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

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

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

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

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

Rechnerkopplung per Terminal-Emulation Emulationssoftware IBM 3270 Emu- lations- software 3270 syn- chrone Schnitt- stelle PC Emulationsbereich Remote- Steuereinheit HOST 30xx 43xx DFV 3270 VT 3705 3274 Koax-Kabel PU (Typ 2) M V24 DFV= Datenfernverarbeitung Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

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

Begriffszuordnungen Internet, Extranet, Intranet Unternehmen EXTRANET Das Extranet ist eine Erweiterung des Intranets um eine Komponente, die zwei oder mehrere Intranets über eine allgemeine Internetanbindung verbindet. 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. 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- Physisches Medium zur Übertragung 7 6 5 4 3 2 1 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Alternative Netzwerkstrukturen (i) 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 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

Alternative Netzwerkstrukturen (III) (z. B. Ethernet) Ring-Struktur - 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 - 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 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

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. Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Alternative Netzwerkstrukturen (IV) (z. B.Großrechner oder UNIX-Anlagen) - 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 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

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 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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). Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

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

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

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

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

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

Entwicklungstrends in Netzwerken Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

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

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

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

Techniken für die digitale Datenübertragung Technik/Übertragungsverfahren Datentransfer: 1) Standard-Digital-Telefon-Leitung(Analog) 56 kbps 2) ISDN = Integriertes Service Dienstleistungs-Netzwerk 64 kbps 3) ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line 768 kbps / 8 Mbps 4) Datex M = Metropolitan-Daten-Netzwerk bis 150 Mbps 5) ATM = Asynchronous Transfer Mode bis 1.000 Mbps Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

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

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 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

ISDN fürs „Home-Office“ PC mit ISDN-Karte Fax Notebook Modem Anrufbeantworter Telefon 2 Telefon 1 Telefonanlage (a/b-Wandler) analog NT 2 x S0 digital Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

Kosteneinsparung per ADSL Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Anforderungen durch ADSL Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Literaturhinweis zu ADSL Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

Funktionsprinzip von Datex-P und ATM Daten- ver- mitt- lungs- stelle Daten- ver- mitt- lungs- stelle Daten des Versenders A Daten des Versenders B 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 Daten des Versenders C Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Paketvermitteltes Netz - Datex-P (T-Online) 18.200 bits/s DVST-P PAD DVST-P= Datenvermittlungsstelle mit Paketvermittlung PAD = Packet Assembly/Dissambly Facillity (Anpassungseinrichtung) 54.000 bit/s 4.800 bit/s 64.000 bits/s = Datenpakete 9.600 bits/s Das paketvermittelte Netz nutzt die Leistungskapazität besser aus und ermöglicht höhere Übertragungs- raten = Zeichen Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Volumen und Dauer von Datenübertragungen Anwendungen Volumen Zeit (64 kbps) Zeit (10 Mbps) Layoutseite 6 Mbyte 15 min. 6 sek. Röntgenbild 8 MByte 20 min. 8 sek. Computertomographie 0,5 MByte 1,3 min. 0,5 sek. Zeitungsseite 30 MByte > 1 Stunde 30 sek. CAD-Datei 1 - 5 MByte 3 - 13 min. 1 - 5 sek. Chipentwicklung 10 MByte 26 min. 10 sek. Computersimulation 1 - 2 GByte ungeeignet 33 min. Computeranimation 1 - 6 GByte ungeeignet 20 - 60 min. Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Anwendungsbereiche medizinischer Datennetze Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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 Nutzinformationen 48 Bytes Übertragungsrichtung Zellkopf (5 Bytes) 8 1 3 16 8 4 HEC P0LT VCI VPI GFC CLP Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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 Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

HIGH-SPEED-NETWORKING ATM: Hohe Übertragungs-Kapazität und einsetzbar im lokalen Netz sowie im Weitverkehrbereich 155 100 16 10 1 MBit/Sekunde Rechner- bus ATM MAN schnelles LAN (FDDI) LAN's Bridges, Router, Bridge/Router X.25 und/oder Frame Relay 10-3 10-1 10 100 1000km 1 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. 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 Postbank AG Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

Beispiel für ein City-Netz Knoten Kunde A SDH 155 Mbit/s Nebenstellen- anlage Vermittlungs- stelle ATM, SMDS, FR 10...34 MBit/s 2 MBit/s 34 MBit/s 155 MBit/s City-Netz- Betreiber Andere Netze City-Netz Frame Relay Ethernet 10 ... 34 MBit/s 384 KBit/s 128 KBit/s City-Netz Knoten Kunde B SDH 155 Mbit/s Router Multiplexer 10..34 MBit/s Max. 2 MBit/s Telekom SDH = Synchrone Digital Hierarchie, ATM = Asynchroner Transfer-Modus FR = Frame Relay, SMDS = Switched Multi-Megabit Data Service Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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

Zusammenwachsen von Sprach- und Datennetzen Vergangenheit bis ca. 1990 Gegenwart Zukunft ab ca. 2000 (X.25-Zeitalter) (TCP / IP-Zeitalter) ( ATM-Zeitalter) Papier Fax Telex Allein- stehende PCs E-Mail EDI Local Area Networks Client-Server-Systeme Wide Area Networks Metropolitan Area Networks (Terrestrisch/Funk/Satellit) Großrechn er- systeme ATM nur im WAN- Back- bone Globale Sprach- Daten- Video- Integration (ATM) Value- Added-Markt Veränderung bei der Informationsübertra-gung im Laufe der Zeit Auch in Zukunft vorhandene Medien Video Video /Telefon Conferencing Digitale Sprach- übertragung Analoge Sprach- Massen- markt Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Das ISO/OSI-Schicht-Modell 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 Syntax Ordnung von Zeichen und Zeichenverbindungen innerhalb einer Nachricht (formale Struktur): z.B. Datenaustausch UN/EDIFACT OSI = Open System Interface Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

Übertragungsprotokolle nach IEEE-802-Standards im Überblick IEEE OSI Logical link control OSI Data link layer Medium access Physical OSI layer Physical 802.1 802.2 LAN-Reference Modell 802.3 CSMA/CD Ethernet 802.4 Token Bus 802.5 Token Ring 802.6 Metropolitan Area Networks (DQDB) IEEE = Institute for Electrical and Electronic Engineers Kommunikationssysteme 2 © Jürgen Schüler, Ingelheim 2006

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