Sendersuche im Viag-Interkom-Netz

Wie alles anfing

Vor einigen Jahren bekam ich ein Buch über GSM in die Finger: The GSM System for Mobile Communication von Michel Mouly und Marie-Bernadette Pautet, ISBN 2-9507190-0-7. Seit ich es gelesen habe (ok, ich hab nur das erste Drittel geschafft, dann habe ich irgendwie die Lust verloren), überrascht es mich umso mehr, dass so etwas kompliziertes wie ein GSM-Netz tatsächlich in der Praxis funktioniert und man damit sogar telefonieren kann. Nach und nach habe ich mir diverse Handys zugelegt: Nach E-Plus und D1 bin ich nun bei Viag Interkom gelandet. Man muss ja schließlich immer das Neuste haben ;-).
Schon lange hat es mich interessiert, aus wie vielen Sendestationen eigentlich so ein GSM-Netz besteht und wo sie stehen. Leider hat mich bisher noch kein Netzbetreiber in seine Planungsunterlagen schauen lassen. Mit viel Geduld und einem Handy, das über einen speziellen Monitormodus verfügt, kann man die Sender aber finden und kartographieren. Darauf hat mich die Web-Seite von Norbert Hüttisch gebracht (ich darf doch Nobbi schreiben? jedenfalls lautet die URL http://www.nobbi.com). Ich habe jedoch nach ein, zwei gefundenen Sendern schnell wieder die Lust daran verloren, denn das Verfahren ist wirklich sehr mühsam.
Doch bei Deutschlands viertem digitalen Mobilfunknetz ist das anders: Im Netz von Viag Interkom ("E2") strahlt jeder Sender seine Koordinaten über einen Dienst namens Cell Broadcast Service im Klartext aus, sodass man sie mit jedem modernen Handy ohne besondere Tricks oder Software empfangen kann. Man braucht also nur die empfangenen Koordinaten aufzuschreiben und in eine Karte einzutragen, und schon hat man den begehrten Netzplan.
Anlässlich eines Artikels über Genion, den ich zusammen mit meinem Kollegen Dusan Zivadinovic für c't 18/99 geschrieben habe, habe ich begonnen, Sender zu sammeln und das Netz zu kartographieren.

Was soll das alles?

Keine Ahnung, es macht mir gerade Spaß. Weitere Kommentare zu dieser Frage finden sich bei Nobbi.
Ich betreibe die Pflege dieser Web-Seite und der hier vorgestellten Software übrigens in meiner Freizeit. Das gilt insbesondere für die Beantwortung eventuell zu diesem Thema eingehender E-Mails. Ich bitte daher vorsorglich schon einmal um Verständnis dafür, dass ich dazu eventuell nicht unbedingt jeden Tag Zeit und Lust haben werde.

Ganz wenige GSM-Grundlagen

Da es gute Bücher über GSM sowie massenweise Informationen darüber im Web gibt, möchte ich diese hier nicht wiederholen. Einiges habe ich (hoffentlich) recht allgemeinverständlich in c't 18/99, S. 174 erklärt, Weiteres findet sich bei Nobbi.
Sendersucher sollten zumindest das Folgende wissen: Jeder Sender eines GSM-Netzes strahlt auf seiner Leitfrequenz unter anderem folgende Informationen aus, die ihn eindeutig charakterisieren: Das ganze versteckt sich in einem logischen Kanal namens BCCH (Broadcast Control CHannel). Logischer Kanal bedeutet, dass der BCCH nicht die gesamte Kapazität der Leitfrequenz belegt, sondern sich dieselbe Frequenz im Zeitmultiplex-Verfahren mit anderen logischen Kanälen (SCH, FCCH, CBCH und wie sie alle  heißen) teilt. Aber egal, von Interesse für Sendersucher ist jedenfalls die Kanalnummer der Leitfrequenz.
Wenn man sich nur für ein Mobilfunknetz interessiert, charakterisieren die beiden Werte LAI und CI einen Sender innerhalb dieses Netzes eindeutig. Im Netz von Viag Interkom gibt es noch ein weiteres Merkmal, das jeden Sender eindeutig charakterisiert: Die Gauß-Krüger-Koordinate seines Standorts. Die Kanalnummer ist dagegen nicht eindeutig. Zwar wählt der Netzbetreiber für benachbarte Zellen verschiedene Kanäle, jedoch gibt es natürlich nicht genügend Frequenzen, um jedem Sender des gesamten Netzes einen anderen Kanal zu spendieren. Ein und derselbe Kanal kann und wird also von verschiedenen, weit voneinander entfernten Sendern genutzt werden.

Sendersuche im Viag-Netz

Ich beschränke mich auf dieser Seite auf das Mobilfunknetz von Viag Interkom, weil es in diesem Netz am einfachsten ist, mit "Hausmitteln" relativ mühelos zu Ergebnissen zu kommen. Zu anderen Netzen siehe zum Beispiel (ich muss mal zählen, wie viele Links dorthin diese Seite enthält) bei Nobbi.

Für Einsteiger

Bei Viag Interkom strahlt jeder Sender die Gauß-Krüger-Koordinate seines Standorts (nicht ganz, siehe unten) über den sogenannten Cell Broadcast Service auf "Kanal" 221 aus. Dieser lässt sich mit jedem modernen Handy empfangen.
Beim Nokia 6150 heißt das Ganze "Nachrichtendienst" und findet sich im Menü 1-5 ("Mitteilungen"->"Nachrichtendienst"). Dort wählt man beim ersten Mal den Menüpunkt "Themen" und legt ein neues Thema an. Unter "Thema Nr." trägt man 221 ein, die Bezeichnung ist beliebig (beispielsweise "Koordinate" oder so). Jetzt braucht man den Nachrichtendienst nur noch einzuschalten, und schon nach wenigen Sekunden sollte die erste Nachricht eintreffen.
Wenn man durch die Stadt fährt, empfängt das Handy alle paar Meter eine neue Koordinate, und das Gepiepe kann einem ganz schön auf die Nerven gehen. Daher hier ein paar Praxistips zum Nokia 6150: Die gesammelten Senderkoordinaten kann man dann in aller Ruhe in eine topographische Karte übertragen bzw. -- noch wichtiger -- mir mailen (siehe unten)
 

Für Fortgeschrittene

Man nehme die Monitorsoftware von Nobbi (danke dafür!), ein geeignetes Handy, ein Notebook sowie ein Verbindungskabel. Besitzer von Nokia-Handys benötigen zusätzlich leider die schweineteure Software "Nokia Cellular Data Suite" :-(. Achtung: Wegen einer Änderung des Dateiformats bitte unbedingt Version 1.3.1.16 oder höher verwenden. Sorry, für die Auswertung älterer Dateien fehlt mir einfach inzwischen die Energie.
Die Monitorsoftware zeigt nicht nur die sonst nicht zugängliche LAI und CI des gerade empfangenen Senders, sondern kann diese Informationen sowie sämtliche eingehenden Cell-Broadcast-Nachrichten auf Wunsch in Dateien mitprotokollieren.
Zweckmäßigerweise sollte man das Handy vorher manuell fest ins Viag-Netz einbuchen, denn sonst besteht dank des Direktroamingabkommens mit T-Mobil die Gefahr, dass sich das Handy zwischendurch mal ins D1-Netz einbucht und die dort gesammelten LAI:CI-Paare die Protokolldatei "verschmutzen".
Jetzt einfach ganz viel in der Gegend herumfahren (oder -laufen), damit sich möglichst viele Daten ansammeln. Die so erzeugten Protokolldateien kann man selbst auswerten oder/und mir freundlicherweise mailen (siehe unten). Näheres zu Nobbis Software auf seinen Web-Seiten.

Für Profis

Einige Handys, unter anderem das Nokia 6150, haben einen undokumentierten "Monitormodus", mit dem man viele spannende Informationen über das Handy und das Mobilfunknetz herausfinden kann. Wer wollte nicht schon immer mal die momentane Temperatur seines Akkus wissen?
Beim Nokia 6150 lässt sich der Monitormodus nach bisherigem Kenntnisstand nicht per Tastencode aktivieren, sondern entweder per Spezialsoftware über das Datenkabel oder durch das Auslöten und Umprogrammieren eines Flash-EPROMs. Disclaimer: Ich dementiere hiermit, dass ich weiß, wo man die ausschließlich für Nokia-interne Zwecke gedachte Software "PC-Locals" bekommen kann, geschweige denn, dass ich sie habe. Ich halte es da wie Nobbi -- Mails mit entsprechenden Anfragen werde ich nicht beantworten. Denn wenn die Software irgendwo kursieren würde, wäre es eine Raubkopie, und das ist schließlich böööse ;-).
Es gibt gute Gründe dafür, dass Nokia nicht möchte, dass die Leute anfangen, mit dem Net Monitor herumzuspielen. Der Hauptgrund ist, dass er auch Funktionen beinhaltet, die den Netzbetrieb stören können (manuelles Einbuchen in weit entfernte Zellen, Einbuchen in vom Netzbetreiber gesperrte Zellen). Aber falls jemandem mal ein 6150 in die Hände fällt, das ein Menü 12 (bzw. 11 bei älterer Firmware) hat (könnte ja rein zufällig sein), findet sich bei Nobbi (wo sonst) eine entsprechende Dokumentation.
Professionelle Sendersucher erhalten über Nobbis Monitorsoftware bereits fast alles Nützliche, mit Ausnahme der Kanalnummern der Leitfrequenzen der Sender. Diese Zuordnung ist jedoch auch interessant, weshalb es sich empfiehlt, Messfahrten mit dem Zug durchzuführen beziehungsweise jemand anderen ans Steuer zu lassen und das Monitor-Display Nummer 11 zu beobachten. Dort zeigt der Net Monitor LAI, CI und die begehrte Kanalnummer an. Nobbis Software bietet freundlicherweise ein Eingabefeld, in das man beliebige Informationen eingeben kann, die dann in der Protokolldatei trace_cells.log landen. In dieses Eingabefeld gebe man für alle bisher nicht bekannten Sender Kanalnummer und CI ein, und zwar zweckmäßigerweise in einem einheitlichen Format. Ich notiere mir hier zum Beispiel "#629 24043", wenn im Monitor-Display CH: 629 und CID: 24043 steht. (Mein Skript kann das übrigens auswerten, wenn Sie also sowieso durch die Gegend fahren und mitschreiben, wäre es nett, sich an diese Konvention zu halten.)

Senderdaten auswerten

Was kann man nun eigentlich mit den gesammelten Senderdaten anfangen? Die für mich spannendste Frage war zu Anfang, wie viele Sender eigentlich so ein Netz hat und wo sie stehen. Während diese Frage mich zunächst nur aus reinem Selbstzweck interessierte, hat sie dank des "Genion"-Angebots von Viag (zu Hause zu Festnetztarifen telefonieren) durchaus auch praktischen Nutzen. Man kann sich nämlich durch sorgfältiges Studium des Netzplans überlegen, wie groß die Homezone vermutlich sein würde und ob es vielleicht zweckmäßiger wäre, statt der eigenen eine Adresse ein paar Häuser weiter anzugeben ;-)

Gauß-Krüger-Koordinaten

Die vom Viag-Interkom-Netz auf Cell-Broadcast-Kanal 221 ausgestrahlten Nachrichten sind zwölfstellige Zahlen. Die ersten sechs Ziffern geben den "Rechtswert", die zweiten sechs Ziffern den "Hochwert" der so genannten Gauß-Krüger-Koordinate des betreffenden Senders an. Viag verwendet eine Auflösung von 10 Metern, man muss also an beide Werte eine Null anhängen, um die übliche Angabe in Metern zu erhalten.
Gauß-Krüger-Koordinaten funktionieren wie folgt: Zugrunde liegt immer ein Referenzmeridian, und zwar bei einem Längengrad, der ein Vielfaches von 3° ist (bei Viag ist das anscheinend immer der 9. Längengrad). Der Rechtswert einer Senderkoordinate gibt die Länge einer direkten Linie vom Sender zum Referenzmeridian an, die im rechten Winkel auf diesen trifft. Der Hochwert ist die Entfernung dieses Lotfußpunktes zum Äquator (beide Angaben in Metern). Um negative Werte zu vermeiden, addiert man einen Offset von 500 km. Außerdem bekommt der Rechtswert noch eine Kennziffer für den Bezugsmeridian vorangestellt (1=3°, 2=6°, 3=9° usw.)
Der von meinem Büro aus meistens empfangene Sender strahlt beispielsweise die Koordinate 355304580444 aus, befindet sich also ungefähr 53 km östlich des 9. Längengrads und ungefähr 5804 km nördlich des Äquators.
Üblicherweise bezieht man Gauß-Krüger-Koordinaten immer auf den nächstgelegenen Referenzmeridian. Koordinaten im Ruhrgebiet sind etwa normalerweise auf den 6. Längengrad bezogen, beginnen also mit der Kennziffer 2. Viag Interkom bezieht jedoch die Koordinaten anscheinend im gesamten Netz einheitlich auf den 9. Längengrad. Bis zum Beweis des Gegenteils gehe ich daher davon aus, dass alle von Viag ausgestrahlten Koordinaten mit der Kennziffer 3 beginnen.

Einzeichnen in topographische Karte

Die gefundenen Senderkoordinaten lassen sich auf einfache Weise in eine Karte übertragen, denn die von den Landesvermessungsbehörden herausgegebenen amtlichen topographischen Karten sind am Rand unter anderem mit Gauß-Krüger-Koordinaten beschriftet. Dort finden sich Rechts- und Hochwert jeweils in Kilometern, wobei die ersten beiden Ziffern der vierstelligen Angabe hochgestellt sind.
Karten, die zu weit östlich oder zu weit westlich des 9. Längengrads liegen, sind auf einen anderen Referenzmeridian bezogen, zu erkennen an einer von 3 verschiedenen Anfangsziffer beim Rechtswert. Um eine vom Viag-Netz ausgestrahlte Senderkoordinate in eine solche Karte einzutragen, muss man sie zunächst umrechnen. Ein kleines Windows-Programm dazu findet sich bei Nobbi.

Einzeichnen in digitale Karte

Gefundene Senderpositionen lassen sich noch komfortabler in einer digitalen Karte visualisieren. In der Serie "Top50" geben die Landesvermessungsbehörden die topographischen Karten im Maßstab 1:50000 auf CD-ROM heraus. Jede der insgesamt 14 CD-ROMs deckt ungefähr ein Bundesland ab. Die Top50 Niedersachsen-Bremen gibt es zum Beispiel zum Preis von 118 Mark bei LGN.
Meine eigene Software, die die Senderliste in das Dateiformat konvertieren kann, das die Top50-CD versteht, ist leider noch nicht fertig. Aber bei Nobbi gibts bereits ein Windows-Programm, das das leistet.

Drei auf einemMast

Mit wenigen Ausnahmen, die es in Messehallen, Tunneln oder ähnlich ungewöhnlichen Gegenden geben mag, bestehen die Basisstationen von Viag aus jeweils drei Segmenten: Jeweils eine Antenne deckt einen 120° großes Kreissegment ab. Oft hängen die drei Antennen an einem Mast, es kommt aber auch vor, dass Viag sie an verschiedenen Ecken eines Gebäudes anbringt (siehe Senderbilder).
Um die drei Sender einer Basisstation auch anhand der Koordinaten auseinanderhalten zu können, strahlen sie jeweils nicht die wirkliche Position des Sendemasten, sondern eine um ca. 50 m in die jeweilige Abstrahlrichtung versetzte Koordinate aus. Trägt man die gefundenen Koordinaten in eine Karte ein, so erkennt man diese Dreiergruppierungen leicht, und der wirkliche Standord des Senders liegt in der Mitte dazwischen (laut Stefan Scheller im Umkreismittelpunkt, was ungefähr auf dasselbe hinausläuft).
Mein Java-Applet erkennt eng beieinanderliegende Koordinaten als zusammengehörig und verbindet sie durch Linien.

Zur Senderdatenbank beitragen

Ich habe mir vorgenommen, Daten über das Mobilfunknetz von Viag Interkom zu sammeln, um auf diese Weise nach und nach an einen vollständigen Netzplan zu gelangen. Dabei bin ich natürlich auf die Mithilfe möglichst vieler Leser dieser Seiten angewiesen: Bitte mailen Sie mir alle Senderdaten, die Sie finden können. Der Lohn: Ich integriere sie baldmöglichst in meine Senderdatei und in das Java-Applet. Den Namen des Spenders nehme ich in die Liste der Senderspender auf, es sei denn, er teilt mir ausdrücklich mit, dass er dies nicht wünscht. Dazu brauche ich den vollständigen Namen, die E-Mail-Adresse und, falls gewünscht, die URL einer Web-Seite, mit der ich den betreffenden Eintrag verlinken soll.
Achtung: Ich freue mich zwar über jede einzelne Senderkoordinate, die ich noch nicht kenne, freue mich aber noch viel mehr über mehrere Senderkoordinaten. Da ich die Daten nur halbautomatisch in meine Senderliste integriere, sprich, mich mit jeder E-Mail individuell beschäftige, macht mir eine Koordinate genauso viel Arbeit wie hundert Koordinaten.  Hundert hab ich natürlich lieber ;-). Also: Wer vorhat, ein paar mehr zu sammeln, sammle erst und maile dann.
Am einfachsten geht die Sendersuche mit Nobbis Monitorsoftware (siehe oben, bitte unbedingt Version 1.3.1.16 oder höher benutzen!). Fahren Sie damit einfach durch die Gegend und mailen Sie mir die (unveränderten!) Dateien viagyyyymmddhhmmss.log (yyyymmddhhmmss steht dabei für den Zeitpunkt des Programmstarts).
Ich nehme aber auch gern von Hand oder sonstwie ermittelte Sender-Infos entgegen. Als Dateiformat ist mir am liebsten eine ASCII-Datei beziehungsweise eine einfache Mail, bei der die Daten zu jedem Sender in einer eigenen Zeile stehen. Die für einen Sender charakteristischen Informationen sind: Viag-Koordinate (12-stellig oder zweimal 6-stellig), LAI, CI, Kanal (siehe oben). Welche dieser Informationen in welcher Reihenfolge in den Zeilen stehen, ist egal. Hauptsache, es ist immer dieselbe und sie sind durch eindeutig identifizierbare Trennzeichen auseinanderzuhalten (Tab, Space, Komma, ... egal).
So etwas könnte etwa so aussehen:
355048 580493
355070 580619
355072 580568
355073 580626
355080 580574
355080 580622
Oder so:
634 10401, 44012, -97, 2, 355005580617
636 10401, 44018, -95, 0, 355119580663
641 10408, 24020, -95, 0, 355004580755
644 10401, 24018, -100, 1, 355118580655
Das letztere Beispiel zeigt, dass mich zusätzliche Informationen wie etwa die Empfangsfeldstärken im vierten und fünften Feld nicht stören, so lange jede Zeile die einzelnen Datenfelder in einer festen Reihenfolge enthält. Es zeigt auch, dass mein Skript mit unterschiedlichen Trennzeichen klarkommt, solange sie sich durch einen regulären Ausdruck wie /,? +/ beschreiben lassen.
Manche Sendersucher haben mir liebevoll hinter jede Koordinate einen Kommentar geschrieben, wo der betreffende Sender steht oder wo sie ihn gesichtet haben. Das stört mich nicht, nützt mir aber auch gar nichts, denn ich habe derzeit keine Möglichkeit, diese Informationen sinnvoll zu verwerten und werfe sie daher weg. Der Witz an den von Viag ausgestrahlten Koordinaten ist ja gerade, dass sie für sich selbst sprechen: Der Sender steht da und basta. Man braucht also nicht aufzuschreiben, wo die betreffende Koordinate gesichtet wurde!

City- und Homezone erforschen

Web-Seiten haben gegenüber c't-Artikeln einen unschätzbaren Vorteil: Man kann sie nachträglich ändern. Das beinhaltet auch die Möglichkeit, sie zu veröffentlichen, bevor sie fertig sind. Diese hier sind noch nicht fertig -- ich habe vor, hier noch weiterzuschreiben, weiß aber noch nicht, wann ich dazu komme... (man denke sich hier so ein schönes Baustellen-Logo, wie ich es gerade nicht parat habe.)
Aber schauen Sie mal wieder vorbei. In Vorbereitung:

Senderkarte lesen

Was nützt eigentlich eine Senderkarte? Nun ja, wenn die Kanalnummern bekannt sind, kann man auf einer solchen Karte beispielsweise nachschauen, wo die Sender eigentlich stehen, die das Handy gerade beobachtet. Dazu braucht man allerdings den Net Monitor von Nokia oder Ähnliches, um die Kanalnummern und Empfangsfeldstärken der beobachteten Nachbarzellen abzulesen (Nokia Net Monitor: Display 3 bis 5). Näheres demnächst hier, sobald ich dazu komme, es zu schreiben...


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