Reihe Kommunikation

Taschenbuch der Nachrichtentechnik

Ingenieurwissen für die Praxis Alcatel SEL AG

Schiele & Schön

Inhaltsverzeichnis

Telekommunikationsnetze 21

Entwicklung des Fernsprechnetzes 22

IDN, Integriertes Text- und Datennetz 25

WAN, Wide Area Network 27

ISDN, Diensteintegrierendes digitales Netz 28 Struktur des ISDN 28 Dienste und Dienstmerkmale des ISDN 33 Anschlußtechnik im Teilnehmerbereich 35

Referenzkonfiguration 35 Basisanschluß (BA) 37

Konfiguration und Gerätetechnik 37 Schnittstellen 38 Speisekonzept und Aktivierungsprozedur 40

Primärmultiplexanschluß (PMXA) 43 Gerätekonfiguration und Schnittstellen 43 Speisekonzept 44

ISDN Chip Set 44 Abgesetzte Periphere Einheit (APE) 46 Optisches Anschlußleitungsnetz (OAN) 48 Zeichengabe im ISDN 49

Zeichengabeverfahren 49 D-Kanal-Protokoll 50 Zentralkanal-Zeichengabeverfahren Nr.7 53 Verbindungs-Aufbau und -Abbau 54 Realisierung im digitalen Vermittlungssystem

Alcatel 1000 S12 54

IN, Intelligentes Netz 57 Aufbau und Merkmale 58 IN-Dienste 60

Informationsdienste 62 Personenbezogene Dienste 63 Persönliche Rufnummer 64 Dienste mit integrierten Fremdnetzfunktionen 65

Betriebsversuch der DBP Telekom 65 Standardisierung 66 Ausblick 71

Breitbandnetze 71 LAN, Local Area Network 71

Netzwerk-Topologien 71 Stern-Konfiguration 72 Ring-Konfiguration 72 Bus-Konfiguration 72

7

Baum-Konfiguration 72 Vielfach-Zugriffsverfahren 72

Ethernet 74 Token-Ring 74 FDDI 75

MAN, Metropolitan Area Network 76 DQDB im MAN 77 Knoten EGW und CGW 80 Knoten CNIU und Router 80 DQDB-Prinzip 81 Rahmen 82 Segmente 82 Umkonfiguration bei Unterbrechung 83 Übertragung 83 NMC 83 MAN und ATM 84 Realisierungsbeispiele 84 Ausblick und Tendenzen 85

Breitband-ISDN und ATM 87 Übermittlungstechniken 88 ATM, Asynchronous Tranfer Mode 89 Netzarchitektur 92 Ausblick und Tendenzen 93

Netzwerkmanagement 94 TMN, Telecommunication Management Networks 94

TMN-Architektur 95 TMN-Referenzmodell 95 Management Agent-Prinzip 96 Managementebenen 97 Funktionsblöcke 98 Schnittstellen und Protokolle 99 Datenkommunikationsnetze 100 Managementfunktionen 100 Software-Plattform und Hardware-Plattform 101 Anwendungsbeispiele 101 Anwendung für Mobilfunknetze 102 Anwendung für Übertragungsnetze 102 Zusammenfassung und Ausblick 104

CNM, Customer Network Management 106 Anforderungen des Endkunden 106 Zusammenhang zwischen CNM und TMN 107 Funktionale Architektur 108 Mapping-Funktionen 109

Mobilkommunikation 109 Funkrufeinrichtungen 110

Eurosignal 110 Cityruf 110 ERMES 111

к

8

Betriebsfunkeinrichtungen 112 Bündelfunk 113

Analoge Funktelefonsysteme 116 Funktelefonnetz A 117 Funktelefonnetz В 117 Funktelefonnetz С 118

Systemfunktionen 118 Digitale Mobilkommunikation 120

GSM-Netzstruktur 123 Signalübertragung zwischen mobilen Teilnehmern

und Feststationen 123 Quellencodierung 123 Netzzugangsverfahren 124 Kanalcodierung 124 Adaptive Kanalentzerrung 124 Modulation 125 Vermittlung und Übertragung im GSM-Netz

zwischen BSS und PSTN 125 Betriebliche Steuerung des GSM-Netzes 126 Bausteine und Konfigurationen des GSM-Systems 126 Schnittstellen im GSM-System 127 GSM-Dienste 128 Betreiben und Verwalten des GSM-Systems 129 GSM in der Bundesrepublik Deutschland 129 Funktelefonnetze Dl , D2 130 Funktelefonnetz E 131 Zukunft der Mobilkommunikation 131

Punkt-zu-Multipunkt-Telekommunikationssysteme 132 RURTEL 132

Das RURTEL-Netz 133 Zentralstation 133 Teilnehmerstation 134 Zwischenstation 135

Funktionsweise 135 Verbindungs-Aufbau und -Abbau 136 Betriebs-und Wartungssystem 137 Antennen 137

Stromversorgung 137 Optionale Leistungsmerkmale 137

Alcatel 9800 138

Übertragungsmedien 141

Kupferkabel und Leitungen 142 Leitungsgleichungen 142 Gleichmäßige Leitungen 142 Wellenwiderstand von Koaxialleitungen 145 Pupinleitungen 146

9

Einfluß benachbarter Leitungen 147 Bezirkskabel und Fernkabel 150 Ortskabel 153

Optische Nachrichtenübertragung 154 Lichtwellenleiter 154

Herstellverfahren 156 Faserziehen 156 Fasereigenschaften 157 Spleiße 158 Stecker 160 Kopplung Sendeelement-Faser 162 Kopplung Faser-Empfangselement 162 Koppler 163 Optisches Dämpfungsglied 164

Kabeltechnik 164 Aderextrusion 165 Verseilung und Armierung 165 Mantelextrusion 165

Optische Sendedioden 165 Lumineszenzdioden 166 Laserdioden 166 Laser für dynamischen Einmodenbetrieb 166

Optische Empfangsdioden 167 PIN-Photodioden 167 Lawinenphotodioden 168

Lichtwellenleiter-Meßtechnik 168 Optische Verstärker 171 Entwicklungstrends 175 Größen und Einheiten optischer Strahlung 177

Richtfunkverbindungen 182 System-und Übertragungsdämpfung 182 Freiraumdämpfung 183 Funkfeld 184 Schwund 184 Antennen 185 Antennenleitungen 186 Kanal-und Polarisationsweichen 186 Sender und Empfänger 187 Modulationsverfahren 187 Diversity-Technik 187 Ersatzschaltetechnik 188 Frequenzpläne 189 Planung von Richtfunkverbindungen 189 Entwicklungstendenzen 189

Kommunikation über Satelliten 190 Weltumspannende Systeme 191

INTELSAT 192

10

INMARSAT 192 Europäische Systeme 194

EUTELSAT 194 DFS, Deutscher Fernmeldesatellit Kopernikus 195

Neue Dienste im DFS 195 Erdefunkstellen für neue Dienste 196 Leistungsmerkmale des Systems 196 Zeichengabeverfahren im System 198 Leistungsmerkmale für Verwaltung,

Betrieb und Wartung 198 VSAT, Datenkommunikation über Satelliten 199

Vorteile von VSAT-Systemen 201 Mobilfunkdienste über Satelliten 201

Weltweite Satellitensysteme für Handfunktelefone 202

Zukünftige Entwicklungen 203

Vermittlungstechnik 205

Zeichengabesysteme 206 IKZ50 208 CCITT-Signalverfahren 208

Zeichengabesystem Nr. 5 209 Zeichengabesystem R2 210

Leitungszeichengabe 210 Registerzeichengabe 211

Zeichengabesystem Nr. 7 212 Übermittlungsteil 212 Kanalfunktionen (Schicht 1) 212 Übermittlungsprozeduren (Schicht 2) 213 Zeichengabenetzfunktionen (Schicht 3) 213 Benutzerteil 214

Verkehrslenkung in Nachrichtennetzen 216

Analoge Vermittlungstechnik 220 Struktur des Netzes 220 Signalisierung auf der Teilnehmer-Anschlußleitung 222 Signalisierung auf den Leitungen zwischen den VSt 223 Entwicklungstrends 224

Digitale Vermittlungstechnik 224 ISDN-Vermittlungssystem Alcatel 1000 S12 224

Prinzip der verteilten Steuerung 226 Digital-Koppelnetz 226 Steuereinheiten 229

Mikroprozessor und Arbeitsspeicher 230 Zugangseinheit 230

Anschlußmodule 231 für Analog-Teilnehmer 231

11

für Durchwahlanpassung 232 für Digital-Verbindungsleitung 233 für Bedienung und Wartung 233 für Takte und Töne 233 für MF-Signalisierung 234 für Zentralen Zeichenkanal 234 für ISDN-Basisanschluß-Teilnehmer 235 für ISDN-Primärmultiplexanschluß-Teilnehmer 235 für ISDN-Verbindungsleitungen und Protokollunterstützung 235

Leistungsmerkmale 236

Breitband-Vermittlungstechnik 237 B-ISDN-Vermittlungssystem Alcatel 1000 237

Breitband-Verbindungsarten 237 Breitband-Netzstruktur 238 Konzeption des Vermittlungssystems 238

Systemmerkmale 238 Vermittlungstechnische Einrichtungen 239 Integration von Breitband- und Schmalbandvermittlung 239

Breitbandteil 240 Breitband-Schnittstellen 240

Architektur des Transportknotens 241 Funktionaler Aufbau 241 Vermittlungsfunktionen 242 Vermittlungstechnische Prinzipien 242 Internes Format MSC 242 Selbststeuernde Wegesuche der MSCs 243 MSC-Reihenfolge und Delay-Jitter 243 Lastverteilung im Koppelnetz 243 Fehlertoleranz 244

Koppelnetzstruktur 244 Ausbau des Koppelnetzes 244 Anschlußgruppe TSU 245 Hauptkoppelfeld 246

Steuerung 246 Gestellsteuereinheit RCC 247 Baugruppensteuerteil 248 Taktversorgung 248 Takterzeugung 249 Taktausgabe 250

Stromversorgung : 250 ATM-Vermittlungstechnik 251

Prinzip eines ATM-Koppelfeldes 252 Systemanforderungen 252 Steuer- und Wegesuchprinzipien 252 Internes Transportprotokoll 253 Koppelfeldarchitektur 253

12

Innerer Aufbau der Koppelelemente 255 Koppelfeldeigenschaften 256

Optische Vermittlungstechnik: 258 Optische Raumvielfach-Vermittlung 259 Optische Zeitvielfach-Vermittlung 260 Wellenlängenvielfach-Vermittlung 261 Vermittlungsmodule 263 Einführung der Optischen Vermittlungstechnik 264

Übertragungstechnik 265

Analoge Übertragungstechnik 266 Trägerfrequenz-Übertragungstechnik 266

Digitale Übertragungstechnik 267 Analog/Digital-Wandlung 270 Zeitmultiplexbildung 273 Grundsystem PCM 30 274 Multiplexer höherer Ordnung 274 PDH, Plesiochrone Digitale Hierarchie 274 SDH, Synchrone Digitale Hierarchie 277

Signalstruktur 279 Section Overhead 280 Pointer und Phasenanpassung 282 Struktur der Payload 283 Multiplexschema 284

Leitungsausrüstung 288 Modems 289

Entwicklungstrends 293

Übertragungsplan für Fernmeldenetze 293 Planungsvorgaben durch internationale Empfehlungen 296 Übertragungsplan 1 TR 800 der DBP Telekom 296 Gesamtbezugsdämpfungswerte im Fernsprechnetz 299 Planungsbezugsdämpfungswerte für einen Hauptanschluß 299

Planungsbezugsdämpfungswerte bei Anschalten einer Nebenstellenanlage an das öffentliche Fernsprechnetz.... 300

Dämpfungsbeziehungen in der internationalen Bezugskette bei Verbindungen ins Ausland 302

Übertragungsqualität 302 Lineare Parameter 303 Nichtlineare Parameter 304 Externe Störquellen 305

Echokompensation 307 Einsatzgebiete 308 Realisierung 310

13

Standardisierung und Normung 311

Standardisierung, Normung und Harmonisierung 312 Gremien für Standardisierung und Normung 313

BAPT 313 BFS siehe DFS BSI 314 BZT 315 CCIR siehe ITU CCITT siehe ITU CECC 316 CEN 316 CENELEC 316 CEPT 317 DFS 318 DIN 318 DKE 319 DLR 320 ECMA 321 ERRI 321 ETSI 322 EUROCAE 324 EWOS 324 FTZ 325 ICAO 326 IEC 326 IFRB siehe ITU-R IRT 327 ISO 327 ITU 327 ITU-R 328 ITU-T 329 PTB 334 RTCA 335 TÜF 335 UIC 336 VDE 337 VdTÜF 337 WTSC siehe ITU-T ZVEI 338 ZZF siehe BZT

ISO-Referenzmodell 338 Die Aufgaben der sieben Schichten 340

1. Bitübertragungsschicht (Physical Layer) 341 2. Sicherungsschicht (Data Link Layer) 341 3. Vermittlungsschicht (Network Layer) 341 4. Transportschicht (Transport Layer) 341 5. Kommunikationssteuerungsschicht

(Session Layer) 341

14

6. Darstellungsschicht (Presentation Layer) 342 7. Anwendungsschicht (Application Layer) 342

Erläuterung des Zusammenwirkens 342 Offene Kommunikation:

Stand, Anwendung und Ausblick 343

Fernsehen und Rundfunk 347

Internationale TV-Standards 348

Farbfernsehen 349 NTSC 349 SECAM 352 PAL 353 D2-MAC 355 HDTV 358 PALplus 359

Zusatzfunktionen 360 Digitale Signalverarbeitung 360 Fernsehtext 361 VPS 362 VPT 362 Mehrkanalton 362 RDS 364

Digitale Systeme 364 DSR 364 DAB 365 DTVB 366 DAT 367

Rundfunk und Fernsehen über Satelliten 368

Kabelfernsehen 368

Fernsehkanalbezeichnungen 370

Fernsehsonderkanäle 372

Rundfunkbereiche 373

Für Funkdienste nutzbarer Frequenzbereich 373

Tabelle der Funkfrequenzen 374

Buchstabenbezeichnung von Frequenzbändern 380

Telekommunikation in Büro und Fertigung 3 81

Bürokommunikation 382

Multimedia 387

Automatische Sprachverarbeitung 390 Spracherkennung 392 Sprachcodierung 396

15

Sprachausgabe 397 Sprechererkennung 399

Methoden der Software-Erstellung 399 Systemanforderungen 400 Systementwurf 401 Hardware-Entwurf 403 Software-Entwurf 403 Integration 405 Fertigung 406 Wartung 406

Qualitätssicherung 407 - in der Marketing-Phase 409 - während der Entwicklung 409 - bei der Beschaffung 409 - in der Produktion 409 - nach der Produktion 410 Allgemeine Qualitätssicherungs-Maßnahmen 410

Datenschutz 411

Bauelemente und Bauweisen 415

Integrierte Bauelemente 416 LSI-Speicher 416

RAM 416 SRAM 417 DRAM 417 ROM 417 PROM 418 EPROM 418 EEPROM 419 Flash EPROM 419 OTP 419

Mikrorechner 419 Mikroprozessoren 420

CISC, RISC 420 Digitale Signalprozessoren (DSP) 422

Digitale Signalverarbeitung 422 Mathematische Beschreibung 422 Die Komponenten des digitalen

Signalverarbeitungssystems 423 Prinzipieller Aufbau des DSP 426 Einsatz von DSP in der Telekommunikation 428

Digitale Schaltkreisfamilien 429 Programmierbare Logikbauelemente 431 Integrierte Telekom-Bauelemente 432

Standard-Telekom-Bauelemente 433

16

Kundenspezifische Telekom-Bauelemente 435 Kundenschaltungen 437

Gate Arrays 437 Standardzellenschaltungen 438 Vollkundenschaltungen 438

Gehäuse integrierter Schaltkreise 438 Aktuelle Gehäuseformen 439 Spezielle Problemlösungen 441 Verarbeitung und Toleranzanforderung 443 Voraussetzungen für die Gehäuseauswahl 444

Schutz integrierter Schaltkreise vor Überspannungen 445 Räume und Mobiliar 447 Ausrüstung des Personals 448 Spezialwerkzeuge und Hilfsmittel 449 Spannungsspitzen aus dem Netz 450

Schichtschaltungen 450 Dickschichttechnik 451 Dünnschichttechnik 453 Hybridschaltungen 454

Leiterplatten 454 Trägerwerkstoffe 454 Metallbeschichtungen 455 Semi-Additivtechnik 456 Mehrschichtenleiterplatten 457

Leitfähige Klebstoffe 458

Displays und Flachbildschirme 461

Navigation 467

Kurz- und Mittelstreckennavigation 468 NDB 468 Markierungsfunkfeuer 468 VOR, UKW-Drehfunkfeuer 468 TACAN 470 DME, Entfernungsmeßanlage 471

Langstreckennavigation 472 OMEGA 472 LORAN 472

Landehilfen 473 ILS, Instrumentenlandesystem 473 MLS, Mikrowellen-Landesystem 474

Satellitennavigation 475 GPS, Global Positioning System 475 GPS-Empfänger 477 GLONASS 479

17

Faserkreisel 482 Der Sagnac-Effekt 483 Konzept des Faserkreisels 484

Prinzip 484 Minimaikonfiguration eines Faserkreisels 485

Reziproker Aufbau des Interferometers 485 Empfindlichkeit und Modulation 485 Polarisation der Lichtwellen 487

Signalverarbeitung 487 Demodulation 487 Phasenkompensation 488

Implementierung 489 Sensor 489 Ausleseelektronik 491 Bauformen 492

Mehrachsige Faserkreisel 492 Anforderungen 492 Frequenz-Multiplexverfahren 493 Zeit-Multiplexverfahren 493

Systemanwendungen und Leistungsmerkmale 494 Zusammenfassung 495

Radar 495 Betriebsweisen 497

Monostatisch/Bistatisch 497 Pulsradar/Dauerstrichradar 497 Kohärente und Nichtkohärente Verfahren 498 Sonderformen 499

Beispiele für Radargeräte in der zivilen Luftfahrt 499

Bahnsteuerungstechnik 501

Bahn Steuerungstechnik 501 Sicherungstechnik 504

Bauelemente der Sicherungstechnik 504 Systeme der Sicherungstechnik 505 Fahrwegsicherung 505

Signale 506 Weichen 507 Gleisfreimeldung 508 Fernsteuerung 508 Sicherung von Bahnübergängen 509 Zugbeeinflussung 509

Punktförmige Systeme 510 Linienförmige Systeme 510

Betriebsleittechnik 511

18

Stromversorgungen 513 Akkumulatoren 514 Zellen und Batterien 515 Versorgung mit Gleichstrom 517

Reiner Batteriebetrieb 517 Gemischter Betrieb mit Gleichrichtergerät und Batterie 517

Parallelbetrieb 517 Umschaltbetrieb 518 Ausgleichseinrichtung 518

Stromrichter 519 Zentrale Batterie mit dezentralem

Gleichstromumrichter 519

Versorgung mit Wechselstrom 520

Schaltnetzteile 520 Beispiel einer Überschlagsberechnung des Wirkungsgrads 522

Regeltechnik 523 Entwicklungstrends 526

Photovoltaik 527 Solarzellen als photovoltaische Energiewandler 527 Die Sonne als Lichtquelle 529 Photovoltaische Systeme 531

Systemkomponenten 532 Funktionsprinzip der Solarzelle 533 Verluste bei der Energiewandlung 535 Optimierung der Zellenkonstruktion 536 Optimierung der Lichtumwandlung 538 Zellenmaterial und Herstellungsverfahren 538 Lebensdauer von Solarzellen 539

Abkürzungsverzeichnis 540

Stichwortverzeichnis 559

19