i4 * lehrstuhl fuer informatik * rwth aachen · 2002. 2. 26. · 2 mbit/s s2m-schnittstelle divo...
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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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D
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
DigitaleVermittlungs-
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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4
S0Bus
S0Bus
DigitaleVermittlungs-
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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Abschlußeinheit
des Netzes
2 D-Kanäle1 B-Kanal
S0-Schnittstelle
Network
Termination
(NT)
B-Kanal
64 Kbit/s
B-Kanal
64 Kbit/s
D-Kanal
16 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)
DigitaleVermittlungs-
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 den
Endeinrichtungen 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 der
Endeinrichtung 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)
DigitaleVermittlungs-
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
DigitaleVermittlungs-
stelle
230 V~
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NT
Verantwortungsbereichdes Netzbetreibers
DigitaleVermittlungs-
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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Network
Termination(NT)
Abschlußeinheit
des 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
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• 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
ISDN
Sprachband-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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