Warum gibt es in Mobilfunknetzen eigentlich keine Verzögerung?
Was mir grade so aufgefallen ist:
Warum gibt es eigentlich beim Gespräch von Handy zu Handy kaum Verzögerung? Ich meine, das Signal muss doch vom Handy zum Funkturm zum nächsten usw, bis es dann beim anderen Handy angekommen ist, und in der Zwischenzeit muss das ja auch noch irgendwie von nem Rechner gesteuert werden, und trotzdem läuft das Ganze ja quasi verzögerungsfrei...
Ich mein damit jetzt nicht die Entfernung, da Funkwellen ja annähernd über Lichtgeschwidigkeit verfügen, ist die ja zu vernachlässigen, aber dass es keine wahrnehmbaren Verarbeitungsverzögerungen gibt, verwirrt mich dennoch etwas..
3 Antworten
Ich beziehe mich jetzt mal nur auf GSM, sonst wird das unnötig kompliziert. Es gibt minimale Verzögerungen im Mobilfunknetz. Diese kommen unter anderem dadurch zustande, dass das Analoge Signal (gesprochenes Wort) zunächst digitalisiert werden muss. Dann wird das Signal zum Funkmast übertragen und von dort über die BSC (Base Station Controller) zur TRAU, der Transcoding and Rate Adaption Unit, weitergeleitet. Dort wird das Signal von 13kbit/s (bei Full Rate) auf die im Festnetz üblichen 64kbit/s PCM Rahmen umgewandelt und über die MSC (Mobile Switching Center) ins Network Subsystem geleitet. Dort gibt es noch weitere Steuerungssysteme und auch die "Mobilfunkleitungen", also die Leitungen, die allein für's Mobilfunknetz eines Betreibers da sind und nicht für's "Internet" genutzt werden. Von dort aus geht das Signal dann, je nachdem mit wem man telefoniert, an eine andere MSC/BSC, um von dort an einen Kunden des eigenen Netzes vermittelt zu werden, oder durch eine Gateway-MSC ins "normale" Telefonnetz, wenn eine Festnetznummer angewählt wurde, oder eben in das Mobilfunknetz eines anderen Betreibers.
Entgegen deiner Erwartung wird ein Mobilfunksignal also in der Regel nicht von Mobilfunkmast zu Mobilfunkmast ("Funkturm zu Funkturm") übertragen, sondern auch über Leitungen, was ja wesentlich schneller geht. Einige Betreiber setzen zwar Richtfunkantennen ein, um Leitungen zu sparen und so nur jeden x-ten Mobilfunkmast per Leitung anzubinden, aber die Quittung bekommen die Kunden dann, und zwar nicht nur bei der Verzögerung, sondern vor allem bei schlechtem Wetter und Datenverkehr ;)
Es passiert natürlich noch einiges mehr bei so einem Anruf über's Mobilfunknetz, aber das würde nun zu weit führen. Jedenfalls hat man durchaus eine Verzögerung drin. Dies merkt man vor allem daran, dass man bei Mobilfunkverbindungen viel öfter gleichzeitig anfängt zu sprechen als das beim Festnetz der Fall ist. Ist bestimmt dem ein- oder anderen mal aufgefallen.
Dennoch stimmt es, dass die Latenzzeiten relativ kurz sind. Dadurch, dass das GSM-Netzwerk ursprünglich leitungsvermittelnd konzipiert wurde, steht jedem Gespräch eine exklusive "Leitung" (hier im logischen Sinne, nicht im physischen) zur Verfügung. Das Gegenteil wäre "paketorientiert", wie das im Internet oder auch bei VoIP der Fall ist. Da die Signale also bis auf A/D-Wandlung und Transcoding/Rate Adaption 1:1 "durchgeschleust" werden können und das auf Glasfaserleitungen, merkt man kaum eine Verzögerung.
Nun zum "Funkteil" der Verbindung. Hier wird unter anderem mit Zeitmultiplex gearbeitet, was bedeutet, dass ein Nutzer immer einen Zeitschlitz von insgesamt 8 auf einer Frequenz bekommt. 8 Zeitschlitze bilden einen "Zeitrahmen". So ein Zeitschlitz ist nicht besonders groß, so ca. 580 Mikrosekunden. Ein Zeitrahmen ist ca. 4,6 Millisekunden lang, also auch nicht so besonders lang. Es kann also alle 4,6 Millisekunden Sprache übertragen werden. Der Zeitpunkt ist natürlich genau abgepasst und die A/D-Wandlung des jeweiligen Sprachabschnitts im Mobiltelefon findet vorab schon so statt, dass es genau passt. Mobilfunkzellen sind außerdem nicht beliebig groß. Meist nicht größer als 5km und meist sogar deutlich kleiner, in dicht bebauten Gebieten sogar oft nur wenige 100 Meter. Dadurch ist die Entfernung, die das Signal über die Luft zurückzulegen hat, nicht sonderlich groß und somit entstehen wiederum weniger Verzögerungen als man annehmen könnte. Weil das Endgerät beim Mobilfunk nun mal auch, wie der Name schon sagt, mobil ist, wird die Entfernung zur Antenne auch ständig neu ausgemessen und der Zeitpunkt des Sendens der Signale entsprechend angepasst. Das nennt sich dann Timing Advance. Sonst würde ja Endgerät X plötzlich im Zeitschlitz von Endgerät Y senden und es gäbe Chaos. Dauert es also länger, bis mein Signal beim Funkmast ankommt, weil ich weiter weg bin, sende ich es einfach früher los.
Ich hoffe, ich habe etwas Klarheit geschafft und nicht zu viel Verwirrung ;)
Wenn noch Fragen sind, einfach Fragen, ich geb mein Bestes ;)
erstaunlicher ist eher, dass man zb rennspiele online mit leuten aus australien zocken kann, und da so gut wie keine verzögerungen auftreten.
da ist so ein 8 bit signal mit "wenig" aufwand verbunden
dann überleg mal, was 300.000 km/sek bedeuten.
selbst, wenn das signal ein mal um die erde liefe, wäre die verzögerung grade mal 1/10 sek.
Wieso schreibe ich eigentlich:
"Ich mein damit nicht die Entfernung, da Funkwellen ja annähernd über Lichtgeschwidigkeit verfügen, ist die ja zu vernachlässigen, aber dass es keine wahrnehmbaren Verarbeitungsverzögerungen gibt, verwirrt mich dennoch etwas..
Hast du die Frage eigentlich ganz gelesen?
Vielen Dank für die ausführliche Antwort. Da kann der gute kayaretz noch viel lernen ;-)