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Der Telekommunikationsmarkt lässt sich in fünf, respektive sechs Teilnehmerblöcke aufgliedern. Die Basis bildet die Informationstechnologie mit den entsprechenden Grundlagen und Entwicklungen in den Bereichen Übertragungsverfahren, Codierung, Leitungstechnik und Vermittlungstechnik. Das Telekommunikationsunternehmen als nächster Teilnehmerblock baut seine Netzwerke auf Basis der Informationstechnologie auf und stellt die gebildete Infrastruktur den Teilnehmern eines Telekommunikationssystems zur Verfügung. Dabei unterliegt es staatlichen sowie internationalen Aufsichten, die wie die Regulierungsbehörde bestimmte Bereiche des Telekommunikationsunternehmens überwachen. Als weiterer Teilnehmerblock lassen sich diejenigen Hersteller von Kommunikationstechnologie herausstellen, die ihre Produkte auf Basis der Informationstechnologie herstellen und sie den Telekommunikationsunternehmen sowie den Teilnehmern zur Verfügung stellen. Der sechste Teilnehmerblock wird gebildet von den Standardisierungskomitees, deren Ziel es ist, offene, herstellerunabhängige Standards im Bereich der Telekommunikation zu setzen, um einen einfachen Austausch von Informationen zwischen heterogenen Netzen zu ermöglichen. Hier finden sich Organisationen wie die ISO, IEEE oder die ITU-T wieder.
Abbildung 2: Struktur des Telekommunikationsmarktes
Bei den Übertragungsmedien differenziert man die Transportmedien in leitergebundene metallische wie Koaxial, Twisted Pair oder Kupfer, und in nichtmetallische wie Glasfaser sowie nicht leitergebundene wie Funk, Laser und Infrarot, deren Übertragungsmedium die Luft darstellt. Zur Übertragung von Informationen haben sich zwei Übertragungsverfahren durchgesetzt, nämlich die analoge und die digitale Übertragung.
Analoge Signale wie Spannungswerte sind Darstellungen einer physikalischen Größe in Abhängigkeit von der Zeit. Der Zeitablauf und damit die Änderung der dargestellten physikalischen Größe erfolgt dabei kontinuierlich. Die Signalleistung, die sich mit dem Quadrat der Amplitude ändert, gibt hier z.B. Auskunft über die Lautstärke einer Kommunikation. Bei der digitalen Übertragung werden diskrete Signalzustände übertragen. Ein digitales Signal stellt immer die aktuelle physikalische Größe in Form ganzer Zahlen in einem beliebigen Zahlensystem dar. Sprachkommunikation lässt sich daher als eine Aneinanderreihung von aktuellen Werten verstehen.
Aktuelle Übertragungssysteme können für die Übertragung analoger wie auch digitaler Informationen ausgelegt sein. So ist das Fernsprechnetz noch heute in vielen Bereichen analog. Für den Übergang zwischen analog und digital, also von kontinuierlichen in diskrete Signale, werden hierbei besondere Modulationsverfahren genutzt, um die entsprechenden Signale anzupassen. Als Modulationsverfahren hat sich in der Vergangenheit PCM (Pulse Code Modulation) durchgesetzt, bei dem aus einem analogen Signal durch Abtastung und Quantisierung ein digitaler Bitstrom erzeugt wird.
Um die Übertragungsverfahren hinsichtlich der Kapazitäten des Übertragungsweges zu optimieren, werden zur Übertragung von Signalen bestimmte Multiplexingverfahren zur Nutzung von Mehrfachzugriffen genutzt. In analogen Netzen hat sich hierbei FDM (Frequency Division Multiplexing) durchgesetzt, mit dem durch Frequenzmodulation mehrere Signale über ein Übertragungsmedium übermittelt werden. Hierbei wird eine Frequenzbreite in einzelne, unterschiedliche Frequenzbänder unterteilt. Durch FDM lässt sich so eine Bandbreite von 200 Mhz in 124 unabhängige Kanalfrequenzen aufteilen.
In digitalen Netzen hat wird primär das TDM-Verfahren (Time-Division-Multiplexing) verwendet. Hierbei wird das Ziel verfolgt, dass zwar zur Übertragung die gesamte Bandbreite zur Verfügung steht, dabei jedoch für jeden Teilnehmer nur ein festegelegtes Zeitintervall (Zeitschlitz) zur Verfügung steht.
Eine Realisierung von Übertragungen in Zeitschlitzen findet man z.B. in dem ATM-Protokoll, welches auf der kontinuierlichen Vermittlung von 53-Byte-Zellen basiert, wieder. Dort werden die Zellen nach ihrer Ankunft von einer Multiplexingeinheit asynchron in das Zielnetz geleitet. Jede Zelle nimmt einen Zeitschlitz in Anspruch. Erreichen mehrere Zellen zugleich die Multiplexingeinheit, so werden diese in einer Warteschlange (FIFO-Prinzip) gespeichert und der Reihe nach abgearbeitet. Ist die Warteschlange leer, so werden bis zum Erreichen weiterer Zellen Leerzellen übertragen. Eine ATM-Zelle lässt sich in 48 Bytes Nutzinformationen und 5 Bytes Headerinformationen aufteilen.
Abbildung 3: zellulare Übertragung am Beispiel von ATM
Im Zuge von Optischen Netzen ist weiter als Übertragungsverfahren WDM (Wavelength Division Multiplexing) zu nennen, welches dem Grundsatz des Multiplexing folgt. Dabei werden mehrere optische Signale auf einer Faser kombiniert. Bei der WDM-Übertragung wandeln lichtemittierende Dioden oder Laser die elektrischen Signale in Lichtsignale einer bestimmten Wellenlänge (entspricht jeweils einer Farbe) um. Ein entsprechendes Koppelelement führt anschließend die Signale der einzelnen Kanäle, z.B. auf dem Transportmedium Glasfaser, zu einem optischen Multiplexingsignal zusammen. Am Zielsystem müssen schließlich nur noch die einzelnen Wellenlängen durch entsprechende Filtersysteme auf die einzelnen Kanäle aufgesplittet werden. Aufgrund des Umstandes, dass Lichtwellen nicht miteinander interferieren, lassen sich unterschiedliche Datenformate und Bandbreiten gleichzeitig übertragen.
Netze lassen sich nicht nur in die Bestandteile Transportmedium und Übertragungsverfahren unterteilen, sondern auch in das Vermittlungsverfahren. So sind hier vor allem die Leitungsvermittlung und die Teilstreckenvermittlung zu nennen. Bei leitungsvermittelten Netzwerken besteht eine exklusive Verbindung zwischen den Teilnehmern. Es existiert ein physikalisch durchgehender Weg zwischen den Endsystemen. Die Verbindung wird solange belegt, bis einer der Teilnehmer die Verbindung beendet. Im ökonomischen Sinne findet hier also eine Verschwendung von Ressourcen statt. Dieses Übertragungsverfahren wird vor allem bei Datenflüssen mit konstanter Bandbreitenanforderung oder hoher Empfindlichkeit gegenüber Verzögerungen zwischen aufeinanderfolgenden Datenpaketen verwendet.
Die Alternative stellt das teilstreckenvermittelte, paketorientierte Netz dar. Dabei werden Informationen in einzelne Pakete aufgeteilt und über verschiedene Routen an den Empfänger geschickt. Die Zusammensetzung der Pakete erfolgt über das Auslesen der Headerinformationen, die in jedem Paket gespeichert sind. Im Gegensatz zu teilstreckenvermittelten Netzen müssen Daten also nur dann übertragen werden, wenn ein Bedarf besteht und Ressourcen stehen hier mehreren Teilnehmern zur Verfügung. Eine Realisierung findet die Idee der paketvermittelten Kommunikation z.B. in X.25, einem von der ITU genormten Protokoll für Paketvermittlungsnetze. X.25 gehört zur Schicht vier des OSI-Schichtenmodells. Die Datenpakete haben hier eine Größe von 128 Byte. In Deutschland findet man das X.25 Protokoll in Datex-P wieder. Eine Erweiterung stellt das Frame Relay dar, bei dem auf die Fehlererkennung während der Übertragung zwischen zwei Teilnehmern verzichtet wird und erst beim Empfänger stattfindet.
Um zwei Telekommunikationsteilnehmer miteinander zu verbinden, bedarf es zunächst einer einfachen Verkabelung zwischen ihnen.
Abbildung 4: einfache Punkt-zu-Punkt Kommunikation, 2 Teilnehmer
Stellt sich nun die Anforderung, mehrere Teilnehmer miteinander zu verbinden, so steigt der Verkabelungsaufwand mit jedem neuen Teilnehmer. Bei vier Teilnehmern muss z.B. jeder Teilnehmer mit jedem der drei anderen über separate Leitungen verbunden sein.
Abbildung 5: einfache Punkt-zu-Punkt Kommunikation, 4 Teilnehmer
Dieser Umstand, induziert durch die zunehmende Vernetzung der Teilnehmer miteinander, führt schließlich zu der Notwendigkeit, Vermittlungstechnologien einzuführen, um die Teilnehmerzahl weiter zu erhöhen, den Verkabelungsaufwand zu reduzieren und Vermittlungsfunktionen zu automatisieren. Historisch lässt sich die Vermittlungstechnologie auf das späte 19. Jahrhundert datieren. Damals erfand der Leichenbestatter Almon Strowger in Cansas City die erste automatische Vermittlungseinheit. Als Leichenbestatter hatte er der Geschichte nach einen Konkurrenten, der eine enge Beziehung zu der Frau hatte, die in der Vermittlungsstelle die Verbindungen manuell herstellte. Dabei soll sie alle Anrufer, die nach einem Leichenbestatter fragten, mit Strowger´s Konkurrenten verbunden haben. Aufgrund dieses Umstandes erfand Strowger schließlich eine elektromechanische, impulsgesteuerte Vermittlungseinheit.
Abbildung 6: erste Switchinghardware
Diese erste einfache Switchinghardware ermöglichte es, anhand des Pulsverfahrens die entsprechende Zielleitung zu wählen (unidirektional) und eine Verbindung zu einem von zehn Telefonen ohne manuelle Interaktion herzustellen.
Um letztlich mehr als 10 Anschlüsse zu erreichen, wurde das System schließlich erweitert. So fügte man vor das unidirektionale Stepping ein vertikales Stepping ein, um im Zuge des Two-Motion-Selectors anstelle von 10 Anschlüssen 100 Anschlüsse zu erreichen. Die erste Stelle dient immer der Vermittlung. Eine Stelle sendet die entsprechende Anzahl an Impulsen, so sendet beispielsweise die 0-Stelle (digit) 10 Pulse, um eine Verbindung herzustellen. In den folgenden Jahren wurde Strowger´s System durch ein Koordinatenschaltersystem und dann schließlich durch ein hybrides elektronisches System ersetzt, bei dem die Vermittlungstechnik ein kleines Relais benutzt, um Verbindungen herzustellen. Bei der elektronischen Vermittlung differenziert man zwischen der Schalttechnik, die die eigentliche Verbindung herstellt und der Vermittlungskontrolle, die die Verbindungen der Schalttechnik kontrolliert.
Abbildung 7: leitungsvermittelte Netzwerkarchitektur
Bei einer Kommunikation zwischen zwei Teilnehmern, wie sie bei der Sprachverbindung verwendet wird, muss zum Auf- und Abbau der Verbindung ein genauer Signalisierungsablauf befolgt werden.
Abbildung 8: Gesprächsablauf
In der Abbildung ist der Signalisierungsablauf zwischen den Teilnehmern A und B dargestellt. Dabei nimmt zunächst der Teilnehmer A eine Verbindung zu B auf. Als Netzabschlussgerät stelle man sich hierbei zwei Telefone vor, die über ein leitungsvermitteltes Netzwerk miteinander verbunden sind. Indem nun A den Hörer seines Telefons abnimmt, führt er ein Call request aus. Dabei wird der angeschlossenen Vermittlungseinheit ein Verbindungsaufbauwunsch übermittelt und ein temporärer exklusiver Zugriff auf die Leitung zwischen A und der Vermittlungsstelle gewährt. Sind entprechende Ressourcen frei und der Zugriff kann exklusiv zur Verfügung gestellt werden, antwortet das Netzwerk mit einem Proceed to send Signal. A hört hierbei einen Dauerton, der ihm suggeriert, nun in einer festen Zeitspanne die Adresse des Zielteilnehmers B zu übermitteln. Diese Adressinformation wird der Vermittlungseinheit in Form der Zielanschlussnummer übermittelt und diese wird an eine Ziffernanalysefunktion übergeben, die die angegebene Adresse an die Routingfunktion weiterleitet. Die Gesprächsanforderung wird also bis zur Zielvermittlungseinheit weitergeleitet, dort wird ein Alert Signal an das Netzabschlussgerät von B gesendet und der Leitung wird eine Belegungserkennungseinheit zugeordnet, um den Status von B abfragen zu können. Währenddessen klingelt es bei B. A wird zeitgleich ein Alert Indication (Call progress) Signal gesendet, welches ihn über den Fortschritt der Verbindungsherstellung in Form eines akustischen „Tutens“ informiert. Nimmt B nun den Hörer ab, so wird die Verbindung zwischen A und B vermittelt und die Sprachkommunikation kann beginnen. Ein Abbruch und damit verbunden die Freigabe der Verbindung kann im weiteren auf zwei Weisen erfolgen. Beim Forward Clear legt A den Hörer auf und sendet damit ein Clear Signal in das Netzwerk. Die Verbindung sowie die Gebührenerfassung wird beendet, und an B wird das Besetztzeichen gesendet. Beim Backward Clear findet der entgegengesetzte Ablauf statt.
Bei den Funknetzwerken wird die Idee der zellularen von der nicht-zellularen Übertragung abstrahiert. Bei der zellularen Variante bezeichnet man den Umkreis um eine Sende-/Empfangsstation als Zelle. Jede dieser Zellen bietet in Abhängigkeit vom Übertragungsverfahren eine Vielzahl an Kanälen an. So kann z.B. eine Bandbreite von 2 Mhz mit FDMA (frequency division multiple access) bei 20 khz pro Kanal 100 Kanäle anbieten, so dass in dieser Zelle bis zu 100 Teilnehmer simultan miteinander kommunizieren können. Um nun auch Regionen in der Umgebung abdecken zu können, bildet man eine benachbarte zweite Funkzelle usw., in der ebenfalls die gleichen Frequenzen und damit die Anzahl der Kanäle angeboten werden können. Da Funkzellen jedoch nicht millimetergenau ausgerichtet werden können, sind Überschneidungen von Signalen unausweichlich. Um dem zu begegnen, werden die 100 Kanäle z.B. in fünf Gruppen mit je 20 Kanälen aufgeteilt. Die Gruppen werden dann so verteilt, dass keine Zelle einen Zellennachbarn mit den gleichen Frequenzen derselben Fünfergruppe hat. Jede Zelle bietet zwar dann nur noch 20 Kanäle an, jedoch sind Überlagerungen gleicher Frequenzen mit anderen Signalen umliegender Zellen ausgeschlossen. Bei den angenommenen 20 Kanälen je Gruppe und bei 1000 Zellen kann man also ein Funknetzwerk aufbauen, welches es 20.000 Teilnehmern ermöglicht, parallel miteinander zu kommunizieren. Das Prinzip ist, eine Funkzelle absichtlich durch eine geringe Sendeleistung zu begrenzen, um auf diese Weise die knappen Sendefrequenzen in einer ausreichend großen Entfernung wiederzuverwenden, ohne dass sich die Frequenzkanäle überschneiden. Damit sich direkt benachbarte Zellen nicht gegenseitig stören, werden so genannte Cluster von Zellen eingeführt. Ein Cluster besteht aus einer Gruppe von n Zellen, auf die die zur Verfügung stehenden Kanäle aufgeteilt werden. Die Clustergröße n sowie der Zellradius r bilden schließlich die Basis für die Berechnung des Wiederverwendungsabstandes D, der sich wie folgt berechnen lässt :
D = √((3 n) * r)
Ein großer Wiederverwendungsabstand minimiert die Gefahr von Störungen zwischen den Zellen. Die Anzahl paralleler Teilnehmer hängt somit nicht nur von der Anzahl der Kanäle pro Zelle ab, sondern auch insgesamt von der Anzahl der Zellen in dem Gebiet. Nicht nur eine hohe Systemkapazität ist der Grund für einen zellularen Netzaufbau, auch die entfernungsabhängige Dämpfung auf dem Ausbreitungsweg zwischen Sender und Empfänger begrenzt die Größe einer Funkzelle. Die Herausforderung des Telekommunikationsunternehmens besteht darin, Zellenübergänge eines Teilnehmers ohne Abbruch der Verbindung zu ermöglichen.
Abbildung 9: zellularer Mobilfunkaufbau
Der Radius einer Funkzelle beträgt im Mittel ein bis 30 Kilometer und ist sogar in Gebäuden in Form von Mikrozellen möglich. Aufgrund inhomogener Ausbreitungsbedingungen der Funksignale und dem Zustand, dass sich aus Kreisen kein überlappungsfreies Netzwerk aufbauen lässt, werden die Zellen durch regelmäßige Hexagone dargestellt.
GSM war der erste weltweite Standard für Mobilfunktechnologie und ist noch heute Basis aktueller Funknetzwerke. Da GSM auf dem ISDN-Netz basiert, unterstützt es auch die meisten Funktionen von ISDN. Im Zuge der GSM Evolution, angefangen mit GSM Phase 1 bis zur GSM Phase 2+, werden heute folgende Dienste durch GSM erbracht :
GSM verwendet in Deutschland die Frequenzen um 900 und 1800 Mhz. Das primäre Zugriffskontrollsystem ist FDMA (Frequency Division Multiple Access) mit Trägerfrequenzen im Abstand von 200 Khz. Zur weiteren Optimierung werden die Frequenzkanäle im TDMA-Verfahren genutzt, bei dem ein Zeitrahmen von 4,615 ms in 8 Zeitschlitze eingeteilt wird. Einem Nutzer stehen abzüglich Signalisierungs- und Synchronisierungsinformationen 24,7 kbit/s zur Verfügung, von denen schließlich nur noch 1,9 kbit/s für die Steuerkanäle abgezogen werden müssen. Die Datenrate beträgt daher effektiv 22,8 kbit/s. Die Frequenzkanäle werden nur verwendet, wenn ein Gespräch stattfindet oder ein Gespräch initialisiert wird.
In einem GSM-Netz agieren eine Vielzahl von Komponenten miteinander, um eine Kommunikation zwischen Funk- und Festnetz zu ermöglichen. Kommunikationsgerät ist ein Mobilfunkgerät mit einem SIM-Chip. Der SIM-Chip dient der Personifizierung des Mobilfunkteilnehmers und enthält neben einer vom Mobilfunkbetreiber vergebenen temporären Teilnehmerkennung (TMSI) und der aktuellen Zellposition (LAI) auch einen symmetrischen Schlüssel, mit dem beim Authentifizierungsvorgang mit dem GSM-Netz eine empfangene Zeichenkette verschlüsselt und zurückgesendet wird. Der SIM-Chip ist nicht fest in ein Mobilfunkgerät implementiert, so dass mit ihm unterschiedliche Geräte betrieben werden können. Die eigentliche Identifikation des Mobilfunkgerätes erfolgt über eine statische Gerätekennung, die IMEI (International Mobile Equipment Identitiy). Die äußeren, nicht mobilen Elemente des GSM-Netzes werden auf der einen Seite von einer Vermittlungsstelle (GMSC - Gateway MSC) hin zum Festnetz und zur anderen von GSM-Funkstationen, die auch als Based Transceiver Stations (BTS) bezeichnet werden, gebildet. Die BTSs bilden als Sende- und Empfangsstationen die Mitte einer Zelle und übernehmen die Funkversorgung. Eine BTS kann bis zu drei Zellen gleichzeitig bedienen. Sie ist direkt mit einer Kontrollstation (BSC - Base Station Controller) über Glasfaser oder einem ähnlichen Übertragungsmedium verbunden. Die Kontrollstation verwaltet die Sende- und Empfangsressourcen, überwacht die Frequenzen und koordiniert den Datenverkehr von bis zu 100 angeschlossenen Zellen. Ferner kodiert sie Übertragungssignale in den entprechenden Code des Zielsystems, da sich die Sprachkodierung in den Funkzellen von denen im Festnetz unterscheidet. Als weitere Aufgabe übernimmt sie die Ratenadaption für die angebotenen Datendienste. Die Kontrollstationen sind weiter mit Vermittlungsstationen (MSC - Mobile Switching Center) verbunden, deren Aufgabe es ist, Funktionen wie Rufvermittlung, Signalwegschaltung, Handoverstrategien und Datenbankzugriffe im Zuge der Teilnehmerdatenermittlung bereitzustellen. Das MSC unterscheidet sich nur geringfügig von einer Vermittlungsstelle im Festnetz. Der bedeutende Unterschied liegt hier in der Beweglichkeit der Mobilfunkteilnehmer, die das MSC verwalten muss. Dazu hat jedes MSC eine direkte Anbindung an mindestens drei Register, die sich meist in Form von Datenbanken widerspiegeln. Dazu zählt das VLR (Visitor-Location-Register), das AUC (Authentification Center) sowie das EIR (Equipment-Identity-Register). Das VLR ist für die temporäre Speicherung von Mobilfunkteilnehmerdaten zuständig und speichert die Zelladresse (LAI), in der sich der Mobilfunkteilnehmer aktuell befindet. Weiter speichert das VLR die TMSI für den Gesprächsaufbau, die IMSI (International Mobile Subscriber Identity) als eine internationale Kennung, die Rufnummer (MSISDN), die Gesprächsrückverfolgungsnummer MSRN (Mobile Station Roaming Number) sowie Authentifizierungsdaten. Während eine TMSI nur lokale Gültigkeit hat, nämlich nur in einer Location Area (LA - logische Zusammenfassung benachbarter Zellen), gilt die IMSI international und eignet sich daher für globale Datenbankabfragen oder als Kennung für die Abwicklung von Zellübergängen (Roaming). Das VLR besitzt neben der Schnittstelle zum MSC eine weitere zum Authentifizierungsregister (AUC) und zum HLR. Das HLR speichert im Gegensatz zum VLR Teilnehmerdaten permanent. Dort sind neben der MSISDN, Informationen zum Teilnehmer und dem Dienstprofil auch eine Verknüpfung zur aktuellen VLR des Mobilfunkteilnehmers gespeichert, so dass bei der Vermittlung von Anrufen aus dem Festnetz zunächst die Abfrage des HLRs alle relevanten Informationen bereitstellt. Im Zuge des Authentifizierungsvorgangs ruft das HLR auf Anforderung des VLR Funktionen im AUC auf und speichert die entsprechend generierten Daten. Aufgrund der hohen Mobilfunkteilnehmerzahl muss das HLR entsprechend groß dimensioniert sein. Dabei wird es häufig in einzelne, nummerierte Module aufgeteilt, um die Last zu verteilen und durch Redundanzen mögliche Ausfälle von einzelnen HLRs zu kompensieren. Das HLR nimmt keine genaue Position in einem GSM-Netzwerk ein, so dass es nicht zwingend als lokales MSC-Register vorliegen muss. Es muss lediglich die Schnittstellen zu den anderen Registern bzw. MSCs aufweisen. Die HLR-Nummern lassen sich schließlich in der MSISDN- und IMSI-Nummer wiederfinden. Das Authentifizierungscenter (AUC) enthält Algorithmen sowie teilnehmerbezogene Schlüssel der Mobilfunkteilnehmer und generiert auf Anfrage vom HLR eine zufällige Zeichenkombination und verschlüsselt jene mit einem symmetrischen Schlüssel. Die verschlüsselte Zeichenkombination wird schließlich im HLR zur weiteren Überprüfung abgelegt. Das dritte Register ist das EIR, welches Informationen zu Mobilfunkgeräten speichert. Hier werden etwa fehlerhafte oder gestohlene Geräte gespeichert, die z.B. im Zuge eines Authentifizierungsvorgangs abgefragt werden können. Neben den Schnittstellen zu den Registern weist das MSC weiter eine Verbindung zur zentralen Vermittlungsstation (GMSC - Gateway MSC) auf, die als Gateway zwischen dem GSM- und dem Festnetz fungiert. Das GMSC ist somit die erste Anlaufstelle für eingehende Anrufe mit dem Zielanschluss eines Mobilfunkteilnehmers, da es die ersten Funktionen zur Wegfindung der entsprechenden Zielzelle ausführt.
Im Folgenden sei der Ablauf einer Gesprächsanforderung aus dem Festnetz mit der Zielanschlussnummer MSISDN +49 0162 20 12345 beschrieben.
Abbildung 10: Anruf aus dem Festnetz
Zunächst wird aufgrund der Länderkennung +49 (Deutschland) und der Vorwahl 0162 die Verbindungsanforderung an das entsprechende GSM-Netz des Mobilfunkbetreibers vermittelt. Dort wird die MSISDN schließlich von der GMSC zerlegt und aus der Zahlenfolge hinter der Netzbetreibervorwahl (0162) die HLR- Modulnummer ermittelt. An welcher Stelle sich die HLR-Modulnummer befindet, ist immer netzbetreiberabhängig, da die eigentliche Anschlusskennung immer erst im entsprechenden GSM-Zielnetz aufgelöst wird. In diesem Beispiel sind die ersten beiden Zahlen hinter der Vorwahl der HLR-Modulnummer entsprechend, so dass nun eine Berechtigungsprüfung mit den Daten aus dem HLR-Modul 20 durchgeführt werden kann. Dazu wird die aktuelle VLR des Mobilfunkteilnehmers aus dem HLR gelesen und der Anruf anhand der MSRN zum Ziel-MSC vermittelt. Dort fragt das MSC den Status des Teilnehmers in der VLR ab und ermittelt somit, ob der Teilnehmer erreichbar ist. Anschließend wird eine Paging-Funktion ausgeführt, bei der ein Rundruf in alle Zellen des BSCs gesendet wird und nach Antwort des Mobilfunkgerätes die Verbindung zwischen GSM-Teilnehmer und Festnetz-Teilnehmer hergestellt wird.
Bewegt sich ein Mobilfunkgerät während einer Verbindung von einer Zelle zur anderen, so ist das Ziel des Handovers, die Verbindung während des Überganges nicht zu unterbrechen. Ein Handover kann entweder durch das Mobilfunkgerät selber (DECT), das MSC oder wie im GSM-Netz realisiert, durch das MSC oder das Mobilfunkgerät induziert werden. Die Notwendigkeit eines Handovers ist vor allem gegeben bei abnehmender Signalstärke, erhöhter Bitfehlerrate bei der Übertragung, die sich mit Hilfe einer Trainingssequenz der Übertragungsbursts eruieren lässt, oder einer größer werdenden Signallaufzeit zwischen Mobilfunkgerät und BTS. Es gibt verschiedene Arten des Handovers. Das einfachste Handover findet innerhalb einer Zelle statt, dabei spricht man von einem intrazellularen Handover. Hierbei muss nur ein neuer Frequenzkanal gewählt werden, ohne dass die BTS gewechselt wird und sich die Location Area damit ändert. Ein typisches Anwendungsbeispiel ist ein Funkloch, in dem sich das Mobilfunkgerät befindet. Das intrazellulare Handover wird in der Regel vom BSC als Verwaltungseinheit durchgeführt. Aufwendiger ist ein Handover außerhalb von Zellen. Bei diesem Verfahren des interzellularen Handovers findet ein Übergang zu einer anderen Zelle im selben BSC-Raum statt. Die Verwaltung wird hierbei ebenfalls von der BSC übernommen und dem MSC gemeldet. Alternativ ist auch ein Zellübergang über die Grenzen eines BSC möglich. Hierbei unterscheidet man zwei Fälle: beim Ersten befindet sich die neue BSC im gleichen MSC-Bereich und die Vermittlung kann über das gleiche MSC weiterlaufen, beim zweiten Fall befindet sich das neue BSC in einem anderen MSC-Bereich, so dass die komplette Verbindung von einem MSC zum anderen vermittelt werden muss. Anschließend übernimmt das neue MSC die Verwaltung. Im GSM-Netz liegen sowohl für den Uplink als auch für den Downlink die Messwerte der Feldstärke und der Verbindungsqualität bei der BSC vor, um Handovers zu induzieren.
Für ein Handover gibt es verschiedene Realisierungsstrategien :
Bei der Verbindungsunterbrechung wird vor der eigentlichen Umschaltung ein neuer Frequenzkanal belegt und dem Mobilfunkgerät mitgeteilt. Die Umschaltung erfolgt jedoch erst, wenn der alte Frequenzkanal nicht mehr verwendet wird, so dass es zu einer kurzen Unterbrechung der Verbindung kommt. Hierbei wird also zu jedem Zeitpunkt nur ein Kanal auf der Luftschnittstelle belegt. Bei der Schaltung zweier paralleler Kanäle wird ein zweiter Kanal parallel zum ersten belegt, und es wird auf beiden Kanälen gesendet und empfangen. Diese Strategie hat sich vor allem bei Systemen mit Zeitmultiplexing und mobilstationsgesteuertem Handover durchgesetzt (DECT). Als dritte Alternative wird das Soft-Handover verwendet. Hierbei werden stets mehrere Kanäle gleichzeitig verwendet. Dabei werden immer die Kanäle mit den stärksten Signalpegeln gewählt und die anderen dynamisch aussortiert. Soft-Handover bietet sich vor allem bei den Systemen an, die Übertragungen über mehrere Kanäle parallel zulassen, wie es bei UMTS (CDMA-Mobilfunksystem) realisiert wird, und über entsprechend hohe Übertragungskapazitäten verfügen. Um die Notwendigkeit eines Handovers zu erkennen, ist es Aufgabe des Mobilfunkgerätes, die zur Verfügung stehenden Frequenzkanäle zu analysieren und zu speichern. Dieser Vorgang wird als erste Phase eines Handovers bezeichnet. Dabei werden vom Mobilfunkgerät ständig Messungen durchgeführt und ein Handover-Algorithmus entscheidet darüber, ob und wann ein Wechsel des Frequenzkanals erforderlich ist. Die genauen Frequenzen erhält das Mobilfunkgerät über den Common Control Channel (CCCH) von der BSC und es führt während der Übertragungspausen, die während des Zeitschlitzübertragungsverfahrens entstehen, die Messungen durch. Dazu speichert es die Ergebnisse in einer lokal gespeicherten Frequenzliste und übermittelt diese wiederum der BSC.
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