,6'1,QWHJUDWHG 6HUYLFHV'LJLWDO1HWZRUN 'LHQVWHXQG1HW]H Vergangenheit: Netze wurden für einen einzigen Dienst geschafffen (Telefon: Fernsprechnetz, Fernschreiben: DATAX-L, Datentransfer: DATEX-P) Heute: Netze bieten eine breite Palette von Diensten an Die Abwicklung unterschiedlicher Dienste in einem Netz wird bezeichnet als Diensteintegration Der Kommunikationsteilnehmer möchte: alle Dienste aus einer Steckdose ziehen 4 Der Netzbetreiber möchte: alle Ressourcen wirtschaftlich betreiben (hoher Gewinn, geringer Verwaltungsaufwand,...) 1
'LHQVWHLQWHJUDWLRQ Die Vielfalt an Netzen, Netzschnittstellen, Endgerätetypen soll durch ein Netz abgelöst werden, das alle Arten der Kommunikation gleich behandelt: Integrated Services Digital Network (ISDN) Ziel: Integration aller Dienste, d.h. alle Dienste werden in einem Netz angeboten ISDN ist kein neues Netz, sondern Bestandteil des digitalen Fernsprechnetzes. Problem: Übergangszeit - Übergänge zu herkömmlichen Netzen nötig 'LHQVWHEHL,6'1 :LFKWLJVWHU'LHQVW6SUDFKíEHUPLWWOXQJ $OOHUGLQJVPLWQHXHQ/HLVWXQJVPHUNPDOHQ]% 0HKUIDFKUXIQXPPHUQ IíUHLQ]HOQH7HOHIRQH ÍEHUPLWWOXQJGHU5XIQXPPHU DQGHQ$QJHUXIHQHQ 8POHLWXQJHLQJHKHQGHU$QUXIH DXIHLQHEHOLHELJHDQGHUH1XPPHU (LQULFKWXQJJHVFKORVVHQHU%HQXW]HUJUXSSHQ 'UHLHUNRQIHUHQ] GXUFK$QUXIHQYRQ]ZHLZHLWHUHQ7HLOQHKPHUQ $QNORSIHQ0DNHOQ3DUNHQ ]XUJOHLFK]HLWLJHQ+DQGKDEXQJPHKUHUHU$QUXIH ÍEHUPLWWOXQJYRQ7DULILQIRUPDWLRQHQDXIJHVFKOíVVHOWH5HFKQXQJHQ 8PVWHFNHQ YRQ(QGJHUÕWHQ 2
'LHQVWHLQWHJULHUHQGHVGLJLWDOHV1HW] Integration verschiedener Kommunikationsdienste (Sprache, Fax, Daten,...) digitale Kommunikation höhere Bandbreite benutzt existierende Infrastruktur D D A A twisted pair Pilotversuche seit 1983 Kommerzieller Einsatz seit 1988 Seit 1994 Euro-ISDN digital D A analog ISDN: Integrated Services Digital Network Anschluß von bis zu 8 Endgeräten an den zwei 64-kBit/s-Kanäle (B-Kanäle) für Nutzdaten (Basisanschluß) ein 16 kbit/s-kanal (D-Kanal) für die Signalisierung Netzwerkabschluß (Network Termination, ) 9HUVFKLHGHQH$QVFKOXÐW\SHQ Mehrgeräteanschluß (Point to Multi-Point Access) bis zu 8 (ISDN-)Endgeräte an einen anschließbar bis zu 10 Telefonnummern (sog. Multiple Subscriber Numbers, MSN); billigster Anschluß hat 3 Nummern nur zwei B-Kanäle keine interne Kommunikation möglich (nur mittels Einsatz einer Kleinst-Tk-Anlage) 4711 4712 4713 4714 440-XX Mehrgeräteanschluß (point to multi-point) Anlagenanschluß (point to point) Anlagenanschluß (Point to Point Access) nur ein Endgerät, z.b. private Nebenstellenanlage (engl. Private Branch Exchange, PBX) direkt wählbare Nebenstellennummern Kombination mehrerer Anschlußleitungen möglich bis zu 12 Anschlußdosen und 8 Endgeräte 4711 4714 Private Nebenstellenanlage 4714 4712 4713-21 -11-12 -13-20 -22-99 3
,6'11HEHQVWHOOHQDQODJH ISDN-Nebenstellenanlage mit zwei ISDN-Basisanschlüssen vier analogen Endgeräten einem internen -Bus Kostenfreie interne Kommunikation Bus Private Nebenstellenanlage (Private Branch Exchange, PBX) Bus 6 6FKQLWWVWHOOHIíUGHQ,6'1 %DVLVDQVFKOXÐ D-Kanal 16 Kbit/s Betreiber-Hoheit (z.b. Telekom) B-Kanal 64 Kbit/s B-Kanal 64 Kbit/s Network Termination () Abschlußeinheit des Netzes 2 D-Kanäle 1 B-Kanal DIVO ( Ortsvermittlungsstelle) 4
%DVLVDQVFKOXÐ Verantwortungsbereich des Netzbetreibers Leitungsabschluß (100 Ohm) U Bus (<100 m) 230 V~ bis zu 8 km ISDN Basisanschluß zwei gleichzeitige Verbindungen möglich zwei B-Kanäle für Nutzdaten flexible Zuweisung der B-Kanäle an unterschiedliche Dienste und Endgeräte D-Kanal überträgt Signalisierungsinformationen konkurrierender Zugriff unterschiedlicher Endgeräte auf den D-Kanal durchschnittliche Nutzung des D-Kanals durch ein Endgerät in der Regel unter 5% Netzabschluß Protokollwandlung Stromversorgung für vom Netz versorgte Endgeräte (z.b. Telefone) Trennung von Hin- und Rückrichtung Echo-Unterdrückung 'LH6FKLFKWHQGHV,6'13URWRNROOV Schicht 3 - Vermittlungsschicht (Network Layer) Beschreibung der eigentlichen Signalisierungsnachrichten zwischen den Endeinrichtungen der digitalen Teilnehmervermittlungsstelle. Schicht 2 - Sicherungsschicht (Data Link Layer) Regelt den Signalisierungsverkehr zwischen den Endeinrichtungen und der digitalen Teilnehmervermittlungsstelle auf der Basis der Link Access Procedure on the D-Channel (LAPD, ähnlich zu HDLC) Schicht 1 - Bitübertragungsschicht (Physical Layer) Realisiert die synchrone digitale Signalübertragung zwischen der Endeinrichtung und der : (VZLUG]ZLVFKHQ]ZHL5DKPHQW\SHQXQWHUVFKLHGHQMHQDFKÍEHUWUDJXQJVULFKWXQJ -HGHU5DKPHQLVW%LWODQJGDYRQVLQG%LW1XW]GDWHQ 5HJHOWXDGHQ=XJULIIDXIGHQ%XV ' ' ' 'LH DQÕOHZHUGHQQDFK7'0 DXIHLQHQ5DKPHQYHUWHLOW % % % % 5
$QDORJH(QGJHUÕWHDQ,6'1 Anschluß analoger Endgeräte an einen ISDN- -Bus: a/b-adapter: verbindet Endgeräte mit traditionellem analogen Anschluß mit dem digitalen ISDN -Bus erlaubt unterschiedliche Konfigurationen für traditionelle und ISDN-Verbindungen (z.b. durch Dienstparameter oder Rufnummer) a/b für analoge Endgeräte (z.b. Telefone, Telefax, Modem, etc.) praktisch keine ISDN-Mehrwertdienste (z.b. Display, Menü) z.b. analoges Faxgerät a/b (analog) a/b- Adapter -Bus 86FKQLWWVWHOOHIíUGHQ %DVLVDQVFKOXÐ Verantwortungsbereich des Netzbetreibers U 230 V~ B1-Kanal 64 kbit/s B2-Kanal 64 kbit/s D-Kanal 16 kbit/s benötigt nur ein Twisted-Pair-Kabel liefert Notstromversorgung (50-93 V~) U ist nicht genormt in Europa U ko (bis zu 8 km) zusätzliche Synchronisierungsinformation: 16 kbit/s Übertragungsrate Leitungsdurchmesser Überbrückbare Distanz Fehlerrate Echokompensation Kabeldämpfung 160 kbit/s pro Richtung 0.4 mm 2-0.6 mm 2 4.5 km - 8.0 km 10-7 > 65 db < 40 db 6
3ULPÕUPXOWLSOH[DQVFKOXÐ nur Punkt-zu-Punkt-Verbindung Private Nebenstellenanlage (PBX) S 2M Schnittstelle < 250m Verantwortungsbereich des Netzbetreibers S 2M Für größere Firmen geeignet Leitung mit 4 Adern (2 Doppeladern) 30 Nutzdatenkanäle (B-Kanäle, 30 x 64 kbit/s) 1 D-Kanal (64 kbit/s) für Signalisierung (damit sind mehr Gespräche parallel möglich) 1 Kanal für die Synchronisierung (64 kbit/s) 30 x 64 kbit/s + 64 kbit/s + 64 kbit/s = 2048 kbit/s 6 0 6FKQLWWVWHOOHIíUGHQ,6'1 3ULPÕUPXOWLSOH[DQVFKOXÐ TKAnl S 2M Betreiber-Hoheit (z.b. Telekom) Gebührenfreie interne Kommunikation Network Termination () Abschlußeinheit des Netzes 2 x 2 Mbit/s DIVO ( Ortsvermittlungsstelle) 7
6 0 6FKQLWWVWHOOH 2048 kbit/s 125 µs Kanal 0 Kanal 1 Kanal 2... Kanal 15 Kanal 16... Kanal 30 Kanal 31 D-Kanal 1-15, 17-31: B-Kanäle 1 2 3 4 5 6 7 8 3.9 µs ungerader Rahmen: Markierung des Rahmens gerader Rahmen: Verwaltungs- und Steuerungsinformationen Informationen zur Rahmensynchronisation, CRC-4, Leistungsüberwachung enthält zusätzlichen sog. M-Kanal für Steuerinformationen (4 kbit/s) Bündelung von bis zu 30 B-Kanälen zu einer logischen Verbindung möglich B-Kanäle bilden immer Punkt-zu-Punkt- Verbindungen keine Stromversorgung Leitungskodierung entspricht ITU-T G.703 HDB3 86FKQLWWVWHOOHIíU 3ULPÕUPXOWLSOH[DQVFKOXÐ Sync B1... D... B30 Private Nebenstellenanlage (PBX) S 2M (<250m) U U 2M =S 2M getrennte Übertragung der Hin- und Rückrichtung über eigene Leitungen jede Richtung benutzt verdrillte Kupferdoppelader (U K2 ), Koaxialkabel (U K2 ), oder Lichtwellenleiter (U G2 ) 30 Kanäle pro Richtung verfügbar zusätzlicher Kanal für die Signalisierung und ein weiterer für den Austausch von Steuerungsinformationen 8
%UHLWEDQG,6'1 ISDN Breitband- ISDN (B-ISDN) Integration von unterschiedlichen Diensten in ein gemeinsames Netzwerk schrittweise Ersetzung aller Spezialnetzwerke integraler Bestandteil des digitalen Telefonnetzes keine Integration von Breitbanddiensten leitungsvermittelnd (auch Zugang zu paketvermittelnden Netzen/Diensten) - immenser Zuwachs an neuen Diensten - Bandbreitenbedarf z.b. durch Internet - Nachfrage von Breitbanddiensten (z.b. Videokonferenz) Breitbanddienste benötigen Datenraten bis zu 100 MBit/s beim Endkunden leichte und flexible Integration neuer Dienste $QZHQGXQJVJHELHWHIíU%,6'1 Bewegtbildkommunikation Bildtelefon Breitband-Videokonferenz Videoüberwachung Nachrichtenaustausch Multimedia-Mail Dokumentenübertragung Nachrichtenabruf Video on demand Rundfunkdienste (Radio, Fernsehen) individuelle Elektronische Zeitungen Teleteaching Zugriff auf Datenbanken Informationsdienste Datenkommunikation LAN-Verbindung CAD/CAM-Verbindung Bildübertragung ¾ =X%HJLQQVROOWH%,6'1HLQHHLQIDFKH(UZHLWHUXQJYRQ,6'1VHLQ ¾ 'DDOOHUGLQJV]XYLHOH3UREOHPHDXIWUDWHQKDWPDQ$70DOV%DVLVYHUZHQGHW 9
/$1 RSSOXQJYLD,6'1 Unterschiede zwischen LAN und ISDN fast unüberbrückbar ISDN lediglich als verlängerte Leitung zwischen den Teilnetzen ISDN besitzt keine Routing-Funktionalität, Routing muß daher im LAN erfolgen ISDN übernimmt nur direkte, transparente Kopplung zweier Router Transport der TCP/IP Nachrichten im Nutzkanal (IP-Tunnel-Verfahren) Router Router ISDN Verbindung der LANs durch ISDN-Festverbindung oder -Wählverbindungen Festverbindung ist immer verfügbar, aber teuer und hat nur starre Übertragungskapazität Router /$1 RSSOXQJYLD,6'1 Wählverbindungen zwischen zwei Punkten stehen nicht direkt zur Verfügung, sondern müssen erst aufgebaut werden Vorteil gegenüber Festverbindungen ist, daß mit wenigen Anschlüssen relativ viele Zielpunkte erreicht werden können ISDN muß vor dem Verbindungsaufbau die Zieladresse mitgeteilt werden Teilnetzadressen der IP-Adresse können beispielsweise den zugewiesenen ISDN-Adressen entsprechen So können zu unterschiedlichen Zeitpunkten eigene Verbindungen aufgebaut werden A A ISDN Zeitpunkt X Verbindung A nach B ISDN Zeitpunkt Y Verbindung A nach C B C B C 10
%DQGEUHLWHQDQSDVVXQJGXUFK =XVFKDOWXQJYRQ% DQÕOHQ stark schwankender Bandbreitenbedarf in Netzen, abhängig von den jeweiligen Nutzungen und Anwendern deshalb: burstartiger Verkehr, d.h. ständig wechselnder Bandbreitenbedarf in lokalen Netzen aufgrund hoher Verfügbarkeit und Bandbreite kein Problem bei Kopplung von LANs via ISDN kann nur Vielfaches von 64 kbit/s verwendet werden ggf. stufenweise Zuschaltung von Nutzkanälen bei hoher Bandbreitenanforderung 4 3 2 1 Bandbreitenanforderungsprofil Zuschaltung von Nutzkanälen 1DFK,6'1JHKWHVZHLWHU'LJLWDO 6XEVFULEHU/LQH'6/ Eigenschaften von DSL hoher Durchsatz (bis zu 50 Mbit/s) Nutzung herkömmlicher nichtabgeschirmter Kupferleitungen automatische Durchsatzanpassung bei Störungen Datenrate hängt weitgehend von der Übertragungsdistanz und der Qualität der Leitung ab herkömmlicher Telefondienst (analog/isdn), hochratiger Datendienst Nutzung von QAM, CAP oder DMT als Modulationsverfahren meist asymmetrische Duplex-Verbindung (Aysmmetric Digital Subscriber Line, ADSL) Leitungs- Down- Upstream länge stream 1,4 km 12,96 Mbit/s 1,5 Mbit/s 0,9 km 25,86 Mbit/s 2,3 Mbit/s 0,3 km 51,85 Mbit/s 13 Mbit/s z.b. analoge Übertragung Breitband-Kanal Trägerfrequenz f 11
9HUVFKLHGHQH7\SHQYRQ['6/ HDSL (High Data Rate Digital Subscriber Line) Hohe, symmetrische Datenraten Realisierung auf T1 oder E1 Verbindungen, Basiert auf 2B1Q- oder CAP-Modulation Simultaner Telefonverkehr nicht möglich SDSL (symmetric Digital Subscriber Line) Einzelleitungsversion von HDSL symmetrische Datenrate 2B1Q-, CAP- oder DMT-Modulation ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) Duplex-Verbindungen mit asynchronen Datenraten Datenrate hängt von der Distanz und Qualität der Leitungen ab CAP- oder DMT-Modulation Distanz: Bandbreite: Sendegeschw.: Empf.geschw.: Distanz: Bandbreite: Sendegeschw.: Empf.geschw.: Distanz: Bandbreite: Sendegeschw.: Empf.geschw.: 3-4 km 240 KHz 1,544-2,048 Mbit/s 1,544-2,048 Mbit/s 2-3 km 240 KHz 1,544-2,048 Mbit/s 1,544-2,048 Mbit/s 2,7-5,5 km bis 1 MHz 16-640 Kbit/s 1,5-9 Mbit/s VDSL (Very High Data Rate Digital Subscriber Line) Duplex-Verbindungen mit asynchronen Datenraten Höhere Datenrate als ADSL, aber kürzere Kabellänge Derzeit keine Standardisierung Distanz: Bandbreite: Sendegeschw.: Empf.geschw.: 0,3-1,5 km bis 30 MHz 1,5-2,3 Mbit/s 13-52 Mbit/s 9HUVFKLHGHQH7\SHQYRQ['6/ Downlink-Kapazität 50 Mb/s 8 Mb/s 6 Mb/s VDSL ADSL Anwendungen und Dienste Integrierte Multimediadienste: Internetzugang, Teleworking Teleteaching, Telemedizin, Multimediazugang, Video on demand,... 2 Mb/s 2 Mb/s 130 kb/s 32 kb/s SDSL HDSL ISDN Sprachband-Modem Power remote user Internetzugang, Telefonie, Terminalemulation (FTP, Telnet) 12