Mobilnetze auf gewisse Eigenarten der Faxübertragung entsprechend Rücksicht nehmen. Beim Drahttelefon ist es ja umgekehrt: Hier wurde der Faxdienst an die Möglichkeiten des Analogtelefonnetzes angepasst. Die Fax-Teledienste TS 61 und 62 sind sowohl für Transparent als auch für Nicht-Transparent spezifiziert.

Die Trägerdienste dienen einerseits den Netzbetreibern selbst, um die Teledienste aufsetzen zu können, andererseits werden sie den Nutzern für Datenübertragung auch direkt angeboten. In Österreich bieten max.mobil und die Mobilkom und in der Schweiz die Swisscom diese Dienste mit einer eigenen Rufnummer - unterschiedlich von der Sprachtelefonnummer - an. Dies ist aber kein Muss. Wie im ISDN haben die einzelnen Dienste auch beim GSM eigene Diensterkennungen, so dass nur zum jeweiligen Dienst passende Endgeräte ansprechen bzw. einen ungeeigneten Dienst abweisen.

Service der Netzbetreiber

Nicht nur bei der Nummernvergabe, auch sonst räumen die Spezifikationen den Netzbetreibern viele Möglichkeiten ein, Datendienste attraktiv zu gestalten. So könnten beispielsweise SIM-Karten ausgegeben werden, die nur Datendienste erlauben. Niedrige Gebühren für die Nutzung des Datendienstes von Handy zu Handy innerhalb des Bereichs eines Base Station Controller (BSC) oder einer MSC wären ein besonderer Anreiz für nur lokal tätige Nutzer.

Die nächsten Monate werden zeigen, wieweit die Netzbetreiber bereit sind, auf die Bedürfnisse einer kommerziellen Nutzerschicht einzugehen, und die Datendienste attraktiv zu vergebühren. Derzeit gelten die netzinternen Billigtarife für die Datenübertragung noch nicht - dies, obwohl der Aufwand für die netzinterne Datenübertragung nicht höher ist als für die Sprachübertragung.

Die Zukunft

Über die noch nicht in Betrieb befindlichen neuen Systeme der Phase 2+ wie HSCSD, General Packet Radio Service (GPRS) und Packet Data on Signalling channels (PDS) wird MOBILE TIMES demnächst berichten.

Mit den GSM-Netzen steht eine flächendeckende, sicher funktionierende Infrastruktur zur Verfügung, die von hunderttausenden Sprachteilnehmern mitfinanziert wird. Es ist daher unschwer vorauszusehen, dass sich die Marktnische Datenübertragung bald erweitern wird und eine attraktive Möglichkeit für eine Vielzahl von Anwendungen bietet. Es sind bei jedem einzelnen Projekt technische Detailprobleme zu lösen. Auch kleine Unternehmen können spezielle - auf die Bedürfnisse ihrer Kunden zugeschnittene - Lösungen entwickeln und dabei eine echte Wertschöpfung erbringen.

Die Geschichte der Datenübertragung im GSM hat gerade erst begonnen. Freuen wir uns auf die Fortsetzung!

Fritz Schüller/fwk

Im Text verwendete Abkürzungen

Letzte Überarbeitung: Montag, 3. Mai 2004 Text © 1998 by Mobile Times; HTML © 2000-2004 by Mobile Times