1 / 51

Technik der digitalen Netze Teil 1 - Einführung

Technik der digitalen Netze Teil 1 - Einführung. Stephan Rupp Nachrichtentechnik. www.dhbw-stuttgart.de. Inhalt. Technik der Netze - Einführung Netze Leitungsvermitlung , Paketvermittlung geografische Ausprägung: Lokales Netz und Weitverkehrsnetz (Zugangsnetz, Metronetz, Kernnetz )

lynde
Download Presentation

Technik der digitalen Netze Teil 1 - Einführung

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. TechnikderdigitalenNetzeTeil 1 - Einführung Stephan Rupp Nachrichtentechnik www.dhbw-stuttgart.de

  2. Inhalt TechnikderNetze - Einführung • Netze • Leitungsvermitlung, Paketvermittlung • geografische Ausprägung: Lokales Netz und Weitverkehrsnetz (Zugangsnetz, Metronetz, Kernnetz) • Netztypen: Telefonnetz, CaTV-Netz, Mobilfunknetz, Satelliten

  3. Was wissen wir über Netze? ?

  4. DSL - Was stecktdahinter?

  5. CaTV - Was stecktdahinter?

  6. Händi - Was stecktdahinter?

  7. Das Strickmuster erkennen • Vereinfachung durch Abstraktion

  8. Strickmuster • Adressräume als Netze • Schichtenmodell • Leitungen und Luft • Modem-Schicht: Punkt-zu-Punkt Verbindungen • Netzschicht: Zustellung von Paketen bzw. Vermittlung von Verbindungen • Anwendungsschicht: Ende-zu-Ende Beziehung, vom Netz sieht man nichts mehr • Funktionen, z.B. Mobilitätsverwaltung • gleiche Funktionen • viele unterschiedliche Implementierungen • Geografische Netzausprägung

  9. Ende-zu-Ende Beziehung NetzealsWölkchen ö Netz = gemeinsamerAdressraum(Domaine) Alternative Definition: Netz = Eigentumdes Betreibersbzw. einerFirma oderPrivatperson (Domaine)

  10. AdressräumespannenNetze auf

  11. Das Händials Modem In welchem Netz befindet sich das Gerät?

  12. Route Schichtenmodell – Netzebene Empfänger- Adresse A Terminal (Endgerät) Terminal (Endgerät) B Netzknoten = Postämter Paketvermittlung – ganz wie bei der Post

  13. Anwendungsebene Netzebene Modemebene WiFi DSL SDH DSL Ethernet Schichtenmodell A Terminal (Endgerät) Terminal (Endgerät) B

  14. Digitalisieren • Kodieren • Paketieren • Auspacken • Dekodieren • Zusammensetzen • Übertragen Anwendungsebene - Sprachpakete

  15. Schichtenmodell - Internet Anwendungsebene Netzebene Ganz unten durch: Leitungen und Luft

  16. Schichtenmodell • Pizzaservice oder Containerdienst? Empfänger Absender Paketvermittlung Containerdienst Container Service Wege: Leitungen oder Luft

  17. ÖffentlicherVerkehr Hierbenimmt man sich, wieessich in derÖffentlichkeitgehört.

  18. PrivaterVerkehr: Tunnel (VPN) Tunnel Was nichtfür die Öffentlichkeitbestimmtist, wirdüber Tunnel kommuniziert.

  19. Das kennenwirjetzt: Was fehlt noch? Schichtenmodell Öffentliche Netze? Netze als Wölkchen Mobilnetze? Ende-zu-Ende Beziehungen Internet? Privat und öffentlich Sicherheit? Punkt-zu-Punkt per Modem Funktionen? Implementierungen? Paketvermittlung auf Netzebene Netzdesign? Containerdienst für Fernverkehr Systemdesign?

  20. Inhalt TechnikderNetze - Einführung • Netze • Leitungsvermitlung, Paketvermittlung • geografische Ausprägung: Lokales Netz und Weitverkehrsnetz (Zugangsnetz, Metronetz, Kernnetz) • Netztypen: Telefonnetz, CaTV-Netz, Mobilfunknetz, Satelliten

  21. Download Pizza“ funktioniertnicht Medien Daten Signale Audio Bits Text Bilder Alles digital - Netzetransportierennur Bits Netze „Wir faxen Pizzas“ hatte auch nicht funktioniert.

  22. Leitungsvermittlung • Schritt 1: Signalisierungsphase Kein Anschluss unter dieser Nummer - Wählton, Rufton und Besetztzeichen Pfad durch das Netz allokieren Ressourcen verfügbar? Teilnehmer am Ziel erreichbar? Quelle: HaraldOrlamünder

  23. Leitungsvermittlung • Schritt 2: Verbindung schalten Nutzung der Resourcen? Datentransfer über die Verbindung Daten nehmen den allokierten Pfad Quelle: HaraldOrlamünder

  24. Leitungsvermittlung • Noch einmal: Schritt 1 und Schritt 2

  25. Prozessor (Steuerung) Trunks … Koppelnetz (Digital Switching Network) Line Cards … Lines AufbaueinesVermittlungssystems zu anderen Vermittlungsstellen Steuerung durch Signalisierung zu den Teilnehmern (ISDN, a/b)

  26. Paket 1 Paket 3 Paket 4 Paket 2 Paket 6 Paket 5 Paketvermittlung • „Fein geschnitten und in Stücken“ E-mail Daten werden in Paketen transportiert Bild & Ton Telefon (VoIP) Quelle: HaraldOrlamünder

  27. Postamt: Storage & Forward Routing Quelle: GerdSiegmund

  28. Inhalt TechnikderNetze - Einführung • Netze • Leitungsvermitlung, Paketvermittlung • geografische Ausprägung: Lokales Netz und Weitverkehrsnetz (Zugangsnetz, Metronetz, Kernnetz) • Netztypen: Telefonnetz, CaTV-Netz, Mobilfunknetz, Satelliten

  29. SCHLESWIG-HOLSTEIN MECKLENBURG-VORPOMMERN HAMBURG BREMEN NIEDERSACHSEN BERLIN BRANDENBURG SACHSEN-ANHALT NORDRHEIN-WESTFALEN SACHSEN THÜRINGEN HESSEN RHEINLAND-PFALZ SAARLAND BAYERN BADEN-WÜRTTEMBERG Verkehrsnetzefür Bits Ein Beispiel: die grössten Städte in Deutschland

  30. Kiel SCHLESWIG-HOLSTEIN Rostock Lübeck MECKLENBURG-VORPOMMERN Hamburg HAMBURG BREMEN Bremen NIEDERSACHSEN BERLIN BERLIN BRANDENBURG Hannover Braunschweig Magdeburg Bielefeld SACHSEN-ANHALT Münster Dortmund Duisburg Essen Halle NORDRHEIN-WESTFALEN Hagen Krefeld Wuppertal Düsseldorf Mönchengladbach Dresden Köln Erfurt SACHSEN THÜRINGEN Aachen Bonn Stuttgart HESSEN Frankfurt am Main Wiesbaden RHEINLAND-PFALZ Mannheim Nürnberg SAARLAND Karlsruhe BAYERN Stuttgart BADEN-WÜRTTEMBERG Nahverkehr Augsburg München Verkehrsnetzefür Bits Datenautobahn: zwischen den grössten Städten

  31. Strassen und Haushalte Nahverkehr und letzteMeile Stuttgart die letzte Meile Metro-Bereich (Nahverkehr)

  32. ZumBeispielKabel-TV Netze Coax Verstärker Fibre- Node Ein zellulares Netz. Braucht man das für Verteildienste (Broadcast)? Quelle: Alcatel

  33. ZumBeispiel DSL-Netze vorher 24 VDSL ports 48 ADSL ports per line card nachher Source: Wikipedia, Web

  34. ZumBeispielMobilfunk BTS Node B (BTS) Quellee: www.duwen.de; vodafone Node B Standorte

  35. ZellulareNetzstruktur GrössederZellenistabhängig von derVerkehrsdichte (bzw. Teilnehmerdichte)

  36. Beispiel: VerkehrsdichteimMetronetz dense urban urban rural

  37. MDF DSL HFC 2G/3G WiMAX Ring 2 GlasfaserringealsZubringer • Legende: • MDF (Main Distribution Frame): Hauptverteiler für Telefonleitungen (Kupferdoppelader), kann mit DSL aufgerüstet werden • HFC (Hybrid FibreCoax): CaTVVerteilnetz • 2G/3G: 2. Generation (GSM) bzw. 3. Generation (UMTS) Mobilfunk • WiMAX: neue Funkzugangstechnik, vgl. WLAN Ring 1 Ring 3

  38. Stammheim 8/1 8/1 Freiberg Schuetzenbuehl 8/1 Schmiden Steinhaldenfeld Korntal 1/1 8/1 3/1 Zuffenhausen 3/1 Muenster 8/1 3/1 1/1 Weilimdorf 1/1 Feuerbach 8/1 3/1 Fellbach 8/1 3/1 Memberg Giebel 1/1 Killesberg Bad Cannstatt 8/1 8/1 Lautenschlagerstr 16/1 Hasenbergstr Ostheim 6/1 Untertuerkheim 1/1 1/1 18/2 Botnang 3/1 19/2 Sene - 1/1 8/1 Gablenberg 1/1 3/1 felder - Botnangerstr 6/1 Blumenstr Obertuerkheim str Boeblingerstr 11/1 Schanbach 3/1 21/2 Hedelfingen Hohenkreuz 6/1 Degerloch Sillenbuch 3/1 3/1 1/1 1/1 26/2 1/1 Am Feldrand 27/2 1/1 3/1 1/1 Pliensau Vorstadt 1/1 Vaihingen Esslingen 1/1 Heumaden Hoffeld 1/1 Oberesslingen 1/1 Moehringen Zell 27/2 27/2 1/1 Schockenriedstr 1/1 Rohr Duerrlewang 1/1 Hohenheim Berkheim 27/2 27/2 Nellingen Fasanenhof 27/2 Oberaichen 1/1 1/1 1/1 1/1 Leinfelden Denkendorf 1/1 1/1 Echterdingen Bernhausen 1/1 1/1 Plattenhardt Beispiel: Metronetz Stuttgart

  39. Inhalt TechnikderNetze - Einführung • Netze • Leitungsvermitlung, Paketvermittlung • geografische Ausprägung: Lokales Netz und Weitverkehrsnetz (Zugangsnetz, Metronetz, Kernnetz) • Netztypen: Telefonnetz, CaTV-Netz, Mobilfunknetz, Satelliten

  40. Letzte Meile Kupfer Kabel Kernnetz Call Server Hauptverteiler Hub Paket- Netz (IP) Funk POP Basisstation • Netzzugang (Gateway) • Verkehrstrennung • Netzübergänge (POI) • Medienkonversion Leitungs- vermitteltes Netz POI POI Point of Interconnect AufbauderWeitverkehrsnetze Metronetz Zugangsnetz

  41. Von der Datenautobahn bis ins Haus • Die Netze sind sehr unterschiedlich ausgebaut. • Datenautobahnen (Back-Bones) sind reichlich vorhanden. • Im Nahverkehr (City-Ringe, Metronetze) gibt es Glasfaser-Infrastruktur in allen größeren Städten. • In der letzten Meile gibt es unterschiedliche Technologien, die in Deutschland sehr unterschiedlich genutzt werden: • Kupferdoppelader (Telefon, DSL): über 12 Millionen Breitbandanschlüsse, ca. 40 Millionen Telefone. • CaTV-Netze (Kabelmodem, Kabeltelefon): fast nur als Fernsehverteilnetz genutzt (18 Millionen Haushalte). • Mobilfunk der 2. und 3. Generation (GSM/GPRS, UMTS): über 80 Millionen Mobiltelefone, weiteres Wachstum durch Telematik und Maschinen. • Hot-Spots (WiFi) und Hot-Zones (WiMAX) für massives Datenaufkommen bzw. hohe Verkehrsdichten

  42. Strecken und Dehnen Gymnastik Netzdesign

  43. Weitverkehrsnetz – Röhrenfür Bits • Nutzung: • 50 Mio. Teilnehmer • 2 Transaktionen pro Teilnehmer in der Hauptverkehrsstunde • 50% Telefongespräche mit 100 Sekunden Dauer und 64 kBit/s • 50% SMS mit 200 Bytes pro Nachricht Kernnetz Zugangsnetz Last mile • Struktur: • 16 Regionenmiteigenemregionalen Access Point (Regional Node) • 4 Regionale Access Points pro Weitverkehrsknoten (Wide Area Node)

  44. Leitung: 3.000 km Bitrate: 64 kBit/s Verarbeitung: 10 ms pro Hop A Fall 1: 64 Bits an B mit Rückmeldung Fall 2: 2 MBytes download von B B Weitverkehrsnetz - Fragen • Wie viele Daten pro Teilnehmertransaktion? • Wie viel Verkehr pro Teilnehmer im Mittel? • Wie viel Verkehr an den Schnittstellen 1 und 2? (Annahme: geschlossenes System mit gleichmässiger Verteilung) • Bonus-Stretch: “Der hat aber eine lange Leitung” • Verzögerungen und Reaktionszeiten (Latency, Round-Trip-Delays) bedingt durch Propagation Delay (Ausbreitungsgeschwindigkeit), Transmission Delay (Bitrate) und Processing Delay (Storage & Forwarding bzw. allgemein die Bearbeitung von Transaktionen).

  45. Strecken und Dehnen Gymnastik Mobilität

  46. Laptop Mobilität: • Mit dem Laptop bin ich doch auch mobil - was ist daran besonders?

  47. Mobilitätsverwaltung A Server Szenario: Nachricht von A nach B. B

  48. Mobile TeilnehmerimNetz - Fragen • A (Alice) schickt eine Nachricht an B (Bob, Adresse 17 an Knoten 32) – Was passiert im Netz (Routing-Tabellen in den Knoten)? • B ist mobil und hat sich zum Knoten 43 bewegt – Was passiert nun? • Wie kann man Nachrichten an mobile Nutzer zustellen? Was sind die Unterschiede zum Festnetz? • B hat sein Händi ausgeschaltet – Was passiert nun mit an ihn verschickten Nachrichten? • Wie kann man ausgeschaltete Geräte berücksichtigen und Nachrichten trotzdem zustellen? • Der falsche Bob: Mallory kennt die Adresse von Bob, empfängt dessen Nachrichten und verschickt Nachrichten auf dessen Kosten. Warum ist das im Festnetz kein Problem? Was kann man dagegen tun? • Das falsche Netz: Eine Basisstation in der Aktentasche ist der stärkste Sender in der Nähe und nimmt Nachrichten von Alice entgegen. Was kann man dagegen tun?

  49. Satellite Movies Busines • Back-Bone Networks: • SDH/ATM • DWDM • Metro-Networks: • SDH/ATM • DWDM • Trunk Radio • HFC • Access Networks: • Satellite (DVB-S) • CaTV (DVB-C) • Telefone Network • terrestr. Radio (DVB-T, DAB) • UMTS, DVB-H Play-out Center Home Regionale Head-Ends regional and local content Local Loop interactive Services Studio Video Production SatellitenimWeitverkehrsnetz

  50. Netze und Benutzer • inkl. Nahbereich (Bluetooth, WiFi, …)

More Related