Ratgeber
Für die schnelle Kommunikation zwischen Menschen an unterschiedlichen Orten wurden bereits im 20. Jahrhundert die ersten Mobilfunknetze aufgebaut. Während es die erste Generation (1G) des damals noch analogen Mobilfunknetzes heute nicht mehr gibt, ist die 2. Generation (2G) mit dem 1991 eingeführten GSM-Standard noch aktiv. Wo wird GSM eingesetzt? Was macht ein GSM-Modul? Der Ratgeber beantwortet die wichtigsten Fragen.
Das Kürzel steht für „Global System for Mobile Communications“, die zweite Generation der Mobilfunknetze.
Anders als die Vorgängergeneration erlaubt GSM neben Telefonie und SMS-Nachrichten auch das Surfen über den GPRS-Service (General Packet Radio Service).
Während das Bewegen durchs Internet mit 2G aufgrund der geringen Datenrate heute nicht mehr interessant ist, kommen die Module noch immer zum Einsatz, wenn Daten wie Messwerte oder ein Alarm zuverlässig über das GSM-Netz übertragen werden sollen.
GSM in Abgrenzung zu UTMS, LTE, 5G und GPS
Die vielen Kürzel sorgen schnell für Verwechslungen. Daher erhalten Sie hier einen kurzen Überblick zu den wichtigsten Buchstabenkombinationen und Bedeutungen im Kontext des Mobilfunks:
GSM als 2. Generation stieß für die Alltagsnutzung bei der Datenübertragung an Kapazitätsgrenzen, sodass man das 3G-Netz ausbaute und ab etwa 2004 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) zum 3G-Standard wurde.
Auf diese 3. Generation folgte mit LTE (Long-Term-Evolution-Standards) die 4. Generation, die aus Gründen des Marketings 4G genannt wurde, obwohl es sich rein technisch gesehen um 3.9G handelte. LTE und die Erweiterung LTE-Advanced (4G+) sind am weitesten verbreitet, werden allerdings schrittweise von der 5. Generation (5G) abgelöst.
Da bereits LTE deutlich effektiver als UMTS arbeitet, wurde 2021 das 3G-Netz deutschlandweit abgeschaltet. Das GSM-Netz bleibt jedoch weiterhin aktiv und dient als Sicherheitsnetz für den Mobilfunk.
Während GSM, UMTS, LTE und G5 Mobilfunkstandard sind, fällt ein GPS-Modul in einen anderen Bereich: GPS ist das „Global Positioning System“ aus den USA und erlaubt durch den Kontakt zwischen GPS-Geräten und Satelliten über der Erde eine Bestimmung der aktuellen Position. Das europäische Gegenstück ist das Ortungssystem Galileo.
Da für die Kommunikation inzwischen leistungsstärkere Mobilfunkstandards zur Verfügung stehen, wird GSM für das Monitoring in verschiedenen Bereichen genutzt.
Patientenüberwachung
Der GSM-Hausnotruf ist weit verbreitet. Hierbei tragen gefährdete Menschen einen Sender am Handgelenk oder um den Hals und können per Knopfdruck einen Notruf absetzen. Dieser wird an alle vorab hinterlegten Telefonnummern per SMS versandt.
Kraftfahrzeugüberwachung (Notrufsystem eCall)
In Fahrzeugen eingebaute GSM-Module können einen Notruf absetzen, wenn sich während der Fahrt ein Unfall ereignet. Gekoppelt mit einem GPS-Modul wird die aktuelle Position gemeldet.
Häusliche Sicherheitstechnik
Die Module werden ebenfalls zur Überwachung von Eigenheimen, Ferienhäusern oder Campern genutzt, indem sie an Sensoren gekoppelt werden. Registriert ein angeschlossener Bewegungsmelder einen Zutritt, wird der Alarm ausgelöst und überträgt einen Alarmtext via SMS.
Allgemeines Geräte-Monitoring
Die Überwachung wird ferner auf Schiffen und bei Containern genutzt, in Server-Räumen sowie in Kühl- und Heizungsanlagen. Überschrittene oder unterschrittene Füllstände sowie Temperaturen können den Alarm auslösen.
Das Global System for Mobile Communications arbeitet in einem festgelegten Frequenzbereich zwischen 800 und 2.100 MHz. Anders als es noch bei ein 1G der Fall war, ist 2G kein analoges Verfahren mehr. Die Signale werden vor dem Senden zu hochfrequenten elektromagnetischen Wellen, die über das Mobilfunknetz gesendet werden. Die GSM-Technik arbeitet rein digital und ist damit weniger störungsanfällig. Wird ausschließlich das GSM-Netz genutzt, liegt die Datenübertragung bei 9,6 kBit/s (mit GPRS bei 55,6 Kbits/s), was ausreichend für die Anwendung als Alarmgeber ist.
Was vom Sender ausgeht, wird moduliert (in Form von Einsen und Nullen) und vom Empfänger demoduliert, also wieder in die konkrete Botschaft übersetzt. Die Struktur dieser Signale und der konkrete Ablauf bei der Übertragung sind weltweit standardisiert. Daher kann GSM national sowie international einheitlich genutzt werden.
Schnittstellen
Die GSM-Module können je nach konkretem Anwendungsbereich verschiedene Gehäuseschnittstellen aufweisen.
Viele Module besitzen einen Steckplatz für eine SIM-Karte, damit über diese auf das GSM-Netz zugegriffen werden kann.
Die SIM-Karte kann an einen Vertrag gebunden oder ein Prepaid-Modell sein. GSM-Modems hingegen bieten einen Steckplatz für ein LAN-Kabel.
Moderne Module sind zusätzlich mit USB für einen bequemen Datenaustausch ausgestattet.
Damit auch ältere Endgeräte in das System aufgenommen werden können, gibt es GSM-Module mit RJ11-Stecker und der seriellen Schnittstelle RS-232 für ältere Computer vor 2010.
Um Funksignale zu verstärken, besitzen die Module häufig einen FME-Stecker, der eine weitere Antennenverdrahtung möglich macht.
Manche Hersteller liefern ihre Module samt GSM-Antenne, in anderen Fällen wir der Kauf optional für mehr Leistung empfohlen.
Es gibt Module mit analogen Eingängen, über die externe Geräte angeschlossen werden.
Dazu zählen verschiedene Sensoren, die ihre Messergebnisse bei Bedarf sofort über das GSM-Netz an autorisiertes Personal versenden.
Für eine sicherere Übertragung sollte ein ausreichender Empfang am Einsatzort sichergestellt werden. Dafür muss die Antenne leistungsstark genug sein. Viele Modelle besitzen zwar eine verbaute Antenne, dennoch ist es häufig ratsam, das Gerät mit einer externen Antenne über die FME-Schnittstelle zu ergänzen.
Verschiedene Module bieten zudem unterschiedliche Features. Zu den wichtigsten Möglichkeiten gehören:
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Anzahl der festlegbaren Telefonnummern für Alarm-SMS
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Versenden einer Alarmmeldung an eine E-Mail-Adresse
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Schalten von Ausgängen
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Kopplung an GPS und damit Abfrage des GPS-Standorts
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Updates über USB und SMS