Im Rahmen der Diplomarbeit sollen Auswahlkriterien zur Übertragung von Sprache in heutigen ATM-Netzen erstellt werden.
Anhand dieser Kriterien werden verschiedene aktive Komponenten von Herstellern betrachtet und anschließend eine Bewertung durchgeführt.
Ziel der Diplomarbeit ist es, dem Endanwender von Kommunikationsnetzen kritische Richtlinien aufzuzeigen, wie sich eine Sprachübertragung in ATM-Netze einbinden läßt.
Hierzu sollen zunächst die Anforderungen an die heutige Datenkommunikation, insbesondere der Sprachübertragung, betrachtet werden; warum ATM-Netze die geeignete Netztopologie darstellen, wird anhand einiger Kriterien erläutert. Zum besseren Verständnis soll danach auf die Architektur von ATM-Netzen eingegangen werden. Betrachtet werden hierbei die physikalische Schicht, die ATM Schicht und die Anpassungsschicht sowie die B-ISDN Signalisierung. Bei der physikalischen Schicht werden die verschiedenen Schnittstellen und das Übertragungsmedium, wie z.B. eine Kupferverkabelung oder eine Glasfaserverkabelung, und deren Problematik bei der Sprachübertragung betrachtet. In der ATM Schicht wird auf die ATM Zelle mit ihren verschiedenen Zellköpfen und deren Aufgaben eingegangen. Die verschiedenen, bei der Anpassungsschicht vorhandenen, ATM Adaption Layer Typen werden erläutert und miteinander verglichen. Hierbei wird verstärkt auf den AAL-Typ 1 eingegangen, da er für die Sprachübertragung ausgelegt ist. Die B-ISDN Signalisierung und deren Standards werden danach betrachtet und ein aktueller Stand der ATM Standards wird aufgezeigt.
Um Auswahlkriterien für aktive Komponenten zu erstellen, müssen vorher die Grundfunktionen und Leistungsparameter für ATM Schalteinheiten und die Leistungsparameter in ATM-Netzwerken näher betrachtet werden.
Anhand der erstellten Auswahlkriterien werden anschließend verschiedene aktive Komponenten getestet und bewertet.
Inhaltsverzeichnis
1 EINLEITUNG
1.1 Moderne Kommunikation
1.2 Aufgabenstellung
2 ANFORDERUNGEN AN MODERNE DATENKOMMUNIKATION
2.1 Die Sprachübertragung
2.1.1 Das Abtasttheorem
2.1.2 Die Quantisierung
2.1.3 Die Codierung
2.2 Ende - zu - Ende Verzögerungen
2.3 Multimedia - Anwendungen
2.3.1 Anforderungen
2.3.2 Der Bandbreitenbedarf
2.4 Typische Anwendungen
3 ATM FÜR DIE SPRACHÜBERTRAGUNG?
3.1 Echtzeitverfahren
3.2 Quality of Service (QoS)
3.3 Bandbreitenbedarf für gleichzeitige Sprach/Daten - Übertragung
4 ARCHITEKTUR VON ATM - NETZEN
4.1 Das B-ISDN Schichtenmodell
4.1.1 Die Physikalische Schicht
4.1.1.1 Das Übertragungsmedium
4.1.1.2 Die Schnittstelle
4.1.1.3 Die Übertragungsreichweiten
4.1.2 Die ATM Schicht
4.1.2.1 Die ATM Zelle
4.1.2.2 ATM Zelltypen
4.1.2.3 Funktionen der Benutzerebene
4.1.2.4 Funktionen der Managementebene
4.1.3 Die Anpassungsschicht
4.1.3.1 Die Segmentierungs/Reassemblierungsteilschicht (SAR)
4.1.3.2 Die Konvergenzteilschicht (CS)
4.1.3.3 AAL - Typ 0
4.1.3.4 AAL - Typ 1
4.1.3.5 AAL - Typ 2
4.1.3.6 AAL - Typ3/4
4.1.3.7 AAL - Typ 5
4.1.3.8 Die Unterschiede der verschiedenen Anpassungsschichten
4.2 B - ISDN Signalisierung
4.2.1 Der Verbindungsaufbau
4.2.2 Der Verbindungsabbau
4.2.3 Die Signalisierung des ATM Forums
4.2.3.1 UNI 3.0
4.2.3.2 UNI 3.1
4.2.3.3 UNI 4.0
4.2.4 Die PNNI - Signalisierung V 1.0
5 AKTUELLER STAND DER ATM SPEZIFIKATIONEN
6 ATM SCHALTEINHEITEN
6.1 Grundfunktionen von ATM Schalteinheiten
6.1.1 ATM Pfadvermittlung
6.1.2 ATM Kanalvermittlung
6.2 Auswahlkriterien für Netzwerkarchitekturen
6.3 Leistungsparameter für ATM Schalteinheiten
6.3.1 Zellendurchsatz (Kapazität)
6.3.2 Durchschnittliche Zellenverzögerung
6.3.3 Zellenverlustwahrscheinlichkeit
6.3.4 Toleranz für Zellenverzögerungsschwankungen
7 LEISTUNGSPARAMETER IN ATM - NETZWERKEN
7.1 Leistungsparameter der physikalischen Schicht
7.1.1 Rate der Zellen mit korrigiertem Header
7.1.2 Rate der verworfenen Zellen
7.1.3 Häufigkeit der Zellensynchronisationsverluste
7.1.4 Demultiplex Fehlerrate
7.2 Leistungsparameter der ATM Schicht
7.2.1 Zellenfehlerrate
7.2.2 Zellenblockfehlerrate
7.2.3 Zellenverlustrate
7.2.4 Falschzellenrate
7.2.5 Durchschnittliche Zellenübertragungszeit
8 AUSWAHLKRITERIEN FÜR DIE SPRACHÜBERTRAGUNG
9 LÖSUNGEN ZUR SPRACHÜBERTRAGUNG IN ATM NETZEN
9.1 3Com
9.1.1 Netzwerkarchitektur
9.1.2 Produkte
9.1.3 Bewertung
9.2 IBM
9.2.1 Netzwerkarchitektur
9.2.2 Produkte
9.2.3 Projekt der IBM an der UNI Frankfurt
9.2.4 Bewertung
9.3 Cisco
9.3.1 Netzwerkarchitektur
9.3.2 Produkte
9.3.3 Bewertung
9.4 Newbridge
9.4.1 Netzwerkarchitektur
9.4.2 Produkte
9.4.3 Bewertung
10 ZUSAMMENFASSUNG
11 DISKUSSION
12 LITERATURHINWEIS
13 ABKÜRZUNGEN, GLOSSAR
14 ANHANG
Zielsetzung & Themen
Ziel dieser Diplomarbeit ist die Definition von Auswahlkriterien für aktive Netzwerkkomponenten, um eine effiziente und qualitätsgesicherte Sprachübertragung in heutigen ATM-Netzen zu ermöglichen. Dabei werden die technischen Grundlagen, der aktuelle Standardisierungsgrad sowie spezifische Lösungen führender Hersteller untersucht.
- Grundlagen der digitalen Sprachübertragung (PCM-Technik) und Anforderungen an moderne Datennetze.
- Detaillierte Analyse der ATM-Architektur, insbesondere der AAL-Typen für Sprach- und Echtzeitdienste.
- Erarbeitung von Auswahlkriterien für ATM-Schalteinheiten bezüglich Leistung, Latenz und QoS.
- Vergleichende Untersuchung der Lösungsansätze von 3Com, IBM, Cisco und Newbridge unter Berücksichtigung praktischer Erfahrungen.
Auszug aus dem Buch
4.1.3.4 AAL - Typ 1
Die Anpassungsschicht von Typ 1 dient dazu, Anwendungen mit konstanten Bitraten (darunter fallen unter anderem alle Schichten der PDH-Hierarchie T1, E1, T3,...usw.) über das B-ISDN-Netzwerk zu übertragen, und dieselbe Bitrate taktsynchron zur Sendefrequenz am Zielknoten wieder zur Verfügung zu stellen. Hierfür ist es notwendig, neben den Daten auch die damit verbundenen Taktinformationen vom Sender zum Empfänger zu übertragen. Des weiteren ist das AAL Typ 1 Protokoll in der Lage, strukturierte Daten (z.B. auf 8KHz-Abtastperioden basierende Daten) als solche zu übertragen. Verlorene oder fehlerhaft übertragene Daten werden dabei nicht korrigiert oder wiederholt übertragen (ist z.B. beim telefonieren ja auch zwecklos). Ereignisse wie der Verlust oder die Übertragung fehlerhafter Informationseinheiten (SDUs Service Data Unit), der Verlust von Synchronisation bzw. Takt, ein Überlaufen des Zwischenpuffers oder das Auftreten von fehlerhaften AAL Header Informationen (AAL-Protocol Control Information AAL-PCI) werden von der Benutzerebene an die Managementebene weitergeleitet.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINLEITUNG: Einführung in die moderne Kommunikation und Festlegung der Aufgabenstellung zur Erstellung von Auswahlkriterien für Sprachübertragung in ATM-Netzen.
2 ANFORDERUNGEN AN MODERNE DATENKOMMUNIKATION: Erläuterung der Grundlagen der Sprachübertragung wie Abtastung, Quantisierung sowie der kritischen Parameter wie Ende-zu-Ende-Verzögerung.
3 ATM FÜR DIE SPRACHÜBERTRAGUNG?: Diskussion, warum ATM durch Echtzeitverfahren und Quality of Service besonders für die Sprachübertragung geeignet ist.
4 ARCHITEKTUR VON ATM - NETZEN: Detaillierte Betrachtung des B-ISDN-Schichtenmodells, der ATM-Schicht, der Anpassungsschichten und der Signalisierung.
5 AKTUELLER STAND DER ATM SPEZIFIKATIONEN: Überblick über die Standardisierungsgremien ITU und ATM-Forum sowie deren Entwicklungsgeschichte.
6 ATM SCHALTEINHEITEN: Behandlung der Grundfunktionen und Leistungsparameter von ATM-Switches inklusive Zellendurchsatz und Jitter.
7 LEISTUNGSPARAMETER IN ATM - NETZWERKEN: Analyse spezifischer Parameter der physikalischen Schicht und der ATM-Schicht zur Qualitätsbewertung.
8 AUSWAHLKRITERIEN FÜR DIE SPRACHÜBERTRAGUNG: Zusammenstellung kritischer Kriterien wie Dienstgüten, Pufferdimensionierung und Transferzeiten für die Auswahl von Hardware.
9 LÖSUNGEN ZUR SPRACHÜBERTRAGUNG IN ATM NETZEN: Vorstellung und Bewertung von Netzwerklösungen der Firmen 3Com, IBM, Cisco und Newbridge.
10 ZUSAMMENFASSUNG: Resümee der erzielten Ergebnisse hinsichtlich der technischen Möglichkeiten zur Sprachintegration in ATM-Umgebungen.
11 DISKUSSION: Reflexion über die Rolle von ATM für Multimedia und zukünftige Herausforderungen bei der Migration.
Schlüsselwörter
ATM, Sprachübertragung, B-ISDN, AAL Typ 1, Quality of Service, QoS, Echtzeit, ATM-Switch, Signalisierung, Circuit Emulation, ATM-Forum, Netzwerkarchitektur, Bandbreitenbedarf, Zellendurchsatz, Jitter.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Erstellung von Auswahlkriterien für aktive Netzwerkkomponenten, um eine qualitativ hochwertige Sprachübertragung in ATM-Netzen zu gewährleisten.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Schwerpunkte liegen auf den Anforderungen an Sprachdaten, der ATM-Architektur (insbesondere der Anpassungsschicht), Leistungsparametern von Switchen und der Analyse kommerzieller Herstellerlösungen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, Endanwendern Richtlinien an die Hand zu geben, wie Sprachübertragungsdienste optimal in eine ATM-basierte Netzwerkinfrastruktur eingebunden werden können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer theoretischen Analyse der technischen Spezifikationen und Standards sowie einer praktischen Untersuchung und Bewertung von Implementierungen verschiedener Hersteller.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine fundierte technische Analyse der ATM-Komponenten (Schichtenmodell, Signalisierung, Leistungsparameter) und einen Vergleich der Marktlösungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
ATM, Sprachübertragung, Quality of Service (QoS), AAL-Typen, Circuit Emulation und Netzwerkarchitektur.
Warum ist der AAL-Typ 1 für die Arbeit so wichtig?
Der AAL-Typ 1 ist entscheidend, da er speziell für Anwendungen mit konstanter Bitrate und echtzeitkritische Dienste wie die Sprachübertragung im ATM-Umfeld spezifiziert wurde.
Welche Bedeutung haben die Testergebnisse der IBM-Lösung?
Die Testergebnisse an der Universität Frankfurt zeigen, dass die Integration von Sprachsignalen über ACE-Einschübe erfolgreich möglich ist, jedoch eine verbesserte Managementsoftware für die Konfiguration der virtuellen Verbindungen (PVCs) wünschenswert wäre.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. Ingo Benedens (Autor:in), 1998, Kriterien für Auswahl und Bewertung marktüblicher, aktiver Komponenten zur Übertragung von Sprache in ATM-Netzen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/185521
