Rechnernetze und Organisation
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- Siegfried Solberg
- vor 6 Jahren
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1 Other Networks 1
2 Übersicht Motivation Festnetz-Telefonie Internet-Telefonie ADSL Telekabel GSM UMTS 2
3 Motivation Konvergenz: Jede Kommunikation ist (oder wird) digital und paketvermittelnd 3
4 Geschichte: Analoges Telefonnetz Analogtelefonie Knapp über 100 Jahre alt Ende 19. Jahrhunderts; Beginn 20. Jahrhundert Verbindungsorientierter Datenaustausch Aufbau der Verbindung durch Wählen Permanente Ende-zu-Ende Verbindung Analoge Signalübertragung Qualitätsverlust durch Übertragung Dämpfung der Leitung Signale werden leiser Verstärker sind nötig Bringen Rauschen ein Rauschen wird wiederum verstärkt Foto Telekom.at Digitale Datenübertragung: kein Qualitätsverlust! 4
5 Festnetz-Telefon Digitales Festnetz Verbindung zwischen Wahlamt und Kunden ist eigentlich analog Digital/Analog-Konvertierung in Wahlamt Backbone-Netze sind digital ISDN (Integrated services digital network) Digitale Verbindung bis zum Kunden Mehrfrequenz-Wahl In-Band Signalling 3 khz Sprachsignal wird auch für Tonwahl Auch zum Steuern von Anrufbeantwortern digital Line Interface Card Wahlamt analog Foto Telekom.at Hz * 0 # 5
6 Festnetz-Telefonie Digitalisierung von Sprachsignalen Sprache: 300 Hz 3400 khz Bandbreite von ca. 3 khz Umwandlung in digitale Information Durch Analog/Digital Converter (ADC) Analog-Digital-Wandler 8 khz Abtastrate Doppelt so hoch wie höchste Signalfrequenz 8-Bit Auflösung: Nicht-lineare Kennlinie» Laute Töne besser aufgelöst» Wenig Rauschen bei Stille» A-law Algorithmus in Europa» Sprachqualität wie bei Bit ADC An logarithmisches Gehör angepasst» Lautstärke steigt logarithmisch mit Schalldruck Abbildung cdt.luth.se 8 Bit * 8 khz Samplingfrequenz = 64 kbit/s Bandbreite Time Division Multiplexing (TDM) Bündelung von Gesprächen auf einer Leitung 2 MBit/s-Leitung ermöglicht kbit/s-gespräche + 2 Signalisierung 6
7 Internet-Telefonie Voice over IP (VoIP) Telefonie über Computernetzwerke Problemstellung: Internet garantiert keine Quality-of-Services Garantierter Datendurchsatz Garantierte Latenzzeit Jitter: Abweichungen der Laufzeit Benutzerfreundlichkeit Erreichbarkeit aus bestehendem Telefonnetz Gateway nötig Auswahlmöglichkeit ins bestehende Telefonnetz Gateway nötig Logo SIPgate.at Reduzierung der Bandbreite Durch Kompression (Codec) VoIP Standards H.323: ITU-T Norm SIP: Session Initiation Protocol Proprietär: Skype Logo Skype.com 7
8 ADSL Motivation Analog-Modem beschränkt Nur ~ 33 kbit/s möglich 3 khz Telefon-Bandbreite Signal- Rauschabstand ADSL: Asynchronous Digital Subscriber Line Nützt Frequenzen über 20 khz Telefonie gleichzeitig möglich Wiederverwendung bestehender Kupferleitung ( Letzte Meile ) Datenraten ~ 1 Mbit/s Für Downstream (Download) Upstream langsamer Sprache Splitter Splitter Letzte Meile ADSL-Modem DSL Wahlamt Amplitude Sprache Uplink Downlink 0, Frequenz [khz] 8
9 Telekabel Telekabel (Chello) Nutzung bestehender Leitungen als Computernetzwerk Bis 10 MBit-Verbindung Und für Telefonie Backbone-Netz: Glasfaser Auch für Fernsehen digital übertragen (MPEG) Letze Meile (Hausverkabelung) Koaxial-Kabel wiederverwendet Kunden teilen sich Internet-Bandbreite Internet- Backbone Zentrale Glasfaser Dezentraler Knoten Dezentraler Knoten Dezentraler Knoten Koaxkabel Kabelmodem Logo Chello 9
10 GSM Mobiltelefonie GSM: Mobiltelefonie 2. Generation GSM: Global System for Mobile Communication Seit 1990 in Verwendung Digitale Datenübertragung WideAreaNetwork Funkverbindung zwischen Telefon und Mast Logo parrot.biz Verbindung zu nächsten Mast Hand-Over zu anderem Mast möglich Keine Ende-zu-Ende Drahtloskommunikation Backbone: Richtfunk- und Glasfasernetze Sehr begrenzte Bandbreite: 13 kbit/s Starke Kompressoren für Sprachkodierung Computing versus Bandbreite Frequenzen 900 MHz (Uplink: ; Downlink: ) 1800 MHz (Uplink: ; Downlink: ) 10
11 Mobilfunknetz Zellen und Mikrozellen Keine selben Frequenzen in benachbarten Zellen Sonst gegenseitige Störung 7 Räumliche Trennung: Mikrozellen Segmente rund um Sendemast Reichweite bei GSM: bis 35 km Handover zwischen Zellen Bewegung des Teilnehmers Modulationsverfahren ~Phasenmodulation (PSK) Ohne Phasensprünge
12 Mobiltelefon Aufgaben Komponenten Funk-Empfang Meist Mehrchiplösung Senden Data Encoding Data Decoding Sprachkompression Sprachsynthese Verschlüsselung Grafik Insa PCM PLL Jtag SDI GPRS MMU PRAM PROM Timers DMA IT & Timer Conf registers DSP Verbiti Cipher Exchange buffers Boot CSGen DRAM Registers Exchange controls ARM7 32 bits RTC SIM KPad Aux LCD ADC Fifo GSMK Rx ADC AFC Tx Buffer SPW PLL IF 12
13 UMTS Mobiltelefonie UMTS: Mobiltelefonie 3. Generation Universal Mobile Telecommunication System Video Telefonie möglich Schnellere Datenraten: Bis zu 1920 kbit/s 384 kbit/s gebräuchlich Verbreitung in Österreich rascher und früher Auch HSDPA schon eingeführt Datenraten bis 14 MBit/s 1900 MHz für Uplink; 2100 MHz für Downlink 5 MHz-Bänder Foto Vodafone Erhöhte Bandbreite durch kleinere Zellgrößen 13
14 Weitere Digitale Netze Digitales Fernsehen Digital Video Broadcast (DVB) DVB-C: Cable Digitales Kabelfernsehen DVB-S: Satellite Digitales Satelliten-Fernsehen DVB-T: Terrestrical: Nachfolger des analogen Fernsehens Löste in Österreich 2007 analoges Fernsehen ab DVB-H: Handy: Mobiles Fernsehen Digitales Radio Digital Audio Broadcast (DAB) Wenig verbreitet 14
15 Lehrveranstaltungs-Evaluierung Evaluierung Zur Verbesserung der Lehre Lob, Anregungen, Verbesserungsvorschläge, Kritik TUG online Visitenkarte Lehrveranstaltungen Evaluierungs-Icon Die Evaluierung ist bis Semesterende aktiviert. 15
16 Kommunikation Wird digitaler Konvergenz der Netzwerke Zusammenfassung Literatur: Rob Williams, Computer Systems Architecture, Addision-Wesley, 2001: Kapitel
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