Die Synchronisierung im GSM (Global System for Mobile Communications) ist entscheidend für die Koordination verschiedener Elemente innerhalb des Netzwerks, um eine zuverlässige Kommunikation sicherzustellen. Der Synchronisierungsprozess umfasst die Ausrichtung von Zeit- und Frequenzreferenzen über verschiedene Netzwerkkomponenten hinweg. Hier ist eine Übersicht darüber, wie die Synchronisierung in GSM erreicht wird:
1. Frequenzsynchronisation:
A. Primäre Referenzuhr (PRC):
- GSM-Netzwerke verwenden einen Primary Reference Clock (PRC) als primäre Frequenzreferenz. Der PRC bietet eine stabile und genaue Zeitbasis für das gesamte Netzwerk.
B. Basisstations-Subsystem (BSS):
- Das Basisstations-Subsystem (BSS), bestehend aus Basis-Transceiver-Stationen (BTS) und Basisstations-Controllern (BSC), ist mit der PRC synchronisiert. Dadurch wird sichergestellt, dass alle BTS innerhalb eines BSS eine gemeinsame Frequenzreferenz haben.
C. Synchronisationsquellen:
- Zu den Synchronisationsquellen für BTS gehören GPS-Empfänger (Global Positioning System), die genaue Zeit- und Frequenzinformationen liefern. Alternativ kann sich BTS mit Signalen synchronisieren, die von Netzwerkelementen höherer Ebene empfangen werden.
D. Frequenzsprung:
- GSM nutzt Frequenzsprungverfahren, um die Zuverlässigkeit der Kommunikation zu erhöhen und Störungen abzuschwächen. Alle Mobilstationen innerhalb einer Zelle müssen synchron zwischen den Frequenzen wechseln. Die Frequenzsynchronisation ist von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass sich alle Stationen in einer Zelle zu jedem Zeitpunkt auf derselben Frequenz befinden.
2. Zeitsynchronization:
A. Rahmenstruktur des Time Division Multiple Access (TDMA):
- GSM nutzt eine TDMA-Rahmenstruktur, bei der jeder Zeitschlitz 577 Mikrosekunden lang ist. Um sicherzustellen, dass die Zeitfenster korrekt ausgerichtet sind, ist eine präzise Zeitsynchronisierung erforderlich.
B. Synchronisationskanäle:
- Dedizierte Synchronisationskanäle wie FCCH (Frequency Correction Channel) und SCH (Synchronization Channel) werden verwendet, um Synchronisationsinformationen an Mobilstationen zu übermitteln. Diese Kanäle helfen Mobilstationen, ihre Uhren mit der Zeitbasis des Netzwerks zu synchronisieren.
C. Network Time Protocol (NTP):
- Zusätzlich zu Synchronisationskanälen kann das Netzwerk Protokolle wie NTP (Network Time Protocol) verwenden, um genaue Zeitinformationen an verschiedene Netzwerkelemente zu verteilen.
3. Netzwerkhierarchie:
- Das GSM-Netz ist hierarchisch organisiert, mit unterschiedlichen Synchronisationsebenen. Die Synchronisierungshierarchie umfasst:
- Internationale Synchronisation (PRC),
- Netzwerksynchronisation (BSC),
- BSS-Synchronisation (BTS),
- Intra-BTS-Synchronisation (Synchronisation innerhalb einer einzelnen BTS).
4. Übergabe und Roaming:
- Synchronisation ist entscheidend für nahtlose Übergaben und Roaming. Mobilstationen müssen ohne Unterbrechungen zwischen Zellen wechseln, und eine genaue Zeit- und Frequenzsynchronisierung gewährleistet einen reibungslosen Übergabeprozess.
5. Wartung und Überwachung:
- Kontinuierliche Wartung und Überwachung sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass die Synchronisierung über einen längeren Zeitraum hinweg korrekt bleibt. Eventuelle Abweichungen oder Störungen werden umgehend behoben, um die Netzwerkleistung aufrechtzuerhalten.
Zusammenfassend umfasst die Synchronisierung bei GSM die Ausrichtung von Frequenz- und Zeitreferenzen im gesamten Netzwerk, von der primären Referenzuhr bis hin zu einzelnen Basisstationen und Mobilstationen. Diese Koordination ist für den zuverlässigen Betrieb des GSM-Netzwerks von wesentlicher Bedeutung und unterstützt Funktionen wie Frequenzsprung, TDMA-Rahmenstruktur und nahtlose Übergaben.
