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Netze, Intranet, Internet 14.11.2001

Prof. Dr. Ing. Stefan Böhmer Seite 1

Standardisierung in der TKOffene Kommunikation zwischen Daten-, Sprach- und Textendgerätenunterschiedlicher Hersteller erfordert einheitliche Schnittstellen undProtokolle, die in Standars festgelegt sind.Vorteil: Interoperalität der Systeme verschiedener HerstellerNachteil: Standardisierung erfolgt nur langsam (Interessenkonflikte vom Firmen,Geheimhaltungspflicht, globale Ansätze)Im Rahmen der Datenkommunikation ist das ISO/OSI-Referenzmodell ein wichtigerBausteineinige InstituteISO: International Organisation for StandardizationECN: European Comittee for StandardizationDIN: Deutsches Institut für NormungIEEE: Institut of Electrical and Electronic Engeneers

RegTPDie Regulierungsbehörde für Post und Telekommunikation hat am 01.01.1998 dieArbeit aufgenommen (Wegfall des Monopol der DTAG)Die RegTP reguliert das marktbeherrschende Unternehmen & verhilft neuenAnbietern zur Chancengleichheit.Durch Liberalisierung und Deregulierung sorgt die RegTP für Entwicklung auf demTK-Markt.Gesetzliche Grundlage: TKGKein Widerspruchsverfahren; unmittelbare Klage der betroffenen Firmen vor denVerwaltungsgerichten möglich.Entscheidungen der RegTP können durch die Aufsichtsbehörde (BMWi) nichtaufgehoben werden.

TK-Netz: Gesamtheit der technischen Einrichtungen(..) die zur Erbringung von TK-Dienstleistungen oder zu nicht gewerblichen Zwecken dient.Verbindungsnetz: ein TK-Netz, das keine Tln-Anschlüsse aufweist und Tln-Netzeverbindet.implizite Definition Tln-Netze; Unterscheidung nach TNB, VNB, TNB/VNB

Betreiben eines TK-Netzes ist das ausüben der tatsächlichen & rechtlichenKontrolle (Funktionsherrschaft) über die Gesamtheit der Funktionen, die zurErbringung von TK-Dienstleistungen unabdingbar zur Verfügung gestellte werdenmüssen.

ISO/OSI-ReferenzmodellOSI: Open Systems InterconnectionISO/IEC: 7498 -> ITU-T: x.200 (wurde von der ITU-I, früher CCITT übernommen)Notation:? (N)-layer:

eine bestimmte Schicht des Referenzmodells? (N+1)-layer

die nächst höhere Schicht? (N-1)-layer

die nächst niedrigere Schicht? gleichfalls (N)-Protokoll, (N+1)-Dienst

Definitionen? real system:

a set of one or more computers, the associated software, peripherals,terminals, human operators, physical processes, information transfer meansetc. that forms an autonomous whole capable of performing informationprocessing and/or information transfer.



Eine Reihe von einem oder mehreren PCs, die verbunden sind (Software,Peripherie, menschliche Operatoren, physikalische Prozesse etc.) die einselbständiges ganzes autonom fähiges System bilden.

? real open system:a real system which complies with the requirements of OSI standards incommunication with other real systems.Eine reales System, welches die Anforderungen der OSI-Standards in derKommunikation mit anderen realen Systemen erfüllt

? open system:the representation within the Reference Model of those aspects of a real opensystem that are pertinent to OSI.Die Präsentation innerhalb des Referenzmodells mit den Aspekten eines realenoffenen Systems, welches OSI entspricht

Definitionen? (N)-subsystem:

Element eines hierarchischen Systems, das nur mit einem Element der nächsthöheren/tieferen Schicht eines offenen Systems interagiert

? (N)-layer:Untergliederung der OSI-Architektur, die aus Subsystemen derselben Ebene (N)besteht.

? Sublayer:Teil einer OSI-Schicht

? (N)-Entity:aktives Element innerhalb eines (N)-subsystem, welches ein Satz vonFunktionen/Eigenschaften der (N)-Schicht beinhaltet

? Peer-(N)-entities:Instanzen derselben Schicht(N).

? (N)-service:Dienstleistung der Schicht (N), die einer (N+1)Instanz an der Schichtgrenzeangeboten wird.

? (N)-facility:Teil des (N) Dienstes

? (N)-function:Teilaktivität einer (N)-Instanz

? (N)-protocol:Regeln & Formate (Syntax/Semantik) die das Kommunikationsverhalten einer (N)-Instanz von (N)-Funktionen beschreiben.

? (N)-service-access-point, (N)-SAP:Der Punkt an dem ein (N)Dienst der (N+1)-Instanz angeboten wird

Kommunikation zwischen Partnerinstanzen? (N)-connection:

Verbindung, die von einer (N+1)-Instanz für die Datenübertragung zwischenzwei oder mehreren (N+1)-Instanzen angefordert wurde

? (N)-connection-endpoint:Endpunkt einer (N)-Verbindung innerhalb eines Dienstzugangpunktes

? correspondet(N)-entities:(N)-Instanzen zwischen denen eine (N-1)-Verbindung besteht

? (N)-relay:Eine (N)-Funktion, mit deren Hilfe eine (N)-Instanz empfangene Daten voneiner (N)-Patnerinstanz zu einer anderen (N)-Partnerinstanz weiterleitet.Ein (N)-relay der Ebene 1 heißt: Repeater

Ebene 2 heißt: BrückeEbene 3 heißt: RouterEbene 7 heißt: Gateway

? (N)-data-transmission:(N)-Funktionseinheit, die (N)-Dienstdateneinheiten von einer (N+1)-Instanz zueiner oder mehreren (N+1)-Instanzen überträgt



? (N)-duplex-transmission:(N)-Datenübertragung, in beide Richtungen, gleichzeitig.

? (N)-halbduplex-transmission:(N)-Datenübertragung in abwechselnder Richtung, zu einem Zeitpunkt immer nurin

? eine Richtung.? (N)-simplex-transmission:

(N)-Datenübertragung ausschließlich in eine vorgegebene Richtung.

Verbindungsorientierte Kommunikation3 Phasen:? Verbindung einrichten? Datenübertragung? Verbindung auslösen

Grundlegende Eigenschaften/Merkmale:? Aushandeln einer Übereinkunft bzgl. Datenübertragung? Aushandeln von Parametern und Optionen? Vermeidung von ‚Overhead‘ durch Adressauflösung und Übertragung von

(vollständigen) Adressen? Sequenz- und Flusskontrolle

Verbindungslose Kommunikation? Übertragung einer Dienstdateneinheit vom Quell- zum Zieldienstzugangspunkt

ohne Einrichtung einer Verbindung? Übertragungsdauer nicht eindeutig bestimmbar? Informationen zur erfolgreichen Übertragung der Daten muss bei jedem Paket

mit übertragen werden (Adressen, QOS)? individuelle Wegewahl für jedes Datenpaket Pakete können in anderer

Reihenfolge empfangen werden (keine Sequenzkontrolle)? keine Flusskontrolle

Adressierung-Definitionen:? (N)-address: eindeutiger Bezeichner eines Sets von Dienstzugangspunkten, die

an der Grenze zwischen (N)-Subsystem und (N+1)-Subsystem desselben offenenSystems liegen.

? (N)-SAP-address: (N)-Adresse, die einen spezifischen Dienstzugangspunktidentifiziert.

? (N)-entity-title:eine Name, der eine Instanz eindeutig identifiziert.

? (N)-adress-mapping:eine (N)-Funktion, die eine Abbildung von (N)-Adressen und (N-1)-Adressen inVerbindung mit einer (N)-Instanz ermöglicht.

? Routing:eine Funktion innerhalb einer Schicht, die den Namen einer Instanz oder dieAdresse eines Dienstzugangspunktes in einen Pfad umwandelt, mittels dem dieInstanz erreicht werden kann.

? (N)-connection-endpoint-identifier:Bezeichner eines Verbindungsendpunktes zur Identifikation einer (N)-Verbindung innerhalb eines (N)-Dienstzugangspunktes.

? (N)-connection-endpoint-identifier-suffix:Teil des Bezeichners für einen Verbindungsendpunkt

? (N)-protocol-connection-identifier:Bezeichner einer (N)-Verbindung, die gemultiplexte (N-1)-Verbindungenbedient.



OSI-Model

horizontal: Kommunikationvertikal: Physisch

layer 2 (datalink) ist nochmalsunterteilt2b) LLC -> Logical Link control2a) MAC -> Medium access control

Designprinzipien für das Sieben-Schichten-Modell? so wenig Schichten wie notwendig ???? Schichtgrenzen: minimierte Anzahl von Interaktionen? separate Schichten für Technologien und unterschiedliche Prozesse? ähnliche Funktionen in Schichten zusammenfassen? völliges Re-Design einer Schicht einfach gestalten? ausschließlich Schnittstellen zur über- bzw. unterlagerten Schicht? Änderungen der Funktionen oder der Protokolle betreffen die angrenzenden

Schichten nicht? Schichten dort einführen, wo unterschiedliche Abstraktionsebenen n der

Behandlung von Daten erforderlich sind

Physikalische Schicht (physical)Aufgabe:stellt mechanische, elektrische, funktionale und prozedurale Hilfsmittel fürAktivierung, Betrieb und Deaktivierung von Verbindungen bereit ? Bitübertragungzwischen L2 InstanzenDienste und Dienstelemente:– physikalische Verbindungen– L1 Dienstdateneinheiten– L1 Verbindungsendpunkte– Synchronisation, (Sequenzierung)– Fehleranzeige– QOS

Sicherungsschicht (datalink)Aufgabe:Bereitstellung verbindungsloser und verbindungsorientierter Kommunikation fürSchicht 3 auf der Basis einer oder mehrerer Schicht 1 VerbindungenDienste und Dienstelemente:– Bearbeitung DL-SDUs, DL-Management– Fehlererkennung– ‚Wegelenkung‘verbindungsorientiert:– Einrichten, Betrieb und Auslösen von Verbindungen– Sequenzkontrolle– Rahmenbegrenzung und Synchronisation– Flußkontrolle und Fehlerbehebung



Vermittlungsschicht (network)Aufgabe:Bereitstellung verbindungsloser und verbindungsorientierter Übertragung fürSchicht 4 ? Abstraktion von Wegelenkung und RelaisfunktionenDienste und Funktionen:– N-Adressen, N-Verbindungen, N-CEP, N-SDU-Transfer– Fehlermeldung, Neustart– Fehlererkennung, Flußkontrolle, PDU-Begrenzung– Adressabbildung Schicht 3 ? Schicht 2– Abbildung des Schicht 3 verbindungsloser Modus auf Schicht 2 Verbindungen

Transportschicht (transport)Aufgabe: Bereitstellung optimierter Netzverbindungen zu minimalen Kosten,Trennung zwischen transportorientierten und anwendungsorientierten SchichtenDienste und Funktionen:– verbindungslose und verbindungsorientierte T-Dienste– Ende-zu-Ende Sequenzkontrolle– QOS Monitoring und Fehlererkennung– Ende-zu-Ende Flußkontrolle einzelner Verbindungen– priorisierte Datenübertragung– (De-) Multiplexing, Splitting, Recombing usw. (s. Übung)– Adressabbildung

Anwendungsorientierte Schichten (5-7)Steuerungsschicht (session)

Aufgabe: Synchronisation des Dialogs und Management des Datentransferszwischen P-Instanzen (Sitzungsmanagement)

Darstellungsschicht: (presention)Aufgabe: Bereitstellung einer eindeutigen Datenrepräsentation fürAnwendungsinstanzen, Auswahl einer abstrakten Syntax

Anwendungsschicht: (application)Aufgabe: Bereitstellung von OSI Anwendungen für den Benutzer

ISO-OSI-AufgabenAufgabe1Erarbeiten Sie anhand der Abschnitte 5.8.1-5.8.8 (Elements of layer operation) des StandardsX.200 die Eigenschaften und Merkmale verbindungsorientierter und verbindungsloser Kom-munikation sowie die verschiedenen Modi bei verbindungsorientierter Kom-munikation(Multiplexing, Splitting usw.).Verbindungsorientierte Kommunikation

Logische Verbindungen (z.B. ATM)Kanalvermittelte Verbindungen (z.B. ISDN)Leitungsvermittelte Verbindung (z.B. analog Fsp-Netz)

? Übertragungsweg steht den Kommunikationspartner für den gesamten Zeitraum derVerbindung zur Verfügung.

Verbindungslose Kommunikation? Für jedes zu übertragende Datenpaket muss ein Weg durch das Netz vom Sender zum

Empfänger neun bestimmt werden

Der Kommunikationsmodus (verbindungslos oder verbindungsorientiert) wird von denPartnerinstanzen der jeweiligen (N)-Schicht ausgehandelt; Vorgaben de überlagerten Schicht sindmöglich.



Verbindungsbezogene Dienste? Multiplexing/Demultiplexing? Splitting/Recombining? Blocking/Deblocking? Concatenation/Separation? Sequenzing:

Sicherstellung der Reihenfolge der Protokolldateneinheiten (PDU)? Acknowledgment:

Bestätigung empfangener Datenpakete? Flowcontrol:

a) angrenzende Schichtenb) Zwischen Partnerinstanzen

Eigenschaften verbindungsloser Kommunikation? (N)-Instanzen tauschen keine (N)-Protokollinformationen über die Absicht bzw. Anforderung

einer Datenübertragung zwischen (N+1)-Instanzen aus.? Versenden von Daten:

alle für die Übertragung einer N-PDU erforderlichen Daten (Adressen, Dienstqualität,...)werden von der (N+1)-Instanz bei Übergabe der N-SDU bereitgestellt.

? Empfangene Daten:alle von einer N-SDU zugehörigen Daten werden einer (N+1)-Instanz mittels (N)-Dienst überein Datenzugriff bereitgestellt.

Flusskontrolle (an der Schichtgrenze)Falls eine empfangene (N+1)-Instanz eine N-SDU nicht entgegennehmen kann, erfolgt dieAktivierung der Flusskontrollmechanismen an der SchichtgrenzeWarteschlangen-Modell:

Punkt-zu-Punkt-KommunikationX.200: 1 : N Beziehungen für alle Quelle-Ziel sind möglich

N : 1 Beziehungen für alle Quelle-Ziel sind möglich(alle empfangenen PDUs sind unabhängig von einander)

Eigenschaften verbindungsorientierter KommunikationModell/Nomenklatur? Eine (N)-Verbindung wird kommunizieren (N+1)-Instanzen als Dienst an der Schichtgrenze

bereitgestellt? Eine (N+1)-Instanz kann mehrere (N)-Verbindungen gleichzeitig betreiben

Zugriff? Der Zugriff auf den (N)-Dienst erfolgt über den Dienstzugangspunkt.? Ein Verbindungsendpunkt wird automatisch erzeugt, sobald eine (N)-Verbindung eingerichtet

wird. (explizit oder implizit)? Jede Verbindung besitzt zwei oder mehrere Verbindungsendpunkte? Ein Verbindungsendpunkt darf nicht von (N+1)-Instanzen oder (N)-Verbindungen gemeinsam

genutzt werden? Zu jedem Verbindungsendpunkt gehört

? eine (N+1)-Instanz? eine (N)-Instanz? eine (N)-Verbindung

Warteschlange Bediener

Ankünfte S

Verlust



Adressierung? Eine (N)-Verbindung wird durch De-Referenzierung einer (N)-Adresse eingerichtet; Quell- und

Zieladresse werden benötigt? Die (N)-Adresse identifiziert einen oder mehrere Dienstzugangspunkte.? Jeder Verbindungsendpunkt erhält eine Adresse CEI (connection-endpoint-identifier), die nicht

Adresse des Dienstzugangspunkt ist.? Der CEI muss für die (N+1)-Instanz eindeutig sein.? Die (N+1)-Instanz greift mittels des CEI auf die (N)-Verbindung zu? Die Verknüpfung einer (N+1)-Instanz mit einer (N)-Instanz über einen Verbindungsendpunkt

erfolgt bei der Verbindungseinrichtung.Verbindungen mit mehreren Verbindungsendpunkten? Zentral:

alle Datenpakete des zentralen Verbindungsendpunktes werden an den übrigenVerbindungsendpunkten empfangen, Daten der übrigen Verbindungsendpunkte werden nur vondem zentralen Verbindungsendpunkt empfangen (z.B. Rückkanal-fähiges TV-Netz)

? Dezentral:alle Datenpakete, die von einem beliebigen Verbindungsendpunkt übertragen werden, werdenvon den übrigen Verbindungsendpunkten empfangen (z.B. Dreierkonferenz)

? Phasen– Verbindungseinrichtung (Hörer abnehmen)– Datentransferphase (Gespräch führen)– Verbindungsauslösung (Hörer auflegen )

Wie ist die Übertragungszeit von “D” bei verbindungsloser bzw.verbindungsorientierter Übertragung?

verbindungslos: 2 tüverbindungsorientiert: 1 tü

Bei verbindungsorientierter Übertragung wird über “R” zwischen “A” und “B” eine Pipelinegeschaltet, sodass “D” direkt von “A” nach “B” übertragen werden kann.Bei verbindungloser Übertragung muss “D” erst komplett in “R” zwischengespeichert werden,daamit “R” dann das Datenpaket mit den vollständigen Adressinformationen an “B” weiterleitenkann

Aufgabe2Erläutern Sie den Unterschied zwischen dem Einrichten/Auslösen von Verbindungen nachdem „in-band“ und dem „out-band“ Prinzip.Jede Verbindung der Schicht (N) erfordert Prozeduren für das einrichten bzw. auslösen vonVerbindungen. Sofern diese Prozeduren bzw. Funktionen Steuerinformationen über dieselbeVerbindung übertragen, über die die Nutzdaten übertragen werden, so zeichnet man diesesVerfahren als „in-band“ (z.B. analoges Fernsprechnetz). Erfolgen diese Übertragungen aufgetrennten Verbindungen, so bezeichnet man dieses Prinzip als „out-band“ (z.B. ISDN)

D

tü = benötigte Zeit, um die Datenauf die Leitung zu bringen

tü

A R B



Aufgabe3Benennen Sie die drei Phasen der verbindungsorientierten Kommunikation.Charakterisieren Sie die wesentlichen Eigenschaften und Merkmale für jede Phase.? Verbindungseinrichtung

Die Einrichtung einer (N)-Verbindung zwischen Partnerinstanzen der Schicht (N) erfordert dieVerfügbarkeit eines Übertragungsdienstes der unterlagerten Schicht und die Fähigkeit derbeteiligten Instanzen, das Verbindungseinrichtungsprotokoll auszuführen. Die konkretenAbläufe werden in den jeweiligen Protokollspezifikationen (z.B. ITU-T-Standard)festgelegt.

? DatenübertragungDer Austausch von Daten zwischen Instanzen erfolgt durch Transfer vonProtokolldateneinheiten (PDU), die aus (N)-Protokollsteuerinformationen (PCI) und (N)-Nutzdaten (z.B. N-SDU) bestehen. Für die Übertragung der Dateneinheiten verwenden dieInstanzen die Dienste der unterlagerten Schicht.N-PDUs werden von der unterlagerten Schicht transparent übertragen, d.h. sie dürfen durchdiese nicht interpretiert werden.N-PDUs haben eine definierte Größe und werden als (N-1)-SDU übergeben. Die maximaleGröße einer N-PDU bzw. (N-1)-SDU kann durch die unterlagerte Schicht begrenzt werden.Eine N-PDU bzw. (N-1)-SDU wird als Nutzdatenteil in der (N-1)-PDU übertragen.

? VerbindungsauslösungEine (N)-Verbindung wird normalerweise durch die (N+1)-Instanz, in Ausnahmefällen durchdie (N)-Instanz ausgelöst. Für die geregelte Auslösung einer (N)-Verbindung wird eine (N-1)-Verbindung oder eine gemeinsame Referenzzeit (zu der ausgelöst werden soll) benötigt.Weiterhin müssen die beteiligten Instanzen das auslösende Protokoll durchführen können. DieAuslösung kann sofort erfolgen (möglicher Verlust von Daten) oder erst nachdem alle nochanstehenden Nutzdaten übertragen wurden.

Aufgabe4Was versteht man unter dem Begriff „embedding of connection establishment“?„embedding of connection establishment“ beschreibt das Verfahren, das es einer (N+1)-Instanzermöglicht, im Rahmen der Einrichtung einer (N)-Verbindung bereits eine (N+1)-Verbindugparallel einzurichten. Dies erfordert die Übertragung von (N)-Nutzdaten, innerhalb der (N)-Protokolldateneinheiten, während der Einrichtungsphase der (N)-Verbindung.

Aufgabe5Erklären Sie unter Verwendung jeweils einer Skizze die folgenden Begriffe:? Multiplexing/Demultiplexing

-> mehrere (N+1)-Verbindungen auf eine (N)-Verbindung abbilden

? Splitting/Recombining-> eine (N+1)-Verbindungen auf mehrere (N)-Verbindung abbilden

N+1

N+1



? Blocking/Deblocking-> mehrere SDUs in eine N-PDU packen

? Concatenation/Separation-> mehrere N-PDUs in eine (N-1)SDU packen

? Segmenting/Reassembling-> eine N-SDU auf mehrere eine (N)PDUs aufteilen

Aufgabe 6:Wie viele N-Protokolle können von einer N-Instanz verwendet werden?

o 1o bis zu 5x beliebig viele

Die Prüfung, ob eine Kommunikation zwischen N-Partnerinstanzen möglich ist erfolgtanhand?

x N-Protokoll-Versiono N-Adresseo N-Protokoll-Subversion

Bei verbindungsloser Kommunikation wird Punkt-zu-Multipunkt Kommunikationunterstützt.

X Jao Neino Nur im Multiplex-Modus

OSI und Nicht-OSI Protokolle unterscheidet man anhand des Protokoll-Identifikators.o JaX Neino Standard liefert keine Aussage

Die zu verwendende Version eines N-Protokolls kann ausgehandelt werdeno Verbindungsloser KommunikationX Verbindungsorientierter Kommunikationo Verbindungsloser und verbindungsorientierter Kommunikation

N-PDU

... SDUs

N-PDU

(N-1) SDU

N-SDU

N-PDU

Netze, Intranet, Internet 28.11.2001Modul 7


Formale Sprachen? Formale Methoden im technischen Sinn basieren auf mathematischen Grundlagen? Formale Sprache: mathematische Basis einer formalen Methode zur Spezifikation

von Systemen verfügbar machen.? Anwendungen von formalen Sprachen:

? Anforderungspezifikation? Systemdesign? Implementierung? Test- und Fehlerbehebung? Maintanance (Instandhaltung, Pflege)? Verifikation (wurde das System hinsichtlich der Spezifikationen richtig implementiert)

Standardisierte formale Sprachen? Specifikation and Desciption Language (SDL), ITU-T Z.100ff.

? Specification and Description Language (SDL) Z.100-Z.109? Application of formal Description Techniques Z.110-Z.119? Message Sequence Charts Z.120-Z.129

? Language of Temporal Ordering Specifikation (LOTOS), ISO/IS 8807? Extended State Transition Language (Estelle) ISI/IS 9074SDL (Tele-)Kommunikationssysteme

Konzepte und Varianten von SDL? kommunizierende, erweiterte endliche Automaten? Beschreibung reaktiver, zeitdiskreter Systeme

? Reaktiv: Systemen, deren Eigenschaften wesentlich durch Reaktion aufStimuli der Systemumgebung fällt.Z.B. Automaten (auf Eingabe erfolgt AusgabeNOT Datenbank (hauptsächlich interne Aktionen)

? Zeitdiskret: Das Verhalten des System kann durch einzelne, zeitlich voneinander trennbare Ereignisse beschrieben werden.

? Beschreibung des Systemsverhaltens auf verschiedenen Systemebenen

SDL-GrammatikDie Grammatik von SDL besitzt grafische (Grafical grammar; SDL/GR) undtextbasierte (textual grammar; SDL/PR) Elemente, die über gemeinsame Elemente(common textual grammar) verfügen (Schnittmenge)

Begriffe und Definitionen? Agent ? bezeichnet Systeme, Blöcke, Prozesse? Block ? enthält Blöcke oder Prozesse? Channel ? Kommunikation zwischen Agenten? Environment ? Umgebung eines SDL-Systems? Instance ? Objekt eines Typs? PID (Process identifier) ? Referenz für einen ‚Agent‘? Procedure ? gekapselte Teilspezifikation? Process ? enthält FSM (Finite State Machine)(+) weitere Prozesse? Signal ? Kommunikation zwischen ‚Agenten‘? Sort ? Satz von Datenfeldern? State ? Wartezustand einer FSM? Stimulus ? Ereignis, löst Zustandsübergang aus? System ? ‚Agent‘ an der Grenze zur Systemumgebung? Timer ? Objekt, das ein Signal zu einer spez. Zeit erzeugt? Transition ? Zustandsübergang der FSM? Type ? Deklaration zur Erzeugung von Instanzen



SDL: Symbole zur Spezifizierung der FSMDie Symbole zur Spezifizierung der FSM entsprechen in weiten Teilen derSymbole, die uns aus den Flußdiagrammen bekannt sind. (vgl. Skript„Formale Sprachen“

Elektrotechnische und informationstechnische GrundlagenPhänomene? Isolierte el. Ladungen erzeugen el. Felder? el. Felder üben Kräfte auf Ladungen aus („Kraftfeld“)? Bewegung von Ladungen

? durch Leitfähigkeit von ;Materialien? el. Strom? erzeugt mag. Felder? erzeugt Wärme, wenn der Widerstand >0? kann in Netzwerken aus Widerständen, Speichern, Schalter,... geführt

werden.? el. und mag. Felder sind Vektorfelder, sie haben an jedem Punkt Betrag und

Richtung? beschrieben durch Feldlinien? el. Feld ist ein Quellenfeld, d.h. Feldlinien haben Anfang und Ende? mag. Feld ist quellenfrei, d.h. Feldlinien sind in sich geschlossen

? el. und mag Felder enthalten Energie? Zufuhr beim Feldaufbau? Energieabgabe beim Feldabbau

? Jede Ladung in einem Feld hat einen Energiezustand? Bewegung von Ladung mit der Feldrichtung setzt Energie frei? Bewegung von Ladung entgegen Feldrichtung benötigt externe Energie? Die Felder spannen sich in ein skalares Energiefeld (Potentialfeld) auf

? Schnell bewegte Ladungen strahlen über ihre elektromagnetischen FelderEnergie in den Raum ab

Signaldarstellung (vgl. Script; über Pässe lassen sich Frequenzen filtern)Tiefpass Hochpass Bandpass

lässt tiefe Frequenzen passieren lässt hohe Frequenzen passieren lässt mittlere Frequenzen passieren

Environment (Umgebung eines SDL-Systems)

System I System II

Block

Block

Process

Process



Diskrete und kontinuierliche Signale

ElementarsignaleSprungfunktion

?(t) = 1 für t>= 00 für t <0

?(t) 1

Dreiecksfunktion

? (t) = 1-|t|1 für |t| ? 10 für |t| > 1

? (t)......1

(ideale) Rechteckimpuls

rect(t) = 1 – 0,5 ? t ?0,5 |t| ? 0,50 |t| > 0,5

rect(t)......1

verschobener Rechteckimpuls

rect(t-t0/T) 1 – 0,5 ? (t-t0/T) ? 0,5 |t| ? 0,50 |t-t0/T| > 0,5

rect(t-t0/T)

......1

Symmetriewert: t=t01.) t = t0 – T/2 setze ein |(t0 - T/2 -t0)/T| ? (T/2)/T = 1/22.) t = t0 + T/2 setze ein |(t0 + T/2 -t0)/T| ? (T/2)/T = 1/2

Abtastung und QuantisierungAnaloges Signal: wert- und zeitkontinuierlichDurch Quantisiserung und Abtastung bzw.Abtastung und Quantisiserung wird das wert- undzeitkontinuierliche Signal in ein wert- undzeitdiskretes Signal (digitalesSignal)umgewandelt-Quantisierung (lasse nur bestimmte Werte zu)? wertdiskretes SignaleAbtastung (zu bestimmten Zeiten Signal prüfen)? zeitdiskretes Signal

1 |t| Betragsbildung: t für t>=0; -t für t < 0; für negative Werte wird der positive Betrag genommen

t0

T

A

A

Q

Q

wertkontinuierlichzeitkontinuierlich

wertkontinuierlich, zeitdiskret wertdiskret, zeitdiskret



AbtasttheoremWird ein TP-Signal s(t) mit der Grenzfrequenz fg mit einer AbtastperiodeT ? 1/(2fg) abgetastet, so kann s(t) aus dem abgetasteten Signal sa(t) mit einemgeeigneten TP fehlerfrei wiedergewonnen werden

T = 1/(2fg) Nyquist RateT < 1/(2fg) ÜbertastungT > 1/(2fg) Untertastung

Pulscodemodulation

f(t)

Bsp Fsp.fg = 3,4 KHz ? geschätzt 4 KHzNyquist Rate: T = 1/2fg = 8 KHzAbtastfrequenz = 8 KHzCodierung mit 8 Bit/Abtastwert

Datenübertragungsrate: 8 bit * 8 KHz = 64 kbit/s

Schema eines technischen Nachrichtensystems

Schema eines digitalen Übertragungssystemes

? QuellencodiererRedundanzen entfernen

? KanalcodiererHinzufügen von Informationen bzgl. Fehlerkorrektur auf Empfängerseite

? LeitungscodiererDigitales Signal in geeignete Form transformieren zum Signal übertragen zukönnen

? LeitungsdecodiererÜbertragenes Signal aufbereiten

? KanaldecodiererFehlerfreies Signal decodieren

? QuellendecodiererFormbringung um von Senke empfangen werden zu können

nT

TP Quantisierer

digitales Signal

Codierer

Binärcode

Analog/Digital-Wandler

(Aufnahmewandler) diskreterKanal

diskreteNachrichtenquelle

Quellen-codierer

Kanal-codierer

Leitungs-codierer

Nachrichtensenke Quellen-decodierer

Kanal-decodierer

Leitungs-decodierer

kont.Kanal

Aufnahme-wandler

Sender Kanal Empfänger

Wiedergabe-wandler

Nachrichten-senke

Nachrichten-quelle

Technisches Nachrichtensystem

elektrisches Übertragungssystem



ÜbertragungsverfahrenBasisbandübertragung? Nutzung der Bandbreite von 0 Hz (Gleichstrom) bis zu einer mediums-

spezifischen Grenzfrequenz? Digitale Modulationsverfahren

? aus digitalen Datensignalen werden digitale Übertragungssignale? Selbsttaktende und nicht-selbsttaktende Verfahren

selbsttaktend: Empfänger leitet den Takt aus dem empfangenen Signal abnicht-selbsttaktend: Takt wird extern zugefügt

? unipolare und bipolare Verfahrenunipoliare: nur positive Werte und nullbipoliar: pos./sowie negative Werte

Verfahren:NRZ(near return zero)

1 hoher Pegel0 niedriger Pegel

nicht selbsttaktent

RZ(Return zero)

1 Puls im ersten halben Bitintervall0 kein Puls

nicht selbsttaktend

Manchester(Beface level)

1 Übertragung vom hohen zum niedrigenPegel im halben Bitintervall

0 Übertragung vom niedrigen zum hohenPegel im halben Bitintervall

Selbsttaktend(für jedes Bit ist einPegelübergang/Flanken-wechel gegeben)

differentiellManchester

1 kein Übergang am Intervallanfang0 Übergang am Intervallanfang,

ES folgt immer ein Übergang in derHälfte des Bitintervalls

selbsttaktend

Miller 1 Übergang in der Mitte desBitintervalls

0 kein Übergang falls eine 1 folgtbzw. Übergang falls eine 0 folgt

Selbsttaktend

AMIalternative markinversionpseudoternär

1 Übergang mitten im Bitintervall;alternierende Polarität der Pulse

0 kein Puls(Bipolar)

nicht selbsttaktend

Trägermodulierte digitale ÜbertragungAmplitudenmudolation (ASK)

Frequenzmodulation (FSK)

Phasenmodulation (PSK)



MultiplexverfahrenZiel:Eine Ressource für mehrere Teilnehmer bereitstellenPunkt zu Punkt–Verbindung in Punkt zu Mehrpunkt-Verbindung aufzuteilen? FDM (frequenzy division multiplex)? TDM (time division multiplex)? CDM (code division multiplex)? SS (spread spectrum)? SDM (space division multiplex)? Kombinationen

? FrequenzmultiplexAufteilung eines Spektrums in kleinere Frequenzbänder

? ZeitmultiplexEin Kanal erhält das Spektrum für eine bestimmte Zeit

? Kombination von TDM/FDM

? Spread SpectrumCode Division Multiple AccessSeit 1940, Einsatz im militärischen Bereich seit 1950Direct Sequence (DS) – Signal(ent)spreizung durch Codewort

? CDMAAntivalenzverknüpfung

A B A ? B0 0 00 1 11 0 11 1 0

CDMA : antivalente Verknüpfung beider Signale zu einem SignaleZeit- und frequenzgleich ein Signal übertragenermöglicht durch einen Schlüssel



? Beide Signale werden mit Schlüsselantivalent verknüpft

? Die neuen Signale werden aufÜbertragungsmedium gegeben

? Die Signale überlagern sich (addierensich)

? Mittels eines Schlüssels erzeugtEmpfänger das Ursprungssignale

? Summatrisches Signale wird mit Schlüsselmultipliziert

? Das Signale (Bitfolge) wird integriert(summatorsiche Fläche unter einem Graph)

? Die Ergebnisse der Integration werdengeprüft,auf mehrheitlich positiv bzw. negativ.

? Wenn mehrheitlich pos. = 1,wenn mehrheitlich neg. = 0

? Durch Negation wird dasUrsprungssignale wieder hergestellt.

Verwendung in den USA im Mobilfunk; Diskussion ob auch in D eingeführt wird

Übertragungsmedien

Wie kann über ein zweiadriges Kabel eine Duplex-Übertragung eingerichtet werden1. Zeitmultiplexverfahren (TDM) Zeitgetrenntlage2. Frequenzmultilexverfahren (FDM) Frequenzgetrenntlage3. Kombination TDM/FDM4. Code modulation (CDM)

Die Ausbreitungsrichtung der Welle läuft entlang des Leiters. Wellen überlagernsich, wenn sie zeitgleich in die selbe Richtung laufen. Durch Abschluß mit einemWellenwiderstand findet keine Reflexion statt, dadurch kann zeitgleich in beideRichtungen übertragen werden (Echokompensation)

? KoaxialkabelInnenleiter: massiver Draht oder flexible LitzeAußenleiter: feinmaschiges Netz aus dünnen KupferdrähtenIsolierung: Kunststoff

Typ Widerstand AnwendungRG 58 50 ? Lokale Netze 10Mbit/sRG 59 75 ? BreitbandnetzeRG 62 A 93 ? Arcnet

AusbreitungsrichtungA B



? Verdrilltes AdernpaarUTPUnshilded Twisted Pair

STPShilded Twisted Pair

Beispiele:Kategorie (us.) Linkklasse (dt.) max. Frequenz1 A 100 kHz2 B 1 MHz3 C 16 MHz4 - 20 MHz5 D 100 MHzVergleiche u.a. DIN 50173: beschreibt strukturelle Vernetzung im lokalen Bereich

? Lichtwellenleiter – LWL? Hohe Übertragungsrate? Geringe Dämpfung des Nutzsignals? Keine Störung durch elektromagnetische Felder? Sicherheit gegen Abhören

Das menschliche Auge sieht im Bereich 400 bis 700nmDer nichtsichtbare nahe Infrarotbereich von ca. 800 nm bis 1600 nm wird für dieDatenübertragung genutzt

C = ? * f Lichtgeschwindigkeit (C) = Wellenlänge (?) * Frequenz (f)C = 3 * 108 m/s

Übertragungsfenster

Multimode-FaserLicht breitet sich in mehreren Moden ausEinsatz bei kürzeren Ü-streckenKerndurchmesser 50 oder 62 * 10-6 mMonomode-FaserSignal breitet sich sehr gering ausFlankensteilheit des Signals bleibterhaltenEinsatz bei langen Ü-strecken >50kmKerndurchmesser 6 oder 9 * 10-6 m



TopologienThick Ethernet Thin Ethenet

? Grundstrukturen? Ring:

aus den Anfängen der Netztechnik? Stern:

hoher Aufwand in der Verkabelung(alle PCs müssen zu einem zentralenVernetzungspunkt); fällt ein Systemaus, können die anderen Systeme inder Regel weiterarbeiten

? Bus:bei Bruch im Bus liegt das gesamteSystem brach

? Baum:Zusammenschaltung

? Vermaschung

? Beispiele

HUB:i.R. des OSI-Models ein reines Schicht 1 Gateway (Reapeter);jedes übertragene Datenpaket kann von allen angeschlossenen APC gesehen/empfangen werdenüber einen Analysator kann bei einem HUB der gesamte Netzverkehr eingesehen undüberprüft werden.(keine Vermittlung)Switch:(meistens) mit Teilfunktionalitäten eines Schicht 2 Gateway (Brücke); steuertNetzverkehr. Datenpakete nur bei APC sichtbar, für die diese explizit bestimmt sind.



Netzinfrastruktur der DTAG im Ortsnetzbereich? Struktur des Ortsnetzes ? Typischer Verlegungspfad

? Netzinfrastruktur im Ortsnetz ? Kenndaten des OrtsnetzesHauptkabel:mittlere Länge50% aller Längen der Ltg im HK90% aller Längen der Ltg im HKmittlere Anzahl der Leitungen/HK

1700 m? 1200 m? 3700 mm490 Leitungen

Verzweigungskabelmittlere Länge50% aller Längen der Ltg im HK90% aller Längen der Ltg im HKmittlere Anzahl der Leitungen/HK

300 m? 200 m? 500 mm30 Leitungen



Übertragungskanal: NT ? LT

2 Takte der original Bitfolge in einer Taktrate zusammenfassen (Quarternär).Dadurch verringert sich der Frequenzbereich zu Übertragung.(technisch aufwendig bei der Wiederherstellung der Originalsignale)

Kanalcodierung

ISDN Übertragung auf der TAL (2) - 4B/3T – Codierung

? Aufgabe der Codierung? Aufbereitung des Signals zur Datenübertragung? Fehlerbehebung

Beispiel-1<=RDS <= 4 (RDS = Running digital sum)Folgende Bitfolge sei zu übertragenBitfolge 0110 1001 1101 0011 1100Spannungspegel -++ +-+ 0+0 --0 -+-Folgetabelle A1 A2 A3 A4 A2

TVSt

LT

NTBA

2 Draht Leitung



Laufsumme(spannungstechnische Summe über das resultierende zu übertragende Signal)

Der Code stellt sicher, dass der Spannungspegel immer in der Bandbreite–1<=RDS<= 4 liegt

WeitverkehrsnetzeStruktur TK-Netz

? Transportnetz: Daten übertragen Backbone (transport network)? Vermittlungsnetz: Vermittlungsstellen (switch network)? Zugangsnetz (access network)

Eigenschaften von TK-NetzenTK-Netze bestehen aus? Übertragungswege(Transportnetzebene)

Teilnehmeranschlussleitungen, Netzknotenverbindungen, Richtfunk- oderSatellitenstrecken

? Übertragungseinrichtungen(Transportnetzebene)Regeneratoren, Modulatoren/Demodulatoren (Modem), Leitungstreiber, optischeWandler, Scrambler

? Vermittlungseinrichtungen(Verkehrslenkung)früher: Dreh-, Hebdrehwähler, EMD-Wähler;heute: elektr. Raum/Zeitkoppler, Speicher, Koppelpunktsteuerungen

? EndgeräteNT, TA, Telefon, Modem, PC-Karten, Fax

Merkmale von TK-Netzen? Diensteintegration

? Dienstspezifische Netze (klassisch)(Fernsprechnetz, leitungsvermittelndes Datenetz, paketvermittelndes Datennetz...)

? Dienstintegrierende Netze(S-)ISDN, B-ISDN auf Basis ATM

? Intelligente Netze? ITU-T/ETSI-Architektur:

Trennung von Verbindungssteuerung und Dienstesteuerung? Dienstneutrale Vermittlungsknoten (SSP)

Zentrale Dienststeuerungspunkte (SCP)



? Geographische Ausdehnung? Öffentlich: Ortsnetz und Fernnetze (Hierarchiestufen), MAN, WAN? Nebenstellenanlagen (PBX), LAN, WAN, Coporate Networks

? Vermittlungsmethode? Leitungsvermittelnde oder Durchschaltende Netze? Paketvermittelnde Netze (verbindungsorientiert/verbindungslos)? Festverbindungen

Klassifizierung von Netzen? Lokale Netze, local area network (LAN)

moderate Ausdehnung (max. einige kmÜbertragungsraten im Bereich 10 Mbit/s – 1Gbit/s

? Metropolitan Area Network (MAN)verbinden Kommunikationseinrichtungen oder lokale Netze innerhalb von Städtenoder BallungszentrenÜbertragungsraten im Bereich von 155 – 625 Mbit/s je Segment

? Weitverkehrsnetze, Wide Area Network (WAN)überspannen Länder oder KontinenteÜbertragungsraten im Bereich von n*2Mbit/s bis Gbit/s-Bereich

? eindeutige Zuordnung realer Netze schwierig

Multiplexverfahren für MAN, WAN Zeitmultiplex auf Byte- und Bit - Ebene

? Bedarf an Multiplexstrukturen/-verfahrenmit der Granularität von n*64kbit/s zureffizienten Ausnutzung der verlegtenLeitungen



Plesiochrone Digitale Hierarchie (PDH)(plesio: griech. Netzelement nahezu synchron mit eigener Taktversorgung)? Entwicklung im Zuge der Einführung digitaler Sprachübertragung (Mitte der

70er)? Zeitmultiplexverfahren? Netzelemente (Multiplexer, Demultiplexer) verfügen über eigene hochgenaue

Taktung => kein zentraler Synchronisationstakt? Parallele Entwicklung in den USA (ANSI) und Europa (CEPT)? Basiselement: 64 kbit/s Kanal (USA zunächst 56kbit/s)

ITU-T G.704:PCM-30-Rahmen32 Kanäle wobei jeder Kanal 64 kBit/s überträgt; --> 2,048Mbit/s (brutto)? Brutto-Datenübertragung: 2,048 Mbit/s? Netto-Datenübertragung: 1,92 Mbit/s? Zeitmultiplex auf Byte-Ebene (je Kanal wird ein Byte übertragen)

eindeutige Kennung, die den Anfang des PCM-30-Rahmen kennzeichnetRahmenkennung: 01111110Problem: Datenpaket kann die Bitfolge ebenfalls enthalten

Lösung: Bit-StaffingZusätzliche Funktion; sofern im Datenteil 5X die 1 folgt, wird eine0 eingefügtAus einem Datum 01111110 wird 011111010; der Empfänger entfernt dieeingefügte 0 automatisch (das Rahmenkennwort 01111110 bliebt immergleich)

Zeichengabe: Informationen zur Einrichtung/Auslösung der Verbindung

PDH-Hierarchie



Taktschwankungen in PDH-Netzen Kenndaten PDH in Europa4 Bit freigelassen um Stopf/Nutzdatenbit unterscheidenzu können; Stopfbit sind Daten die übertragen werden ,die nicht da sich (vgl. Taktschwankungen)Indikatoren entscheiden mehrheitlich ob ein Stopf-/oderNutzdatenbit gegeben

PDH Multiplex Ebene 2

Merkmale/Nachteile der PDH Technik? Standards mit verschiedenen Bitraten (USA, Japan, Europa)? Multiplexen auf Bit-Ebene in jede Netzelement? Neuer TDM Rahmen auf jeder Hierarchieebene? Jedes Netzelement besitzt eigene Taktfrequenz

keine exakte Synchronisation zwischen Netzelementen? Kanalzugriff nur durch vollständiges Demultiplexen? Taktanpassung durch Stopfverfahren? Einsatz in Zugangsnetz



Synchrone Digitale Hierarchie (Transportnetze)? ANSI, 1985: Entwicklung eines Übertragungsnetzes mit zentralem Referenztakt;

Synchronous Optical Network (SONET)? Standard für hohe Übertragungsraten (Backbone)? 1988: Übernahme des SONET Standards mit kleinen Modifikationen als ITU-T

Standard G.707 ff? Multiplexen auf Byte-Ebene? Zusatzinformationen für Netzmanagement/-Überwachung? Integration der PDH Übertragungsraten

SDH Übertragungsrahmen

Rahmendauer: 125 µs8000 Rahmen/s?155,52 Mbit/s Übertragungsrate

Payload = Nutzdaten

Multiplexen auf ByteEbene(Auf jeder Multiplexebene kann auf ein Kanal zugegriffen werden)

Synchrone Transportmodule (STM)

Multiplex-Schema



NetzelementeRegenerator:- Auffrischung ankommender

Datensignale bezüglich Takt undAmplitude

Terminal Multiplexer (TM):- Zusammenfassen von plesiochronen

und synchronen Eingangssignalen zuhöherbitratigen STM-N Signalen

Add Drop Multiplexer (ADM):- Herauslösen und einfügen von

plesiochronen/niederbitratigensynchronen Signalen aus einemhochbitratigen SDH-Bitstrom

- Ermöglichen Ringstrukturen?Redundanz

Digitaler Cross Connect (DXC):- Mappen2 von PDH-Zubringersignalen in

virtuelle Container (VC's)- Vermittlung von unterschiedlichen

Containern bis zu VC-2

SDH-Netz

2 mappen: umwandeln eines Wertes in einen anderen



ATM - Asynchroner Transfer ModusMotivationAlle Bereiche des Transportnetzes umfassen, einziges Protokoll in allen Netzen,ein durchgängiges Protokoll, ohne Umsetzer wie bei PDH <-> SDH

? Vereinigung der Vorteile kanal- und paketvermittelter Datenübertragung? System der virtuellen Verbindung

? verschiedene Verkehrsarten(z.B. variable/konstante Übertragungsrate) auf einem Netz übertragen Dienstklassen

? benötigte Bandbreite auf Anfrage zur Verfügung stellen (bandwith on demand)? Abrechnung nach genutzter Leistung? Übertragungsraten bis Gbit Bereich? Einsatz in LAN, WAN, MAN, Funknetzen

Virtuelle PfadePhysikalische Verbindung, Aufteilung in logische Verbindung (logische Pipeline),repräsentiere anteilig physikalische ÜbertragungsrateVirtuell connection identifier (VCI)Virtuell pass identicer (VPI)Innerhalb eines virtuellen Pfades können virtuelle Verbindungen realisiertwerdenReservierte, nicht genutzte Bandbreite kann von anderen Verbindungen genutztwerden.

ATM-Zelle (ATM PDU)53 Byte, 5 Byte Zellkopf (Steuerinformationen), 48 Byte NutzlastAufbau des Zellkopf: es gibt 2 unterschiedliche Zellkopfformate? (Benutzer zum Netz) und? innerhalb des Netzes (hier fällt ein kleiner Teil weg)

GFC = Generic Flow ControlFlusssteuerung,

VPI = Virtual Path identifier,VCI = Virtual Channel identifier => Adressierung der Verbindung (bei Reservierung

zugeteilt)PT = Payload Type

beschreibt die Art der Daten die übertragenwerden)

CLP = Cell loss PrriorityEntscheidet, ob Zelle bei Überlast verworfenwerden darf oder nicht (bei Sprache möglich)

HEC = Header Error ControlPrüfsumme über den Zellkopf bilden, aufEmpfängerseite überprüfen o Übertragung korrekterfolgte oder ob fehlerhaft

ATM-Schichten – Modell (i.S.OSI)ATM-Schicht => (Schicht 2)Anpassungsschicht => höhere Schichten anpassen, (IP Protokoll aufATM anpassen und übertragbar machen)Unterteilung in Netzmanagement und Übertragung, sowie Steuerungund DatenübertragungSAR Segmenting and Reassembling



Aufgaben der SchichtenSchicht Subschicht Funktion

CS ? dienstabhängige Anpassung an höhere SchichtenAALSAR ? Segmentierung von Protokolldateneinheiten (PDU) in Zellen

? Reassembling von Protokolldateneinheiten (PDU)ATM ATM Aufgaben aus der Sicherungsschicht

? Ablaufsteuerung? Generierung/Beseitigung des Zellkopfes? Weiterleitung von Zellen (Wegelenkung anhand VPI/VCI bereits in

Schicht 2 (wg. Hohe Datenübertragung)? Multiplex/Demultiplex von Zellen

TCS ? Zellratenanpassung? Auffinden der Zellgrenzen im Zellstrom? Erzeugung/Auswertung des HEC-Feldes? Erzeugung/Auflösung des Übertragungsrahmens

PHY

PMS ? Bit-Synchroniation? Zugriff auf das physikalische Übertragungsmedium

Dienste in ATMDienstklasse A B C DBitrate konstant variabelVerbindungsart Verbindungsorientiert verbindungslosQuell-ZielSynchronisation

Notwendig Nicht notwendig

Beispielsdienste CBR-Leitungs-emulation

VBR-AudioVBR-Video

Daten-übertragung

Daten-übertragung

3/4EmpfohlenerAAL-Typ(Diensklasse)

1 2

5

AAL-Typ 0 ermöglicht direkten Netzzugriff

Trends im TransportnetzATM verschwindet immer mehr aus den Transportnetzen, praktische(Synchronisations)Probleme bei der Umsetzung;ATM Zellen nicht für Funk nutzbar (Fehlerkorrektur nur über den Kopf, nicht überdie Nutzdaten)



Teilnehmeranschlußtechniken (Zugangsnetz)

ITU-I: Rahmenbedingungen für die Einführung für ISDN? International standardisierte Schnittstellen zum Teilnehmer und anderen

Netzen? Einheitliche Kommunikationssteckdose für die verschiedenen Endgeräte? Erreichbarkeit aller ISDN angebotenen Dienste über eine einheitliche

Rufnummernbasis? Digitale Ende-zu-Ende Verbindungen? Standardisierte Übertragungsraten von N*64kbit/s

ISDN-Standards? ITU-T (CCITT)

- I.1xx: Konzepte, Modelle, Aufbau der Standards- I.2xx: Dienste- I.3xx: Netzeigenschaften- I.4xx & 5xx: Teilnehmer/Netz Schnittstelle

? ETSI: ETS 300xx? Nat. Spezifikationen: z.B. 1TR6

ISDN Dienste und Dienstmerkmale? Basisdienste? Fernsprechen? Bildtelefon? Telefax (Gruppe3&4) [3 analog 9,6kbit, 4 64kbit/s nicht durchgesetzt]? Teletex (EDIFACT)? Telebox 400? Temex (Fernwiken)? Datenübertragung (IP)

? Zusatzdienste? Rufnummernanzeige des Kommunikationspartners? Dreierkonferenz? Makeln? Anrufweiterschaltung (I & II)

(I in jedem Fall, II in einem bedingten Fall)? Verbindungskostenanzeige (AOC, adviced of chart)? Anklopfen? Dienstewechsel? Geschlossene Benutzergruppe? Sperre (gehend, kommend)? Rückruf bei besetzt? Einzelverbindungsübersicht? Kundenspezifische Zeichengabe? Unterdrückung der Rufnummernübermittlung? Identifizieren/Fangen

..



ISDN –digitale Ende-zu-Ende VerbindungOutband-Übertragung:Kanal für Steuerinformationen (D-Kanal) undKanal für Datenübertragung (B-Kanal)

TeilnehmeranschlüsseNTBA=> network termination Basisanschluß: Netzabschluß i. S. OSI_1

Bezugskonfiguration des ISDN-Basisanschlusses

? TE = Terminal Equipment; Endgerät;? TE1 ISDN-fähiges Endgerät, das direkt an die S-Schnittstelle angeschlossen

wird;? TE2 analoges Endgerät, das an eine R-Schnittstelle angeschlossen wird

? TA = Terminal Adapter(OSI_3.Gateway), dient der Anpassung der R-Schnittstelle an die S-Schnittstelle

? NT = network termination; Netzabschluß? NT1 = schliesst die Tln-Ltg ab und wandelt die Signale am Referenzpunkt T

um, damit sie auf der Tln-Ltg übertragen werden können und umgekehrt? NT2 = Teilnehmervermittlungsstelle (Nebenstellenanlage)

? OVST = Ortsvermittlungsstelle? ASL = Anschlußleitung

Konfiguration des Basisanschlusses

Es können max 12 TAE, 8 aktive Geräte davon 4 Telefone angeschlossen werden



ISDN ProtokolleB-Kanal: Transparenter 64kbit/s Kanal (nur Layer 1)Schicht 1

Codierung der Signale an der S0 Schnittstelle

Beim modifizierten AMI (alternative mark inversion pseudoternär)Code werden 0Pegel anstelle der zu übertragenden 1 Pegel übertragen1 kein Übergang; 0 Übergang mitten im Bitintervall, alternierende Polarität der Pulse

Rahmenstruktur des Basisanschluß

? F-Bit und FA-Bit: (FA-Bit: zusätzliches Rahmenkennungsbit)Das F-Bit (Rahmenkennungsbit) ist immer"ternär+1", das FA-Bit "binär 0".Die F-Bits werden zur Rahmensynchronisation verwendet

Die AMI-Regel untersucht die auftretenden Codeverletzungen um festzustellen, woder Rahmen anfängt.Codeverletzung:AMI: alternierende pseudeternäre Codierung1. Bit einer Bitfolge stets negatives Bit; künstliches Festlegung derRahmenanfanges => gezielte Codeverletzung dient der Synchronisation

? L-Bit: (DC-Ausgleichsbit)Die L-Bits dienen dem Rahmenausgleich und erreichen, dass Rahmenabschnittegleichstromfrei werden. Das L-Bit ist "binär0" (mod_AMI "1"), wenn die Anzahlder Polaritätswechsel ("binäre0") nach dem letzten L_Bit ungerade ist. Das L-Bit ist "binär1" (mod_AMI "0"), wenn die Anzahl der Polaritätswechsel("binäre0") nach dem letzten Bit gerade ist.? In der Richtung TE?NT

muss jedes B-Kanal-Oktett und jedes Bit der D-Kanäle durch das jeweiligeL-Bit gleichstromfrei gemacht werden, weil der B1 und der B2 Kanal vonunterschiedlichen, d.h. unabhängigen Geräten genutzt werden können

? In der Richtung NT?TE sind pro Rahmen zwei L-Bits, in der Richtung TE?NTdagegen 10 Bits vorgesehen.

F

FA

gezielte Codeverletzung



? N-Bit: (=1 wenn Mehrfachrahmen nicht verwendet wird)Das N-Bit ist immer "binär1".Es entspricht der binären Negation zum Hilfsbit FA (N=-FA)

? A-Bit: (Aktivierungsbit)Das A-Bit zeigt den Aktivierungszustand der S0-Schnittstelle an.

? D-Bit und E-Bit: D-Kanal undDer D-Kanal und das dazugehörige Zugriffsverfahren werden durch die D-Bitsund E-Bits (E-Bits nur in der Richtung NT?TE)realisiert.Die D-Bits werden in der Richtung TE?NT auf die E-Bits zeitverzögert gespiegelt. Hierdurcherfolgt die Kollisionsauflösung.M-Bit und S-Bit: (M: Mehrfachrahmenbit=0 wenn nicht verwendet wird

S: freies Bit ist immer binär 0Sie sind als "binär0" festgelegt und stehen für zukünftige Anwendungen zurVerfügung

Rahmenbits des ISDN-BasisanschlussesNT ? TE TE ? NT

Position Bitgruppe Position Bitgruppe1-2 Rahmenbit mit Ausgleichsbit 1-2 Rahmenbit mit Ausgleichsbit3-10 1. Oktett des B1-Kanals 3-11 1. Oktett des B1-Kanals (m. L-

Bit)11 Echobit des D-Kanals 12-13 D-Kanalbit mit Ausgleichsbit12 D-Kanalbit 14-15 Hilfsrahmenbit FA mit

Ausgleichsbit13 A-Bit für Aktivierung 16-24 1. Oktett des B2-Kanals (m. L-

Bit)14 Hilfsrahmenbit FA 25-26 D-Kanalbit mit Ausgleichsbit15 N-Bit 27-35 2. Oktett des B1-Kanals (m. L-

Bit)16-23 1. Oktett des B2-Kanals 36-37 D-Kanalbit mit Ausgleichsbit24 Echobit des D-Kanals 38-46 2. Oktett des B2-Kanals (m. L-

Bit)25 D-Kanalbit 47-48 D-Kanalbit mit Ausgleichsbit26 M, Mehrfachrahmenbit27-34 2. Oktett des B1-Kanals35 Echobit des D-Kanals36 D-Kanalbit37 S, zur Zeit nicht genutzt38-45 2. Oktett des B2-Kanals46 Echobit des D-Kanals47 D-Kanalbit48 Rahmenausgleichsbit

Schnittstellenfunktion der Schicht 1? Zwei unabhängige 64 kbit/s-Kanäle je Übertragungsrichtung? Wiedergewinnung der Information aus dem Bitstrom durch Bitsynchronisation

(Bittakt 192 kbit/s) => Rahmenerkennung durch Codeverletzung? Oktetttakt? Rahmensynchroniation: durch absichtliche Codeverletzung? D-Kanal mit bidirektionalem3 Bitstrom von 16 kbit/s? Funktion für kontrollierten Zugang konkurrierender Terminals (D-Kanal) =>

Kollissionsauflösung4

? Speisung von Terminals über die Schnittstellenleitungen? Aktivieren und Deaktivieren der Schnittstelle? TE und NT in Zustand mit reduzierter Leistungsaufnahme versetzen

3 bidirektional: Eigenschaft, die angibt, dass ein Gerät in beiden Richtungen arbeitet.4Kollisionsauflösung: zeitverzögerte Spiegelung der D-Bits TE?NT auf die E-Bits NT?TEKollision: Zustand, bei dem zwei Geräte oder Arbeitsstationen im Netzwerk zum gleichen Zeitpunkt

versuchen, auf dem gleichen Kanal zu senden. Ohne entsprechende Maßnahmen führt eineKollision zur Übertragung korrupter Daten.



EXKURS:Rahmenaufbau des Basisanschlusses:Alle Signale sind zu 48 Bit langen Rahmen zusammengefaßt. Für die beiden B – Kanäle werden oktettweise jeacht aufeinanderfolgende Bit verwendet. Die Signale für den D – Kanal belegen getrenntliegende Bits im Rahmen.Der Grund hierfür liegt im Zugriffsmechanismus auf den D – Kanal. Von den 48 Bit sind somit? 2*8 Bit für den ersten B – Kanal,? 2*8 Bit für den zweiten B – Kanal und? 4*1 Bit für den D – Kanal reserviert.Die restlichen 12 Bit dienen der Synchronisation und weiteren Aufgaben.Die DC – Ausgleichsbits (L – Bit) im Rahmen haben die Aufgabe für Gleichstromfreiheit zu sorgen, d.h. nachjedem L – Bit besteht Gleichstromfreiheit. Da in Richtung NT zu TE nur das NT senden kann, ist in dieserRichtung nur ein L – Bit am Ende des Rahmens notwendig, um die Anzahl der Pulse auf eine gerade Anzahl zuergänzen. In Richtung TE zu NT können jedoch gleichzeitig bis zu 8 TE in den gleichen Rahmen senden, deshalbist pro Kanal ein L – Bit im Rahmen vorhanden. Ein weiteres L – Bit wird für die Gleichstromfreiheit bei derSynchronisation, in beide Senderichtungen, benötigt.Mit den Bits FA, N und M kann ein Mehrfachrahmen (Multiframing) gebildet werden. Zur Zeit ist in der Schweiznicht vorgesehen, diese Möglichkeit zu nutzen. Ohne Multiframing ist FA binär 0, N binär 1 und M binär 0.Das Spare Bit (S – Bit) ist immer binär 0 und gilt als Reserve.

Rahmensynchronisation:Gemäss AMI – Coderegel ist es unmöglich, dass zwei aufeinanderfolgende positive oder negative Impulseauftreten. Durch eine zweifache Verletzung dieser Regel wird die Rahmensynchronisation in den Endgeräten unddem Netzabschluss durchgeführt.Der Rahmenbeginn wird durch das F – Bit erkannt, welches die erste Codeverletzung gegenüber dem letzten Bitim vorangegangenen Rahmen ist. Das L – Bit gehört zum F – Bit und wird zur Wiederherstellung derGleichstromfreiheit benutzt, siehe Abbildung 2-3.Die zweite Codeverletzung wird so schnell wie möglich, spätestens aber mit dem Bitpaar FA und N herbeigeführt.Ist ein Datenkanal (B1, B2 oder D) aktiv, so wird das erste Bit, welches 0 ist, dazu benutzt, die Codeverletzungherbeizuführen. Sind die Datenkanäle aber inaktiv, wird mit dem FA – Bit (binär auf 0) die zweite Verletzungdurchgeführt. Wird das FA – Bit zur Erkennung eines Mehrfachrahmens benutzt, so dient das N – Bit zur zweitenCodeverletzung.Diese Regeln gelten sowohl für den Rahmen, der vom NT zu den TE’s gesendet wird, als auch in umgekehrterRichtung.Der Rahmen TE zu NT wird mit einer Verzögerung von genau 2 Bit gesendet. Die TE erkennen das F – Bit vomempfangenen Rahmen und senden ihr F und L – Bitpaar mit einer Verzögerung von 2 Bit.

Aktivierung des Basisanschlusses

Funktion Primitivtyp Prozedur

PH-DATA requestindication

PrioritätSDU

PH-Activation requestindication

--

PH-Deactivation indication --

request: Anforderung eines Dienstesindication: Anzeige

Schicht 1

Dienstprimitiv



Speisekonzept des BasisanschlussesNT: netz terminateSVK: StromversorgungskopplungSV/VST: Stromversorgung der

VermittlungsstellePolarisationsumkehrerTE Terminal Equipment (Endgerät)

muss notstromfähig sein(Polarisationsumkehr)

Kerngrößen des Speisekonzeptes? Normalbetrieb: max 4 TE, 900 mW pro TE? Versogungsspannung: 40V (+5%/-15%)

Stromaufnahme max 150mA? Notbetrieb: Spannungsversorgung <85% Nennspannung (max 15 mA)? Notspeiseberechtigtes Fernsprechterminal max 380mW (S0-Bus liefert max 450mW)

(TE muss dies unterstützen)

Rahmenstruktur des Primärmultiplexanschluß (S2m)

Übertragungsraten: 2048 kbit/s (Europa), 1544 kbit/s (USA)H0-Kanäle (5xH0 + D): 384 kbit/sH1-Kanäle (1xH12 + D): 1920 kbit/sPunkt-zu-Punkt Verbindung NTPM und TEAnschluß immer aktiv (keine Deaktivierung)NTPM für Kupferdoppeladern oder GlasfaserVersorgungsspannung NTPM: 48V

Funktionen der Schicht 2 (LAPD)(vorgestelltes Protokoll hat sehr große Verbreitung in Verkehrsnetzen)HDLC5 => LAPD6 ISDN

LAPDm GSM LAP-B ISDN u.a. MTP Kernnetz, Sprachvermittlung (SS7)

Funktionen? Multiplexen mehrerer Schicht-2-Verbindungen über einen D-Kanal? Rahmenbegrenzung (PDU), Synchronisation und transparente Datenübertragung? Sequenzkontrolle? Erkennung von Übertragungs-, Format- und Betriebsfehlern? Flusskontrolle

5 HDLC : High Level Data Link Control6 LAPD: Link Access Procedure in the D-Channel



Rahmenstruktur der Schicht 2 PDUFLAG

01111110DLCI

16 bitControl8 bit

Control8 bit Information FCS

16 bitFLAG

01111110Durch das Bitstaffing wird verhindert das die Rahmenkennung mit einer identischenNutzdatenbitfolge verwechselt wird.

DLCI (Data Link Connection Identifier)E/A Bit: (adress field extention Bit)Wert 0 => ein weiteres Adressoctett folgt 1 => kein weiteres Adressoctett folteinfacher Mechanismus um die Länge des DLCI zu bestimmenC/R Bit: (command response Bit)zeigt an, ob Befehl oder MeldungSAPI: (Service Access Point identifier) Dienstzugangspunkt identifikatorTEI: (Terminal Endpoint Identifier) Endgeräte - Identifikator

(Adressen im DLCI, Anzeige des Dienstes)SAPI Werte (mit 6 Bit können 64 verschieden SAPI Werte definiert werden0 Signalisierung (einrichten B-Kanal)16 paketvermittelte Datenübertragung (Paketdatenvermittlung möglich)63 Managementfunktion (Netzüberwachung)TEI (Ansprechen des Endgerätes)1-63 Geräte mit voreingestellten TEI64-126 Geräte die TEI von der VST anfordern127 Broadcast (generelle Anfrage bzgl. eines Dienstes)

SDU

Schicht 2

TEISAP I - Typ

Schicht 1

Terminal Endpoint

Schicht 2

Schicht 1

LT/VST

line termination

NT



SteuerfeldformateControl bits des PDU-2-Rahmen von ISDN? I(nformation)-format : integriert 2 Zähler in Protokolldaten

(Sequenzkontrolle)? S(teuerung)-format? U-format

X Reserviert und auf "0" gesetztS Codierung von Befehlen und MeldungenP/F Poll-/Finall BitM Codierung von Befehlen und MeldungenN(S) SendefolgezählerN(R) Empfangsfolgezähler

I-Rahmen: Datentransfer, Pakete mit Nummern versehen (Sequenzfolge)S-Rahmen: Flusssteuerung (Empfangsbereit (RR) oder nicht empfangsbereit(RNR)) REJ E teilt mit, das empfangener Rahmen nicht empfangen werden kann (ggf. Fehler enthalten), Art von WiederanforderungU-Rahmen: Verbindung anfordern, bestätigen, auslösen

FCSPrüfsumme über die ersten Bit's incl. Information; Der Empfänger bildet über diegleiche Sequenz mit gleichen Algorithmus ebenfalls eine Prüfsumme und vergleichtdiese mit der empfangenen (Fehlererkennung/-behebung

Wer kommuniziert im ISDN mit wem?Bezogen auf die Schicht-2 der TE mit Schicht-2 in TVSt; tauschen Schicht-2-Rahmen aus

2

1

TE

2

NT LT

TVSt



Vermittlungsschicht im ISDN(Überblick Schicht 3)CAPI = Softwareschnittstelle für ApplikationenSchicht 3 PDU

V(S) = 0, V(R) = 1V(S) = 1, V(R) = 1

Verbindung eingerichtet

V(S) = 1, V(R) = 1

V(S) = eigene SequenznummerV(R) = Sequenznummer des Partner

UA

DISC

V(S) = 0, V(R) = 1V(S) = 1, V(R) = 1

V(S) = 2, V(R) = 2

N(S)=0; N(R) = 1

V(S) = 0, V(R) = 0V(S) = 1, V(R) = 0

N(S)=0; N(R) = 0

N(R)=2; RR

N(S)=1; N(R) = 1

UA

SABMETE TVSt

Im SABME Rahmen werden keine Informationen überragen

V(S) = eigene Sequenz(Sende)nummerV(R) = erwartete Sequenz(Request)nummer derPartnerinstanz(es werden nur die I-Rahmen nummeriert)

V(S) = 0, V(R) = 0V(S) = 0, V(R) = 1

Durch die Belegung weiß die TVSt, das ihrRahmen mit der Nr. 0 beim TE richtigangekommen ist (implizite Bestätigung;Huckepack-Verfahren)

S = Ich sende Rahmen Nr. ..R = Ich erwarte Rahmen Nr. ...

= explizite Bestätigung durch RR-Rahmen

Verbindung ausgelöstTimer behaftet; sendet noch mal,wenn keine Rückmeldung



Schicht 3 PDU im ISDN (E-DSS1)

Funktionale Gliederung des Standards? Prozeduren zur Steuerung der

Verbindungseinrichtung/-auslösung? Prozeduren zur Steuerung von

Dienstmerkmalen

? Protocoll Discriminator beschreibt, welchesProtokoll vorliegt z.B. 00001000 ? Q.931

? CR-Länge beschreibt die Länge der call-reference? call reference: 1 Verbindung in einer B-Kanal-

Verbindung mehrere Dienste (web, e-mail) über eineVerbindung

? messageTypeDurch die Codierung in der PDU lege ich denNachrichten Typ fest, der mit der Partnerinstanzausgetauscht wird

? InformationselementeCodierung der Informationselemente in Form vonParameter (Rufnummer etc.)

Aufbau & Codierung der Inforamtationselemente

Aufgaben der Schicht 3? Verbindungen einrichten/auslösen? Dienstmerkmale anfordern? Kommunikation zwischen Endeinrichtung und TVSt

xDSL? digital sucriber line? technologische Entwicklung Anfang der '90er durch ISDN? xDSL: (x = verschiedenste) Verfahren zur Bereitstellung breitbandiger

Übertragungsraten auf der Teilnehmeranschlußleitung? symmetrische und asymmetrische Verfahren? für kupferbasierte Netze oder hybride Netze (VDSL)

Kennzahlen

StörungenFEXT:far end cross talk (fernnebensprechen)NEXT:near end cross talk (nahnebensprechen)? reduzieren die maximal erreichbare

Übertragungsrate



ADSL: Referenzmodell? ATU-C:

ADSL Transceiver Unit, Central Office? ATU-R:

ADSL Transceiver Unit, Remote Terminal End? POTS:

Plain Old Telephone Service? PSTN:

Public switched Telephone Network

Verfahren der Richtungstrennung Koexistenz von POTS/ISDN und ADSL

Varianten von ADSL



Vermittlungsystemeunterteilen sich in 2 Ebenen? Nutzkanalebene (Sprach/Daten übertragen, sehr

breitbandig, E1, E3, StM-1)? Zeichenkanalebene (einrichten/betreiben/auslösen

von Verbindungen, n*64k)SEP: Signalling End PointSTP: Signalling Transfer Point (Zusammenschaltung

zwischen Transferpunkte,zentraler Punkt; zentrale Netzüberwachungmöglich

Je ein SEP und [rechteckiger Rahmen] bilden eine TVSt

ÜbersichtNachrichtenübermittlung

Verbindungslos verbindungsorientiertDurchschalte- oderKanalvermittlung

Speichervermittlung

Raumkopplung Zeitkopplung

Aufgabe von Vermittlungssystemen2 Teilnehmer miteinander verbinden

zentralisierte Vermittlung

n*(n-1)/2 möglicheVerbindungen

Koppelreihen-1 Koppelpunkte; bei nTeilnehmern: n(n-1)Koppelpunkte erforderlich

Begriffe? Koppelpunkt

Schaltmittel zur Verbindung von 2 Leitungen? Koppelreihe

Reihe von Koppelpunkten mit denen eine Leitung wahlweise mit anderenLeitungen verbunden wird

? KoppelanordnungAnordnung von Koppelreihen zur Verbindung von Leitung

? Koppelmatrix (Koppelfeld)Darstellung die ermöglicht Teilnehmer miteinander zu verbinden

Im geschlossenen Teilnehmernetz mit ntln (Tln<->Tln) werden n(n-1)/2Koppelpunkte benötigt, um zuermöglichen, dass jeder Tln mit jedemanderen Vermittelt werden kann.

beachte Transportnetz:n*m Koppelpunkte um jeden Tln auf allemöglichen Leitungen zu bringen!



? Durchschaltevermittlung:Für Tln/Endgeräte wird ein physikalischer Weg(Leitung, Zeitmultiplexkanal exklusiv währendder Verbindungsphase bereitgestellt

? Speichervermittlung (paketvermittelnd):Zwischen Tln/Endgeräten existiert nur einvirtueller pysikalischer Weg; Pakete werdenmit Adressen in der VSt zunächst zwischengespeichert

Raumkoppelstufe? eingehenden Kanal aus Zeitschlitz n

auf eine beliebige Leitung im Zeitschlitz n abgebenAnzahl der Koppelpunkte i * k

Zeitkoppelstufe? eingehenden Kanal aus Zeitschlitz n

auf einer abgehenden Leitung in den Zeitschlitz m abgebenNachteil: der Rahmen muss hierzu einmal komplett (in der VSt)

zwischen gespeichert werden; hierdurch ensteht eine Zeitverzögerung,um eine RahmenlängeSpeicherkapazität: 8bit/Kanal

Anzahl der Koppelpunkter * r Zeitkopplungspunkte (bei n Eingangsleitungen [Ausgangsleitungen])

Aufbau von Vermittlungsstellen? zentral gesteuerte Systeme? zentral gesteuerte Systeme mit dezentraler Vorverarbeitung? dezentral gesteuerte Systeme

Beispiel: VerbindungseinrichtungASM: Analog Subcriber ModuleCHRG: ChorgingCTM: Clock & Tone ModuleLSIF: Local subscriber IdentificationSCASVL: call service for lines

Instanzzuweisung für RufnummernauswertungSVM: Service circuit Module

nimmt Rufnummer entgegen



1 Tln A hebt Hörer ab1a Hörer abheben1b Zustandsänderung markieren,(Besetzt für andere Teilnehmer;)1c Identifikation des Teilnehmers1d Übermittlung der Teilnehmerdaten1e Freiton auf Teilnehmerleitung legen2 Aktivierung der Verbindungssteuerung2a Anforderung/Einschaltung der Rufnummernauswertung2b Anschlußmodul wird mitgeteilt, das Rufnummernauswertung bereit3 Auswertung der Wahlziffern3a Anschlußmodul (ASM) stellt Verbindung zu SVM her, die Rufnummernziffern

aufnehmen soll um diese auswerten zu können (Weg zum Zielteilnehmerfinden)

3a-f Wahlziffern nehmen, interpretieren, Gültigkeitsüberprüfung (existiert Tln B)4 Weitergabe der Daten für den Verbindungsaufbau4 Rufnummernauswertung (SCALSVL) teilt ASM mit, alle wesentlichen Daten mit,

damit die Verbindung aufgebaut werden kann5 Verbindungsaufbau über das Koppelnetz5a ASM(A) schaltet durch das Koppelnetz eine Verbindung zu ASM(B)5b Im ASM(B) sicherstellen, das kein weiterer Anruf erfolgen kann

ASM(B) auf besetzt schalten5c Anrufsignalisierung bei Tln B

Rückkopplung zu ASM(A), dass Ruf bei ASM(B) abgeht; Freitonübermittlung5d Übermittlung der Rufnummer des Anrufers zum Angerufenen6 Meldung über erfolgreichen Verbindungsaufbau bis zur Ziel-VSt6a Meldung an SCALSVL (zentrale Verbindungssteuerung), das weg durch

Koppelnetz gefunden wurde6b ASM(A) Kommunikationsdatensatz erzeugen (Dauer der Verbindung)6c Gebührenerfassung vorbereiten7 Übergang zur stabilen Gesprächsphase7 Merkmale zur Gebührenerfassung festlegen (Gebührenindikator)8 B-Tln meldet sich8a ASM(B) Klingelspannung entfernen; Freiton bei ASM(A) abschalten8b Gebührenzählung starten9 Weitergabe der Gebührendaten9a Gebührenerfassung9b Datensatz in ein nachbearbeitetes System zur Rechnungslegung schreiben



Vorwahl bezeichnet Rufnummerngasse (für einen Dienst oder Tln)

01 --- Mobilfunk (017..., 016..., 015...) phy. Anschluss adressieren |-- Dienste 018... |-- 0137 TED |-- 0130 gebührenfrei (A-Tln)

02..|09..physikalische Anschlüsse adressiert

Beispiel am Netz der DTAG

Restrukturierung des FernsprechnetzesMotivation? Zusammenführung der ehemals eigenständigen Telefonnetze der BRD und DDR? Kosteneinsparpotentiale? Bereitstellung neuer Leistungsmerkmale durch digitale Vermittlungstechnik

Kennzahlen des DDR-Fernsprechnetz 1989? 1,9 Mio Telefonanschlüsse? 17.700 Telexanschlüsse? 256 Telefaxanschlüsse? 2.822 Datendirektanschlüsse? 690 Telefonleitungen BRD ? DDR? 111 Telefonleitungen DDR ? BRD

Maßnahmen? Schrittweise Überführng von drei Festnetzebenen in zwei Ebenen? Verkürzung von Planung- und Bereitsstellungszyklen? Bereitstellung eines robusten Netzes für die flexible Ausregelung von

Bedarfsschwankungen? Effiziente Nutzung von Betriebsmitteln durch Einführung von

? Dynamischen, nicht hierarchischen Routingprinzpien? Aktives Verkehrsmanagement in der FVSt-Ebene



Internationale Netzebene der DTAG? 10 Vermittlungsstellen (VE:A)? 226 Länder erreichbar? direkte Verkehrsbeziehung zu 147 Ländern? Zusammenschaltung mit 192 Netzbetreibern? 120.000 int. Leitungen, 90.000 nat. Leitungen, 10.000

Auslandszentralleitungen

Überlaufrouting Transit



Internationale Übertragungsstrecken? Satellitenstrecken? Seekabel

? seit ca. 100 Jahren (Telegraphie)? seit 1956: Telefonverkehr über weite Strecken (TAT-1)? Anfang der '80er => Glasfasertechnik, z.B Monomodefasern bei 1550 nm? Mehrere Faserpaare je Kabel? Optische Verstärker/Regeneratoren

SpeichervermittlungenMerkmale und Eigenschaften? Mit Adressen versehene Nachrichten werden Tln A über Zwischenknoten im Netz

an Tln B übergeben (analog Briefpost)? Nachrichten werden im Knoten zwischengespeichert ? keine nBlockierung,

Wartezeit oder Verlust von Nachrichten möglich

Ankunftsprozeß/Bedienprozeß/Bedieneinheit –Schicht 3 Funktionalität (Wegefindung)

? Optimierte Nutzung der Netzteilstrecken durch mehrere Tln möglich

? Prioritäten bei der Nachrichtenübermittlung(zwischen verschiedenen Diensten, u.a voice over IP, www,... durch z.B. muxen)

? alternative Routenwahl bei Störungen? durch Zwichenspeicherung wird Ratenadaption vereinfacht

(Weiterleitung von Datenpaketen, wenn Übertragungskapazität zur Verfügung steht)? gleichzeitige Verfügbarkeit von Sender und Empfänger apriori nicht

erforderlich? interaktive Echtzeitkommunikation probematisch, Wartezeit nicht konstant



Bei Kombination von Speichervermittlung und SDH kann das Übertragungsmediumnicht optimal ausgenutzt werden, das bei SDH bestimmte Zeitschlitze aufbestimmte physikalische Übertragungsstrecken gebracht werden (festverschaltet).Hierdurch kann die flexible Durchschaltung der zu übertragenden Datenpakete(speichervermitteld) nicht optimal ausgenutzt werden.

(mögliche) AlternativenAsynchrone Multilexverfahren

? Rahmenkennwort mit zusätzlichen Addressierunginformationen versehen(statistisches Mulitplexverfahren)

? Addressinfo vor das Paket setzen?

? Anzeige ob Daten über einen bestimmten Pfad transportiert werden

BeispielnetzDatenübertragung über

durchgeschaltete VerbindungVerbindungslose Datenübertragung Virtuelle Verbindung

Zusammenfassung? bei der Auswahl eines Netzes (Knoten, Protokolle Vermittlungsart) muss das –

optimum für die gegebenen Rahmenbedingungen (Verkehrart,Echtzeitanforderungen usw.) gefunden werden

? z.B. für den Austausch großer Datenmengen ist die Durchschaltevermittlung gutgeeignet

? für kurze, häufig auftretende Datenpakete ist die verbindungsloseKommunikation geeignet

? für sporadische Datenübertragung (interaktiver Dialog) sind virtuelleVerbindungen sinnvoll

Nutzung der Transportdiensteder Schicht 2

S

Tln

SpeichervermittlungSchicht 3(Vermittlung)


Studenten Verwaltungsinformatik Seite 48

Aufbau und Struktur öffentlicher NetzeTelekommunikationsnetz fürSprache: Struktur(Kernnetz)

Signalisierung (Zeichengabesysteme)Komponenten SS7-Netz

Adressierung

SEP: Signaling Endpoint (OSI 1-7)STP Signaling Transfer Point (alle SEP sternförmig am STP; STPNetzübergang[Router]; OSI 1-3)SPC: Signaling Point Code; jeder SEP über SPC identifiziert (bis zu 3 Adressenmöglich, netzintern, national, international)

In der ersten TVSt wird ISDN-Protokoll in SS7 Protokoll übersetzt; SS7 Protokollim Kernnetz

3 Signalling Link Point4 Signalling Link Set5 Signalling Relation (Kommunikationsbeziehung zw. 2 SEP; logische Beziehung)6.x Signalling Route (Weg zwischen 2 SEP, ggf. über STP; physikalischer Weg)7 Signalling Route Set

Aufbau und Planung SS7 Netzen? Struktur des Zeichengabenetzes festlegen? Numerierung der Signalling Point? Dimensionierung des Zeichengabenetzes? Routing der Zeichengabenachrichten



Struktur ZeichengabenetzAssozierters SS7 Netz Quasi-Assoziertes SS7 Netz

SEP kommunizieren miteinander SEP kommunizieren über STP miteinanderMainted STP: STP-Paar; wenn 1 STP ausfälltübernimmt der andere,denn: fällt ein STP aus, ligt das gesamte Netzbrach => STP Paar

+ geringere Laufzeit für Pakete+ einfach zu planen+ (kostengünstig)

+ flexible Lösung+ zentrale Datenbanken

- unflexibel- viele SS7 Links

- leistungsfähige, teuere STP

Numerierung der Signalling PointsITU-T: 14 bis SPC + 3 bit NIStruktur ISPC => ITU-T

SPC (NAT1) => RegTP (D)SPC (NAT0) => Netzbetreiber

ISPC: 3 bit (L-M-N) f. geographische Zone8 bit Länderidentifikation3 bit Identifikation des SP

Dimensionierung des Zeichengabenetzes? Höhe des Zeichengabeverkehrt (Planlastwert = 0,2 Erlang)? Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit im Zeichengabenetz? Maximale Anzahl der Signalling Links (Anschlüsse) je SEP

Kreisrouting in SS7 NetzenA: STP/SEP; B, C: STP

Message Transfer Part (MTP)? Level 1-3? Gesicherte, paketorientierte Übertragung von Zeichengabenachrichten? Sicherung gegen Übertragungsfehler, Verlust und Reihenfolgefehler? Funktionen zur Verwaltung des Zeichengabenetzes und zur Behandlung von

Störungen

? Level 1:physikalische, elektrische und funktionale Eigenschaften der Ü-Strecken

? Level 2:Funktionen und Prozeduren zur sicheren Übertragung vonZeichengabennachrichten (PDUs)

? Level 3:Funktionen und Prozeduren zur? Bearbeitung von Zeichengabenachrichten? Management des Zeichengabenetzes? Behandlung von Störungen im Zeichengabenetz



Struktur MTP

ÜberblickMTP: Ebene 1? bidirektionale Ü-Strecke? Digitale oder analoge (Modem) Ü-Wege? Terrestrische Führung, Satellitenstrecken? Typische Ü-rate je Link (digital): 64kbit/s? E1: dezidiert oder ZS1 bzw.16? Semipermanente oder permanente Verbindungen? ca. 1000 – 2000 Nutzkanäle je Link

MTP: Ebene 2Aufgaben:? Abgrenzung der einzelnen Zeichengabenachrichten (PDU)? Erkennen von Übertragungs- und Längenfehlern? Sequenzsicherung durch Nummerierung und Quittierung von

Zeichengabennachrichten? Fehlerkorrektur durch ARQ (Automatic Repeat Request)? Überwachung der Fehlerrate? Anfangssynchronisation/Sperren des Signalling Link? Überlastabwehr Ebene 2

MTP PDUsBSN Backward Sequence NumberFSN Forward Sequence NumberCK Check controlF FlagLI Length indicatorLI = 0 => FISULI = 1, 2 => LSSULI ? => MSU

1. FISU: Fill in Signal Unit: Wird immergesendet, wenn keine andere PDU gesendet wird

2. LSSU: Link Status Signal Unit: wird immergesendet, um Netzmanagmentinformationen zuübertragen

3. MSU: Message Signal Unit: PDU fürStandarddatenverkehr (Transport von S3 PDU)

Zustandskennungen (LSSU ? SF)? SIOS: Status Indication Out of Service? SIO: Status Indication Out of Alignment? SIN: Status Indication Normal Alignment? SI: Status Indication Emergency Alignment? SIPO: Status Indication Processor Outage? SIB: Status Indication Busy



MTP Ebene 3:

MTP Anwender? SCCP (Signalling Connection Control Part)? TUP (Telephone User Part)? TUP +? ISUP (ISDN User Part)? ...

IAM: Initial Address MessageSGM: Segmentation MessageACM: Address completeANM: Answer Message

Vergebührte Minuten ungleich der Belegungsminuten; bereits während desVerbindungsaufbaus werden Resourcen belegt, die für andere Tln nicht zur Verfügungstehen.



InternetUmfasst Protokolle ab der OSI-Schicht 3, die auf andere Schichten aufsetzen(z.B. Ethernet [IEEE])

Def.:The Internet, a loosely-organized international collaboration of autonomous,interconnected networks, supports host-to-host communication through voluntaryadherence to open protocols and procedures defined by Internet Standards (RFC2026)lockere Organisation internationale Netze, Zusammenschluß autonomer Netze

? Internet Society (ISOC): bildet das Dach fürIETF, legt die Rahmenstrukturen fest

? Internet Architecture Board: Festlegung derArchitecture des IETF: Internet EngineeringTask Force

? Steering Group; areas, working groupsbearbeiten Problemstellungen

? iana (Internet Assigned Numbers Authority)ausgelagert, Aufgabenübernahme durch dieICANN(The Internet Corporation for Assigned Named & Numbers)

Der Internet Standardisierungsprozeß (RFC7 2026)Eine Internet Standard ist eine Spezifikation, die? technisch ausgereift,? verständlich,? stabil,? in mehrere, unabhängigen und interoperalen Implementierungen mit umfassender

Betriebserfahrung verfügbar ist und? eine bereits Unterstützung erfährt

Ziele des Internet Standardisierungsprozesses? ausgezeichnete Qualität? vorherige Implementierung und Test des Standards? klare, eindeutige und verständliche Dokumentation? Offenheit und Fairness? Aktualität

Dokumente im Internet Standardisierungsprozess? Internet Drafts:

Dokumente in früher Entwicklungsphase Standards spezifizieren, nach 6 Monatennicht aktualisiert oder als RFCs vorgeschlagen => gelöscht

? RFC:? Standard tracks

Vorgeschriebener Laufweg einen Standard zu implementieren(als ASCII Text frei verfügbar, durchläuft verschiedene Reifegrade[Proposed Standard ? Draft Standard ? Standart(STD xxx)])Technical Specification: SpezifikationenApplicability Spezification: Rahmenbedingungen für Dienste, näheres in TS

? non-Standard trackwichtige Dokumente, die kein Standard sind

? HistoricStandards die veraltet sind und nicht mehr genutzt werden

? Best Current Practice (BCP)Beschreiben Verfahren/Prozeduren, wie etwas zu standardisieren ist

7 RFC = Request For Comment



Dokumente im Internet Standardisierungsprozess

Proposed Standard? Eingangsstufe des Standardisierungsprozesses? Eigenschaften der Spezifikation

? stabiler Zustand? Design-Alternativen, soweit bekannt, berücksichtigt und entschieden? technisch ausgereift? ausführliche Reviews erfolgt

? Implementierung oder Betriebserfahrung noch nicht erforderlich

Draft Standard? min. 2 unabhängige (unterschiedliche Quellcode Basis), interoperable

Implementierungen verfügbar? ausreichend betriebliche Erfahrungen vorhanden (sich stets fragen, wie das gemessen

wird)? Vorsitzende der IEFT-Arbeitsgruppe ist verantwortlich für die Dokumentation

? der spezifischen Implementierungen? der (Interoperabilitäts-) Test? der unterstützten Optionen und Eigenschaften

Internet Standart? signifikante Anzahl von Implementierungen verfügbar? ausreichende, betriebliche Erfahrung? hoher Grad technischer Reife? Protokoll oder Dienst von signifikanten Nutzen für die "Internet Community"? Standard enthält eine Ziffer der Standardserie, RFC Kennziffer wird

beibehalten

IETF Working Areas (08/2001)



RFC: Notation für Daten

Reihenfolge der Interpretation einzelner Bit's (einzelner Werte)BIG ENDIAN, (rechts -> links : 24|23|22|21|20)LITTLE ENDIAN: (links -> rechts: 20|21|22|23|24)Festlegung, welches Bit das nieder/höchstwertige ist

LSB: Lost significant octett (geringste Wertigkeit)MSB: Most significant octett (höchste Wertigkeit)

Internet Protokoll Suite

IP: Ebene 3ICMP: Internet Control Message ProtocolIGMP: Internet Group Management Protocol

Ebene 4TCP: verbindungsorientiertUDP: verbindungslos

Agenda: IP-Protokoll? Format von IP Datagrammen? Dienste und Funktionen? Optionen? Fragmentierung? Adressierung? Routing und Protokolle (ARP, RARP, RIP, usw.)? ICMP und IGMP

Merkmale des IP-Protokolls? Einsatz in vernetzten, paketvermittelten Computernetzen? verbindungslos, keine Quittierung? Adressierung: Punkt-zu-Punkt, Punkt-zu-Multipunkt, Rundsendeadressierung? keine garantierte Paketreihenfolge

? Laufzeitunterschiede möglich? idR. keine festen Routen zwischen zwei Kommunikationsinstanzen

? Einsatz für verschiedene Transportmedien (Schicht 2) definiert,Transportmedium für höhere Schichten (4-7) in-transparent



IP-Funktionen? Basisfunktionen: Adressierung und Fragmentierung

? Vier Mechanismen für Diensterbringung:Type of Service, Time to Live, Options(Router müssen diese unterstützen), Header Checksum

? Fehler können via ICMP (Internet Control Message Protocol) gemeldet werden

IP Datagramm Header (IP-PCI)

BIG ENDIAN, d.h. von rechts nach links in der Wertigkeit lesen? Version: IP v4? IHL: Länge des Header, in 32Bit Worten angegeben, d.h. 1 = 32 Bit,

min: Länge 5 *4 Byte = 20 Bytemax: 15 * 4 Byte = 60 BytePadding: auffüllen auf 32-Bit-Wort

? Type of Service (TOS): 8 bitDienstklassen:

Bit 0-2: ? Priorität (111 = höchste; 000 = niedrigste)Bit 3: ? Verzögerung (0 = normal; 1 = gering)Bit 4: ? Durchsatz (0 = normal; 1 = hoch)Bit 5: ? Verfügbarkeit (0 = normal; 1 = hoch)Bit 6: ? Kosten (0 = normal; 1 = gering)Bit 7: ? reserviert

Diese minimalen Spezifikationen müssen von alle Routern von Sender-to-Empfänger unterstützt werden;=> infolge der begrenzten Informationen die übermittelt werden äußerst ungenügend, zudem istunwahrscheinlich, dass diese Dienstklassen wirksam funktionieren, da nicht bekannt ist ob alleRouter diese unterstützen

? Total length (TL)Maximale Länge eines IP-Paketes (incl. Kopf) 16 bit:Das Total Length-Feld gibt die Länge des Gesamten Paketes, also des IP-Headers und der Daten,an. Da es ein 16 Bit Feld ist, kann ein IP-Paket höchstens 65535 Bytes (64 KB) groß sein.(Empfehlung: 576 Bytes ? 512 Daten, Rest für PCI; entspricht dem ? benötigtem Wert)

? Identification:Bei fragmentierten/segmentierten IP-Datenpaketen kennzeichnet dieQuelladresse die Zieladresse (source address -> destination address ->identification); eindeutiger Kontext, welche Pakete zusammen gehören



? FlagBit 0: reserviertBit 1: DF -> don't fragment (zeigt der Schicht3 an, dass IP-Datenpaket nicht weiter fragmentiert werden darf)Bit 2: MF -> more fragment 0 letztes Fragment 1 beliebiges Fragment

? Fragment OffsetSequenzfolgeSicherstellung der Reihenfolge

? Time To Live (TTL)Jeder Router setzt das Feld um 1 zurück; Paket wird verworfen, wenn TTL = 0

? Protocolgibt an, was für ein Protokoll im Daten-Feld des IP-Pakets transportiertwird. TCP, UDP und ICMP sind die üblichsten Protokolle.

? Header ChecksumDie Header Checksum dient zur Fehlererkennung im IP-Header. Jeder Router mußdie Checksumme neu berechnen, da er das TTL-Feld ändern muß.

? Source Address? Destination Address

? Optionsoption classes:0 = control1 = reserved for future use2 = debugging and measurement3 = reserved for future use

option classes Bei Variabler Länge ist derFeldinhalt näher zu beschreiben

Beispiel: IP-Option 'Record-Route'

? Aufzeichnung des Pfades eines Datagramms durch das Internet? Length: Länge des Optionsfeld? Pointer: zeigt auf den Beginn des nächsten freien Speicherplatzes im Feld

'route data'? Route data: IP-Adressender Gateways, die das Datagramm passiert hat



Adressierung im Internet

Agenda: Internet Adressierung? Adressierungsarten? Einteilung und Struktur von IP-Adressen? Netzmasken? Adressvergabe im Internet

Adressierung im InternetAdressen auf verschiedenen Protokoll-Ebenen:? Host- und Domain-Name

Beispiel: www.fh-bonn-rhein-sieg.de? IP-Adresse zur Leitweglenkung

Beispiel:194.128.3.3? MAC-Adresse für Zugriff auf den Übertragungskanal

Beispiel: 00-10-5a-30-82-c7[16] (LAN-Adapter)? nicht mehr weltweit eindeutig (wie ursprünglich vorgesehen)!; können sogar geändert werden, ? 2 Rechner in einem Netz mit identischen Schicht-2-Adressen möglich ?

Beispiel: Zuteilung von IP-AdressenBrücke: transparent; benötigt keine IP-Adresse(nur Schicht-2-Funktionen)An jeder Stelle, wo ein Schicht-3-Gateway(Router) einen Netzteil abtrennt, wird eine IP-Adresse benötigt (jedes Netzfragment benötigteine IP-Adresse)

Internet Adressklassen

Class A0.0.0.0 – 127.255.255.255max. 127 Netze, vieleRechner integrierbar

Class B128.0.0.0 – 191-255-255-255

Class C192.0.0.0 – 223-255-255-255viele unterschiedliche Netzemöglich, je max. 255 Rechnerintegrierbar

Proxy: Adresskonvertierung



NetzmaskenNetzmasken definieren, welcher Teil einer IP-Adresse zur Network-ID gehört

Mit Hilfe der Netzmaske kann herausgefiltert werden, welcher Teil zur Netzkennzeichnunggehört und welcher Teil zur Rechnerkennzeichnung gehört.

Spezielle Netze

Netzmaske:Um unnötige Netzbelastung zu vermeiden ist es normalerweise wünschenswert dieAnzahl der Rechner in einem Netzsegment zu beschränken. Aus diesem Grund ist esbei den Netzwerkadministratoren üblich ihr Netzwerk in mehrere kleinere Netze,auch Subnetze genannt aufzuspalten. Jedes dieser Subnetze bekommt einen Teil derNetzwerkadresse zugewiesen. Die Netzmaske ist ein "Bitmuster" das, wenn man eseiner Adresse auf dem Netzwerk überlagert, angibt zu welchem Subnetz diese Adressegehört. Diese Eigenschaft ist sehr wichtig für das "routing" von IP-Datenpaketen.



Routingis the task of finding a path from a sender to a desired destinationAufgabe einen Pfad zwischen Sender und gewünschten Empfänger zu finden.

Routing Verfahren? Nicht-adaptive Verfahren (statisches Routing)

C:> route PRINTAktive Routen:

Netzwerksziel Netzwerksmaske Gateway Schnittstelle Anzahl0.0.0.0 0.0.0.0 10.110.1.1 10.110.1.173 1137.225.4.0 255.255.255.0 10.110.1.2 10.110.1.173 1Routen werden fest eingestellt und nicht mehr verändert

? Adaptive Verfahren: Routing Entscheidung wird dynamisch geändert anhand von? Topologieänderungen? Lastmessungen (Verzögerung, Durchsatz usw.)? ...

Beispiel Szenario? A, B, C ,... Knoten? r,w,t,... VerbindungenDistanzvektorverfahrenHopCount:Gewichtung der Route; idR. Ist der HopCount zwischen zwei Knoten = 1

Jeder Knoten enthält eine Routingtabelle:Ziel Schnittstelle Hops

Übertragung der RoutingtabelleZiel; Hops (Metrik)

Wenn der Router eine günstigere Route (weniger Hops) von seinem benachbartenRouter empfängt, wird dieser seine Routingtabelle anpassen

Wenn A C erreichen will, muss A von seinen Nachbarn B oder D lernen, wie diese Cerreichen. Durch Addition der Teilstrecke AD bzw. AB lernt A wie A C erreichenkann.

KaltstartUrzustand A überträgt seine Rotuingtabelle, die noch

leer ist; B lernt, dass A über r mit 1 Hoperreicht werden kann

B überträgt seine Routingtabelle - Die benachbartenKnoten lernen, wie diese B erreichen können.



Das Paket von A über t trifft hier bei D ein.D lernt, dass die Route t günstiger ist als w

Tippfehler! B=1 richtig

Alle Tabellen gefüllt; stabiler Zustand erreicht? A lernt hier, dass C über r=2 günstigererreichbar ist als über t=3

Stabiler Zustand erreicht!



RecoveryZusammenbruch der Verbindung rr ist unterbrochenA -> B bzw.A -> C wird infinity (unerreichbar) gesetzt

Stabiler Zustand ohne Verbindung r

Das Routingverfahren muss sicherstellen, dass ein Knoten über eineAlternativroute erreichbar ist. (Konvergenz erzielen)



Bouncing EffectStart im stabilen Zustand Ausfall der Verbindung s

A sendet seinen Distanzvektor bevor Bden Ausfall s meldet

Bouncing-Effect zwischen A und B

Recovery-Prozeß(Verbindung v "aktivieren")

Recovery-Prozeß (hochzählen)E lernt von B über u, dass C über B jetzt überdie Metrik 3 zu erreichen ist (teurer wurde) Emuss dies nachziehen

Die gesendete Routingtabelle von C führt zukeiner Aktualisierung, da diese Werte nichtgünstiger sind als die bereitsgespeicherten

B lernt über das Update von A, dass C teurergeworden ist und passt seine Tabelle an.



......

stabilisieren



Split horizonRoutingtabelle nur übertragen, über Verbindungen, über die nicht gelernt wurdeAusfall der Verbindung s

Strategie 1:sinnlose Distanzen unterdrücken sinnlose Distanzen unterdrücken

Strategie 2:sinnlose Distanzen blockieren(getrennter Horizont mit schädlicher Umkehr)

sinnlose Distanzen blockieren(getrennter Horizont mit schädlicher Umkehr)



RIP-Protokol (Schicht 3 Routing-Protokoll)? Hedrick, C.L.: „Routing Information Protocol“, RFC 1058, Juni 1988? Malkin, G.: „RIP Version 2“, RFC 2453, Nov. 1998

Routing-Information-Protokoll v1? Ältestes Routing-Protokoll (70er Jahre) hoher Verbreitungsgrad BSD routed? Charakteristik

? nur für kleine und mittlere Netze geeignet (IGP)Interior Gateway Protocol? Routing-Prinzip: Distanzvektor? Metrik: Hop-Count? Datenaustausch: UDP, Port 520 (SAP der Schicht 4)

? Einschränkungen? längster Pfad: 15 Hops, Kosten von 1 für jedes Netz vorgesehen? langsame Konvergenz durch 'Zählen ins Unendliche'? Wegelenkungsentscheidung auf Basis der Metrik? keine Entscheidung basierend auf Echtzeitparametern

? jeder RIP-Host hat eine oder mehrere Schnittstelle(n) zu Netzen? "directly-connected networks"

? jeder Host oder Router verwaltet eine 'Datenbank'adress gateway interface metric flag timer

? Metric für "directly-connected networks" ist 1? Wert für 'Infinity': 16? ? RIP kennt nur die Subnetzmasken direkt angeschalteter Netze

Arbeitsweise von RIP v1? Startvorgang

? Laden der Grundkonfiguration? Router sendet an jeder RIP-aktivierten Schnittstelle Anfrage-Meldungen aus

? Normalbetrieb? Rip wartet auf eingehende Meldungen von anderen Routern? Eingehende Antwort-Meldungen aktualisieren ggf. die eigene Routing-Tabelle? RIP-Prozesse senden zyklisch

? 'Silent Processes' ? sendet keine RIP Nachrichten

RIP-Timer? Periodisches Versenden der Routingtabelle

a) alle 30 Sekundenb) Addition einer 'kleinen' Zufallszeit

? Ungültigkeits-Timer (Expiration-Timer)? 180 Sekunden (nicht aktualisiert => unerreichbar)? Neustart bei jeder Bestätigung der Route? Route danach "unerreichbar"

? Garbage-Collection? 120 Sekunden G-C-Timer? "unerreichbare" Routen



RIPv1 – ProtokolldateneinheitWelches Netz kann ich mit welcher metricerreichen?(Übertragung von Zielen und Distanzen)

? Command (8 Bit)? Wert = 1: Request => Router fragt nach Routing-Informationen? Wert = 2: Reply => Router teilt einen Teil seiner eigenen Routing-Tabelle

mit? Wert = 3,4: veraltet, 5 belegt

? Version (8 Bit)? Protokoll-Version des RIP (hier 01)

? Address family identifier (16 Bit)? IP hat den Wert 0002

? IP Address (32 Bit)? Netz-, Subnetz- oder Host-Adresse? 0.0.0.0: default route

? default route? metric (32 Bit)

? Distanz, gemessen in Hops? Werte: 1-15; 16 entspricht Unerreichbarkeit (Infinity)

RIPv1 – Anfragen? Request PDU dient der Abfrage (von Teilen) der

Routing Tabelle? Anfragen werden für konkrete Ziele gestellt? Abfrage der gesamten Routing Tabelle:? AFI =0; Metric = 16 (Inf.)? Antwort:

? Spez.Einträge ? kein Split Horizon? Gesamtabfrage ? Split Horizon (with poisoned

reserve)



ARPCSMA/CDCarrier Sense multiple access/collision detection

? Plummer, D.C.: „Ethernet Address Resolution Protocol: Orconverting networkprotocol addresses to 48 bit Ethernetaddress for transmission on Ethernethardware“, RFC 826,Nov. 1982

? Finlayson, R. u.a.: Reverse Address Resolution Protocol,RFC 903, Juni 1984

ARP Einführung

RARP Einführung

Format der ARP PDU



ARP Beispiel

ARP CacheBespiel: ARP Cache auslesen

FunksystemeKlassifizierung von Funksystemen? Frequenzbereich? Multiplex-/Zugriffsverfahren? Modulationsverfahren? Netz-Topologien/Frequenzkoordination? Systemmerkmale

? Protokolle? Eignung für Sprach/datenkommunikation

Frequenzspektrum



Frequenzzuweisungen? ITU-R

International Telecommunication Union? ETSI

European Telecommunication Standards Institute? RegTP (BMPT/BAPT)

Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post

FrequenzzuweisungsplanUnterscheidung:? primärer Funkdienst

z.B. RUNDFUNKDIENST? zugelassener Funkdienst

z.B. /ORTUNGSFUNKDIENST/? sekundärer Funkdienstz.B. Amateurfunkdienst

FrequenzzuteilungenBeispiele:? GSM: 890 - 915 MHz u. 935 - 960 MHz? DECT: 1,88 - 1,9 GHz u. 1,9 -1,92 GHz? Industrial, Scientific, Medical Applications:

902 - 928 MHz (USA)2,4 - 2,4835 GHz (USA, ETSI)5,15 - 5,35 GHz (USA)5,725 - 5,825 GHz (USA, ETSI: LPD)

Multiplexverfahren? FDM (frequency division multiplex)? TDM (time division multiplex)? CDM (code division multiplex)

SS (spread spectrum)? SDM (space division multiplex)? Kombinationen

Modulationsverfahren? Frequenzmodulation (FSK)

z.B. GSM, DECT, FH-Systeme? Phasenmodulation (PSK)

z.B. IS-54 (USA), TETRA? Amplitudenmodulation (ASK)

z.B. Pager, Funksysteme kleiner Reichw.



Netztopologien/Frequenzkoordination

Mobilfunk-Systemtypen? Öffentliche Mobilfunksysteme? Bündelfunksysteme? Funkrufsysteme? Schnurlose Fernsprechsysteme? Drahtlose lokale Funknetze? Satellitenfunksysteme

Mobilfunk-Systemtypen

Vergleich Mobilnetze/Funkrufdienste



Tetra (Trans European Trunhed Radio)? ETSI RES 06: paneuropäisches, digitales Bündelfunknetz (seit 1988)? Standardisierung:

? Harmonisierung der Frequenzzuteilung? einheitliche Funkschnittstelle? Grundelemente Mensch - Maschine Dialog? Definition netzinterner MS und Schnittstellen

? Vorteile:? Geringere Gerätekosten? Vereinfachte Einführung von

? Datendiensten? Verschlüsselung? Roaming

? Standards für Sprache und Daten (V+D) und Paketfunk (DO)

? Frequenzen: 2*5 MHz (Start) => 410 - 430 MHz u. 450 - 470 MHz? Kanalraster: 25 kHz? Bitrate: 36 kBit/s (brutto); 19,2 kBit/s netto? Kanäle/Träger: 4 Sprach- oder Datenkanäle V+D (TDD)

1 Kanal (DO)? Zugriffsverfahren: S-Aloha (Voice+Data),

S-Aloha mit Reservierung, DSMA (DO)? Verbindungsaufbau: < 300 msec? Transitverzögerung: V+D <500 msec, DO < 100 msec (128 byte)

? V+D: Trägerdienste? = 7,2 Kbit/s kanalvermittelte Sprache (ungeschützt)? = 19,2 kBit/s kanalvermittelte Daten? = 28,2 kBit/s kanalvermittelte Daten (ungeschützt)? verbindungsorientierte Paketübertragung? verbindungslose Paketübertragung

? Teledienste? 4.8 kBit/s Sprache? verschlüsselte Sprache



SatellitenkommunikationMarktsegmente:? Mobile Satellite Services (MSS)? Satellite News Gathering (SNG)? Business Television (BTV)? Very Small Aperture Terminals (VSAT)? Satellite Based Video Conferencing (VC)

VSAT-Netze? satellitengestützte Kommunikationsnetze? sternförmige Topologie? VSAT-Antennen: ? 0,6 - 2,5 m? unidirektionale Informationsverteilung oder

bidirektionale Sprach-/Datenkommunikation? Point-to-Multipoint Verbindungen realisierbar

VSAT-Netz

Komponenten VSAT Netze? Zentralstation? zentrale Sende- und Empfangsstation? Übertragungsraten von mehreren Mbit/s? Closed User Groups (Shared Hub)

? VSAT Terminals? Einweg- oder interaktive Terminals? Datenraten 2,4 - 64 kBit/s ? (Tendenz steigend)

? Raumsegment? Sender - Transponder - Empfänger? typischer Frequenzbereich:

14 GHz: Uplink12 GHz: Downlink(4 - 6 GHz USA, 20-30 GHz)

? Geostationäre Satelliten: Umlaufbahn 36.000 km



GSM (Überblick)

Funkfernsprechen-Historische Entwicklung? 1864, J.C. Maxwell: elektromagn. Wellen? 1887, H. Hertz? 1900, Marconi: Aufbau einer Funkverbindung über 100 km? 1918, Funktelefonie für die Eisenbahnstrecke Berlin-Zossen? 1926, Berlin-Hamburg

Mobilfunknetze in Deutschland? 1958: A-Netz

? handvermittelt? Frequenzbereich 156-174 MHz? Sendeleistung 10W? 1977 außer Betrieb

? 1972: B-Netz? Selbstwählnetz? Frequenzbereich: 146-156 MHz? Kanalabstand: 20 kHz? Versorgungsradius Funkfeststation: 20km? max. Teilnehmerzahl: 27.000 (1986)? 1994 außer Betrieb

? 1986: C-Netz? flächendeckend? zellular (Handover)? bundeseinheitliche Einwahl (0161), Roaming? Frequenzbereich:

? 450-455,74 MHz? 460-465,74 MHz

? Mobilfax, Mobilbox? seit 1992: D-Netze nach GSM-Standard

GSM-NetzeHistorie:? 1982: Gründung der Group Spécial Mobile? 1987: MoU von 17 europ. PTTs? 1989: Übergabe GSM an ETSI? Global Standard for Mobile Communication

GSM Merkmale (1)? Frequenzband

? 935 - 960 MHz Downlink? 890 - 915 MHz Uplink? Abstand der Trägerfrequenzen 200 kHz? 124 FDM Kanäle? pro FDM Kanal 8 Nutzkanäle (TDM)? 992 Duplex Kanäle

? Gesprächsweiterleitung (Handover)? Übergabe der Teilnehmerverbindung zwischen BTS

? Leistungsregelung (Power Control)? 2 dB Schritte im einem Bereich von 30 dB

? Diskontinuierliches Senden? von Sprache mittels Aktivitätsdetektors

? Synchronisation



GSM Netzstruktur

Funk-TeilsystemMobilfunkstation:? gesamte physikalische Ausrüstung des Teilnehmers? Funkgerät + Benutzungsschnittstelle für PLMN Zugriff? Bestandteile:

? Hard- und Software für die Nutzung der Funkschnittstelle? SIM: Subscriber Identity Module

? Verwaltung einer MS innerhalb des GSM Netzes:? International Mobile Station Identity (IMSI)? Temporary Mobile Station Identity (TMSI)? Mobile Station International ISDN Number (MSISDN) (+49 17xxxx)? Mobile Station Roaming Number (MSRN)

Ausführung von Mobilstationen (GSM 2.06):? fest eingebaute Geräte (20 W)? tragbare Geräte (8 W)? portable Geräte (5 W)? portable Geräte (2 W)? auch: portable Geräte (0,8 W)

Base Station Subsystem (BSS)? Verbindung zwischen drahtgebundenem Teil des GSM Netzes und Funkgerät? Über die Funkschnittstelle Um werden MS auf Kanäle des BSS geschaltet? BS versorgt geographisch abgegrenztes Gebiet

BSS Funktionseinheiten:? Base Transceiver System (BTS)

? Senden/Empfang von Funksignalen in einer GSM Zelle? Weiterleitung von Signalisierungs- und Verkehrsdaten zur Feststationssteuerung

(Abis)? Versorgung mehrerer Zellen über sektorisierte Antennen (z.B. drei Antennen 120°)

? Base Station Controller (BSC)? verwaltet mehrere Funkfeststationen (BTS)? steuert und verwaltet Funkfrequenzen und logische Kanäle (z. B. Handover, Wechsel

eines dedizierten Kanals)? überträgt verbindungsbezogene Daten und Signalisierungsinformationen zur MSC



Network and Switching Subsystem (NSS)? Vermittlungstechnische und anwendungsbezogene Funktionen? Übergangsnetz zwischen Funknetz und öffentlichen Netzen? Komponenten:

– MSC– HLR– VLR

MSC (Mobile Switching Center)? Vermittlungsaufgaben + Netzverwaltung? Aufgaben:

? Signalisierung entsprechend SS7? logische Kanalverwaltung (Handover, Umschaltung)? IWF zu anderen Netzen? Realisierung von Zusatzdiensten

HLR (Home Location Register)? Speicherung aller signifikanten Tln.-Daten

? Rufnummer, MS-Identitätsnummer, abonnierte Basis und Zusatzdienste, AUCSchlüssel

? temporäre, dynamische Daten, z.B. Aufenthaltsort? Gebührenerfassung und Verwaltungsaufgaben

VLR (Visitor Location Register)? Verwaltung der Tln. in den Aufenthaltsbereichen der MSC

? speichert alle vom zuständigen HLR übertragenen Informationen (AUC, IMSI,Rufnummer usw.)

? Aktualisierungsprozeduren für Zell- oder MSC Wechsel

Betreiber Teilsystem (OSS)? Authentifikationszentrum (AUC)

? Speicherung aller Informationen zum Schutz der Teilnehmeridentität? Geräteidentifizierungsregister (EIR)

? Speicherung der Teilnehmer- und Gerätekennungsnummern? White-, Black-, Grey List

? Betriebs- und Wartungszentrum? zentrale Stelle zur Steuerung und Überwachung des GSM-Netzes? Hierarchisches Netzverwaltungssystem (TMN)? OMC ist über standardisierte O-Schnittstelle

mit Netzelementen verbunden (X.25)? Teilnehmereinrichtung, Messungen und Reporting

standardisierung in der tk - apfelweltenapfelwelten.de/archiv/itscripte/netztechnik.pdf · netze,...

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