Network Subsystem

Im GSM-Netz (Global System for Mobile Communications) ist das Netzwerk-Subsystem (NSS) die Menge der zentralisierten Rechner und Datenbanken, die alles bearbeiten, was das Funknetz nicht kann: Anrufweiterleitung, Authentifizierung, Abrechnung und Teilnehmerverwaltung. Während das Funknetz-Zugangsuntersystem (RAN) sich mit Funksignalen und Basisstationen befasst, ist das NSS der Ort, wo die eigentlichen Telefonanrufe verbunden werden, wo Teilnehmeridentitäten überprüft werden und wo Nutzungsdatensätze zur Rechnungsstellung erstellt werden. Man kann es sich als die Telefonvermittlung vorstellen, die GSM ins digitale Zeitalter brachte.

Das NSS besteht typischerweise aus mehreren Schlüsselelementen, die zusammenarbeiten. Das Mobilfunkvernetzungszentrum (MSC) ist der Kernknoten, der Anrufe zwischen Mobilfunkteilnehmern und zu externen Netzen leitet (das öffentliche Fernsprechnetz, PSTN). Das Heimatstandortregister (HLR) ist eine Datenbank, die permanente Teilnehmerdaten speichert: Telefonnummer, Serviceplan, zulässige Funktionen. Das Besucherstandortregister (VLR) ist eine temporäre Datenbank bei jedem MSC, die eine Kopie von Teilnehmerdaten für Nutzer hält, die sich derzeit in diesem Schaltgebiet befinden, was Abfragen zu entfernten HLRs reduziert. Das Authentifizierungszentrum (AuC) überprüft, dass ein Teilnehmer legitim ist und nicht geklont oder gefälscht wurde, mithilfe von Verschlüsselungsschlüsseln, die sicher gespeichert sind. Das Geräteidentitätsregister (EIR) führt eine Liste von Mobilgeräten, identifiziert gestohlene oder auf die schwarze Liste gesetzte Handsets anhand ihrer internationalen Mobilgeräteidentität (IMEI).

Betrieb und Intelligenz

Wenn ein Mobilfunknutzer einen Anruf tätigt, erfasst das RAN das Signal und leitet Anrufaufbau-Informationen an das NSS weiter. Das MSC konsultiert das HLR oder VLR, um zu überprüfen, dass der Teilnehmer gültig ist und aktiven Service hat. Es leitet dann den Anruf zu seinem Ziel weiter, ob zu einem anderen Mobiltelefon, einer Festnetzleitung oder einem Netz, das von einem anderen Betreiber betrieben wird. Während des gesamten Anrufs protokolliert das NSS die Anrufdauer, das Ziel und andere Details in einer Charging Data Function (CDF) oder Charging Gateway Function (CGF), die später zu Abrechnungsinformationen wird. Eingehende Anrufe sind komplexer: Das System muss den angerufenen Teilnehmer im Netz lokalisieren, ein Prozess, der mehrere VLRs abfragt, bis der aktuelle Standort des Teilnehmers gefunden ist.

Das NSS wird typischerweise als verteiltes System mit mehreren MSCs implementiert, die verschiedene geografische Regionen abdecken und alle über das Signalisierungssystem Nummer 7 (SS7) Protokoll kommunizieren. Dieses Signalisierungsnetz läuft auf dedizierten Kanälen, getrennt von den Sprach- oder Datenkanälen selbst. Große Betreiber mit Millionen von Teilnehmern betreiben möglicherweise Dutzende von MSCs, von denen jeder Zehntausende gleichzeitiger Anrufe verwaltet. Das System muss Anrufübergaben zwischen Regionen, Betrugserkennung, Notfallservice-Weiterleitung und Kompatibilität mit den Netzen anderer Betreiber durch Verbindungspunkte handhaben.

Die NSS-Architektur hat sich seit GSMs Einsatz in den frühen 1990er Jahren erheblich weiterentwickelt. Moderne Systeme integrieren paketgekoppelte Elemente (den Serving GPRS Support Node oder SGSN und Gateway GPRS Support Node oder GGSN), um Datenverkehr zu bewältigen. Der Begriff NSS selbst ist in der Branche mittlerweile etwas veraltet, wurde durch präzisere Terminologie in 3G-, 4G- und 5G-Netzen abgelöst, bleibt aber ein nützliches Konzept zum Verständnis, wie Mobilfunknetze den Funkzugang von der Kernelligenz und Kontrolle trennen.