IT-Systemkaufmann/-frau: Systemtechnik (3. Lehrjahr)

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LK / CM, Kurs vom 01.09.2001 - 25.01.2002

Systemtechnik (Teil 3): Öffentliche Netze und Dienste (Aspekte von Netzen, Aspekte von Diensten, Gegenüberstellung von Netzbereichen, Netztypen, Modem, Datex, ISDN, DFÜ, Telekommunikation, Telefon, Services, Internet), Mobilfunk (GSM, UMTS, WLL).

  1. Öffentliche Netze und Dienste (allgemein)
  2. Mobilfunk

Öffentliche Netze und Dienste

Netze bilden die Infrastrukturgrundlage für die Übertragung beliebiger Informationen.

Aspekte von Netzen

Nutzersicht:

Man unterscheidet in Fernsprechnetz, Schmalband ISDN, Breitband ISDN, Funknetz und Internet.

Art der Verbindung:

Topologien:

Stern, Ring, Bus, Baum oder vermascht.

  1. Sternnetz
    • Jede Endeinrichtung ist mit einer eigenen Leitung mit einer Netzzentrale verbunden.
    • Die Netzzentrale schaltet die Endeinrichtungen von Fall zu Fall zusammen.
    • Es erfordert ein Koppelnetzwerk in de Zentrale.
    • Es erfordert einen geringen Leitungsaufwand.
    • Im Störungsfall legt der Ausfall der Zentrale das gesamte Netz lahm.
  2. Maschennetz
    • Jede Endeinrichtung verfügt über eine eigene Leitung zu jeder anderen Endeinrichtung.
    • Es gibt keine Netzzentrale mit einem Koppelnetzwerk.
    • Jede Endeinrichtung benötigt den gezielten Zugriff auf die jeweilige Leitung.
    • Es erfordert einen sehr hohen Leitungsaufwand.
    • Es ist ausfallsicher, weil im Störungsfall nur die Verbindung zu einer Gegenstelle betroffen ist und Nachrichten über den Umweg über eine andere Gegenstelle geführt werden können.
  3. Ringnetz
    • Jede Endeinrichtung ist mit jeweils zwei anderen Endeinrichtungen verbunden.
    • Verbindungen werden im Ring geführt bis zur Empfangsgegenstelle.
    • Keine Netzzentrale, jede Endeinrichtung übernimmt die Koppel- und Weiterleitfunktion.
    • Steuerintelligenz muss in jeder Endeinrichtung vorgehalten werden.
    • Ausfallsicherheit durch die Doppelabstützung auf mindestens zwei Gegenstellen.
  4. Baumnetz
    • von einer Zentrale zu den Endstellem
    • Abzweigungen von einem Hauptstamm in die Seitenäste
    • Veteilnetz
    • Ausfall des Hauptstammes bedeutet Signalausfall bei allen Endstellen nach der Störungsstelle, davor sind die Signale vor der Störungsstelle unbeeinflusst (Entkopplung vorausgesetzt).

Ausdehnung:

Drei Möglichkeiten, nämlich WAN (Wide Area Network), MAN (Metropolitan Area Network) und LAN (Local Area Network).

Administration / Merkmale:

Es wird unterschieden in öffentliche Netze, private Netze und virtuelle Netze (VPN).

Aspekte von Diensten

Netze haben das Ziel, ihren Nutzern Dienste anzubieten (sogenannte "Telekommunikationsdienste": Bereitstellung von Dienstleistungen durch unterschiedliche Betreiber zum Zwecke der Telekommunikation). Diese Telekommunikationsdienste nutzen sogenannte Übertragungsdienste (bearer services).

In der Kategorie Dienste-Aspekte wird unterschieden in Diensttypen (Tele(kommunikations)-, Übertragungs- und Zusatzdienste), Dienstarten (Sprache, Texte, Bilder und Daten) und Eigenschaft / Struktur (Echtzeit, Abruf, Verteilung, Duplex, Simplex und Halbduplex).

Diensttypen:

  1. Teledienste:
    • WWW
    • E-Mail
    • File-Transfer
    • Fax
  2. Übertragungsdienste:
    1. leitungs- oder kanalvermittelt (circle switched)
    2. paketvermittelt (packet switched)
      • verbindungslos (CL)
      • verbindungsorientiert (CO)
      • Zell-/Rahmenübertragung (Cell-/Framerelay)
    3. Festverbindungen
      • exklusiv (zeitlich unbegrenzt)
      • virtuell (Kapazität nach Bedarf)
  3. Zusatzdienste:
    • Rückfrage
    • Anklopfen
    • Makeln
    • Gebührenanzeige
    • Rufnummernanzeige

Telekommunikationsarten:

Sprach-, Text-, Bild- und Datenkommunikation: simplex und (halb-)duplex
simplex (halb-)duplex
Sprachkommunikation Radio (Hörfunk) Telefonie, Sprechfunk
Textkommunikation Videotext BTX (Bildschirmtext)
Bildkommunikation Fernsehen Videotelefonie, Fax
Datenkommunikation Fernmessung, Datenfernerfassung, Infrarotfernbedienung Internet, Onlinedienste, interaktives Kabelfernsehen

Gegenüberstellung von Netzbereichen

Netze

Bildbeschreibung "Netze": Gegenüberstellung von Privatnetzbereich (ISPBX, PABX, DECT, GSM, LAN) und wichtigen öffentlichen Netzen. (Fernsprechnetz, Breitbandnetze, Funknetze, Datex-P, Datex-L, Festverbindungen, Internet).

Begriffserklärungen:

Netztypen

Man unterscheidet nach Multifunktionsfähigkeit drei Typen:

Typ I:

Beispiel: Fernsprechnetz, ursprüngliche Funknetze, Telex, Teletext

Typ II:

Beispiel: ISDN, Internet

Typ III:

Beispiel: Multimedia-Tele-Konferenzing, Mobilitäts-Management in Funknetzen

Modem

Abkürzung für Modulator/Demodulator: Es ermöglicht Datenübertragungen zwischen Computern über das Telefonnetz. Setzt beim Datenversand digitale Computersignale in über das Telefonnetz übertragbare analoge Signale um und verfährt beim Datenempfang entsprechend umgekehrt.

Datex

Aus dem Begriff "Data Exchange" abgeleitete Sammelbezeichnung für die speziellen digitalen Datenübertragungsdienste der Telekom. Diese umfassen die Netze Datex-P, Datex-L und Datex-M. Während Datex-P die Paketvermittlungstechnik verwendet, basiert Datex-L auf der Leitungsvermittlung. Datex-M ist ein neues auf internationalen Standards basierendes Hochgeschwindigkeitsnetz.

Datex-L:

Es wird eine Verbindung zwischen zwei Datex-L-Anschlüssen aufgebaut. Die Leitung ist während der gesamten Verbindungsdauer für andere Teilnehmer blockiert, unabhängig davon, ob Daten übertragen werden oder nicht. Die Gebühren werden nach der Verbindungsdauer, der Übertragungsgeschwindigkeit, der Tageszeit und dem Wochentag und der Entfernung (Tarifzonen) berechnet.

Datex-P:

Nur für die Dauer der Übertragung eines Datenpaketes erfolgt ein Verbindungsaufbau. Dadurch können gleichzeitig von einem Anschluss mehrere Verbindungen bestehen. Gebühren richten sich nach der übertragenden Datenmenge und der Tageszeit und dem Wochentag der Übertragung.

ISDN

Integrated Services Digital Network. Digitalnetz der Telekom AG.

Wichtigstes Merkmal von ISDN ist die gleichzeitige Nutzungsmöglichkeit für alle Formen der Telekommunikation (Telefonieren, Datenüber-tragung, Btx, Telefax usw.) bei ausschließlicher digitaler Übertragung mit hohen Geschwindigkeiten.

DFÜ

Datenfernübertragung. DFÜ meint vorwiegend den technischen Vorgang der Übermittlung von Daten über Weitverkehrsnetze.

Telekommunikation

Jede Form der Übertragung von Daten, Texten, Bildern und Sprache über größere Entfernungen in öffentlichen und privaten Netzen.

Telefon

Wichtigstes Instrument für sprachliche Kommunikation über weite Entfernungen.

Services

Internet

Das Internet ist weltweit das größte Informations- und Kommunikationsmedium. Den Zugang zum Internet ermöglichen Online-Dienste, die darüber hinaus weitere Datendienste wie Btx, Btx plus oder E-Mail anbieten, und Provider.

Voraussetzung für den Zugang ist ein PC mit einer bestimmten Mindestausstattung, ein Modem oder eine ISDN-Ausstattung, die Zugangs-Software und eine Zugangsberechtigung.

Bei der Auswahl geeigneter Online-Dienste oder Provider spielen Einwahlknoten (PoP), die Grundgebühr und die Freistunden pro Monat, die Online-Kosten pro Stunde, aber auch der für die eigene Homepage reservierte Speicher eine Rolle.

Das Übertragungsprotokoll im Internet ist TCP/IP. Für die serielle Übertragung zwischen dem Nutzer und dem Internet-Anbieter werden die Protokolle PPP und SLIP verwendet. Die Abwicklung bestimmter Internet-Dienste erfordern zusätzliche Protokolle wie http, FTP, POP, SMTP und NNTP.

Wichtige Internet-Dienste sind World Wide Web (WWW), File Transfer Protocol (FTP), E-Mail, News, Telnet und Gopher.

Die Adressierung im Internet erfolgt über IP-Adressen, die einen angeschlossenen Rechner eindeutig identifizieren. Die IP-Adresse wird dezimal über vier durch Punkte getrennte Zahlen angegeben, die jeweils 8 Bit großen Adressen in binärer Form entsprechen. Mit der IP-Adresse vergibt der Provider auch eine Subnetzmaske, die eine Adressierung von Teilnetzen eines Netzwerkes erlaubt.

Eine Internet-Adresse wird vom Nutzer in der Regel über den Domain-Namen beschrieben, da er leichter zu merken und einzugeben ist. Die Umwandlung in die für den Verbindungsaufbau erforderlichen IP-Adressen übernehmen DNS-Server. Beide Formen der Adressierung sind gleichwertig und können alternativ eingesetzt werden.

Die Adresse, unter der eine Web-Seite weltweit im Internet zu finden ist, bezeichnet man auch als URL (Uniform Resource Locator). Häufig genutzte URL können über Lesezeichen, die man Bookmarks nennt, abgelegt und bei Bedarf erneut aufgerufen werden.

Die Suche nach bestimmten Web-Seiten kann über Suchmaschinen oder Kataloge erleichtert werden.

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Mobilfunk

Netzzugang mithilfe elektromagnetischer Wellen hoher Frequenz (High Frequency). Innerhalb des Sende- und Empfangsbereiches eines Mobilfunknetzes erfolgt der Netzzugang ortsunabhängig über eine Funkschnittstelle.

GSM

Netze der 2. Generation der Funknetze. Basieren auf dem zurzeit am weitesten verbreiteten GSM-Standard (GSM: Global System for Mobile Communications). National bieten verschiedene Betreiber GSM-Netze an. Der Unterschied liegt in der geographischen Verfügbarkeit und der Tarifierung. Im Aufbau und der verwendeten Übertragungstechnik sind sie prinzipiell gleich. Wesentliche Bestandteile eines GSM-Netzes sind die Endgeräte, die Basisstationen und die Vermittlungsstellen.

GSM-Endgeräte:

Funktelefone, umgangssprachlich "Handy" genannt.

SIM (Subscriber Identity Module)-Karte:

Enthält die international gültige benutzerspezifische Rufnummer (IMSI: International Mobile Subscriber Identity), einen Speicherbereich für Benutzermenüs und ein elektronisches Telefonbuch.

Eine IMEI (International Mobile Equipment Identity)-Nummer dient der eindeutigen Identifizierung des Gerätes.

GSM-Basisstationen:

GSM-Netze sind zellular aufgebaut. In jeder Zelle befindet sich eine Basisstation (BTS: Base Transceiver Station). Diese Basisstation steht drahtlos mit den in der jeweiligen Zelle vorhandenen Endgeräten in Verbindung (Funkschnittstelle).

Wesentliche Aufgaben einer Basisstation:

GSM-Mobilvermittlungsstellen:

Eine Mobilvermittlungsstelle (MSC: Mobile Switching Center) ist jeweils über eine (oder mehrere) leistungsgebundene 2 Mbit/s-PCM-Übertragungsstrecke(n) mit benachbarten Basisstationen verbunden und stellt die gewünschte Verbindung mit einem anderen Mobilteilnehmer oder einem Teilnehmer eines anderen Netzes her.

Heimdatei (HLR, Home Location Register):
Erfassung aller benutzerspezifischer Daten eines Mobilfunknetzteilnehmers (IMSI-Nummer, Zugriffsberechtigungen, Dienste, Dienstemerkmale)

Besucherdatei (VLR, Visitor Location Register):
Speicherung der Informationen über die sich im Einzugsbereich der Mobilvermittlungsstelle befindenden Mobilteilnehmer.

Beglaubigungszentrale (AuC, Authentication Center):
Geschützte Datenbank mit Speicherung aller zum Schutz der Funkschnittstelle gegen unberechtigtes Abhören erforderlicher Informationen.

Identitätsdatei (EIR, Equipment Identity Register):
Liste der Endgeräte (IMEI-Nummer) eines Mobilnetzes zur Erkennung defekter oder gestohlener Geräte.

Betriebs- und Wartungszentrale (OMC, Operation and Maintenance Center):
Die Betriebs- und Wartungszentrale stellt das Management-System eines GSM-Netzes dar und steuert und überwacht sämtliche GSM-Funktionseinheiten und dient mithilfe von Hardware-Redundanzen und intelligenten Fehlererkennungsmechanismen der Aufrechterhaltung aller Netzfunktionen.

GSM-Netzarten:

Grundsätzlich existieren drei verschiedene Arten von GSM-Netzen, die sich durch die Frequenzbereiche, die für die drahtlose Kommunikation zwischen einer Basisstation und den Funktelefonen innerhalb der zugehörigen Zelle verwendet werden, unterscheiden.

International wurden von der ITU (International Telecommunication Union) drei Frequenzbänder im Bereich von 900 MHz, 1800 MHz und 1900 MHz freigegeben.

GSM-Netzarten
Internationale Netzbezeichnung Uplink
(von der Mobilstation zur Basisstation) 		Downlink
(von der Basisstation zur Mobilstation) 		Bandbreite
(jeweils Uplink und Downlink)
GSM 900 890 - 915 MHz 935 - 960 MHz 25 MHz
GSM 1800 1710 - 1785 MHz 1805 - 1880 MHz 75 MHz
GSM 1900 1850 - 1910 MHz 1930 - 1990 MHz 60 MHz

UMTS

Standard von Mobilfunknetzen der 3. Generation ( Universal Mobile Telecommunications Systems).

UMTS-Netze werden grundsätzlich die gleiche zellulare Struktur wie GSM-Netze aufweisen. Sie unterscheiden sich allerdings bezüglich der verwendeten Frequenzbereiche, der Übertragungsverfahren sowie der bereitzustellenden Qualitätsanforderungen und Verkehrsprofile der angebotenen Dienste.

UMTS-Netze stellen gleichzeitig und unabhängig voneinander Breitbanddienste mit unterschiedlichen Datenraten an der Funkschnittstelle zur Verfügung.

Der UMTS-Standard sieht eine Übertragungsrate von 2 Mbit/s vor. Allerdings handelt es sich hierbei um einen Wert, der nur unter idealisierten Bedingungen erreichbar ist.

Bei dem im UMTS-Netz eingesetzten TD/W-CDMA-Übertragungsverfahren (Time Division/Wideband-Code Division Multiple Access) ist die Übertragungsrate abhängig von der Anzahl der in einer Zelle aktiven Geräte.

WLL

Form von drahtlosen Zugangsnetzen zu öffentlichen Netzen (Wireless Local Loop). Hierzu wird zunehmend die DECT-Technologie (Digital Enhanced Cordless Telecommunication) angewendet.

Zu den wesentlichen Merkmalen des DECT-Standards gehören:

Ein lokales Netzwerk, dessen Endgeräte miteinander über Luftschnittstellen kommunizieren, wird als WLAN (Wireless Local Area Network) bezeichnet.