· 2002-05-19 · Die Vielfalt an Netzen, Netzschnittstellen, Endgerätetypen soll durch ein Netz abgelöst werden, das alle Arten der Kommunikation gleich behandelt: Integrated

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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

Der Netzbetreiber möchte:alle Ressourcen wirtschaftlich betreiben(hoher Gewinn, geringer Verwaltungsaufwand, ...)

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Die Vielfalt an Netzen, Netzschnittstellen, Endgerätetypen soll durch einNetz 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

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A

NT

digital

analog

Netzwerkabschluß(Network Termination, NT)

• ISDN: Integrated Services Digital Network

• Anschluß von bis zu 8 Endgeräten an den NT

• zwei 64-kBit/s-Kanäle (B-Kanäle) für Nutzdaten (Basisanschluß)

• ein 16 kBit/s-Kanal (D-Kanal) für die Signalisierung

twisted pair

• Pilotversuche seit 1983• Kommerzieller Einsatz seit 1988• Seit 1994 Euro-ISDN

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• Integration verschiedener Kommunikations-dienste (Sprache, Fax, Daten, ...)

• digitale Kommunikation

• höhere Bandbreite

• benutzt existierende Infrastruktur

D

A

DigitaleVermittlungs-

stelleD

A

NT


stelle

NT PrivateNeben-stellen-anlage

Mehrgeräteanschluß (point to multi-point)

Anlagenanschluß(point to point)

4711471247134714

47114714

4712 4713

440-XX-11

-12-13

-99

-20-22-21

Mehrgeräteanschluß(Point to Multi-Point Access)

• bis zu 8 (ISDN-)Endgeräte an einenNT 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)

Anlagenanschluß (Point to Point Access)• nur ein Endgerät, z.B. private Nebenstellenanlage

(engl. Private Branch Exchange, PBX)• direkt wählbare Nebenstellennummern• Kombination mehrerer Anschlußleitungen möglich

NTNT

4714

bis zu 12 Anschlußdosen und 8 Endgeräte

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S0Bus

S0Bus


stelle

Kostenfreie interne Kommunikation

NT

NT

PrivateNeben-stellen-anlage

(Private Branch

Exchange, PBX)

ISDN-Nebenstellenanlage mit• zwei ISDN-Basisanschlüssen• vier analogen Endgeräten• einem internen S0-Bus

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Abschlußeinheitdes Netzes

2 D-Kanäle1 B-Kanal

S0-Schnittstelle

NetworkTermination

(NT)

B-Kanal64 Kbit/s

B-Kanal64 Kbit/s

D-Kanal16 Kbit/s

DIVO(Digitale Orts-

vermittlungsstelle)

Betreiber-Hoheit(z.B. Telekom)

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NT

Verantwortungsbereichdes Netzbetreibers

U-Schnittstelle

S0-Schnittstelle

S0 Bus (<100 m)


stelle

Leitungs-abschluß

(100 Ohm)

230 V~

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

bis zu 8 km

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Schicht 3 - Vermittlungsschicht (Network Layer)Beschreibung der eigentlichen Signalisierungsnachrichten zwischen denEndeinrichtungen 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 derEndeinrichtung und der Vermittlungsstelle:� ��

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• a/b-Adapter: verbindet Endgeräte mit traditionellem analogen Anschluß mit dem digitalen ISDN S0-Bus

• erlaubt unterschiedliche Konfigurationen für traditionelleund ISDN-Verbindungen (z.B. durch Dienstparameter oder Rufnummer)

• a/b-Schnittstelle für analoge Endgeräte (z.B. Telefone, Telefax, Modem, etc.)

• praktisch keine ISDN-Mehrwertdienste (z.B. Display, Menü)

NT

S0-Bus

a/b-Schnittstelle(analog)


stelle

a/b-Adapter

Anschluß analoger Endgeräte an einen ISDN-S0-Bus:

z.B. analoges Faxgerät

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ÜbertragungsrateLeitungsdurchmesserÜberbrückbare DistanzFehlerrateEchokompensationKabeldämpfung

160 kBit/s pro Richtung0.4 mm2 - 0.6 mm2

4.5 km - 8.0 km10-7

> 65 dB< 40 dB

• benötigt nur ein Twisted-Pair-Kabel• liefert Notstromversorgung

(50-93 V~)• U-Schnittstelle ist nicht genormt• in Europa Uko-Schnittstelle

(bis zu 8 km)• zusätzliche Synchronisierungs-

information: 16 kBit/s

NT

B1-Kanal64 kBit/s

B2-Kanal64 kBit/s

D-Kanal16 kBit/s

Verantwortungsbereich des Netzbetreibers

U-Schnittstelle

S0-Schnittstelle


stelle

230 V~

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NT

Verantwortungsbereichdes Netzbetreibers


stelle

PrivateNeben-stellen-anlage(PBX)

S2M Schnittstelle< 250m

S2M-Schnittstelle

• 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

nur Punkt-zu-Punkt-Verbindung

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NetworkTermination

(NT)

Abschlußeinheitdes Netzes

2 x 2 Mbit/s

S2M-Schnittstelle

DIVO(Digitale Orts-

vermittlungsstelle)Gebührenfreie interneKommunikation

Betreiber-Hoheit(z.B. Telekom)

TKAnl

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Kanal 0 Kanal 1 Kanal 2 ... Kanal 15 Kanal 16 ... Kanal 30 Kanal 31

2048 kBit/s125 µs

1 2 3 4 5 6 7 8

3.9 µs

D-Kanal

• 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

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1-15, 17-31: B-Kanäle

Sync B1 ... ...D B30

NTDigitale

Vermittlungs-stelle

U-SchnittstelleU2M = S2MS2M-Schnittstelle

(<250m)

• getrennte Übertragung der Hin- und Rückrichtung über eigene Leitungen• jede Richtung benutzt verdrillte Kupferdoppelader (UK2), Koaxialkabel (UK2),

oder Lichtwellenleiter (UG2) • 30 Kanäle pro Richtung verfügbar• zusätzlicher Kanal für die Signalisierung und ein weiterer für den Austausch von

Steuerungsinformationen

PrivateNeben-stellen-anlage(PBX)

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• 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)

• Breitbanddienste benötigen Datenraten bis zu 100 MBit/s beim Endkunden

• leichte und flexible Integration neuer Dienste

ISDN

Breitband-ISDN

(B-ISDN)

- immenser Zuwachs an neuen Diensten- Bandbreitenbedarf z.B. durch Internet- Nachfrage von Breitbanddiensten

(z.B. Videokonferenz)

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Bewegtbildkommunikation

• Bildtelefon• Breitband-Videokonferenz• Videoüberwachung

Datenkommunikation

• LAN-Verbindung• CAD/CAM-Verbindung• Bildübertragung

Nachrichtenaustausch

• Multimedia-Mail• Dokumentenübertragung

Nachrichtenabruf

• Video on demand• Rundfunkdienste (Radio, Fernsehen)• individuelle Elektronische Zeitungen• Teleteaching• Zugriff auf Datenbanken• Informationsdienste

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• 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)

ISDNRouter

Router

Router

• Verbindung der LANs durch ISDN-Festverbindung oder -Wählverbindungen

• Festverbindung ist immer verfügbar, aber teuer und hat nur starre Übertragungskapazität

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ISDN

AB

C

ISDN

AB

C

Zeitpunkt XVerbindung A nach B

Zeitpunkt YVerbindung A nach C

• 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

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Bandbreitenanforderungsprofil

Zuschaltung von Nutzkanälen

1

2

3

4

• 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

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Eigenschaften von DSL

• hoher Durchsatz (bis zu 50 Mbit/s)

• Nutzung herkömmlicher nicht-abgeschirmter 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 alsModulationsverfahren

• meist asymmetrische Duplex-Verbindung(Aysmmetric Digital Subscriber Line, ADSL)

Leitungs- Down- Upstreamlänge stream

1,4 km 12,96 Mbit/s 1,5 Mbit/s0,9 km 25,86 Mbit/s 2,3 Mbit/s0,3 km 51,85 Mbit/s 13 Mbit/s

z.B. analoge Übertragung

Breitband-Kanal

Trägerfrequenz f

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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

VDSL (Very High Data Rate Digital Subscriber Line)• Duplex-Verbindungen mit asynchronen Datenraten• Höhere Datenrate als ADSL, aber kürzere Kabellänge• Derzeit keine Standardisierung

• Distanz: 3 - 4 km• Bandbreite: 240 KHz• Sendegeschw.: 1,544-2,048 Mbit/s• Empf.geschw.: 1,544-2,048 Mbit/s

• Distanz: 0,3 - 1,5 km• Bandbreite: bis 30 MHz• Sendegeschw.: 1,5-2,3 Mbit/s• Empf.geschw.: 13-52 Mbit/s

• Distanz: 2 - 3 km• Bandbreite: 240 KHz• Sendegeschw.: 1,544-2,048 Mbit/s• Empf.geschw.: 1,544-2,048 Mbit/s

• Distanz: 2,7 - 5,5 km• Bandbreite: bis 1 MHz• Sendegeschw.: 16-640 Kbit/s• Empf.geschw.: 1,5-9 Mbit/s

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VDSL

ADSL

SDSL

HDSL

ISDNSprachband-Modem32 kb/s

130 kb/s

2 Mb/s

2 Mb/s

6 Mb/s

8 Mb/s

50 Mb/s

Downlink-Kapazität

Internetzugang, Digitale Telefonie,Terminalemulation(FTP, Telnet)

Power remote user

Integrierte Multimediadienste:Internetzugang, TeleworkingTeleteaching, Telemedizin,Multimediazugang, Video on demand, ....

Anwendungen und Dienste

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