Hintergrund

So funktioniert das Telefonieren mit dem Handy

Lesen Sie, was passiert, wenn Sie mit Ihrem Handy telefonieren, wie Hand-Over funktionieren und wie komplex die Funktionen im Handynetz sind.

Von Henning Gajek / Julian Ruecker

Geht ein Kunde in einer Großstadt durch die Straßen, so werden in der Regel nach wenigen hundert Metern schon andere Sendemasten genutzt, als noch kurze Zeit zuvor. Eine Information, in welchem Mast sich das Handy eingebucht hat, hat das Netz aber nicht vorliegen, solange das Handy nicht genutzt wird. Es findet lediglich alle paar Stunden eine Überprüfung statt, ob das Handy noch verfügbar ist. Erst dann würde an das VLR und HLR die Information gegeben werden, dass ein Handy gar nicht mehr erreichbar ist, weil es keinen Empfang mehr hat. Sollte in der Zwischenzeit eine Nachricht für das Handy kommen, wird diese Information dann abgespeichert.

Allerdings: Verlässt der Kunde den Bereich eines Base Station Controllers (BSC), gibt es ein sogenanntes Location Update. Ein BSC ist in der Regel für eine zweistellige Zahl von Sendemasten zuständig. Naturgemäß verlässt man gerade bei größeren Strecken den Bereich einer BSC irgendwann einmal. Theoretisch kann dieses auch bei einem Arbeitsweg von nur einem Kilometer der Fall sein, wenn zwischen Arbeit und Büro eine BSC-Zuständigkeitsgrenze verläuft. Oftmals befindet sich der Kunde dann auch in einem neuen LAC. Diese neuen Informationen werden dann wieder neu im VLR gespeichert und das Netz kennt den neuen, groben Standort des Kunden.

Einbuchen nach mehreren Tagen oder im Ausland dauert länger

Sind UMTS und GSM an einem Standort, so stehen in der Regel zwei BTS-Schränke nebeneinander. Sind UMTS und GSM an einem Standort, so stehen in der Regel zwei BTS-Schränke nebeneinander.
Foto: teltarif.de Ist ein Handy mehrere Tage ausgeschaltet oder meldet es sich erstmals im Netz an (beispielsweise bei einem Neuvertrag oder beim Urlaub im Ausland), reicht ein Location Update nicht aus. Hier muss ein Location Register Update erfolgen.

Im Fall des Urlaubs im Ausland bedeutet dies, dass im VLR des ausländischen Netzes ein komplett neuer Datensatz für den Gast-Kunden angelegt werden muss. Das VLR fordert sich alle relevanten Informationen vom HLR des Netzbetreibers des Kunden an. Dieses Location Register erklärt, warum das erstmalige Einschalten des Handys nach der Landung im Ausland relativ lange dauert während das Einbuchen des Handys im Netz am nächsten Morgen nicht länger dauert als in Deutschland. Das VLR kennt den Kunden am nächsten Morgen noch und muss keine neuen Datensätze anlegen, sondern lediglich eine Aktualisierung vornehmen.

Hand-Over während eines Gespräches ist nicht immer leicht

Bewegt sich das Handy während einer Daten- oder Sprachverbindung, verhält sich die Übergabe etwas anders. Schließlich muss der neue Sendemast wissen, dass er ein Gespräch übernehmen soll. Dabei muss unterschieden werden, wie viele Netzebenen die Gesprächsübergabe betrifft. Die einfachste Variante ist die, dass lediglich ein anderer Sektor des gleichen Sendemastes genutzt wird.

Es handelt sich also um den gleichen Mast, nur eine andere Antenne die in eine andere Richtung auf einer anderen Frequenz sendet. Diesen Hand-Over regelt die Basisstation selbst. Muss das Gespräch an einen anderen Sendemast übergeben werden, so regelt die BSC die Übergabe. Befindet sich allerdings die neue Basisstation in einem anderen BSC-Bereich, so müssen die beiden BSCs mit Hilfe der übergeordneten Vermittlung (MSC) die Übergabe regeln. Im "schlimmsten" Fall ist der für den neuen Sendemast zuständige BSC auch noch einer anderen Vermittlung unterstellt, sodass diese Netzelemente die Gesprächsübergabe zunächst auch noch miteinander aushandeln müssen.

Bei einer Übergabe muss zunächst am neuen Sender geprüft werden, ob überhaupt Kapazitäten für ein weiteres Gespräch vorhanden sind. Andernfalls würde die Übergabe scheitern. Im Idealfall werden bei nur vereinzelt überlasteten Sendemasten in Innenstadtlagen Gespräche von einem überlasteten Sendemast an einen weniger belasteten, geringfügig schlechter zu empfangenem Sendemast übergeben, damit nicht erst im Fall einer ankommenden Gesprächsübergabe andere Gespräche verlagert werden müssen. Diese Aufgabe übernehmen die BSC selbständig.

Sind allerdings alle Sendemasten voll oder die Senderdichte so gering, dass eine Verlagerung nicht möglich ist - etwa auf dem Land - kommt es bei einem geplanten Hand-Over zum Gesprächsabbruch. Theoretisch kann dieses auch bei einem zu schnellen Wechsel, etwa bei einer Fahrt im ICE geschehen, wenn der neue Sendemast zu spät mit einer guten Qualität verfügbar ist.

Initiiert wird ein Hand-Over durch Kommunikation mit dem Handy. Dieses kontrolliert laufend die Sende- und Empfangsstärke der Basisstation und empfängt gleichzeitig schon die Signale anderer Sendemasten. Das Netz kennt diese Nachbarschaftszellen und regelt die Gesprächsübergabe dann an eine Zelle, deren Empfangsparameter besser sind. Im Idealfall merkt der Nutzer nichts davon.

Die Abrechnung: Unterschiede zwischen Prepaid und Postpaid

Bei Vertragskunden funktioniert die Rechnungslegung denkbar einfach: Da im HLR festgestellt wurde, dass der Kunde berechtigt ist, die gewünschten Aktionen durchzuführen, muss nach Ende der Aktion lediglich noch festgestellt werden, wie lange die Aktion gedauert hat und die entsprechenden Rechnungsinformationen an das Billingsystem gegeben werden. Hier wird dann anhand der hinterlegten Tarifinformationen der entsprechende Preis berechnet und in die Rechnungslegung gegeben, sofern der Kunde nicht eine Flatrate gebucht haben sollte.

Prepaid-Kunden hingegen bekommen vom Abrechnungssystem immer wieder virtuelle Freisekunden. Um nicht zu viele Abfragen beim Abrechnungssystem zu generieren, wird diese Information etwa alle zwei Minuten gesendet. Erst dann, wenn das Guthaben für das nächste Gesprächsintervall nicht mehr reicht, wird die reale Länge des letzten Zeitintervalls gesendet.

Viel Aufwand für einfaches Telefonieren

Die zahlreichen Schritte zeigen, wie viel im Netz eines Mobilfunkanbieters passiert, damit ein einfaches Telefonat geführt werden kann. Diese Abläufe machen auch plausibel, warum nicht alles so perfekt laufen kann wie im Festnetz, wo die Vermittlungsstellen deutlich einfacher aufgebaut sind.