Planung von Vermittlungsnetzen (eBook)

Eine Einführung

Rolf Herheuser (Autor)

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2008 | 1. Auflage
273 Seiten
vdf Hochschulverlag AG
978-3-7281-3698-5 (ISBN)

Infos

Dieses Buch bietet eine auch für das Selbststudium geeignete Einführung in grundlegende Themen der Telekommunikationsnetze. Das Buch möchte vor allem das Verständnis der Arbeitsweise der Vermittlungsnetze und Überlegungen zur Planung solcher Netze fördern. Es beschränkt sich auf Grundlagen der Vermittlungsnetze, behandelt diese jedoch themenorientiert, aufeinander aufbauend und mit vielen erläuterten Abbildungen, sodass der Inhalt mit geringen Vorkenntnissen gut verständlich ist. Auf mathematische Begründungen und detaillierte Beschreibungen von Protokollen wird zugunsten einer nicht zu umfangreichen Einführung verzichtet. Alle vorkommenden wichtigen Fachausdrücke werden in einem erklärenden Zusammenhang eingeführt und im Index referenziert. Ausgearbeitete Aufgabenbeispiele mit Lösungen ergänzen die Ausführungen.

Inhalt

Planung von Vermittlungsnetzen 1
Impressum 4
Vorwort 5
Inhalt 7
Hauptteil 15
1 Dienste und Netze 15
1.1 Themenabgrenzung 15
1.2 Das Netz, ein schillernder Begriff 15
1.3 Benutzer, Netzbetreiber, Hersteller 17
1.4 Normen und Standards in der Telekommunikation 18
1.4.1 Gerät oder Funktion? 18
1.4.2 Kompatibilität 18
1.4.3 Normen und Standards 18
1.4.4 Entstehung der Standards 20
1.4.5 Anwendung und Nutzen von Standards 20
1.4.6 Produkte für unterschiedliche Standards und Anwendungsfälle 21
1.4.7 Normen- und andere wichtige Organisationen 21
1.5 Dienstgüte 23
1.5.1 Begriff der Dienstgüte 23
1.5.2 Festlegung, Messung und Verwendung der Dienstgütemerkmale 24
1.5.3 Wichtige Merkmale der Dienstgüte 25
1.6 Bau und Erweiterung von Netzen 25
2 Bauten für Telekommunikationsnetze 27
2.1 Themenabgrenzung 27
2.2 Bauliche Einrichtungen des Weitverkehrsnetzes 28
2.2.1 Netzbeispiel 28
2.2.2 Bauten für Übertragungssysteme 29
2.2.3 Räumlichkeiten für Telekommunikationsausrüstungen 30
2.3 Bauliche Einrichtungen im Anschlussbereich 32
2.3.1 Zweck des Anschlussnetzes 32
2.3.2 Die Zweidrahtleitungen des Anschlussnetzes 32
2.4 Gebäudeverkabelung 34
3 Mehrfachausnutzung der Übertragungssysteme 35
3.1 Themenabgrenzung 35
3.2 Signalübertragung 35
3.2.1 Punkt-zu-Punkt-Verbindung 35
3.2.2 Vielfachzugriffskanal 37
3.3 Einige Multiplextechniken der Übertragungstechnik 37
3.3.1 Frequenzmultiplex und Wellenlängenmultiplex 37
3.3.2 Zeitmultiplex 38
3.3.3 Multiplexierung multiplexierter Signale 41
3.4 Realisierung von Halbduplex- und Duplexkanälen 41
3.4.1 Begriff halbduplex/duplex 41
3.4.2 Realisierungsbeispiele für Duplexkanäle 42
4 Vermittlungstechniken 45
4.1 Themenabgrenzung 45
4.2 Transfermodi: Oktettstrom oder Pakete? 46
4.2.1 Begriff des Transfermodus 46
4.2.2 Vermittlung eines Oktettstroms (Leitungsmodus) 46
4.2.3 Paketvermittlung 48
4.3 Funktionsweise der Paketvermittlung 49
4.3.1 Weiterleitung der Pakete 49
4.3.2 Verbindungsorientierte und verbindungslose Paketvermittlung 53
4.3.3 Einige aktuelle Paketvermittlungstechnologien 60
4.3.4 Schnittstellen der Paketvermittlungsknoten 60
4.4 Funktionsweise der Leitungsvermittlung 61
4.4.1 Nutzkanäle und Signalisierkanäle 61
4.4.2 Zeitmultiplex-Vermittlung 62
4.4.3 Empfang und Senden des Synchronisationszeitschlitzes 64
4.4.4 Signalisierung 64
4.4.5 Eigenschaften leitungsvermittelter Verbindungen 65
4.4.6 Zwei Beispiele zur Abschätzung der Übertragungsdauer 66
4.4.7 Schnittstellen der Leitungsvermittlungsknoten 67
5 Dimensionierung 69
5.1 Themenabgrenzung 69
5.2 Ressourcen 69
5.2.1 Einige Ressourcen der Telekommunikationsnetze 69
5.2.2 Mass für die Intensität der Ressourcenbelegung 70
5.2.3 Was heisst Dimensionierung? 71
5.2.4 Behandlung der Belegungswünsche bei Ressourcenmangel 71
5.2.5 Annahmen für die Dimensionierung der Verlust- und Wartesysteme 71
5.3 Verlustsysteme 73
5.3.1 Einige Begriffe zu Verlustsystemen 73
5.3.2 Dimensionierung von Verlustsystemen 75
5.3.3 Weiterführende Beispiele 76
5.4 Wartesysteme 79
5.4.1 Begriffe zu Wartesystemen und zum Verhalten der Wartesysteme 79
5.4.2 Berechnungsbeispiel zu Wartesystemen 81
5.5 Ermittlung des Angebots 83
6 Topologie der Vermittlungsnetze 85
6.1 Themenabgrenzung 85
6.2 Verkehrsflüsse 85
6.2.1 Beispiel: Schätzung des Verkehrsangebots bei Leitungsvermittlung 85
6.2.2 Beispiel: Schätzung des Durchsatzes bei Paketvermittlung 87
6.3 Häufig verwendete Netztopologien 88
6.3.1 Begriffe 88
6.3.2 Durch die Topologie bestimmte Netzeigenschaften 89
6.4 Grundformen praktisch verwendeter Netztopologien 89
6.4.1 Hierarchisches Netz 89
6.4.2 Regional dem Bedarf angepasste Netzhierarchie 90
6.4.3 Vermaschung mit Querbündeln 90
6.4.4 Flache obere Netzebene 92
6.4.5 Doppelter Anschluss eines Knotens an die höhere Netzebene 92
6.5 Einige Netzbeispiele 93
6.5.1 Leitungsvermittlungsnetz der Swisscom 93
6.5.2 IP-Netz von IP-PLUS 94
6.5.3 IP-Netz von Abilene 95
6.5.4 Vernetzung der Netze 95
7 Verfügbarkeit 97
7.1 Themenabgrenzung 97
7.2 Einige Begriffe der Zuverlässigkeitstheorie 98
7.3 Erhöhung der Verfügbarkeit (Übersicht) 99
7.4 Massnahmen zur Verminderung der Ausfallrate 99
7.4.1 Verminderung der Häufigkeit der Frühausfälle 99
7.4.2 Verminderung der Häufigkeit der Zufallsausfälle 99
7.4.3 Verminderung des Risikos eines Verschleissausfalls 100
7.4.4 Vermeidung falscher Handhabung und Bedienung 100
7.4.5 Schutz gegen äussere Einwirkungen 100
7.4.6 Reparatur redundanter Komponenten 101
7.5 Massnahmen zur Verminderung der Ausfalldauer 101
7.5.1 Allgemeine Empfehlungen zur Verminderung der Ausfalldauer 101
7.5.2 Nichtanrechnung angekündigter Ausserbetriebnahmen 102
7.5.3 Nichtanrechnung kurzer Betriebsunterbrüche 102
7.6 Massnahmen bei programmgesteuerten Anlagen 102
7.6.1 Notwendigkeit guter Programmqualität 102
7.6.2 Erkennbarkeit durch Programmfehler bewirkter Ausfälle 102
7.6.3 Vorgehen beim Neustart eines programmgesteuerten Systems 103
7.6.4 Erkennungsmöglichkeiten für Ablauffehler eines Programms 104
7.7 Redundanz 105
7.7.1 Eigenschaften redundanter Ausrüstung 105
7.7.2 Veranschaulichung mit dem Zuverlässigkeitsblockdiagramm 106
7.7.3 Einige Beispiele zur Redundanz 107
8 Adressierung 111
8.1 Themenabgrenzung 111
8.2 Allgemeines zur Adressierung 113
8.2.1 Aufbau der Adressen 113
8.2.2 Adressverwaltung 114
8.2.3 Adressen und Adressräume mit festgelegter Verwendung 115
8.2.4 Beziehung zwischen Adressierung und Verkehrslenkung 115
8.2.5 Adressplanung 117
8.3 Adressierung beim Telefonnetz und beim ISDN 121
8.3.1 Aufbau der Adressen 121
8.3.2 Adressverwaltung 123
8.3.3 Adressen und Adressräume mit festgelegter Verwendung 123
8.3.4 Beziehung zwischen Adressierung und Verkehrslenkung 124
8.3.5 Adressplanung 124
8.3.6 Beziehung zwischen Namen und Adressen 124
8.4 Adressierung beim Internet-Protokoll Version 4 124
8.4.1 Aufbau der Adressen 124
8.4.2 Adressverwaltung 126
8.4.3 Adressen und Adressräume mit festgelegter Verwendung 127
8.4.4 Beziehung zwischen Adressierung und Verkehrslenkung 127
8.4.5 Adressplanung 131
8.4.6 Beziehung zwischen Namen und Adressen 137
8.5 Adressierung beim Internet-Protokoll Version 6 138
8.5.1 Aufbau der Adressen 138
8.5.2 Adressverwaltung 140
8.5.3 Adressen und Adressräume mit festgelegter Verwendung 140
8.5.4 Beziehung zwischen Adressierung und Verkehrslenkung 142
8.5.5 Adressplanung 142
9 Routing 143
9.1 Themenabgrenzung 143
9.2 Übersicht 144
9.2.1 Wünschbare Eigenschaften der Routing-Verfahren 144
9.2.2 Einige Einteilungskriterien für Routing-Verfahren 144
9.3 Verteiltes Routing im Internet 146
9.3.1 Statisches und adaptives Routing im Internet 146
9.3.2 Einige Begriffe zu Routing-Protokollen 146
9.4 Statisches Routing im ISDN bzw. im Telefonnetz 153
10 Einführungs- und Ausbaustrategien 155
10.1 Themenabgrenzung 155
10.2 Anschlussnetz 155
10.3 Ausbaustufung 156
10.4 Verteilung der Verkehrsziele 157
10.5 Netzweite Umstellungen 157
10.5.1 Ziele des Netzbetreibers 157
10.5.2 Ersatz oder Overlay 158
10.5.3 Umstellung eines Protokolls 159
Technologiebeispiele 163
11 Plesiochrone Digitale Hierarchie (PDH) 163
11.1 Parameter des Systems PCM-30 163
11.2 Schnittstellen der multiplexierten Signale 164
11.3 Schnittstellen der Zubringersignale 165
12 Synchrone Digitale Hierarchie (SDH) 167
12.1 Wesentliche Vorteile von SDH im Vergleich zu PDH 167
12.2 SDH-Übertragungseinrichtungen 167
12.3 Ersatzschaltungen 169
13 Lokale Netze (IEEE 802.3 und Ethernet) 171
13.1 Themenabgrenzung 171
13.2 Der Protokollstapel bei IEEE 802.3 und Ethernet 171
13.3 Die Bitübertragungsschicht 173
13.4 Die MAC-Teilschicht 175
13.4.1 Halbduplex- und Duplexbetrieb 175
13.4.2 Rahmenformat 176
13.4.3 Adressierung 176
13.4.4 Mechanismen für Kollisionsvermeidung und Kollisionsauflösung 178
13.4.5 Begrenzung der Netzausdehnung bei Halbduplexbetrieb 181
13.4.6 Durchsatz des CSMA/CD-Protokolls 182
13.4.7 Echtzeitfähigkeit 183
13.5 Koppelelemente 184
13.5.1 Zweck der Koppelelemente in lokalen Netzen 184
13.5.2 Repeater 184
13.5.3 Brücke 185
13.5.4 Switch (Layer-2-Switch) 190
13.5.5 Routing mit Schicht-3-Adressen und Angaben höherer Schichten 193
13.6 Adressierung und Konfiguration 195
13.6.1 Adressen verschiedener Geräte 195
13.6.2 Bei der Paketübertragung benötigte Adressierelemente 195
13.6.3 Ermittlung der MAC-Adresse 196
13.7 Struktur lokaler Netze 199
13.7.1 Notwendigkeit der Strukturierung 199
13.7.2 Verkleinerung der Collision-Domains 199
13.7.3 Dediziertes Segment für stark belastete Geräte 200
13.7.4 Backbone 200
13.7.5 Virtuelle LANs 201
13.7.6 Vergrösserung der Anschlusszahl und des Durchsatzes 203
13.7.7 Redundanz durch duplizierte Switches 203
13.7.8 Redundanz durch duplizierte Router 204
13.8 Beispiele lokaler Netze 204
13.8.1 Anforderungen und Entwurfsmöglichkeiten 204
13.8.2 Netzbeispiele ohne Redundanz 206
13.8.3 Netzbeispiel mit Redundanz 207
14 Lernen und Verlernen beim DV-Routing 209
14.1 Ausgangssituation 209
14.2 Austausch der Routing-Pakete 209
14.3 Lernen und Verlernen einer Route 210
14.4 Zeitlicher Ablauf des Lernens 210
14.5 Zeitlicher Ablauf des Verlernens 211
15 Vergleich Routing-Protokolle OSPF und BGP 213
15.1 Typ der Routenberechnung 213
15.2 Anwendungsbereich 213
15.3 Metrik 213
15.4 Einige Protokollfunktionen 213
15.5 Vermeidung von Schlaufen 214
15.6 Reduktion der Ressourcenbelastung 214
15.7 Policy Routing bei BGP 216
15.7.1 Policy Routing 216
15.7.2 Beispielnetz 217
15.7.3 Verhinderung unerwünschter Wege 217
16 Quality of Service: Dienstgüte nach Wunsch 219
16.1 Überblick 219
16.2 Wege für die Verbesserung der Dienstgüte 220
16.3 Differentiated Services: dienstspezifischeWeiterleitung der Pakete 221
16.4 Integrated Services: reservierte Bandbreite 222
Anhänge 223
A Übertragung von Bitfolgen 223
A.1 Prinzip der Nachrichtenübertragung 223
A.1.1 Themenabgrenzung 223
A.1.2 Analoge und digitale Grössen 223
A.1.3 Signale 224
A.1.4 Übertragungssysteme 224
A.2 Übertragung analoger/digitaler Grössen mitanalogen/digitalen Signalen 226
A.2.1 Übertragung analoger Grössen mit analogen Signalen 226
A.2.2 Übertragung digitaler Grössen mit digitalen Signalen 226
A.2.3 Übertragung analoger Grössen mit digitalen Signalen 232
A.2.4 Signalübertragung durch Modulation 234
B Protokolle und Protokollstapel 235
B.1 Themenabgrenzung 235
B.2 Begriffe zur Kommunikation mit dem Paketmodus 235
B.3 Ein Beispiel zur Kommunikation mit Protokollen 239
B.3.1 Kommunizierende Anwendungen 239
B.3.2 Bitübertragungsschicht 239
B.3.3 Sicherungsschicht 240
B.3.4 Vermittlungsschicht 241
B.3.5 Transportschicht 242
B.3.6 Anwendungsschicht 243
B.4 Ähnliche Mechanismen mehrerer Schichten 244
B.5 Der Protokollstapel des Internets 247
C Programmgesteuertes Senden/Empfangen 251
C.1 Themenabgrenzung 251
C.2 Arten der Steuerung 251
C.3 Komponenten eines programmgesteuerten Systems 251
C.4 Programm, Konfigurationsdaten, Laufzeitdaten 253
C.5 Arbeitsweise einer Programmsteuerung 254
C.6 Einfachstes Kommunikationssystem:Prozessor bedient Register 255
C.7 Entlastung des Prozessors / Vermeidung von Jitter 256
C.7.1 Sende- und Empfangspuffer 256
C.7.2 Grössere Sende- und Empfangsregister 257
C.7.3 Datenaustausch über einen gemeinsamen Speicherbereich 258
C.7.4 Interruptsystem 259
C.7.5 Steigerung der Verarbeitungsleistung 259
C.8 Überlast und Überlastabwehr 260
D Tabelle für Verlustsysteme 262
E Tabelle für Wartesysteme 263
Quellenangaben / Bildnachweis 264
Index 266

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 1.1.2008
• Verlagsort: Zürich
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik
• Schlagworte: Datenkommunikation • Netzwerke • Telekommunikation
• ISBN-10: 3-7281-3698-0 / 3728136980
• ISBN-13: 978-3-7281-3698-5 / 9783728136985