Institut für Kommunikationstechnikwww.ikt.uni-hannover.de

Übermittlungsmodi und Struktur von Nachrichtennetzen (Übung)

Kapitel 2.2

Netze und ProtokolleDipl.-Wirtsch.-Ing. Kim Bartke

‏(2)

Analoge und digitaleNachrichtenkommunikation

Warum gibt es so viele verschiedene Netze?

verschiedene Strukturen ?

verschiedene Techniken (analog, digital) ?

verschiedene Medien (drahtlos, Kupfer, Glasfaser) ?

‏(3)

Durchschaltprinzipien

fest Übertragungsrate variabeleinfach Komplexität aufwendig

Leitungs-vermittlung

CircuitSwitching

EWS-D, S12,PABX

Mehrraten-Leitungsvermittlung

Multirate CircuitSwitching

VK-Netze

Zell-Vermittlung

Cell Relay

VK-Netze

WAN,MAN

Frame-Relay

MAN, WAN

Paket-Vermittlung

Packet Switching

Datex-P

Internet

‏(4)

Leitungsvermittlung (1)‏

Erläutern Sie den Begriff Leitungsvermittlung!Nennen Sie ein Netz, das mit Leitungsvermittlung arbeitet!

‏(5)

Leitungsvermittlung (2)‏

Im Fernsprechnetz:Schrittweise Reservierung des Weges anhand der Rufnummer undDurchschaltung bei Verbindungsaufbau Eine feste Nachrichtenverbindung zwischen Teilnehmer A und Teilnehmer B für die gesamte Dauer der Verbindung(exklusiv, drahtähnlich) ‏

Automatische Vermittlungerfunden: Strowger(* 1839, † 1902, Leichenbestatter in Kansas City)‏Patentanmeldung am 12. März 1889

‏(6)

Leitungsvermittlung (3)‏

Vst

Vst

Vst

Vst

Vst

Vst

Vst

A

B

‏(7)

Leitungsvermittlung (4)‏

Welche Tarifierung wird bei leitungsvermittelten Systemen bzw. im Fernsprechnetz üblicherweise angewendet und warum?

‏(8)

Leitungsvermittlung (5)‏

Exklusive Nutzung der Leitung Zeittarif Tarifierung ermöglicht Steuerung der Auslastung Die Tarifierung bei leitungsvermittelten Netzen erfolgt meistens nach Dauer und Entfernung.

GesprächsdauerUhrzeitenOrtsgespräche, Ferngespräche

‏(9)

Paketvermittlung (1) ‏

Erläutern Sie den Begriff Paketvermittlung!Nennen Sie ein Netz, das mit Paketvermittlung arbeitet!

‏(10)

Paketvermittlung (3) ‏

Im Internet:Die Nutzerinformation wird in Blöcke mit einer begrenzten Länge aufgeteilt und mit Steuerinformationen versehen (Pakete) ‏Die Pakete werden dem Netz übergeben und dieses transportiert es anhand der Steuerinformationen zum ZielKeine direkte (physikalische) Verbindung zwischen Kommunikationspartnern

Nachricht

PaketRumpf (trailer)‏Kopf (header)‏

‏(11)

Paketvermittlung (4) ‏

Die Pakete werden in Warteschlangen zwischen-gespeichert

Pakete Bearbeitungseinheit

‏(12)

Paketvermittlung (5) ‏

Router

Router

Router

Router

Router

Router

Pakete für nächste Übertragung sammeln

(Warteschlange) ‏

‏(13)

Datenvermittlung

Welchen Vorteil bzw. Nachteil hat die Benutzung von Paketvermittlung gegenüber der Leitungsvermittlung bezüglich der Netzauslastung?

‏(14)

Datenvermittlung

VorteilDatenvermittlung kann preiswerter betrieben werden, da das Netz gegebenenfalls eine Nachricht so lange zwischenspeichert, bis eine geeignete Datenverbindung frei ist. Dadurch werden insgesamt weniger Leitungen benötigt.Geschwindigkeits- und Code-Umwandlungen können vorgenommen werdenFehlersicherung bei der Übertragung möglich

NachteilZeitliches Eintreffen der Nachrichten und Datenrate zwischen den Kommunikationspartnern können im Allgemeinen nicht garantiert werden.

‏(15)

Paketvermittlung (2) ‏

Vorläufer: SpeichervermittlungAblauf

kein Aufbau eines physischen Pfades zwischen Sender und Empfänger im Voraus Datenblock wird in einer Zwischenstation zwischengespeichert und später weitergeleitetJeder Block geht vollständig ein, wird auf Fehler kontrolliert und erst dann weiterbefördert

Beispiel: erste elektromagnetische Telekommunikationssysteme (Telegrammtransport)‏

Paketvermittlung:engere obere Grenze bezüglich der Paketgrößen

besseres Verhalten beim „Multiplexing“ d.h. gleichzeitigen Betrieb mehrerer Verbindungenkleinere Speichergeringere Verzögerung, höherer Durchsatz (interaktive Dienste möglich)‏

‏(16)

Paketvermittlung vs. Leitungsvermittlung

pro Volumenpro ZeitGebührenabrechnung (üblicherweise!) ‏

bei jedem Paketbeim VerbindungsaufbauPunkt möglicher Überlastungen

nicht notwendigerweisenotwendigVerbindungsaufbau

nicht notwendigerweiseJaAlle Paket verlaufen auf der gleichen Route

JaNeinÜbertragung mit Zwischenspeicherung

NeinJaPotentielle Verschwendung von Bandbreite

DynamischFest, im voraus reserviert.Verfügbare Bandbreite

NeinJaDedizierter Pfad

PaketvermitteltLeitungsvermitteltMerkmal

‏(17)

Arten der Paketvermittlung

Leitungsvermittlung

verbindungsloseÜbertragung

verbindungsorientierteÜbertragung

Paketvermittlung

Durchschaltung/ Vermittlung:

Kommunikations-beziehung:

‏(18)

Verbindungslose Paketvermittlung (1)‏

Auch: Connection LessErläutern Sie den Begriff verbindungslose Paket-vermittlung!

‏(19)

Verbindungslose Paketvermittlung (2)‏

Jedes Nutzdaten-Paket erhält die vollständige Adressinformation, die zum Transportieren der Informationen von A nach B erforderlich sindund wird in jedem Knoten unabhängig von allen anderen Paketen durchgeschaltet

Beispiel: Internet (IP-Netz) ‏

Nutzlast

StartadresseZieladresse

Paket 1

Nutzlast

StartadresseZieladresse

Paket 1

Nutzlast

StartadresseZieladresse

Paket 1

‏(20)

Verbindungslose Paketvermittlung (3)‏

Welche Probleme können durch diese Art der Vermittlung entstehen?

‏(21)

Verbindungslose Paketvermittlung (4)‏

Das sequenzielle Eintreffen der Pakete in der ursprünglichen Reihenfolge kann nicht garantiert werden.

Animation Paketnetz\Sequenz_Rec.exe

‏(22)

Verbindungsorientierte Paketvermittlung (1) ‏

auch: Connection OrientedErläutern Sie den Begriff verbindungsorientierte Paketvermittlung!

‏(23)

Verbindungsorientierte Paketvermittlung (2) ‏

Vor der Nutzdatenübertragung wird eine Verbindung aufgebaut(virtuelle Verbindungen)‏Alle Pakete zwischen zwei Kommunikationspartnern werden auf derselben virtuellen Verbindung transportiert, eine Vertauschung der Reihenfolge einzelner Pakete ist sehr unwahrscheinlichPaket-Header der Datenpakete enthalten nur die Verbindungsinformationnormalerweise: Die Entscheidung über den Weg der Pakete einer virtuellen Verbindung ist nur einmal beim Verbindungsaufbau notwendigVerbindungsaufbaupaket

Nutzlast

Paket 1

Verbindung 1

Nutzlast

Paket 2

Verbindung 1

...

‏(24)

verbindungslos vs. verbindungsorientiert (1)‏

Welche Konsequenz kann die Wahl der Datenvermittlung auf den Anteil der nötigen Verwaltungsinformation, die zur Übertragung einzelner Pakete von Ende zu Ende benötigt wird, haben?

‏(25)

verbindungslos vs. verbindungsorientiert (2)‏

Nutzlast

StartadresseZieladresse

Paket 1

Nutzlast

StartadresseZieladresse

Paket 1

Nutzlast

StartadresseZieladresse

Paket 1

verbindungslos: größerer Header, da jedes Paket komplette Steuerinfo enthält

verbindungsorientiert: teilweise kleinere Header, da nur Zuordnung zur Verbindung erforderlich, aber zusätzlicher Aufwand für Verbindungsauf- und abbau

StartadresseZieladresse

Verbindungsaufbaupaket

Nutzlast

Paket 1

Verbindung 1

Nutzlast

Paket 2

Verbindung 1

...Verbindungsabbaupaket

‏(26)

verbindungslos vs. verbindungsorientiert (3)‏

Was passiert bei einer verbindungslosen Übertragung, wenn die Empfängerstation nicht in der Lage ist, die Datenpakete anzunehmen?

‏(27)

verbindungslos vs. verbindungsorientiert (4)‏

Da es keine Möglichkeit gibt, vor der Datenübertragung mit der Empfängerstation zu kommunizieren, kann der Sender nicht feststellen, ob die Empfangsstation die Pakete annehmen kann.Die Empfangsstation verwirft die Pakete eventuell einfach.

‏(28)

verbindungslos vs. verbindungsorientiert (5)‏

Welche positive Eigenschaft hat die verbindungslose Durchschaltung beim Ausfall einzelner Verbindungs-abschnitte im Netz?

‏(29)

verbindungslos vs. verbindungsorientiert (6)‏

Während der Kommunikation ausfallende Verbindungsabschnitte erfordern keinen neuen Verbindungsaufbau, da die Information für die Vermittlung in jedem Paket vorhanden ist.

‏(30)

Durchschaltprinzipien

leitungsvermittelt,verbindungsorientiert

paketvermittelt, verbindungsorientiertoder verbindungslos

Leitungs-vermittlung

CircuitSwitching

EWS-D, S12,PABX

Mehrraten-Leitungsvermittlung

Multirate CircuitSwitching

VK-Netze

Zell-Vermittlung

Cell Relay

VK-Netze

WAN,MAN

Frame-Relay

MAN, WAN

Paket-Vermittlung

Packet Switching

Datex-P

Internet

?

‏(31)

Zellvermittlung (1)‏

Nennen Sie den Unterschied zwischen Paketvermittlung und Zellvermittlung!

‏(32)

Zellvermittlung (2)‏

Zelle Kompromiss zwischen Paket- und LeitungsvermittlungZellvermittlung ist eigentlich Paketvermittlung, aber

Alle Zellen folgen einem zuvor reservierten Weggarantierte Ressourcen (wie bei Leitungsvermittlung) ‏Sonderform der Pakete: klein und konstante Länge, damit Multiplexing einfacher ist

Beispiel: ATM

ATM Asynchronous Transfer Mode