"Musterlösung" zum Fragebogen

für die Abteilungen "Berufsschule" und "Fachschule für Technik" an der Werner-Siemens-Schule Stuttgart

Vorbemerkung:

Der Fragebogen hatte den Zweck, einen Überblick über den Kenntnisstand der Schüler zu bekommen, um den Unterricht auf diesen abstimmen zu können. Gefragt waren Schüler des zweiten Ausbildungsjahrs für die Berufe Fachinformatiker (Systemintegration) und IT-Systemelektroniker, sowie angehende Elektrotechniker im letzten Ausbildungshalbjahr. Die folgende detaillierte Beschreibung der zu erklärenden Begriffe ist aufgrund der Umgebungssituation, im besonderen auch der begrenzten Zeit, nicht gefordert gewesen. Diese Zusammenstellung enthält vielmehr weitere Zusatzinformation, die zum weiteren Selbststudium anregen soll. Der Ausdruck "Musterlösung" wurde deshalb absichtlich in Anführungszeichen gesetzt.


 

 

1. Synchrone Digitale Hierarchie SDH (engl. Synchronous Digital Hierarchy):

International eingeführter Standard zur digitalen Multiplexbildung auf der Grundlage des Zeitmultiplexverfahrens. Die Einführung der SDH gegen Ende der 80er-Jahre, abgeleitet aus der nordamerikanischen SONET-Spezifikation (Synchronous Optical Network), löste die plesiochrone Multiplexhierarchie PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) ab und ermöglichte so ein weltweit einheitliches digitales Übertragungsnetz.

In den USA, Kanada und Japan gelten andere Standards, diese sind gemeinsam mit den Multiplexebenen in nachfolgendem Bild zusammengefasst:
 

Für die Netzbetreiber ergeben sich daraus folgende Vorteile:

Als Synchronous Transport Module (STM) werden im Rahmen von SDH Transporteinheiten bezeichnet, die zwischen den SDH-Knoten transportiert werden und in die virtuelle Container (Virtual Container, VC) eingebettet sind, die Ende-zu-Ende-Transporte übernehmen und in die u.U. kleinere VCs eingelagert sind.
 
ITU-T- Multiplexschema
 
C: Container
TU: Tributary Unit
TUG: TU Group
AU: Administration Unit
AUG: AU Group
STM: Syncronous Transport Module
VC: Virtual Container

 

 

2. PCM30:

Beim PCM30 System werden 30 Nutzkanäle mit einer Datenrate von jeweils 64 Kbit/s zu einem Signal von einer Datenrate von 2048 Mbit/s gemultiplext. Jeweils 8 Bits der Eingangssignale werden in einem Schritt gemultiplext. Weitere zwei Kanäle sind für Signalisierungsinformationen vorgesehen.

Pulse Code Modulation. Verfahren zur Digitalisierung und Mehrkanalübertragung analoger Quellsignale, insbesondere von Telefonsignalen.

Die Digitalisierung vollzieht sich in drei Verfahrensschritten:

Das in Telefonnetzen eingesetzte PCM-Verfahren überführt analoge Nutzsignale (insbes. Telefonsignale) mit einer Bandbreite von 3,1 kHz (300-3400 Hz) in Digitalsignale mit einer Bitrate von 64 kbit/s. Das Verfahren ist in ITU-T G.711/712 definiert. Die Amplitude des Analogsignals wird dabei alle 125 µs (8 kHz Abtastfrequenz) abgetastet und die so gewonnenen Amplituden werden einem der insgesamt 256 standardisierten Amplitudenbereiche (Quantisierungsintervalle) zugeordnet. Diese sind jeweils mit 8 Bit codiert, sodass bei 8000 Abtastungen pro Sekunde das genannte Digitalsignal mit 64 kbit/s vorliegt. Das Zusammenfassen von 30 dieser Digitalsignale und das Hinzufügen von Signalisierungsinformationen (2 zusätzliche Kanäle á 64kbit/s: 1Synchronisation, 1Signalisierung) auf dem Wege des synchronen Zeitmultiplexverfahrens (Synchronous Time Division Multiplex, STDM) führt schließlich zu einem Mehrkanalsignal von 2048 kbit/s. Diese "Primärmultiplexrate"(PCM 30, ITU-T G.732) bildet weltweit die Grundlage für die plesiochrone Multiplexhierarchie (Plesiochronous Digital Hierarchy, PDH). In den USA, Kanada und Japan benutzt man eine andere Primärmultiplexrate (PCM 24, ITU-T G.732) von 1544 kbit/s mit 24 Nutzkanälen.
 


 

 

3. GSM:

Abk. Global System for Mobile Communications. Ursprünglich europäisches Mobilfunkkonzept, basierend auf dem GSM-Standard, dessen Entwicklung die CEPT-Arbeitsgruppe "Groupe Speciale Mobile" (GSM) im Jahr 1982 aufnahm und deren Arbeit seit 1989 vom ETSI (European Telecommunications Standards Institute) fortgesetzt wurde. Die Zuständigkeit ist mittlerweile aufgrund der geforderten Kompatibilität zu UMTS zum 3G Partnership Project übertragen worden (http://www.3gpp.org/). Inzwischen verkörpert der digitale Standard GSM das international erfolgreichste zellulare Mobilfunkkonzept. Mehr als 110 Länder mit über 200 Netzbetreibern haben sich für GSM entschieden. Auf der ganzen Welt telefonieren mittlerweile über 200 Mio. Teilnehmer mit GSM. Weltweit größter GSM-Markt ist China.

Die Entwicklung von GSM vollzog sich in mehreren Phasen:

Die transparente Übertragung von Daten ist mit dem "GSM Circuit Mode Bearer Service" über einen GSM-Verkehrskanal oder mit SMS über einen Signalisierungskanal möglich. Diese Möglichkeiten der Datenübertragung werden durch die Dienste HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) und GPRS ergänzt.

Wegen des von GSM benutzten Frequenzbereichs 900 MHz ist auch die Bezeichnung GSM 900 verbreitet. Daneben existiert eine GSM-Variante des ETSI mit höherer Funkzellendichte im Bereich 1800 MHz, das GSM 1800, früher auch DCS 1800 (Digital Cellular System 1800 MHz) genannt. Die Kommunikationsprotokolle zwischen der Mobilstation (Teilnehmer) und der Basisstation (Netz) beider Systeme (GSM 900, GSM 1800) sind grundsätzlich dieselben.

Die Produktionsplattform für die in Deutschland angebotenen GSM-Mobilfunkdienste der Netzbetreiber und Service Provider bilden gegenwärtig vier lizenzierte nationale GSM-Netze:


 

 

4. DHCP:

Abk. Dynamic Host Configuration Protocol. In RFC 1541 spezifiziertes Protokoll, das nach dem Client-Server-Prinzip funktioniert und die dynamischen Zuweisung von IP-Adressen (Internet Protocol) aus einem zentralen IP-Adresspool ermöglicht. Der DHCP-Server ist ein Rechner, in dem sämtliche Konfigurationsparameter für die Rechner (oft nur innerhalb eines Subnetzes) gespeichert sind. Die Rechner, die auf den DHCP-Server zugreifen, um bestimmte Konfigurationsangaben abzufragen, werden als DHCP-Clients bezeichnet. Wenn ein DHCP-Client gestartet wird, fordert er von einem DHCP-Server die Information über dessen Konfigurationsparameter wie IP-Adresse, Subnet Mask usw. an. DHCP bietet so die Möglichkeit einer sicheren, zuverlässigen und einfachen TCP/IP-Netzkonfiguration, verhindert Adresskonflikte und hilft durch die zentral verwaltete Adresszuweisung, die Verwendung von IP-Adressen zu vereinheitlichen.
 
 


 

 

5. UMTS:

Abk. Universal Mobile Telecommunications System. ETSI-Projekt eines künftigen, universell nutzbaren Mobilfunknetzes der sog. dritten Generation im Frequenzband von 2 GHz. Das europäische UMTS-Konzept ist Teil der weltweiten Bemühungen um personenbezogene Kommunikationsdienste hoher Mobilität (internationales Roaming) und Funktionalität im privaten und geschäftlichen Bereich, die international als "Personal Communications Service (PCS)" bezeichnet werden.

UMTS soll die bestehenden zellularen Mobilfunknetze (z.B. GSM 900, GSM 1800/DCS 1800, C 450), schnurlose Systeme (z.B. CT, DECT), private Bündelfunksysteme (TETRA), Satellitenkommunikation (z. B. Iridium) sowie drahtlose lokale Netze (Wireless Local Area Network, WLAN) zusammenführen und neue Dienste bereitstellen. UMTS ist ein "Familienmitglied" des von der ITU geplanten weltweiten Mobilfunksystems IMT-2000 (International Mobile Telecommunications) wird. IMT-2000 ist die neue Bezeichnung für das "Future Public Land Mobile Telephone System (FPLMTS)".

Für UMTS sind folgende Frequenzbereiche vorgesehen:

Hinsichtlich der Übertragungs- und Zugriffstechnik der breitbandigen Luftschnittstelle UTRA (UMTS Terrestrial Radio Access) hat sich ETSI im Januar 1998 auf eine Kombination von W-CDMA (Wideband - CodeDivision Multiple Access) und TD-CDMA (Time Division -CDMA) festgelegt, die sowohl den Weitbereich als auch Indoor-Anwendungen mit geringer Mobilitätsanforderung abdeckt. Der W-CDMA-Zugang für den paarigen (Paired Band) Frequenzbereich FDD (Frequency Division Duplex) wird höchsten Mobilitätsanforderungen gerecht und ist für symmetrische Übertragungen vorgesehen. TD-CDMA für den unpaarigen (Unpaired Band) Frequenzbereich TDD (Time Division Duplex) ist für Indoor-Anwendungen vorgesehen.

Mit dem kommerziellen Einsatz des UMTS ist ab dem Jahr 2002 zu rechnen. In Deutschland sind dazu die lizenzrechtlichen Voraussetzungen gegeben: Im Jahr 2000 versteigerte die Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post RegTP (http://www.regtp.de) das zur Verfügung stehende Frequenzspektrum von 2 x 60 MHz in 12 abstrakten Blöcken zu je 2 x 5 MHz (gepaart), von denen mindestens zwei ersteigert werden mussten und höchstens drei ersteigert werden durften. Nach den Versteigerungsregeln erwarben die Gewinner (UMTS-Lizenznehmer) der ersten Frequenz-Versteigerungsrunde das Recht, bis Ende des Jahres 2020 ein Mobilfunknetz nach dem UMTS-Standard in Deutschland zu betreiben. Gleichzeitig qualifizierten sich die Lizenznehmer für die zweite Runde der Versteigerung, in der zusätzliches Spektrum von 25 MHz ungepaart in fünf Blöcken zu 1 x 5 MHz ungepaart angeboten wird. Diese zusätzlichen Frequenzblöcke eignen sich u.a. besonders für asymmetrische Übertragungen. Hinsichtlich ihrer Versorgungspflicht müssen die Lizenznehmer bis zum 31. Dezember 2003 einen Versorgungsgrad von 25 Prozent der Bevölkerung erreichen; 50 Prozent müssen bis zum 31. Dezember 2005 erreicht werden. Herbei behält sich die Regulierungsbehörde vor, danach die Versorgungspflicht auf 70 Prozent zu erhöhen.

Endergebnis vom 18. August 2000 der UMTS-Versteigerung:
 
 
UMTS-Lizenznehmer Erworbenes Frequenzspektrum  
( FDD , TDD )
E-Plus Hutchison  2 x 5 MHz, 1 x 5 MHz
Group 3G (Bieterkonsortium: Quam) 2 x 5 MHz, 1 x 5 MHz
Mannesmann Mobilfunk GmbH (Vodafone) 2 x 5 MHz, 1 x 5 MHz
MobilCom Multimedia GmbH 2 x 5 MHz 2 x 5 MHz, 1 x 5 MHz
DeTeMobil - Deutsche Telekom MobilNet GmbH 2 x 5 MHz, 1 x 5 MHz
VIAG Interkom GmbH & Co 2 x 5 MHz
 
Das UMTS wird neben herkömmlichen Funkanwendungen auch ISDN- und breitbandige (2 Mbit/s) Verbindungen ermöglichen und damit erstmals eine ernst zu nehmende Alternative zu Festnetzdiensten darstellen. Der reservierte Frequenzbereich ist ausreichend, um per UMTS mindestens 20 Mio. ISDN-Anschlüsse zu realisieren.

Parallel zu den laufenden europäischen Entwicklungsaktivitäten um das UMTS werden gegenwärtig in weiteren Projekten (z.B. RACEII MBS) die Anforderungen eines mobilen Breitbandnetzes (Mobile Broadband System, MBS) untersucht.

Internet: http://www.3gpp.org, http://www.umts-forum.org
 


 

 

6. OSI-Schichtenmodell:

Auch als OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnection), ISO-Modell, OSI-Architektur und Ebenenmodell bezeichnet. Ein von der ISO(International Standard Organization) entwickelter globaler Rahmen für die Standardisierung "Offener Kommunikation" zwischen kooperierenden Systemen. Der Rahmen zerlegt, losgelöst von speziellen Implementierungen, den Funktionskomplex Kommunikation in sieben schichtdiskrete hierarchische Teilprozesse, die in die sieben OSI-Schichten eingebettet sind.

Die in den Schichten residierenden Instanzen der kooperierenden Systeme erbringen Kommunikationsdienste für die jeweils nächsthöhere Schicht. Dabei stützen sie sich auf die Dienste der darunter liegenden Schichten ab. Die Bedingungen für die schichtbezogene Kooperation unter den verbundenen Systemen reglementiert das Schichtenprotokoll.

Schichten des OSI-Modells:

Schicht 7: Anwendungsschicht (Application Layer)

Schicht 6: Darstellungsschicht (Presentation Layer)

Schicht 5: Sitzungsschicht (Session Layer)

Schicht 4: Transportschicht (Transport Layer)

Schicht 3: Vermittlungsschicht (Network Layer)

Schicht 2: Sicherungsschicht (Data Link Layer)

Schicht 1: Bitübertragungsschicht (Physical Layer)

Das OSI-Modell hat fundamentale Bedeutung für die gesamte Telekommunikation im öffentlichen und im nichtöffentlichen Bereich. Die Grundprinzipien des Modells spiegeln sich wider in den Telematikdiensten, bei der Datenübertragung, im ISDN, im Intelligenten Netz IN, in den Mehrwertdiensten usw. Das gilt u.a. auch für die Signalisierungssysteme der Kommunikationsnetze.
 


 

 

7. HDLC:

Abk. High Level Data Link Control. Herstellerneutrales Sicherungsprotokoll der ISO, das insbesondere durch den Einsatz in öffentlichen X.25- Datennetzen weltweite Verbreitung gefunden hat.

Prägnante Merkmale von HDLC sind:

 


 

 

8. Leitungsvermittlung - Paketvermittlung:

 

Leitungsvermittlung:

Engl. Circuit Switching CS (auch Connection Switching). Neben der Nachrichtenvermittlung und Paketvermittlung eine der drei grundlegenden Vermittlungstechnologien. Die Leitungsvermittlung stellt ihren Benutzern analoge oder digitale physikalische Wählverbindungen in der Bitübertragungsschichttemporär zur Verfügung. Die Steuerung (Wahl) der exklusiv reservierten Wählverbindungen erfolgt von Seiten des verbindungsbegehrenden Benutzers, in Datenanwendungen meistens automatisch durch die Datenendeinrichtung DEE.

Vier Zustandsphasen kennzeichnen die Verbindungssteuerung:

Entsprechend der physikalischen Durchschaltung der Verbindungen in den Vermittlungsknoten unterscheidet man die Leitungsdurchschaltung und die Kanaldurchschaltung (Kanalvermittlung). Bekannte Netze bzw. Dienste mit Leitungsvermittlung sind bspw. Analogverbindungen im Telefonnetz, leitungsvermittelte 64-kbit/s-ISDN-Verbindungen im Telefonnetz, vermittelte Mobilfunkverbindungen im GSM-System.
 

Paketvermittlung:

Engl. Packet Switching, Packet Switching Exchange. Bei der Paketvermittlung gelangen die zu übertragenden Nachrichten nicht als geschlossene Einheit (wie bei der Nachrichtenvermittlung), sondern in Form einzelner Nachrichtensegmente (Pakete, Datagramme, Rahmen, Zellen, Blöcke) unter jeweiliger Zwischenspeicherung von Netzknoten zu Netzknoten bzw. von Teilstrecke zu Teilstrecke bis zur Zielstation. Dienstarten der Paketvermittlung sind die verbindungslose (Connectionless Mode) Übertragung, auch Datagrammdienst genannt, und die verbindungsorientierte (Connectionoriented Mode) Übertragung. Die verbindungslose Übertragung verzichtet auf die explizite Reservierung einer logischen Ende-zu-Ende-Verbindung, die Datagramme routen sich mehr oder weniger selbststeuernd durch das Netz bis an ihr Ziel. Die verbindungsorientierte Übertragung beruht hingegen auf einer reservierten logischen Verbindung (virtuelle Verbindung) einer definierten Netzroute. Diese Verbindung kann als permanente Festverbindung, auch FVV (PVC - Permanent Virtual Circuit), von Seiten des Netzbetreibers und als temporäre Wählverbindung SVC (Switched Virtual Circuit) von Seiten des Benutzers in einem Wählprozess eingerichtet werden.


 

 

9. Trace:

Engl. to trace (dt. schrittweise verfolgen/nachgehen, aufspüren). Allgemein Verfahren zur nachträglichen Rekonstruktion (Ablaufverfolgung, Ereignisverfolgung) von Prozessen, Fehler- und Störereignissen.

Beispiele:


 

 

10. Backbone:

Von engl. backbone (dt. "Rückgrat"). In der Telekommunikation im Allgemeinen ein Netzsegment meist größerer Bandbreite und Ausfallsicherheit, das als Basisnetz in der Regel nachgeordnete (weniger leistungsfähige) lokale oder regionale Netze miteinander verbindet oder vermascht. In hierarchisch strukturierten Netzkonfigurationen bildet das Backbone die höchstgelegene hierarchische Ebene. Unterstützt ein Backbone keine direkten Teilnehmeranschlüsse, werden synonym auch die Bezeichnung "Kernnetz" und "Netzkern" benutzt.

So dient z. B. im Bereich des Internets das Backbone (IP-Backbone) eines Internet Service Providers (ISP) zur Abwicklung des netzinternen überregionalen Datenverkehrs.

Darüber hinaus bildet des IP-Backbone mit seinen Peering-Verbindungen zu den IP-Backbones und Datenaustauschpunkten (Peering Points) anderer ISPs die Voraussetzung für die globale Konnektivität des weltweiten Internets.


 

 

11. Verbindungslos - verbindungsorientiert:

 

Verbindungslose Übertragung

Engl. Connectionless Mode (CL). In der Terminologie des OSI-Referenzmodells bezeichnet das Adjektiv "verbindungslos" einen Operationsmodus kommunizierender Instanzen, bei dem in jeder Interaktion der zu transportierenden Nachricht eine komplette Beschreibung der Zielinstanz (Adresse) zugeordnet werden muss. Damit entfallen die Phasen eines Verbindungsaufbaus und -abbaus. Oft findet die CL-Übertragung im Broadcast-Betrieb statt, in dem normalerweise eine Bestätigung (Quittierung) empfangener Nachrichten entfällt.

Hierbei wird auf die explizite Einrichtung von Verbindungen unter den kommunizierenden Endeinrichtungen verzichtet. Die Transporteinheiten (Datagramme, Zellen, Blöcke, Rahmen usw.) einer Session bzw. Kommunikationsbeziehung suchen sich dabei mehr oder weniger selbststeuernd ihren individuellen Weg (Route) durch das Netz. Das Verfahren wurde unter anderem bei der Paketvermittlung realisiert, wo es auch als Datagrammdienst bezeichnet wird. Daneben arbeiten die meisten LAN-Systeme mit verbindungsloser Übertragung. Verfahren, die hingegen auf explizit eingerichteten Verbindungen beruhen, nennt man verbindungsorientiert (Connectionoriented Mode).
 

 

Verbindungsorientierte Übertragung

Engl. Connectionoriented Mode (CO). In der Terminologie des OSI-Referenzmodells ist "verbindungsorientiert" auf die Kommunikation zwischen korrespondierenden Schichteninstanzen bezogen und beschreibt den Operationsmodus aller Aktivitäten derart, dass die Zusammenarbeit immer mit den Phasen Verbindungsaufbau (Signalisation), Datentransfer (Kommunikation) und Verbindungsabbau (Signalisation) charakterisiert wird.

Bei einem verbindungsorientierten Modus sind Quelle und Senke immer eindeutig definiert und fest zugeordnet.

Im Bereich der öffentlichen und privaten Kommunikation das Vermittlungs- und Übertragungsverfahren paketvermittelter Netze, das auf betreiberseitig eingerichteten permanenten Festverbindungen oder auf benutzerseitig gesteuerten temporären Wählverbindungen festgelegter Netzroute beruht. Alle Pakete einer bestimmten Verbindung benutzen gemeinsam diese Route. Sie wird ausschließlich im Störungsfall oder bei Überlast neu festgelegt (Umrouten). Verbindungen dieser Art nennt man virtuell, da sie logische Einrichtungen (Schicht 2 und höher) darstellen und nicht wie bei der Leitungsvermittlung auf physikalischen (Schicht 1) Übertragungsmechanismen beruhen. Bekannt sind virtuelle Verbindungen unter anderem aus dem Paketdienst nach ITU-T X.25. Hier stehen sowohl virtuelle Festverbindungen (PVC - Permanent Virtual Circuit) als auch virtuelle Wählverbindungen (SVC - Switched Virtual Circuit) zur Verfügung.


 

 

12. Time Division Duplex TDD:

Abk. Time Division Duplex. Allgemein für Verfahren, die elektrische Duplexverbindungen (Sende-/Empfangsrichtung, Up-/Downlink) durch zeitversetzte Zugriffe der beiden Übertragungsrichtungen auf den gemeinsamen Übertragungskanal realisieren. Zum Einsatz kommt das TDD u.a. an der Luftschnittstelle von Mobilfunksystemen (z.B. beim UMTS, Universal Mobile Telecommunications System) und in der Modem-Übertragungstechnik (hier auch als Zeit-Getrenntlage- bzw. Ping-Pong-Verfahren bezeichnet).
 
Time Division Duplex TDD bei UMTS


 

 

13. MAC:

Abk. Media Access Control, dt. Medienzugriffskontrolle. In Telekommunikationsnetzen, in denen mehrere Stationen um den Zugriff auf ein Übertragungsmedium oder einen Kanalkonkurrieren (Contention Mode, Random Access usw.) Bezeichnung der Protokollschicht, in der der Medienzugriff abgewickelt wird. Darüber hinaus bezeichnet MAC häufig auch das zugehörige Schichtprotokoll.

Im besonderen ist MAC eine Protokollschicht von LAN-Protokollen der IEEE-802-Spezifikation (z.B. Ethernet, Token Ring, Token Bus). Als höchste medienabhängige Protokollschicht bildet die MAC-Schicht die untere Teilschicht 2a der Sicherungsschicht und setzt damit unmittelbar auf die physikalische Bitübertragungsschicht auf. Zusammen mit der Teilschicht LLC (Logical Link Control, IEEE 802.2) bildet die MAC-Schicht die Verbindungsschicht eines LANs.
 
 

 
BWA Broadband Wireless Access
CATV Cable Television
CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection
DQDB Distributed Queue Dual Bus
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISLAN Integrated Services LAN (Local Area Network)
ISO International Standard Organization
MAC Media Access Control
MAN Metropolitan Area Network
SILS Standard for Interoperable LAN Security
Std Standard
TAG Technical Advisory Group
WLAN Wireless Local Area Network
WPAN Wireless Personal Area Network
 
Primäre Aufgabe der MAC-Schicht ist die Zugangssteuerung (-management) und die Umsetzung der LLC-Frames auf die Verbindungswege des IEEE-802.x-LANs sowie deren empfangsseitige Umsetzung in entgegengesetzter Richtung.

In diesem Zusammenhang fallen in der MAC-Schicht folgende Aufgaben an:

In der Protokollarchitektur des Mobilfunksystems der dritten Generation UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) eine Protokollschicht, die – aufsetzend auf die physikalische Schicht (PHY) – logische Kanäle auf den Transportkanälen abbildet.

Weitere Aufgaben der Protokollschicht MAC sind u.a.: