Mobile Daten

Hintergrund: So funktioniert das Surfen per Mobilfunk

Lesen Sie, wie Daten­über­tra­gung im Mobil­funk funk­tio­niert und wie Sie per LTE oder 5G surfen.
Von / Julian Ruecker
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Hintergrund: So funktioniert das Surfen per Mobilfunk Hintergrund: So funktioniert das Surfen per Mobilfunk
Foto: Picture Alliance / dpa Das Surfen mit dem Handy ist für Smart­phone-Nutzer heute eine Selbst­verständlich­keit, und viele nutzen entspre­chend die Mobilfunk­netze, um mit ihrem Smart­phone oder Tablet mobil ins Internet zu gehen. Wir erklären Ihnen, anhand des Netzes von o2, was dabei im Mobilfunk­netz selbst passiert. Andere Mobilfunk­netze können abwei­chend aufge­baut sein. Zum leich­teren Verständnis hilft unser Hinter­grund­artikel zur Mobil­funk-Netz­archi­tektur, der den Aufbau eines Mobil­funk­netzes erklärt.

Einwahl erfolgt nicht beim nächst­gele­genen Einwahl­punkt

Hintergrund: So funktioniert das Surfen per Mobilfunk Hintergrund: So funktioniert das Surfen per Mobilfunk
Foto: Picture Alliance / dpa Mit dem Start der Verbin­dung im Handy nimmt das Endgerät die Kommu­nika­tion mit dem eigent­lichen Core-Netz­werk auf. Dazu meldet sich der Nutzer über den Zugangs­punkt im Packet-Core-Network. Dazu benö­tigt er dessen Namen, den APN (Access Point Name). Ist im o2-Netz kein Name oder ein falscher Name einge­tragen und der Teil­nehmer im deut­schen o2-Netz einge­bucht, sucht sich das Netz einen passenden APN heraus. Beim Aufent­halt in einem auslän­dischen Netz muss aber der rich­tige APN einge­tragen sein. Es empfiehlt sich für Lauf­zeit­ver­träge den APN "internet" (alles klein, ohne Punkt) manuell oder über die auto­mati­sche Konfi­gura­tion selbst einzu­richten.

Das erste Netz­werk-Element, mit dem die Aushand­lung des Verbin­dungs­auf­baus aufge­nommen wird, ist der SGSN (Serving GPRS Support Node). Beim SGSN handelt es sich um das Äqui­valent des MSC aus der Tele­fonie für Paket­dienste.

Der SGSN fragt beim Home Loca­tion Register (HLR) an, ob der Kunde berech­tigt ist, den Daten-Service zu nutzen, und über­prüft dabei, ob die Anfrage vom Nutzer den für ihn rich­tigen APN enthält. Im Fall von o2 gibt es mehrere APNs. So verwenden beispiels­weise Prepaid-Kunden und Post­paid-Kunden unter­schiedliche APNs. Stellt der Nutzer inner­halb des eigenen Netzes eine Anfrage mit einem falschen APN, so wird dieser durch den SGSN, basie­rend auf der Antwort vom HLR, auf den rich­tigen APN korri­giert (siehe oben). Hat der Nutzer die Berech­tigung den mobilen Daten­dienst zu nutzen und der korrekte APN ist nun in der Nutzer­anfrage vorhanden, so baut der SGSN eine Verbin­dung zum GGSN (Gateway GPRS Support Node) auf.

Fire­wall schützt das Mobil­funk­netz und die Anwender

Technik:
Der GGSN stellt die eigent­liche Schnitt­stelle zwischen dem Vermittlungs­netz des Mobilfunk­netzes und dem externen PDNs (Packet Data Network) dar. Das externe PDN ist im Normal­fall das Internet. Eine wesent­liche Aufgabe des GGSN ist auch die IP-Adressen-Vergabe. Der GGSN weist dem Nutzer-Endgerät eine private IP-Adresse zu. Bevor der Nutzer nun tatsäch­lich Daten aus dem Internet abfragen und empfangen kann, muss nun seine private IP-Adresse in eine öffent­liche (public) IP-Adresse über­setzt werden. Dieser Vorgang wird auch Network Address Trans­lation (NAT) genannt und wird auf einer Fire­wall durch­geführt. Diese Fire­wall befindet sich zwischen dem GGSN und dem eigent­lichen IP-Back­bone. Mit der flächen­deckenden Einfüh­rung von IPv6 in den Mobilfunk­netzen könnte NAT über­flüssig werden.

So geht's:
Die Fire­wall schützt sowohl das Netz­werk vor Angriffen von außen, aber auch der eigent­liche Nutzer wird somit bis zu einem gewissen Maße durch Angriffe aus dem Internet geschützt. Nachdem der privaten Nutzer-IP-Adresse eine öffent­liche IP-Adresse zuge­wiesen wurde, ist der Verbin­dungs­aufbau zwischen dem Nutzer-Endgerät und dem "Internet" abge­schlossen und der Nutzer kann nun die Internet-Dienste auf seinen Smart­phone oder seinem Laptop nutzen.

Der eigent­liche Nutzer-Verkehr wird nun inner­halb des eigenen IP-Back­bones zu den soge­nannten Peering-Points weiter­geleitet. An den Peering-Points wird der Verkehr an die verschie­denen Internet-Service-Provider über­geben, wie dies auch beispiels­weise bei DSL geschieht.

Im obigen Abschnitt wurde der gene­rische Ablauf des Verbin­dungs­auf­baus einer Daten­sit­zung beschrieben. Damit eine hohe Ausfall­sicherheit gewähr­leistet werden kann, sind das Core-Netz­werk-Element und ihre dazu­gehö­rigen Anbin­dungen redun­dant ausge­legt. Bei beson­ders kriti­schen Netz­werk­ele­menten sind die Platt­formen auch geogra­phisch redun­dant ausge­legt. So kann es sein, dass ein Nutzer in Berlin über Hard­ware online geht, die in München aufge­baut wurde. Eine Einwahl einige Minuten oder Stunden später kann er dann aber bei einem neuen Verbin­dungs­aufbau Hard­ware nutzen, die in Frank­furt steht - oder aber viel­leicht in seiner Heimat­stadt Berlin.

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