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Telekommunikation


Kapitel II.1: Kommunikation in Wählnetzen - Modem, Fax und ISDN
[1]

Frank Krüger, M.A.
Fachbereich 23, Johannes Gutenberg-Universität Mainz
e-mail: krueger@nfask2.fask.uni-mainz.de

Gliederung

  1. Vermittlungstechnik in öffentlichen Fernsprechnetzen
  2. Integrierte Dienste und Endgeräte im ISDN
  3. Breitband-ISDN

siehe auch:

Spezielle Literaturtips:


Vorbemerkungen

Grundlegend für die Datenübertragung im Internet ist die Paketvermittlungstechnik in eigenen Datennetzen, auf die im Rahmen von Kapitel 1.1, Grundlagen und Grundbegriffe, eingegangen wurde.
Da jedoch für den Privathaushalt oder die freiberufliche Tätigkeit selten ein direkter Anschluß an die Datennetze finanzierbar (und lohnend) ist, spielt für den eigenen Zugang an das Internet bzw. Online-Dienste insgesamt der - in der Regel sowieso vorhandene - Anschluß an das öffentliche Fernsprechnetz eine wichtige Rolle. Außerdem sind die öffentlichen und offenen Fernsprechnetze mit ca. 600 Mio. Teilnehmern die wichtigsten Netze auch für die Vermittlungstechnik. Auf die grundlegenden Prinzipien und Techniken wird daher in diesem Kapitel näher eingegangen.

Eine wichtige Neuerung gerade auch für die Datenübertragung von zu Hause oder dem eigenen Büro aus, spielt dabei die Digitalisierung von Telefonnetz und -endgeräten im Rahmen der Einführung des Netzes der integrierten digitalen Dienste (ISDN = Integrated Services Digital Network). Die Unterschiede und neuen Möglichkeiten (sog. Dienstemerkmale) werden im zweiten und dritten Abschnitt vorgestellt.

1 Vermittlungstechnik in öffentlichen Fernsprechnetzen

1.1 Leitungs- vs. Paketvermittlung

Quelle: I.1.7: Vermittlungsprinzipien, S. 15f

Die vorherrschende Vermittlungsart in öffentlichen Fernsprechnetzen ist das sog. Leitungsvermittlungsprinzip, bei dem zwischen den Kommunikationsteilnehmern eine feste Nachrichtenverbindung für die gesamte Gesprächsdauer exklusiv geschaltet wird. Deshalb erfolgt die Gebührenabrechnung nach Dauer und Entfernung der Verbindung und nicht wie in den paketvermittelnden Datennetzen ausschließlich nach der übertragenen Datenmenge.

Allerdings bezieht sich diese ausschließliche Nutzung einer Verbindung lediglich auf die einzelnen sog. Nutzkanäle einer physikalischen Datenleitung. Mit Hilfe sog. Multiplexverfahren können entweder durch Frequenzverschiebungen oder zeitlich minimale Verschiebungen (sog. Frequenz- bzw. Zeitmultiplexing) mehrere Kanäle gleichzeitig zur Verfügung gestellt werden.
Abweichend davon koppelt das sog. Raummultiplexverfahren aus je einer Menge von Zubringer- und Abnehmerleitungen zu jedem Zeitpunkt maximal ein Leitungspaar. Früher wurde das manuell durch das "Fräulein vom Amt" vorgenommen und später durch Relaisschaltungen automatisiert. Heute findet sich dieses Verfahren hauptsächlich noch bei einfacheren Nebenstellenanlagen, z.B. in Hotels.Am Beispiel von digital vermittelten Telefongesprächen geht das - unabhängig von einem ISDN- oder analogen Telefonanschluß - wie folgt vor sich:

Ein Fernsprechkanal ist international auf einen Frequenzbereich von 300 Hz bis 3.400 Hz, also eine Bandbreite von 3.100 Hz standardisiert, was für gesprochene Sprache gerade ausreicht (Zum Vergleich: Moderne HIFI-Anlagen geben Frequenzbereiche bis 22.000 Hz pro Stereokanal wieder, also insgesamt 44 kHz).

Mit Hilfe der PCM-Technik (Puls-Code-Modulation) werden die analogen, zeit- und wertkontinuierlichen (also durchgängigen) akustischen Signale in mehreren Einzelschritten in digitale, zeit- und wertdiskrete Signale umgewandelt. Dazu ist eine Abtastfrequenz von mindestens 6800 Hz erforderlich, die aus technischen Gründen auf 8000 Hz aufgerundet wird. Jedes dieser 8000 Stichproben wird durch 8 bit (= 1 Byte) codiert, so daß eine Gesamtdatenrate von 64000 bit/sekunde erforderlich ist. Diese 64 kbaud können nun durch Modulation entweder in unterschiedliche Frequenzen (sog. Bänder) umgewandelt, oder zeitlich verzögert (sog. Zeitschlitze, im Millisekundenbereich) übertragen werden.

Denn die Übertragungsmedien verfügen über eine wesentlich höhere Bandbreite bzw. Übertragungskapazität als diese 6,8 kHz, wenn auch teilweise in Abhängkeit der Reichweite:

Quelle: auch Lock93, 5.1.2. und 5.2.3

1.2

Der Teilnehmeranschluß ist die Gesamtheit der Endgeräte (z.B. Telefonapparat oder Modem) und der Schnittstellen (z.B. die in Deutschland genormte TAE-Steckdose) an das öffentliche Fernsprechnetz.

1.2.1 Telefonapparat

Quelle: II.1/2/4. Teilnehmeranschluß:Analoge, elektronische, schnurlose Telefone
auch: Lock93, 5.3.2

Die wichtigste Aufgabe des Endgerätes "Telefon" ist die Umwandlung akustischer Signale des Teilnehmers in elektrische Signale und umgekehrt. Die elementaren Bestandteile eines Telefons sind:

Im Gegensatz zu den traditionellen, analogen Fernsprechapparaten, verwenden moderne, elekronische Telefone keine teuren Wicklungen mehr, sondern spezialisierte elektronische Bauelemente. Daher können nicht nur das traditionelle Impulswahlverfahren ("Wählscheibe"), sondern auch das schnellere Mehrfrequenzwahlverfahren ("Tasten"), sowie weitere Leistungsmerkmale wie Kurzwahl und Wahlwiederholung angeboten werden.

Eine weitere Besonderheit sind die schnurlosen Telefone, die aus einem Handapparat und einer Basisstation bestehen. Der mobile Handapparat übernimmt die wichtigsten Bedienungsfunktionen (abheben und auflegen sowie Wahltasten) und stellt über eine relativ eingschränkte Funkstrecke (ca. 100m) eine Funkverbindung zur Basisstation her, die u.a. die Anschlußleitung zum öffentlichen Netz schließt. Damit sind sie von den Mobil-Endgeräten der Funknetze (sog. "Handy") zu unterscheiden, die international verwendbar sind.

1.2.2 TAE (Telekommunikations-Anschlußeinrichtung)

Quelle: II.1.5 TAE

Der Anschluß aller analoger Endeinrichtungen an das Fernsprechnetz erfolgt in Deutschland über die seit einiger Zeit eingeführte TAE-Stecktechnik.

Die TAE-Steckdosen und -Stecker verfügen über 6 elektrische Kontakte, die mechanisch auf zwei Arten kodiert sein können: Die sog. "F"-Kodierung wird ausschließlich für Fernsprecheinrichtungen verwendet, während die "N"-Kodierung (für Nebenstelle) bei allen anderen Endeinrichtungen wie Gebührenzähler, Anrufbeantworter, Modem oder Fax-Endgeräten verwendet werden. Eine TAE-Dose kann mit einer oder zwei Amtsleitungen (und damit Telefonnummern) verbunden werden.

Die Deutsche Telekom stellt als Endpunkt ihres öffentlichen Netzes eine Dreifach-Steckdose zur Verfügung, die mit der mechanischen Kodierung NFN ausgestattet ist, bei Nebenstellenanlagen kann die Kodierung auch NFF lauten (zum Anschluß von zwei Fernsprechapparaten mit ggf. zwei Nummern). Die drei Steckpositionen sind jedoch in keinem Fall parallel geschaltet, sondern so, daß die beiden N-Steckpositionen vor der F-Position liegen.

Eine besondere Schaltung stellen die sog. Fax-Umschalter her, die an der vom öffentlichen Fernsprechnetz her ersten TAE-Dose angeschaltet sind. Ihre Aufgabe ist, eine ankommende Verbindung anzunehmen und auf die spezifische Signalisierung eines Fax-Gerätes von der Sendeseite (dem Pfeifton) zu warten. Erst wenn keine Fax-Signalisierung zustandekommt, wird das Gespäch an das Telefon weitergeschaltet und fängt an zu läuten.

Alternativ dazu kann das Telefax-Geräte (oder Modem) so eingstellt werden, daß es sich erst nach mehrfachem Klingeln meldet, damit die Möglichkeit besteht, zuerst das Telefon abzunehmen.

1.3

Da das Fernsprechnetz für die Sprachkommunikation entwickelt und optimiert wurde, läßt es sich nur eingeschränkt für die Datenübertragung nutzen. So wird durch die Leitungs-vermittlung z.B. der Nutzkanal unabhängig von seiner tatsächlichen Ausnutzung belegt (und berechnet) und durch die notwendige Umwandlung digitaler Daten in akustische Signale können Fehler auftreten bzw. ist die Übertragungskapazität stark begrenzt.

Dennoch ist aus den eingangs genannten Gründen die Datenübertragung per Modem und Text- bzw. Bildübertragung über ein Telefax-Gerät für den privaten bzw. freiberuflichen Anwender eine günstige Alternative.

Quelle: III.3.4 Datenübertragung

1.3.1 Modem

Quelle: II.1.3 Modem

Das Modem (Modulator/Demodulator) ist ein spezielles Gerät zur Übertragung von (ursprünglich) digitalen Daten über eine Telefonleitung und verhält sich als Endgerät ähnlich wie ein Telefon. Technisch wird es als Datenübertragungseinrichtung (DÜE) bezeichnet, das von einer Datenendeinrichtung (DEE), wie z.B. einem PC, gesteuert wird. Als externes Modem (es gibt auch Modemsteckkarten) wird es meist über ein serielles Kabel an den PC angeschlossen und die Verbindung zum Telefonnetz erfolgt über ein normales Telefonkabel (Achtung: Die meist Modems haben, da amerikanischer oder asiatischer Herkunft, selbst keinen TAE-Stecker, sondern einen sog. "Western Digital"-Anschluß, so daß ggf. ein entsprechendes Anschlußkabel getrennt gekauft werden muß!).

Die Steuerinformation (z.B. zu wählende Telefonnummer, Übertragungsgeschwindigkeit etc.) wird dem Modem vom Computer bzw. einem entsprechenden Kommunikationsprogramm (vgl. Kapitel 1.5, Abschnitt 1c) mit Hilfe des sog. "AT-Befehlssatz" (Attention) übermittelt. Die Modulation, d.h. Umwandlung der digitalen Signale in analoge, akustische Signale kann nach verschiedenen, standardisierten Verfahren erfolgen. Beispiele aus den Empfehlungen der V-Serie der internationalen Telekom-Behörden sind:

Bei dem Verbindungsaufbau erfolgt zunächst eine "Verhandlung" über das benutzte Übertragungsprotokoll, wobei sich das "bessere" Modem an das schlechtere anpassen muß.

Der Akustikkoppler als heute in Deutschland kaum noch benutzter Vorläufer des Modems ist noch universeller einzusetzen, da hier die Verbindung mit dem Telefonnetz über spezielle Schalen für die Hör- bzw. Sprechmuschel des Telefonhörers hergestellt wird. Damit sind aber lediglich Übertragungsraten von 300 bis 1.200 bit/s möglich.

1.3.2 Telefax und Faxmodem

Im Gegensatz zum Modem, daß den Betrieb eines Rechners und der entsprechenden Software voraussetzt, ist ein Telefax-Gerät ( auch Fernkopierer genannt) sehr einfach zu bedienen und daher als Kommunikationsdienst sehr erfolgreich.

Technisch wird bei der Übertragung der Vorlagen, die aus Text und/oder Graphiken bzw. Mischungen (wie z.B. handschriftlichen Korrekturen oder einer Unterschrift) bestehen können, die Sendevorlage optisch Zeile für Zeile mit einem Lichtstrahl abgetastet. Jede Zeile ist in eine definierte Anzahl von Punkte unterteilt, die zusammen mit der Anzahl der Zeilen pro Millimeter (ca. 4) die Auflösung von ca. 150 dpi (Punkte pro Zoll) ergeben. Die Übertragung zum Empfänger erfolgt als Kodierung der Längenangaben von weißen und schwarzen Felder jeder Abtastzeile. Durch diese Komprimierung kann die Übertragungsdauer eines durchschnittlichen Dokumentes stark reduziert werden.

Die einzelnen Gruppen, in die Telefaxgeräte eingeteilt werden, unterscheiden sich nach der Art der Redundanzreduzierung und Bandbreitenkompression und der dadurch erreichbaren Übertragungsdauer. Diese reicht von 3 Minuten pro DIN A 4 Seite (Gruppe 2) über 1 Minute (Gruppe 3) zu der Gruppe 4 in ISDN (nur noch 10 Sekunden).

Ein Faxmodem integriert, unterstützt durch entsprechende Software (vgl. Kapitel 1.5), die Funktionalität eines Faxgerätes in das Modem, indem es das entsprechende Protokoll (V.29 - 9.600 bit/s, Halbduplex) "versteht". Dazu wird oft ein spezieller Druckertreiber für das Fax installiert, so daß mit der Druckfunktion aus einem beliebigen Programm heraus ein Fax verschickt werden kann. Ein Faxmodem eignet sich im privaten Bereich jedoch nur zum Verschicken von auf dem Rechner erstellten Vorlagen und weniger zum Empfang (mit oder ohne anschließendem Ausdrucken), da sonst der Rechner ständig laufen muß, damit das Faxmodem auch empfangsbereit ist. Andererseits erlaubt die Kombination mit den Zeichenerkennungsfunktionen moderner Scan-Software (z.B. Omnipage) die direkte Umsetzung von erhaltenen Faxseiten in editierbaren ASCII-Text.

2 Integrierte Dienste und Endgeräte im ISDN

2.1 Allgemeines

Quelle: IV.1 ISDN: Einführung, Dienste, Netzzugang und -übergänge,

Das diensteintegrierende digitale Nachrichtennetz ISDN ist eine Familie von Spezifikationen auf nationaler (z.B. 1TR6 in Deutschland) oder europäischer (EURO-ISDN) bzw. internationaler Ebene, die bestimmte Schnittstellen und Protokolle festlegen. Zur Zeit existieren in Deutschland etwa 2.7 Mio. ISDN-Anschlüsse (April 1997).

Basis aller ISDN-Spezifikationen weltweit sind folgende Vorgaben:

  1. Grundlage jeder Art von Nachrichten (Sprache, Text, Daten und Bild) sind durchgehend digital vermittelte 64 kbit/s-Transportkanäle.
  2. Pro einfachem Teilnehmeranschluß (sog. Basisanschluß) stehen zwei 64 kbit/s-Transportkanäle (B-Kanäle) und ein 16-kbit/s-Signalisierungskanal (D-Kanal) zur Verfügung;
  3. Die Kommunikation zwischen Endeinrichtungen am selben Basisanschluß kann nur über die Vermittlungsstelle, also das öffentliche (gebührenpflichtige) Netz erfolgen.
  4. An einer einheitlichen Schnittstelle für den Teilnehmeranschluß (sog. S0-Schnittstelle) können über Steckdosen beliebige Sprach-, Text-, Daten- und Bildterminals angeschlossen werden.
  5. Jeder Ansschluß hat nur eine Rufnummer, die aber ggf. durch eine Endgerätekennung ergänzt werden kann.
  6. Signalisierung und Prozeduren arbeiten nach standardisierten Protokollen.
  7. ISDN ist ein weltweites, offenes Netz, daß u.a. das Fernsprechnetz substitutieren soll.
Da ISDN auf der digitalen Vermittlungstechnik basiert ist die - in Deutschland einschließlich der neuen Bundesländer weitgehend abgeschlossene - Digitalisierung der Orts- und Fernvermittlungsstellen zwingende Voraussetzung für eine Bereitstellung von ISDN-Anschlüssen. Für die Kommunikation zwischen den Ortsvermittlungsstellen, also im Lokal- oder Weitverkehrsnetz, stehen Übertragungsraten von insgesamt 34 bis 565 Mbit/s zur Verfügung.

2.2 Dienste

Die im ISDN definierten Dienste werden in Übermittlungsdienste und Teledienste unterteilt. Übermittlungsdienste sind lediglich auf den unteren Schichten (1-3) des Basisereferenzmodells (vgl. Kapitel 1.1., Abbildung 4) festgelegt und die Protokolle der oberen Schichten müssen die Teilnehmer bzw. Endgeräte eigenverantwortlich aushandeln. Die Teledienste sind dagegen auf allen 7 Ebenen dieses Modells definiert. Als Mehrwertdienste werden die darauf aufbauenden Dienste bezeichnet, die über reine Netzleistungen hinausgehen oder vorhandene Dienste ergänzen. Die Grenzen zu den Telediensten sind fließend und z.T. davon abhängig, ob ein Dienst von dem Netzanbieter (z.B. der Deutschen Telekom) selbst oder privaten Drittanbietern erbracht wird.

Beispiele für Dienste der drei Gruppen sind:

  1. Übermittlungsdienste
  2. Teledienste (begrenzte, genau definierte Anzahl), in Deutschland z.B.
  3. Mehrwertdienste

Quelle: VI.4.1 Intelligente Netze

Eine Mischung zwischen Übermittlungs-, Tele- und Mehrwertdiensten sind die sog. Intelligenten Netze, die als netzarchitektonisches Konzept komplexe, netzweite Dienste auf der Basis des sog. ITU-T-Zeichengabesystem Nr. 7 bündeln.

Die Besonderheit dabei ist, daß die Vorwahlnummern als Dienstekennzahlen keine bestimmte Vermittlungsstelle im Netz sondern entsprechende Diensteerbringer aktivieren und ihnen die folgende Rufnummer übergeben. Solche Dienste sind der "Service 130" (gebührenfreie Sevicenummern), bundeseinheitliche Servicerufnummern für Notdienste wie Feuerwehr, und Arztbereitschaft, die abhängig vom Anrufsort und ev. auch Tagesezeit weitergeleitet werden, sowie private Kiosk-Dienste (0910) und der von Rundfunkanstalten gern genutzte Televotum-Dienst (0137). Weitere, zukünftigen Anwendungen sind persönliche Rufnummern, unabhängig vom Aufenthalts- bzw. Wohnort, sowie, aus Anrufersicht, intelligente Zuordnung von Teilnehmernamen zu den aktuell gültigen Rufnummern. So könnte dann durch Spracherkennung der gesprochene Verbindungswunsch "Maier, Frankfurt" zu einer Verbindung zu Büro bzw. Privatwohnung des gewünschten Teilnehmers führen.

2.3 ISDN-Teilnehmeranschluß

Quelle: IV.2. Basisanschluß

Quelle: VII.1. ISDN-Netzaspekte

Die ISDN-Referenzkonfiguration sieht für den Teilnehmeranschluß verschiedene Referenzschnittstellen vor, die mit den Buchstaben R bis V bezeichnet werden (vgl. Abb. 1) und nicht mit physikalischen Schnittstellen zusammenfallen müssen. Die Referenzpunkte am Basisanschluß (im Gegensatz zum Primärmultiplexanschluß etwa von Telekommunikationsanlagen) erhalten den Index 0.

Abbildung 1: ISDN-Referenzkonfiguration

Die Referenzschnittstellen und Funktionsgruppen von links nach rechts sind: Dem Referenzpunkt U entspricht beim Basisanschluß die international nicht standardisierte Anschlußleitung auf der Basis der vorhandenen Kupferdoppeladern des heutigen Fernsprechnetzes. Auf ihnen müssen nach der deutschen UK0 Schnittstelle insgesamt 160 kbit/s in jede Richtung übertragen werden. Diese setzen sich wie folgt zusammen: Für den Teilnehmer ist die S0-Schnittstelle besonders wichtig, da er mit ihr direkt in Kontakt kommt. Sie ist als vierdrähtiger Bus (d.h. zwei Doppeladern bzw. analoge Telefonanschlüsse - je ein Paar für jede Richtung) ausgelegt, wo über maximal 12 Steckdosen bis zu acht Endgeräte gleichzeitig angeschlossen und zum Teil auch gleichzeitig aktiv sein können. Die Reichweite des Busses selbst ist auf 150 m begrenzt und das Anschlußkabel von einer Bussteckdose zum Endgerät kann maximal 10 m betragen. Die ISDN-Anschlußeinheit enspricht im EURO-ISDN dem international genormten RJ45 oder "Western"-Stecker (wie beim Modem) und nicht der bisherigen nationalen TAE-Norm.

Der schon mehrfach erwähnte Primärmultiplexanschluß ermöglicht eine wesentlich höhere Übertragungskapazität - genormt ist z.B. die S2M-Schnittstelle -, so daß der Anschluß in der Regel durch Koaxialkabel oder Glasfaser realisiert wird. Dabei stehen dann 30 B-Kanäle zu je 64 kbit/s dem Anwender direkt zur Verfügung, während zwei weitere 64kbit/s-Kanäle zum einen im D-Kanal für die gebündelte Signalisierungsinformation aller B-Kanäle und zum anderen für einen Synchronisationskanal verwendet werden.

2.4 PC als ISDN-Endgerät

Quelle: VII.2. Endgeräte, v.a. 3. PC
ISDN-Katalog, Rubrik ISDN & PC, S. 42-55

Durch das dem PC "nähere" digitale Wesen von ISDN ist auch der Anschluß von Computern an das Telekommunikationsnetz mit ISDN einfacher bzw. bietet komfortablere Möglichkeiten als im analogen Netz. So die standardmäßige Übertragungsrate von 64 kbit/s durch eine Bündelung beider ISDN-Kanäle - in Abhängigkeit von geeigneter Soft- und Hardware - sogar auf 128 kbit/s gesteigert werden, während analoge Modems maximal 33,6 kbit/s (in USA bis 56 kbit/s) erreichen.

Für den Anschluß eines PCs an das ISDN stehen grundsätzlich drei Möglichkeiten zur Verfügung:

  1. ISDN-Komforttelefon mit V.24-Schnittstelle:
    Diese Lösung unterstützt zwar über den "analogen" Standard V.24 sämtliche Modemfunktionen - wenn auch mit geringen Änderungen etwa bei den jeweils verwendeten AT-Befehlssätzen -, wird aber vor allem in Zusammenhang mit dem computerunterstützten Telefonieren (CTI, computer-integrated telephony) eingesetzt. Über die von Intel und Microsoft standardisierte TAPI-Schnittstelle (= Telephone Application Program Interface) läßt sich der Computer zur bequemen Verwaltung von Telefonnummern, als Anrufbeantworter oder auch zur Telefonkostenabrechnung einsetzen.
  2. ISDN-Schnittstellenkarten sind wesentlich preisgünstiger als externe Geräte und erfreuen sich schon daher einer großen Beliebtheit. Soll die gewohnte Software weiterverwendet werden, die aber nicht die standardisierte ISDN-Schnittstelle CAPI (Common Application Programming Interface) unterstützt, so ist hier der Umweg über eine Modememulation mit einem sog. Cfos-Treiber notwendig.
    Von der Leistungsfähigkeit her werden aktive, semiaktive und passive ISDN-Karten unterschieden. Während eine passive ISDN-Karte übernimmt lediglich die Umsetzung der vom PC-Prozessor erzeugten Kommunikationssignale in einen ISDN-Bitstrom, verfügt eine aktive Karte über einen eigenen RISC-Prozessor. Die Vorteile liegen v.a. in einer geringen Beanspruchung des PCs (oft ein Netzwerkserver) und der möglichen Bündelung von bis zu vier B-Kanälen, wodurch eine Gesamtdatenübertragungsrate von bis zu 256 kbit/s (statt 128 kbit/s bei passiven Karten) erreicht werden kann.
  3. ISDN-Terminaladapter und -Modems:
    Diese externen Lösungen (d.h. in einem eigenen Gehäuse untergebracht) ermöglichen einen "sanften" Übergang von der analogen zur digitalen Datenkommunikationstechnik, da die alte Kommunikationssoftware weiterverwendet werden kann. Denn die Terminaladapter verfügen über eine V.24. Schnittstelle, die über - wenn auch leicht unterschiedliche - AT-Kommandos angesteuert wird, wie sie in jedem Kommunikationsprogramm angepaßt werden können. Durch den Anschluß an die standardisierte serielle Schnittstelle des PCs (in der Regel COM2 beim PC, Modemanschluß beim Mac) können auch die Installationsprobleme minimiert werden.
    ISDN-Modems sind Terminaladapter, die zusätzlich über einen integrierten Modemchip verfügen, der eine direkte Kommunikation mit analogen Modems nach den gebräuchlichen Protokollen (und damit bis zu 33.600 bit/s) zuläßt. Manche Modelle verfügen darüberhinaus über integrierte a/b-Wandler, über die sich weitere, analoge Endgeräte (Telefon, Fax) anschließen lassen.

3 Breitband-ISDN und ATM

Quelle: Siegmund, VIII.1, S569f

Die mit ISDN begonnene Integration aller Telekommunikationsdienste in einem einheitlichen Netz wird mit der Integration von Breitbanddiensten im sog. B-ISDN fortgesetzt. Dabei handelt es sich um einen Ausbau der vorhandenen Orts- und Fernvermittlungsstellen zu Koppeleinrichtungen für Verbindungen mit sehr hoher Bitrate, nämlich von 1,5 bis 100 Mbit/s auf der einzelnen Teilnehmeranschlußleitung. Grundlage von B-ISDN ist eine spezielle Umsetzung der ATM-Technik (Asynchronous Transfer Mode), die ansonsten auch in privaten oder lokalen Netzwerken eingesetzt werden kann.

3.1 ATM-Technik

Quelle: Siegmund, VIII, S. 576

Das ATM-Verfahren als Grundlage von B-ISDN basiert auf einem einfachen vereinfachten, verbindungsorientiertem Paketvermittlungsverfahren.

Die Nutzdaten werden, ergänzt um ein Kopffeld, in sog.Zellen mit fester Länge aufgeteilt und über eine "virtuelle" Verbindung übertragen. Es werden aber zwischen den beteiligten Endeinrichtungen keine festen Kanäle geschaltet, sondern lediglich vor der Übertragung ein bestimmter, für alle Zellen gleicher Weg festgelegt. Durch die Kennzeichnung im Zellenkopf werden die verschiedenen Verbindungen an einem ATM-Anschluß unterschieden.

Der Vorteil dieses Verfahrens ist, daß die Gesamtanchlußrate (heute 155 oder 622 Mbit/s, in naher Zukunft schon bis zu 2,5 Gbit/s) nicht in feste Kanäle mit kleineren, jeweils bgrenzten Datenraten aufgeteilt wird, sondern völlig dynamisch dem Bedarf einer Verbindung zugeordnet wird. Dieser Bedarf wir ddurch die Form der tatsächlich produzierten Zellen der Verbindung ausgdrückt. Um einen kontinuierlichen Datenstrom zu erzeugen, wird an einem ATM-Anschluß gerade nicht benötigte Kapazität durch Leerzellen aufgefüllt . Auch wenn die Nutzinformation kürzer als das Informationsfeld einer ATM-Zelle ist, wird dieses durch sog. "Stopfinformation" aufgefüllt.

Nach den ITU-T Empfehlungen ist der Aufbau einer ATM-Zelle im B-ISDN - und in diesem Punkt können private, v.a. lokale Netze abweichen - wie folgt festgelegt:

3.2 Dienste und Anwendungen

Quelle: Siegmund, VIII.1/2, S. 570-73

Im Breitband-ISDN werden neben allen bekannten "schmalbandigen" - also basierend auf 64 bzw. 16 kbit/s-Kanälen - Diensten und Anwendungen, eine Vielzahl von Breitbanddiensten und -anwendungen angeboten. Da bei Breitbandanwendungeen teils kontinuierliche und teils stark schwankende (sog. "burst"-Charakter) Datenströme auftreten, ist das bereits beschriebene ATM-Verfahren bestens geeignet und auch international für solche Breitbandanwendungen empfohlen worden.

Beispiele für Breitbandienste und -anwendungen mit ihren wichtigsten Eigenschaften sind:

  1. Bewegbildkommunikation:
    Biltelefon, Videoüberwachung sowie echte Multimedia-Dienste (d.h. untrennbare Mischungen von Daten, Text, Sprache und/oder Bildern) sind unidirektionale Vermittlungsdienste (Punkt-zu-Punkt oder Mehrpunkt) mit "burst"-artigem Verkehr von bis zu 30 Mbit/s.
    Videokonferenzen erzeugen darüberhinaus auch konstanten oder variablen symmetrischen und bidirektionalen Verkehr, also Daten, die gleichzeitig (und "sofort") in beide Richtungen übertragen werden.
  2. Datenkommunikation:
    Durch eine Festverbindung im B-ISDN können zwei LANs zu einem aus Benutzersicht einzigen virtuellen LAN verknüpft werden, in dem z.B. CAD/CAM-Anwendungen oder Daten- und Bildübertragung möglich ist.
    Technisch handelt es sich um Übermittlungsraten von bis zu 30 Mbit/s (bei Supercomputer-Verbindungen bis 100 Mbit/s) mit burstartigem Vekerhr als bidirektionale Punkt-zu-Punkt-Verbindung.
  3. Nachrichtenaustausch:
    Eine besondere Art der Datenkommunikation ist der Nachrichtenaustausch z.B. als Multimedia-Verbindung für Videopost und Dokumentübertragung mit Bildern.
    Solche Multimedia-Verbindungen liegen in allen Arten von Verkehrs- und Verbindungseigenschaften vor, wobei der Austausch von Videomaterial zwischen Fernsehstudios besonders hohe Bitraten (bis 100 Mbit/s) benötigt.
  4. Abrufdienste:
    Im Breitband-ISDN können erstmals neben vermittelten, dialogartigen Abrufdiensten wie Fernunterricht oder Datenbankzugriffen auch Nachrichten- bzw. Programmverteildienste (sog. "Push"-Methode) wie Video-on-Demand, Radio, Fernsehen und elektronische Zeitungen geboten werden.
    Dazu sind unidirektionale Mehrpunkt- oder verteilte Verbindungen mit konstanter Bitrate bis zu 30 Mbit (High Definition TV bis zu 100 Mbit/s) notwendig.
    Die Verteildienste (Radio- und Fernsehprogramme) werden dabei zunächst über Lichtwellenleiter zum Netzrand transportiert, von wo aus Koaxialkabel die einzelnen Haushalte versorgen.
    Wenn in einem zweiten Schritt die Glasfaser bis in den Haushalt gelegt werden, können dort auch alle - multimedialen - Vermittlungsdienste verfügbar gemacht werden, die heute noch auf geschäftliche Anwendungen beschränkt sind.

Quelle: Siegmund, VIII.1.2, S. 574

Neben dem Breitband-ISDN läßt sich das sehr flexible ATM-Verfahren auch für zahlreiche anderen Anwendungen nutzen:


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Letzte Bearbeitung: 20. Juni 1997

Erstellt von F. Krüger (e-mail: krueger@nfask2.fask.uni-mainz.de) im Rahmen der Vorlesung Telekommunikation.

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