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Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Kommunikationssysteme 2 Kommunikation und Netze Jürgen Schüler.

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Präsentation zum Thema: "Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Kommunikationssysteme 2 Kommunikation und Netze Jürgen Schüler."—  Präsentation transkript:

1 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Kommunikationssysteme 2 Kommunikation und Netze Jürgen Schüler

2 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Drahtgebundene interne und externe Kommunikations-Systeme

3 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Material- wirtschaft Material- wirtschaft Materialab- rechnung Kostenrechnung Konstruktion Vertrieb Arbeits- planung Arbeits- planung Fertigungs- lenkung Maschinen- steuerung Maschinen- steuerung Lagersteuerung Transport steuerung Transport steuerung Betriebsdaten- erfassung Betriebsdaten- erfassung Qualitäts- sicherung Qualitäts- sicherung Kapazitäts- wirtschaft Kapazitäts- wirtschaft Lohnab - rechnung Lohnab - rechnung Grunddaten- verwaltung Einkauf Vernetzte Informationsflüsse zwischen den betrieblichen Abteilungen

4 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Zentrales- Kommunikations- netz CAL (Computer Aided Logistics) CASE (Computer Aided Software Engineering) CAO (Computer Aided Office) CAC (Computer Aided Calculation) CAM (Computer Aided Manufactoring and Material Flow) CAP (Computer Aided Planning) CAQ (Computer Aided Quality) CAE (Computer Aided Enegineering) CAD (Computer Aided Design) CIL (Computer Integrated Logistics) Rechnergestützte Funktionen in einem EDV-System

5 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 In einer Client/Server-Architektur sind die Rechenleistungen auf mehrere Computer verteilt. Quelle Abb.: Marcam Datenserver Administration Datenserver Fertigung PC LAN (Local Area Network) Lokale PCs INTRANET = LAN + Internet-Technologie: - Internet-Anschluß - Internet-Browser - Internet-Protokoll (TCP/IP) Client bzw. Frontend Client Client-Server Architektur

6 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Emulationssoftware IBM 3270 Emu- lations- software 3270 syn- chrone Schnitt- stelle PC Emulationsbereich Remote- Steuereinheit HOST 30xx 43xx DFV 3270 VT Koax-Kabel PU (Typ 2) M M 30xx 43xx DFV 3705 M M V24 Rechnerkopplung per Terminal-Emulation DFV= Datenfernverarbeitung

7 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 LAN Browser LAN als Intranet-Konzeption

8 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Extranet im Internet Firewall

9 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Begriffszuordnungen Internet, Extranet, Intranet INTRANET INTERNET Unternehmen EXTRANET Ein Intranet ist ein Rechnernetzwerk, das auf den gleichen Techniken wie das Internet (TCP/IP, HTTP) basiert, jedoch nur von einer festgelegten Gruppe von Mitgliedern einer Organisation genutzt werden kann. Das Extranet ist eine Erweiterung des Intranets um eine Komponente, die zwei oder mehrere Intranets über eine allgemeine Internetanbindung verbindet.

10 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 ISO, OSI Referenzmodelle für die Architektur offener Systeme Teilnehmer x Teilnehmer y Bitübertragungsschicht Physical Layer Sicherungsschicht Link Layer Vermittlungsschicht Network Layer Transportschicht Transport Layer Kommunikations-/ Steuerungsschicht Session Layer Darstellungsschicht Presentation Layer Anwendungsschicht Application Layer Transport- orientiert Anwendungs- orientiert Physisches Medium zur Übertragung

11 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Peer-To-Peer Netzwerk (z. B. Laplink-Software) z. B. Com 2 von A mit Com 2 von B verbinden Oder: z. B. LPT 2 von A mit LPT 2 von B verbinden Oder: USB 2 von A mit USB 2 von B verbinden Oder: per LAN-Karte über HUB zu LAN-Karte Rechner A Rechner B Alternative Netzwerkstrukturen (i)

12 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Alternative Netzwerkstrukturen (II) Auch komplexere Peer-To-Peer Netzwerke sind möglich

13 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Alternative Netzwerkstrukturen (III) - ein PC als Server am gemein- samen Ring-Kabel angeschlossen - jeder PC über das Ring- Kabel mit dem Server verbunden - niedrige Verfügbarkeit der einzelnen PC-Arbeitsplätze - niedriger Verkabelungsaufwand - ein PC als Server am gemein- samen Zentral-Kabel angeschlossen - jeder PC über das Zentral- Kabel mit dem Server verbunden - niedrige Verfügbarkeit der einzelnen PC-Arbeitsplätze - niedriger Verkabelungsaufwand (z. B. Ethernet) Ring-Struktur

14 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Kombination von Token-Ring und Ethernet

15 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Bridge Begriff Eine Bridge (Brücke) verbindet im Computernetz zwei Segmente auf der Ebene der Schicht 2 (Sicherungsschicht) des OSI-Modells. Eine Bridge kann auf der Unterschicht MAC oder der Unterschicht LLC arbeiten. Sie wird dann MAC-Bridge oder LLC-Bridge genannt. Einsatzgebiet: Eine Bridge wird hauptsächlich eingesetzt, um die Last in großen Netzen zu vermindert werden, da jeder Netzstrang nur die Pakete empfängt, deren Empfänger sich auch in diesem Netz befindet. MAC-Bridge Eine MAC-Bridge verbindet Netze mit gleichen Zugriffsverfahren. LLC-Bridge Die LLC-Bridge (auch Remote-Bridge oder Translation Bridge) wird verwendet, um zwei Teilnetze mit verschiedenen Zugriffsverfahren (z.B. CSMA/CD und Token-Passing) zu koppeln wobei das Medium zwischen beiden Teilen hierbei egal ist. Transparent Bridge Eine Transparent Bridge lernt, welche MAC-Adressen sich in welchem Teilnetz befinden. Die Bridge lernt mögliche Empfänger, indem die Absender von Paketen in den einzelnen Teilnetzen in eine interne Weiterleitungstabelle eingetragen werden. Anhand dieser Informationen kann die Bridge den Weg zum Empfänger bestimmen. Die Absenderadressen werden laufend aktualisiert, um Änderungen sofort zu erkennen. Source Routing Bridge Eine Source Routing Bridge besitzt keine Weiterleitungstabelle. Hier muss der Sender die Informationen zur Weiterleitung zum Ziel bereitstellen.

16 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Alternative Netzwerkstrukturen (IV) - ein PC als Server im vermaschten Netzwerk angeschlossen - jeder PC über mehrere Kabel mit dem Server verbunden - sehr hohe Verfügbarkeit der einzelnen PC-Arbeitsplätze - sehr hoher Verkabelungsaufwand - gemeinsamer Server im Mittel- punkt - jeder PC mit einem eigenen Kabel mit Server verbunden - hohe Verfügbarkeit der einzelnen PC-Arbeitsplätze - hoher Verkabelungsaufwand (z. B.Großrechner oder UNIX-Anlagen)

17 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Alternative Netzwerkstrukturen (V) Sonderformen von Netzwerken (z. B. ArcNet)

18 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Aufgaben eines Servers 1) Zentrale Lizenzverwaltung für Anwendungs-Programme 2) zentrale Datensicherung - Spiegelplatten - RAID-Systeme - Streamer/Bandlaufwerk - CD-WORM - CD-RW 3) zentrale Datenbank-Funktion 4) zentrale Programmhaltung- und -pflege

19 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 RAID-Systeme (1) Redundant Array of Independent Disks (Redundante Anordnung unabhängiger Festplatten). RAID 0: Striping - Beschleunigung ohne Redundanz Streng genommen ist dies gar kein RAID, da es keine Redundanz gibt. RAID 0 bietet gesteigerte Transferraten, indem mehrere Festplatten zusammengeschlossen und Schreiboperationen auf allen parallel durchgeführt werden Der Defekt einer einzigen Festplatte führt schon zum Totalausfall

20 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 RAID-Systeme (2) RAID-1-Array besteht aus zwei oder mehr Festplatten, die dieselben Daten enthalten bietet die volle Redundanz der gespeicherten Daten, während die Kapazität des Arrays höchstens so groß ist, wie die kleinste beteiligte Festplatte. Fällt eine der gespiegelten Platten aus, können die anderen weiterhin die Daten liefern. greift beim Lesen immer auf beide Festplatten zu. Wenn die Antworten vorliegen, werden die beiden Datenströme verglichen und bei Unstimmigkeiten wird ein Fehler ausgegeben (da das Array dann nicht mehr Synchron läuft).

21 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 RAID-Systeme (3) RAID 5: Die Nutzdaten werden wie bei RAID 0 auf alle Festplatten verteilt. Die Paritätsinformationen werden jedoch nicht wie bei RAID 4 auf einer Platte konzentriert, sondern ebenfalls verteilt. Andere RAIDS-Systeme sind weniger gebräuchlich oder bedeutungslos Quelle:http://de.wikipedia.org/wiki/RAID

22 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Netzwerk-Kabel

23 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Technische Varianten von LAN-Kabelverbindungen I

24 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Technische Varianten von LAN-Kabelverbindungen II

25 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Vergleich von Netzwerk-Topologien + = vorteilhaft 0 = mittelmäßig - = ungünstig

26 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Differenzierung von Bus-Systemen und LANs 1) LANs für den Einsatz in Büros bzw. Verwaltungsbereich und Wohnhäusern 2) Feld-BUS-Systeme für den Einsatz in Produktion und Lager

27 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Typen von BUS-Systemen TYP:Anwendung/Eigenschaften: integrierter Bus:wird in integrierten Bausteinen (IC`s), wie beispielsweise Mikroprozessor oder Speicher für den internen Datentransport eingesetzt Leiterkarten-Bus:wird zum Datentransport zwischen mehreren Bauteilen auf einer Logik-Karte benutzt System-Bus:verbindet mehrere Logikkarten einer Systemfamilie, z. B. Prozessorplatinen, Speicherkarten oder Steuerkarten für Anzeigen und Tastaturen, miteinander Peripherie-Bus:dient zum Anschluß der lokalen Peripherie des Rechners, wie z. B. Plattenspeicher, Drucker, Terminals etc. Instrumentierungs-Bus:ermöglicht Meßgeräte, Anzeigen, Schalter, etc. einer Leitwarte, eines Labors etc., miteinander zu verbinden Büro-Bus:erschließt Büro-Bereiche für die kommunikationstechnische Verknüpfung zwischen Rechnern in Form von LAN´S (Local Area Network) Prozeß-Bus:erschließt größere Anlagen, wie z. B. eine Fabrik oder sonstige Groß- anlagen zwecks Datenaustausch zwischen verschiedenen Maschinen, Steuerungsgeräten, Rechnern etc. unter rauhen Einsatzbedingungen, wie z. B. die Feldbussysteme

28 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Definition und Funktionsprinzip eines Feldbusses Ein Feldbus ist ein bidirektionales, busfähiges Kommunikationssystem, um Informationen zwischen Feldgeräten und Leitsystemen in der Warte auszutauschen. Funktions-Prinzip: Ein Feldbus-System besteht aus einer Zentraleinheit und einer größeren Anzahl von sogenannten BUS-Adaptern. Es dient dazu, Sensoren und Aktoren wie Temperaturfühler und elektrische Antriebe mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) bis hin zu Prozeß- bzw. Leitstandrechnern zu verbinden. Der Feldbus stellt somit Verbindungen von den Meß- und Regelgeräten der untersten Feldebene zu den übergeordneten Kommunikations-Systemen her. Im Feldbuskanal werden die Informationen der einfach abtastenden Sensoren/Aktoren zyklisch in das Automatisierungsgerät in Echtzeit übertragen und von dort wird das Steuerungsgerät in gleicher weise angesprochen wie bisher. In Deutschland haben sich 2 Standards für Feldbus-Systeme etabliert, und zwar der PROFIBUS und der INTERBUS S (mehr als 130 Hersteller in Deutschland). In Frankreich, Italien und Großbritannien setzt sich dagegen der FIP(Flux Information Processus)-BUS und in Japan der Zellbus FAIS durch. Der PROFIBUS wird vom SIEMENS-Konzern unterstützt, welcher seinen Partnern das DP- Protokoll(dezentrale Peripherie geöffnet hat)

29 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Grundsätzliches bei BUS-Systemen Die Leistungsfähigkeit eines Bus-Systems wird ausgedrückt in: maximale Übertragungsrate maximal überbrückbare Entfernung maximale Teilnehmerzahl wird bestimmt von:der Qualität der Busleitung elektrische Eigenschaften der Busankopplung Umgebungsrandbedingungen (Störfelder) und Datensicherungsprotokolle Teilnehmerverfahren Bus-Systeme weisen grundsätzlich immer die gleiche Verbindungsstruktur auf, und zwar in folgender Form: Es existiert nur ein einziger Übertragungsweg; dieser kann aus elektrischen Leitungen, Lichtleitern oder einem Funk- bzw. Infrarot- Kanal gebildet sein. Alle Teilnehmer sind an diesem einen Übertragungsweg angekoppelt Für die Organisation der Benutzung des Busses durch die verschiedenen Teilnehmer gibt es alternative Verfahren wie: Die Übertragungen der Teilnehmer werden "nacheinander" abgewickelt. Dies geschieht, indem das gemeinsame Übertragungsmedium Bus zeitlich gestaffelt den Teilnehmern zur Verfügung gestellt wird (Zeitmultiplexverfahren). Jeder Teilnehmer erhält einen eigenen Frequenzbereich für seine Übertragungen zugeordnet (Frequenz-Multiplex). Es gibt eine ganze Reihe unterschiedlicher Zeitmultiplex-Verfahren, wovon die wichtigsten sind: Zuteilung mit festem Zeitraster: Der Bus wird sequentiell allen Teilnehmern für eine bestimmte Zeitspanne zugeteilt. Die Zuteilung erfolgt unabhängig davon, ob der Teilnehmer den Bus in diesem Augenblick benötigt oder nicht. Die Länge einer Übertragung ist durch die feste Zuteilungsdauer gegeben. Bei längeren Nachrichten müssen dem Teilnehmer mehrere Zeitabschnitte zugeordnet werden. Es gibt typischerweise einen schlechteren Datendurchsatz aber ein gut kalkulierbares Antwortzeitverhalten. Bedarfsabhängige Zuteilung: mittels einer zusätzlichen Instanz bzw. Technik wird der Bus jeweils gemäß den vorliegenden Übertragungswünschen zugeordnet(FIFO + Eilbedarf)

30 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Feld-BUS Schema einer Steuerungskonfiguration mit einem Feldbus Visualisierung Materialfluß- Rechner Lagerverwaltungs- Rechner HOST Dispositive Ebene Leitebene Prozeß- Ebene Operative Ebene SPS- FTS Feldbus- konzentrator Rollenbahn Tragkettenförderer Scanner SPS- Regalvorzone SA-BUS SPS-Regal- bediengerät

31 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Neuer Standard: IDA

32 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Entwicklungstrends in Netzwerken

33 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Computer-Netzwerke im Wohnhaus

34 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Struktur für eine Büro-Vernetzung

35 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Strukturierte Verkabelung im Industriebereich

36 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Vernetzte Informationsflüsse zwischen den betrieblichen Abteilungen Kostenrechnung Konstruktion Vertrieb Arbeits- planung Arbeits- planung Material- wirtschaft Material- wirtschaft Materialab- rechnung Fertigungs- lenkung Maschinen- steuerung Maschinen- steuerung Lagersteuerung Transport- steuerung Transport- steuerung Betriebsdaten- erfassung Betriebsdaten- erfassung Qualitäts- sicherung Qualitäts- sicherung Kapazitäts- wirtschaft Kapazitäts- wirtschaft Lohnab- rechnung Lohnab- rechnung Grunddaten- verwaltung Einkauf

37 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Kennzeichnend für die aktuelle Entwicklung von IuK-Systemen Weltweite Vernetzung der EDV-Systeme Gestaltung von offenen Strukturen EDV-Systeme mit hierarchischem Aufbau zunehmende Automatisierung von Produktion, Logistik und Verwaltung Normierung/Standardisierung von Schnittstellen, Datensätze und Dateninhalte Verwendung standardisierter Software für die Verwaltung und für die Kommunikation Verwendung von Individual-Software für optimierende Steuerungen (Produktion, Logistik)

38 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Kommunikations-Netzwerke 1. LAN = Local Area Network: im Büro, Verwaltung 2. Feldbus = LAN für rauhe Umgebungsbedingungen, z. B.: in der Produktion und in automatisierten Logistik- systemen 3. MAN = Metropolitan Area Network: z. B. City-Netze 4. WAN = Wide Area Network: z. B. das Internet

39 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Techniken für die digitale Datenübertragung Technik/ÜbertragungsverfahrenDatentransfer: 1) Standard-Digital-Telefon-Leitung(Analog)56 kbps 2) ISDN = Integriertes Service Dienstleistungs-Netzwerk64 kbps 3) ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line768 kbps / 8 Mbps 4) Datex M = Metropolitan-Daten-Netzwerkbis 150 Mbps 5) ATM = Asynchronous Transfer Modebis Mbps

40 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Einsatzprinzip eines Modems Quelle: connect 3/93 digital analog Modem V24-Schnittstelle Modem V24-Schnittstelle Modem=Modulator + Demodulator

41 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Telekommunikations-Netze der Telekom

42 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Merkmale von ISDN ISDN = Integrated Services Digital Network oder integriertes Dienstleistungs-Netzwerk - Mehrfach-Rufnummern (Endgeräteauswahl) - schnellerer Verbindungsaufbau (ca. 1,5 sec.) - Parken, Makeln, Halten - Anklopfen - Rufnummernübermittlung - Konferenzschaltung (bis 10 Teilnehmer) - Anrufweiterschaltung - Umstecken am Bus (patchen) - geschlossene Benutzergruppen - Übertragung von Steuerinformationen - automatischer Rückruf, Anrufliste - Gebührenanzeige

43 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 ISDN fürs Home-Office PC mit ISDN- Karte Fax Notebook Mode m Anrufbeantworte r Telefon 2Telefon 1 Telefonanlage (a/b-Wandler) analog NT 2 x S 0 digital

44 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Was ist ADSL?

45 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Kosteneinsparung per ADSL

46 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Anforderungen durch ADSL

47 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Literaturhinweis zu ADSL

48 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Netz-Zugänge von Datex-M

49 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Funktionsprinzip von Datex-P und ATM Daten- ver- mitt- lungs- stelle Daten des Versenders A Daten des Versenders B Daten des Versenders C Asynchronous Transfer Mode (ATM) ist eine Technik, bei der der Datenverkehr in kleine Pakete, Zellen genannt, mit fester Länge (53 Byte) codiert und über asynchrones Zeitmultiplexing übertragen wird

50 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Paketvermitteltes Netz - Datex-P (T-Online) bits/s = Zeichen DVST-P PAD DVST-P= Datenvermittlungsstelle mit Paketvermittlung PAD = Packet Assembly/Dissambly Facillity (Anpassungseinrichtung) bit/s bit/s bits/s = Datenpakete bits/s Das paketvermittelte Netz nutzt die Leistungskapazität besser aus und ermöglicht höhere Übertragungs- raten

51 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Volumen und Dauer von Datenübertragungen AnwendungenVolumenZeit (64 kbps)Zeit (10 Mbps) Layoutseite6 Mbyte15 min.6 sek. Röntgenbild8 MByte20 min.8 sek. Computertomographie0,5 MByte1,3 min.0,5 sek. Zeitungsseite30 MByte> 1 Stunde30 sek. CAD-Datei1 - 5 MByte min sek. Chipentwicklung10 MByte26 min.10 sek. Computersimulation1 - 2 GByteungeeignet33 min. Computeranimation1 - 6 GByteungeeignet min.

52 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Anwendungsbereiche medizinischer Datennetze

53 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Die ATM-Technik Der Kern der Architektur des Asynchronous Transfer Mode (ATM) ist die Zellenvermittlung (Cell Switching), welche ein Multiplexen von vielen logischen Kanälen auf einen einfachen physikalischen Kanal ermöglicht. Bei ATM werden auf jedem Übertragungsabschnitt ununterbrochen Pakete (Zellen) fester Länge übertragen. Die Zellen bestehen aus 48 Bytes für Nutzinformationen und 5 Bytes für den Zellkopf. Zelle Übertragungsrichtung Nutzinformationen 48 Bytes HEC P0LT VCI VPI GFC CLP Zellkopf (5 Bytes)

54 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Das ATM-Konzept Der Asynchronous Transfer Mode (ATM) ist ein digitales paketorientiertes Transport- und Vermittlungsverfahren für Sprache, Text, Daten und Bilder. Die am Anfang einer Verbindung stehenden Digitalsignale werden in einheitliche Pakete von 48 Byte Länge (der "Nutzlast") unterteilt und jeweils mit einem Adreßkopf (5 Byte) versehen. Mittels dieser Adresse bahnen sich die Pakete ihren Weg durch die Vermittlungsstellen selbst, um beim Zielteilnehmer wieder zu einem kontinuierlichen Bitstrom zusammengefügt zu werden. Die ATM-Zellen können mit Lastwagen einer Spedition verglichen werden, deren Fahrer (der "Adreßkopf") die Route zum Zielort flexibel entsprechend der Verkehrslage wählt. Im Idealfall spielt, wie im Container-Stückgutverkehr, die Art der Nutzlast keine Rolle mehr - welchen Charakter die Informationen haben, die von den ATM-Zellen zwischen Ortsvermittlungen, Mobilfunk-Basisstationen oder Datenbanken transportiert werden - ob Bild, Daten, Sprache oder Text, ist für die Übertragung unerheblich. Erst mit ATM-Technik wird das universelle Netz für schmal- und breitbandige Anwendungen Wirklichkeit. Die Dienste werden von den Übertragungsverfahren entkoppelt: Neue Dienste benötigen keine neuen Netze mehr

55 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 ATM HIGH-SPEED-NETWORKING ATM: Hohe Übertragungs-Kapazität und einsetzbar im lokalen Netz sowie im Weitverkehrbereich km MBit/Sekunde Rechner- bus MAN schnelles LAN (FDDI) LAN's Bridges, Router, Bridge/Router X.25 und/oder Frame Relay

56 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Privatisierung staatlicher Telefongesellschaften 1982: In den USA beginnt die Entflechtung von AT & T. Regionale Telefongesellschaften entstehen. Der Wettbewerb bei Mehrwertdiensten führt zu besserem Angebot und niedrigeren Preisen. 1984: Großbritannien folgt dem Beipiel der USA. An der Börse werden 51 Prozent der Anteile von British Telecom verkauft, die 1980 aus dem öffentlichen Postunternehmen ausgegliedert wurde. Mercury Communications, Tochter von Cable & Wireless, mausert sich zum Konkurrenten. 1985: Die Japaner ziehen nach. NTT wird zu einer Aktiengesellschaft. Die zunehmende Konkurrenz beschert Anwendern um bis zu 50 Prozent niedrigere Tarife. 1989: Liberalisierung des Post- und Fernmeldewesens in Deutschland. Hoheitsaufgaben werden nicht mehr von der Post, sondern vom Bundesminister für Post und Telekommunikation wahrgenommen. Wettbewerb auf dem Sektor Telekommunikation wird generell zugelassen. Ausnahmen sind der Telefondienst und der Netzbereich. 1994: Postreform II: Die seit 1989 bestehenden Postbehörden Telekom, Postdienst und Postbank sollen am 1. Januar 1995 in Aktiengesellschaften umgewandelt werden. Die Leistungen sollen nach einer Übergangszeit nicht mehr ausschließlich von den Postunternehmen, sondern auch von privaten Wettbewerbern angeboten werden.

57 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Organisationsstruktur von Post und Telekom Bundesregierung Bundesministerium für Post und Telekommunikation Regulierungsrat Bundesanstalt für Post und Telekom- munikation (Holding) Deutsche Post AG Deutsche Telekom AG Deutsche Postbank AG

58 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Stromversorger als Anbieter von Datenautobahnen

59 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 City-Netz City-Netz- Betreiber Beispiel für ein City-Netz Telekom Andere Netze SDH = Synchrone Digital Hierarchie, ATM = Asynchroner Transfer-Modus FR = Frame Relay, SMDS = Switched Multi-Megabit Data Service City-Netz Knoten Kunde A SDH 155 Mbit/s Nebenstellen- anlage Vermittlungs- stelle ATM, SMDS, FR MBit/s 2 MBit/s 34 MBit/s 155 MBit/s Frame Relay Ethernet MBit/s 384 KBit/s 128 KBit/s City-Netz Knoten Kunde B SDH 155 Mbit/s Router Multiplexer MBit/s Max. 2 MBit/s

60 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Beispiel für einen City-Netz-Betreiber

61 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Zusammenwachsen von Sprach- und Datennetzen Veränderung bei der Informationsübertra- gung im Laufe der Zeit Auch in Zukunft vorhandene Medien Fax Telex Fax Telex Allein- stehende PCs Allein- stehende PCs EDI EDI Local Area Networks Client-Server-Systeme Local Area Networks Client-Server-Systeme Papier Wide Area Networks Metropolitan Area Networks (Terrestrisch/Funk/Satellit) Wide Area Networks Metropolitan Area Networks (Terrestrisch/Funk/Satellit) Großrechn er- systeme Großrechn er- systeme ATM nur im WAN- Back- bone ATM nur im WAN- Back- bone Globale Sprach- Daten- Video- Integrati on (ATM) Value- Added- Markt Video Video /Telefon Conferencing Video /Telefon Conferencing Digitale Sprach- übertragung Digitale Sprach- übertragung Analoge Sprach- übertragung Analoge Sprach- übertragung Massen- markt Vergangenheit bis ca. 1990GegenwartZukunft ab ca (X.25-Zeitalter)(TCP /IP-Zeitalter)(ATM-Zeitalter)

62 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Das ISO/OSI-Schicht-Modell

63 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Technische Bausteine von OSI Unternehmen A Vertragsbeziehungen Unternehmen B Pragmatik Anwendungsbezogene Funktion Aktions-/Reaktions-Muster (z.B. Rückmeldungen bei Autorisierungsanfragen) Semantik Kommunikationssprache Bedeutung u. Inhalt einer Zeichenfolge (Nachricht): z.B. Vereinbaren v. Produktschlüsseln Anwendungs- system Rechner - Kommunikation Quelle: Alt, Rainer, Cathomen Telekommunikationsdienste z.B. X.400 Übermittlungs- dienste (Schicht 5 - 7) Transportdienste (Schicht 1 -4) Telekommunikationsnetzwerke z.B. DATEX-L/P Transportdienste (Schicht 1 -4) Syntax Ordnung von Zeichen und Zeichenverbindungen innerhalb einer Nachricht (formale Struktur): z.B. Datenaustausch UN/EDIFACT Syntax OSI = Open System Interface

64 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Übertragungsprotokolle nach IEEE-802-Standards im Überblick IEEE OSI Logical link control OSI Data link layer Medium access control PhysicalOSI layerPhysical layer LAN-Reference Modell CSMA/CD Ethernet Token Bus Token Ring Metropolitan Area Networks (DQDB) IEEE = Institute for Electrical and Electronic Engineers

65 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006 Multimedia-Komplettlösung für Telekommunikations-Netze Hauptnetzwerk Optimized Network Management Network System Satelliten- Kopfstation Kabelfernsehen (Cable TV) POTS* /ISDN- Netzwerk intelligentes Netzwerk ATM Netzwerk Videoserver * Plain old telephone Service Zugangsnetzwerk Telecommunications Management Network Multilink - Broadcast analog/digital - Telefon - interakt. Fernsehen - Daten UTP Koax Fiber Hub Koax Fiberglas/ Koax (Analoge Telefondienste) Endgeräte Telefon Setop box TV Daten NT UTP KOAX


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