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Global System for Mobile Communications (GSM).

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Fehlerschutzmechanismen

Die Datenübertragung über den Funkweg ist um einiges fehleranfälliger als die Kabelverbindungen im Festnetz. Gerade bei digitalen Daten kann das zu erheblichen Problemen führen, da bereits einige fehlerhafte Bits eine erhebliche Beeinträchtigung der Übertragungsqualität bedeuten können. Aus diesem Grund wird in GSM-Netzen ein großer Aufwand für den Fehlerschutz betrieben.

Zunächst wird das 260 Bit große Datenpaket eines 20 ms-Blocks gemäß der Wichtigkeit der Daten in drei Klassen unterteilt (siehe Bild 6): 50 sehr wichtige Bits, 132 wichtige Bits und 78 weniger wichtige Bits. An die sehr wichtigen Bits wird eine Prüfsumme (CRC) von drei Bits und an die wichtigen Bits noch vier Abschlussbits angehängt, um Fehler erkennen zu können. Die so entstandenen 189 Bits werden nun einem Faltungskodierer unterzogen, der den Datenumfang durch Einfügen von Redundanz verdoppelt. Die als weniger wichtig deklarierten Bits werden dann ohne Fehlerschutz dem codierten Datenblock angehängt. So entstehen aus den 260 Bits (entsprechen einer Datenrate von 13 kBit/s) insgesamt 456 Bits, was einer Datenrate von 22,8 kBit/s entspricht.

Durch dieses Verfahren lassen sich jedoch lediglich 25 Prozent der Fehler erkennen und beheben. Deshalb werden im wesentlichen noch zwei weitere Techniken verwendet.


Bild 6: Kanalcodierung

Übertragungsfehler haben die Tendenz sowohl zeitlich als auch auf bestimmten Frequenzen gehäuft aufzutreten. Die sogenannte Bitverspreizung (Bit-Interleaving) verteilt die 456 Datenbits über einen längeren Zeitabschnitt (40 ms) und versucht ursprünglich benachbarte Bits möglichst weit auseinander zu bringen, um damit bei zeitlichen Übertragungsfehlern den Ausfall ganzer Datenblöcke zu verhindern. Treten auf einer Frequenz vermehrt Fehler auf, so besteht zusätzlich die Möglichkeit zwischen verschiedenen Frequenzen zu wechseln (Frequenzsprungverfahren), um so den Störungen zu entgehen.

Als weiteren Schutz besitzt jeder Datenübertragungsburst in der Mitte eine immer gleich bleibende Trainingsbitfolge mit deren Hilfe die Art der Fehler erkannt werden kann, um sie dann gezielt beseitigen zu können.

Wenn all dies nichts nützt, dann kann sich das System auf der Empfangsseite noch mit einem aus der CD-Technik bekannten Trick behelfen:

Ist das empfangene Datenpaket nicht wiederherstellbar, so wird es schlicht ignoriert und stattdessen der Parametersatz des letzten Sprachrahmens verwendet. Technisch bewirkt dies eine Interpolation der Ausgangswerte, die subjektiv kaum bemerkbar ist. Erst nach 320 ms kontinuierlich falschem Sprachrahmen wird der Ausgang komplett stumm geschaltet.

Sicherheitsaspekte

Wie bei allen Kommunikationssystemen hat auch bei GSM die Sicherheit der Gesprächspartner vor unbefugtem Eingriff Dritter in die Verbindung einen hohen Stellenwert. Bei GSM-Systemen stellt hauptsächlich die Funkverbindung zwischen den MS und den BTS einen Schwachpunkt dar, da hier prinzipiell jeder, der über eine entsprechende Ausrüstung verfügt, die Signale empfangen kann. Daher wird gerade in diesem Abschnitt ein besonderes Augenmerk auf die Datenverschlüsselung gelegt.

 

  
Bürgerliches Gesetzbuch BGB
von Helmut Köhler
Siehe auch:
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