Netze und Dienste in der modernen Kommunikationstechnik

Inhaltsverzeichnis

Deckblatt

Inhaltsverzeichnis

1.Definitionen und Erläuterungen
1.1.Kommunikation
1.2.Kommunikationsnetz
1.3.Dienste
1.4.ISDN
1.5.Analog
1.6.Digital
1.7.Bit
1.8.Internet
1.9.Modem
1.10.Öffentliche Netze
1.11.Fernsprechnetze

2.Moderne Telekommunikation - ISDN
2.1.Vorteile des ISDN

3. Internet
3.1.Telnet - Fernsteuerung für Internetdatenbanken
3.2.IRC - Der CB-Funk im Intenet
3.3.WorldWideWeb. Multimedia im Internet

4.IDN - Das Integrierte Fernschreib- und Datennetz

5.Datex-L

6.Datex-P

Quellennachweis

1.Definitionen und Erläuterungen:

1.1.Kommunikation

Kommunikation ist der Austausch und die Übermittlung von Mitteilungen, (Nachrichten, Informationen, Daten). Um eine Kommunikation herzustellen, braucht man drei Elemente: den Sender die Nachricht und den Empfänger. Das Gespräch oder Telefonat ist eine zweiseitige Form der Kommunikation. Einseitig ist z.B. eine Radiosendung, wenn keine direkte Verbindung zum Zuhörer besteht. Ein Kommunikationssystem ist z.B. das Fernsprechnetz.

1.2. Kommunikationsnetze

Kommunikationsnetze bestehen aus Kabel und Funkverbindungen auch über Nachrichtensatelliten. Sie sind ein Teil der modernen Vermittlungstechnik und ohne Computer nicht denkbar. Ihre Aufgabe ist es Nutzinformationen zwischen den Anwendern auszutauschen. Netze werden durch verschiedene Eigenschaften gekennzeichnet; wie:

- Netztopologie
- Kommunikationseinrichtungen
- Vermittlungstechnik
- Grad der Dienstintegration
- Versorgungsgebiet im privaten und öffentlichen Bereich
- Übertragungsmedium
- Übertragungstechnik
- Übertragungsbandbreite

1.3. Dienste

Dienste sind Kommunikationsmöglichkeiten mit festgelegten Eigenschaften, die den Anwendern von öffentlichen Kommunikationsnetzen angeboten werden.

Dazu gehören:

- Ablaufprotokolle
- Mindestdienstgüte von Netzangeboten
- Grundmerkmale die stets angeboten werden
- Zustandsmerkmale, die wahlweise verfügbar sind

Heute werden Dienste in verschiedenen Netzen angeboten und durch verschiedene Eigenschaften unterschieden:

- Informationstyp
- Bitrate
- Kommunikationseinrichtung
- Art der Kommunikation

1.4. ISDN

„Integrated Services Digital Network“, übersetzt: dienstintegrierendes digitales Telekommunikations-netzt. Wandelt analoge Signale in digitale Zeichen um. Verbindet alle digitalen Dienste in einem Netzt und überträgt Sprache sowie digitale Daten weit schneller, sicherer und flexibler, als es bei der bisher analogen Vermittlung möglich ist.

1.5. Analog

Darstellungsweise von Werten oder Fakten in kontinuierlicher Form, d.h. mit beliebig feinen Abstufungen. Zur Übermittlung von Sprache über das Telefon werden akustische Schwingungen in analoge elektrische Signale umgewandelt.

1.6. Digital

Darstellungsweise von Werten oder Fakten durch eine endliche Zahl vereinbarter Stufen. Die fortlaufenden Veränderungen akustischer Signale wie Schalldruck oder Tonhöhe lassen sich durch häufiges Abtasten in digitale Werte umsetzen.

1.7. Bit

Zur digitalen Übertragung von Daten werden Signale in den logischen Zuständen „0“ und „1“ dargestellt, damit sie computertechnisch verarbeitet werden können. Alle Informationen werden mit Hilfe dieses Codes verschlüsselt. Die einzelnen Teile dieses Codes (0/1), die in ihrer einfachsten Form als „Strom/kein Strom“ übertragen werden, nennt man Bit (binary digit). Ein bit ist die kleinste Informationseinheit in der Computertechnik.

1.8. Internet

Weltweiter, loser Verbund zahlreicher kleiner und großer Computernetze zwecks versenden und Empfangen von Nachrichten, Diskussionsforen, Datenbank-Recherchen und Datenübertragung. World Wide Web (WWW) faßt verschiedene Internetdienste unter einer komfortablen Multimediaoberfläche zusammen. Inzwischen sind über 40 Millionen Menschen in mehr als 150 Ländern angeschlossen.

T-Online ermöglicht den Zugang zum Internet.

1.9. Modem

Das Modem wandelt in digitaler Form vorliegende Signale in analoge um und umgekehrt. Nur so konnten in der Vergangenheit PC-Daten über die Telefonleitung übertragen werden.

1.10. Öffentliche Netze

Es gibt drei Arten Von Netzen im öffentlichen Bereich:

- Fernsprechnetz
- Fernsehnetz
- integriertes Datennetz

1.11. Fernsprechnetze

Übertragungstechnisch besteht das Netz aus drei Teilnetzen:

- Leitungsnetz
- Richtpunktnetz
- Fernmeldesatellitennetz

2. Moderne Telekommunikation - ISDN

Um anderen etwas mitzuteilen, kann man unter verschiedenen Systemen wählen. Eine Möglichkeit hierzu ist das Telefonieren. Oder man sendet die Botschaft per Telefax, dann hat sie der Empfänger schriftlich. Doch dabei zeigt sich die Analoge Technik des Telefons und ihre erweiterte Nutzung nicht immer von Vorteil. Mit dieser Übertragungstechnik kann man komplexere Daten nur langsam übermitteln. Enthalten die Daten z.B. Grafiken oder Fotos dann läßt auch ihre Bildqualität zu wünschen übrig. Die klassische Übertragungstechnik erfolgt analog und die Verbindungen werden elektromechanisch über Relais hergestellt. Die Schallwellen der Sprache werden in elektrische Impulse umgewandelt und so im Kabel transportiert. Beim Empfänger entstehen daraus wieder Schallwellen. Solange die Verbindung besteht, stehen diese dem Teilnehmern ausschließlich zur Verfügung.

Chart1

Monday, 7. October 1996

21:19

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Digitale Signale die Beispielsweise beim Betrieb eines Modems auftreten, werden bei der herkömmlichen Nutzung des Telefonnetzes zunächst in analoge Schwingungen umgewandelt und beim Empfänger wieder in digitale Signale übersetzt.

Diagramm5

Dienstag, 15. Oktober 1996

19:39

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Doch die analoge Technik des Telefons hat ihre Nachteile, die Übertragung ist langsam und kann zu Fehlern in der Signalübertragung wie z.B. Rauschen und Verzerrungen führen. Werden dagegen die Signale nicht mehr Analog sondern digital übertragen ist die Störanfälligkeit deutlich geringer. Eine höhere Übertragungsqualität führt demnach zu einer besseren Sprachqualität. Diese Vorteile werden durch das Telekommunikationsnetz ISDN realisiert. ISDN ist ein Kommunikationsnetz, daß nicht nur erheblich schneller ist, sondern auch den Wahlweisen Gebrauch von parallelen Anwendungen über eine Leitung zuläßt.

ISDN ist die Abkürzung für:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In Deutschland gibt es etwa 30 Millionen Fernsprechteilnehmer, die durch 8 Zentralvermittlungsstellen, 64 Hauptvermittelungsstellen und 480 Knotenvermittlungsstellen vernetzt sind.

Wie im konventionellen System werden die Schallwellen der Sprache in analoge Signale umgewandelt. Alle 125 micro-Sekunden, 8000 mal in der Sekunde, tastet ein Analog-Digital-Wandler das elekt. analoge Signal ab und wandelt die einzelnen Momentanwerte der analogen Schwingungen jeweils in ein binäres Codewort von 8-Bit um. Für jeden ermittelten Spannungswert erhält man eine Impulsfolge aus je 8-Bit.

Mit Hilfe spezieller optoelektronischer Bauelemente wie z.B. LED oder Laserdioden werden die elekt. Digitalsignale in optische Digitalsignale umgewandelt. Die Rückumwandlung erfolgt mittels Digital-Analog-Wandler in elekt. Analogsignale. Diese Signalform ermöglicht es über entsprechende elektro-akustische Wandlersysteme eine Rekonstruktion des ursprünglichen akustischen Signals.

Bei der Sprachübertragung wandelt ein Analog-Digital-Wandler die analogen Schwingungen der Sprache in Digitale Informationen um. Diese werden von elektrischen in optischen Signalen umgesetzt. Anschließend an die optische Übertragung erfolgt die Rückumwandlung in elektr. Digitalsignale und diese wieder in analoge Sprachsignale. So kann der Empfänger die Nachricht wieder als menschliche Sprache hören.

Diagramm2

Dienstag, 8. Oktober 1996

12:35

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Als Übertragungsmedium für die digitalen Signale setzt die Telekom anstatt der Kupferkoaxialkabel Glasfaserkabel ein. Eine Übertragung der Nachricht auf optischem Wege über Lichtwellenleiter ( Glasfaser ) bringt eine erheblichen Materialeinsparung (1 gram Glas ersetzt 10 kg Kupfer ). Das Glasfaserkabel erreicht eine Bandbreite von 20000 MHz gegenüber 450MHz beim Kupferkabel. Damit entsteht ein Netzt, daß Kapazitäten für breitbandige Anwendungen bereitstellt z.B. für die Übertragung komprimierter Videodaten.

Um möglichst viele Teilnehmer gleichzeitig miteinander zu verbinden, benutzt man das sogenannte Zeitmultiplexverfahren. Die Signale einer bestimmten Anzahl von Teilnehmern werden in zeitlich versetzter Reihenfolge nacheinander durch einen Multiplexer abgefragt, als Lichtimpulse über das Glasfaserkabel gesendet und auf der Empfängerseite mit einem Demultiplexer wieder zusammengefügt. Über das PCM 30-System können so über eine Leitung 30 Teilnehmer gleichzeitig miteinander kommunizieren. Übertragungsrate beträgt dabei 2 Megabit pro Sekunde.

Diagramm3

Dienstag, 8. Oktober 1996

12:46

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]Multiplexer/Demultiplexer

Daten werden nicht nur im Telefonnetz übertragen, es gibt auch speziellere Datennetze wie Datex P.

P steht für Paketvermittlung. Denn beiden Teilnehmern wird exklusiv ein Kommunikationskanal zur Verfügung gestellt. Bei einem Datenaustausch von PC zu PC im Online Dialog ist solch ein Verfahren jedoch technisch nicht sinnvoll. Die auftretenden Pausen zwischen den Dialogen verhindern ein optimales Ausnutzen des Netzes. Deshalb bedient man sich der Paketvermittlung. Die im digitalen Code vorliegenden Daten werden in Pakete mit einer Maximallänge aufgeteilt. Damit die einzelnen Pakete am Ziel wieder fehlerfrei zusammengesetzt werden können, muß jedes einzelne Paket einer Nachricht Informationen über seine Stellung innerhalb der Gesamtnachricht, sowie Prüfbits zur Fehlererkennung enthalten. Mit diesen Steuerinformationen ausgestattet, können die einzelnen Datenblöcke der Gesamtnachricht unabhängig voneinander an die einzelnen Vermittlungsstellen ( Netzknoten ) weitergegeben werden. Am Ziel werden die einzelnen Blöcke zur Gesamtnachricht zusammengesetzt.

Diagramm1

Dienstag, 8. Oktober 1996

13:13

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Jeder Netzknoten ist mit einem Prozessor und einem Zwischenspeicher ausgestattet. Dieser Prozessor veranlaßt die Zwischenspeicherung des ankommenden Datenpaketes, wertet die Zieladresse aus, ermittelt zugleich die ständig frei werdenden Kanalkapazitäten und leitet den Block in Richtung des Zielknotens zum nächsten Netzknoten weiter. Der abgegebene Vermittlungsknoten behält dann solange eine Kopie des gelesenen Datenpaketes, bis ihm der aufnehmende Vermittlungsknoten den fehlerfreien Empfang über eine separate Steuerleitung (=Zeichengabekanal ) quittiert hat. Übertragungsfehler können wenn nötig mit Hilfe der Prüfbits ermittelt werden. Erfolgt keine Quittierung, so wird das Datenpaket nach einer gewissen Wartezeit erneut ausgesendet. Am Ziel erfolgt dann wieder das Zusammenlegen der separaten Blöcke zur Gesamtnachricht.

Wenn die Kanalkapazitäten ausgelastet sind, können die von einzelnen Knoten aus getroffenen Wegentscheidungen zu einem Stau des Datenflusses führen. Um dies zu vermeiden wurde das Netz in zwei voneinander getrennte Bereiche unterteilt, in das Nachrichtenkanalnetzt und das Zeichenkanalnetzt. Im Zeichenkanalnetz auch C-Kanal werden zusätzliche Informationen übermittelt ( Art der Nachricht, ...). Ein Prozeßrechner, der mehrere Vermittlungsstellen kontrolliert steuert mit Hilfe dieser Informationen den Datenfluß in mit Ziel auf eine optimale Ausnutzung der Kanalkapazität. Zwischen den Teilnehmern und der digitaler Ortsvermittlungsstelle übernimmt der D-Kanal die Steuerungsaufgaben. Er ist Zuständig für den Auf- und Abbau der Verbindungen zwischen den Teilnehmern, teilt der Vermittlungsstelle mit um welche Art von Nachricht es sich handelt und regelt die Fehlerkorrektur. Außerdem hat der D-Kanal noch die Aufgabe die benutzten Endgeräte zu identifizieren.

Diagramm2

Dienstag, 8. Oktober 1996

13:21

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mit ISDN ist es möglich bis zu acht unterschiedliche Endgeräte ( Telefon, Telefax, PC, Bildtelefon,...) an die gemeinsame Endgeräteschnittstelle „S0“ anzuschließen und dann jeweils zwei Geräte gleichzeitig zu benutzen.

Diagramm3

Dienstag, 8. Oktober 1996

13:39

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.1. Vorteile des ISDN

- Daten-Informationen werden schneller, sicherer und flexibler als mit den bisher analogen Anschlußleitungen übertragen
- dadurch Sparen von Übertragungskosten
- da alle Signale digital übertragen werden eignet es sich hervorragend für den Datenaustausch von PC zu PC
- Telefon, Telefax oder PC bekommen eigene Rufnummern
- Zusammenschaltung zweier Verbindungen zu einer Dreierkonferenz
- Schneller Verbindungsaufbau zur gewählten Nummer
- Ständige Erreichbarkeit durch Anrufweiterschaltung der einzelnen Rufnummern zu beliebigen Anschlüssen, auch zum Mobilfunk
- schneller Datentransfer durch ISDN-Geschwindigkeit von 64 kBit/s

3. Internet

Das Internet besteht aus einem weltweitem Kommunikationsnetzt, daß auf digitalem Wege vorwiegend über Telefonleitungen Rechner, Personal-Computer und Datenbanken über Länder , Grenzen und Ozeane Hinweg miteinander verbindet. Das Internet ist ein Teil des WorldWideWeb (WWW) und ein der heute am schnellsten expandierenden Gebilde der modernen Kommunikation. Im Internet können alle Nutzer unabhängig voneinander operieren. Alle Knotenpunkte haben die gleiche Hierarchie und können somit Informationen senden, weiterleiten und empfangen. Die Nachrichten werden in kleine Pakete gepackt, die sich unabhängig voneinander ihren Weg durch das Netzt suchen. Ein Ausfall eines Teiles des Netzes spielt dabei keine Rolle, die Nachricht sucht sich einen anderen Weg durch das Netzt.

Im Internet ist weltweiter Datenaustausch möglich, deshalb haben sich viele Dienste im Internet etablieren können. Angebote des Internets:

- Informationsaustausch durch elektronische Post (E-Mail)
- Diskussionsforen zu verschiedenen Themen
- Online Spiele
- Informationsservice von Bibliotheken, Nachrichtenagenturen, ...
- Online-Shopping
- Fernsteuern von Rechnern und Nutzung ihrer Rechenleistung
- „Surfen“ im WorldWideWeb

Der Zugang zum Internet ist über Internet-Zugangsprovider oder Online-Dienste möglich. Je nach Zugangsart und Software sind Dienste wie E-Mail möglich.

Der Nutzer des Internets kann auch Informationsanbieter werden. Dazu wird der Rechner als Server an das Internet angeschlossen.

Die wichtigste Internet Anwendung ist das E-Mail (Elektronische Post). Mit E-Mail können Texte, Grafiken, Ton- und Videodokumente oder Computerprogramme übertragen werden. Der Internet-Nutzer benötigt hierbei eine E-Mail- Adresse, der den Rechnernamen und den Benutzernamen in verschlüsselter Form wiedergibt.

Beispiel: 0228111222-1 @ dtag.de

Daten die über das Internet eingehen werden im elektronischen Postfach eingelagert und so lange gespeichert, bis der Empfänger sie löscht. Daten können auch an verschiedene Empfänger gleichzeitig verschickt werden.

3.1. Telnet - Fernsteuerung für Internetdatenbanken

Mit Hilfe von Telnet kann sich der Internet-Nutzer auf einen fremden Rechner einwählen, diesen fernsteuern und dadurch dessen Rechenleistung zu Nutzen. Dabei wird der eigene Rechner zum Terminal des angewählten Computers. Anwendungsbeispiele hierfür sind Datenbankrecherchen und Bibliotheksabfragen. Diese Anwendung erfordert eine besondere Zugangsberechtigung!

3.2. IRC - Der CB-Funk im Internet

IRC bietet Live-Kommunikation und Diskussion zwischen den Internet-Nutzern. Durch eine Telnetverbindung oder einem IRC-Server treten die Teilnehmer in Verbindung. Was der eine auf seine Tastatur eingibt, erscheint bei seinem Gesprächspartner auf dem Bildschirm.

3.3. WordWideWeb. Multimedia im Internet

WWW bildet auf Basis des Internets ein logisches Netzwerk aus miteinander über Hyperlinks verbundenen Dokumenten, die auf verschiedenen Internet-Rechnern gespeichert werden. Diese Dokumente sind multimediafähig: Sie erlauben die Integration von Text, Grafik sowie Ton- und Bewegtbildinformationen. Hyperlinks sind Querverweise, die in den Dokumenten eingelagert sind, über die der Benutzer direkt auf andere Dokumente gelangen kann.

Das WWW wurde in der Schweiz entwickelt und diente nur dazu um Wissenschaftlern eine Kommunikationsmöglichkeit zu geben. Dazu wurde die „Hyper TextMarkupLanguage (HTML)“ entwickelt. Diese Programmiersprache beschreibt die Dokumente mit ihrem Inhalt und den Verbindungen zu anderen Dokumenten. Mit Hilfe des WWW-Browser kann sich der Nutzer einzelne Dokumente anzeigen lassen und über die Hyperlinks weltweit navigieren.

WWW erlaubt neben der Dokumentenabfrage auch Interaktion und zunehmend auch E-Mail und andere Dienste.

Beispiel: Lufthansa-Flugplan

http:/www.tkz.fh-rpl.de/tii/lhflug.html

Carakteristisch für das Internet ist die Tatsache, daß eine Kontrollinstanz fehlt. Der Internet-Benutzer muß sich aber trotzdem an einige ungeschriebene Regeln halten, die man als Netiquette bezeichnet. Verstöße gegen die Netiquette sind z.B. das versenden von Werbebotschaften. Gravierende Verstöße können zu öffentlichen Beschimpfungen im Internet führen.

4. IDN - Das integrierte Fernschreib- und Datennetz

Aufgabe des Netzes ist es, Daten so schnell wie Möglich auszutauschen. Das Netz arbeitet dabei im Start-Stop-Betrieb (7,5 Schritte pro Zeichen) mit einer Schrittgeschwindigkeit von 50 Band bzw. einer Zeichengeschwindigkeit von 6,6 Zeichen/Sekunde. Es besteht etwa aus 750 Endvermittlungs-, 60 Hauptvermittlungs- und 8Zentralvermittlungsstellen. Zur Mehrkanalübertragung der Signale wird überwiegend die Wechselstromtelegrafie mit Amplituden- und Frequenzmodulation im Fernsprechnetz eingesetzt. Es werden Edelmetall-Motor-Drehwähler (EMD) und heute vollelektronische Wähler eingesetzt. Durch die digitale Übertragungs- und Vermittlungstechnik entwickelte sie das Datennetz Datex-L mit wählbaren Bitraten und integrierten Text und Datendiensten. Grundlage dafür sind die digitalen, speichergesteuerten Vermittlungsstellen EDS der Firma Siemens, die mit speziellen Zeitmultiplexverfahren (Codierung des Polaritätswechsels) arbeiten und durch PCM 30 D Übertragungsstrecken verbunden sind.

Das Netz besteht aus einer Verdichtungs- und einer Vermittlungsebene, es ist hierarisch zweistufig aufgebaut und besteht heute aus 23 Vermittlungsstellen mit einer Teilnehmeranschlußlänge von 60 km indessen die Teilnehmeranschlußlänge zum Datenumsetzer ca. 6 km beträgt, zudem die Verbindungsaufbauzeit unter 1 Sekunde liegt. Im Netz werden Wählverbindungen mit den Bitraten von 50-300 bit/s synchron angeboten. Daraus entwickelte sich der Datenpaketvermittlungsdienst im integrierten Datennetz der DBP. Basis des Datex-P ist das Multiprozessor- Vermittlungsdienst SL 10 der Firma Northern Telecom und besteht heute aus 50 Vermittlungsstellen an 17 Standorten, die durch 64 und 128 kbit/s Kanäle miteinander verbunden sind. Im Netz werden Übertragungsgeschwindigkeiten von 300, 1200, 2400, 4800, 9600 und 48000 kbit/s angeboten, mit einer Verbindungsaufbauzeit von 400 ms (von Datenpaketen von 128 Oketts Benutzerdaten).

Um die Netzlaufzeit gering zu halten werden in der Regel drei Übermittlungsabschnitte in einer Verbindung verwendet.

5. Datex-L

Ein leitungsvermittelnder öffentlicher Datenübermittlungsdienst über Wählanschlüsse im IDN. Datex-L bietet Geschwindigkeiten von 300 bis 64000 bit/s. Die beiden kommunizierenden Anschlüsse müssen dabei mit der gleichen Übertragungsgeschwindigkeit arbeiten.

Leistungsmerkmale:

- Kurzwahl
- Direktruf
- geschlossene Betriebsgruppen
- Anschlußkennung
- Gebührenübernahme

6. Datex-P

Datex-P bietet Geschwindigkeiten von 300 bis 64000 bit/s. Die beiden kommunizierenden Anschlüsse müssen dabei nicht mit der gleichen Übertragungsgeschwindigkeit arbeiten.

Es existiert keine durch geschaltete physische Verbindung zwischen den Endstellen; die Pakete werden auf dem Weg zum Empfänger an bestimmten Knotenpunkten jeweils Teilstreckenvermittler.

Es wurde über ein Euro-ISDN-Anschusses ein Zugang zum Datex-P über den D-Kanal und B-Kanal realisiert. Der Euro-ISDN-Anschuß ist damit eine Alternative zu separaten Datex-P-Anschlüssen.

Quellennachweis

Video -Moderne Telekommunikation-ISDN

FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH

Geiselgasteig, Bavariafilmplatz 3, D-82031 Grünwald

Firoz Kaderali

„Digitale Kommunikationstechnik I“

Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft m.b.H.

Braunschweig 1991