Reihe Kommunikation
Taschenbuch der Nachrichtentechnik
Ingenieurwissen für die Praxis Alcatel SEL AG
Schiele & Schön
Inhaltsverzeichnis
Telekommunikationsnetze 21
Entwicklung des Fernsprechnetzes 22
IDN, Integriertes Text- und Datennetz 25
WAN, Wide Area Network 27
ISDN, Diensteintegrierendes digitales Netz 28 Struktur des ISDN 28 Dienste und Dienstmerkmale des ISDN 33 Anschlußtechnik im Teilnehmerbereich 35
Referenzkonfiguration 35 Basisanschluß (BA) 37
Konfiguration und Gerätetechnik 37 Schnittstellen 38 Speisekonzept und Aktivierungsprozedur 40
Primärmultiplexanschluß (PMXA) 43 Gerätekonfiguration und Schnittstellen 43 Speisekonzept 44
ISDN Chip Set 44 Abgesetzte Periphere Einheit (APE) 46 Optisches Anschlußleitungsnetz (OAN) 48 Zeichengabe im ISDN 49
Zeichengabeverfahren 49 D-Kanal-Protokoll 50 Zentralkanal-Zeichengabeverfahren Nr.7 53 Verbindungs-Aufbau und -Abbau 54 Realisierung im digitalen Vermittlungssystem
Alcatel 1000 S12 54
IN, Intelligentes Netz 57 Aufbau und Merkmale 58 IN-Dienste 60
Informationsdienste 62 Personenbezogene Dienste 63 Persönliche Rufnummer 64 Dienste mit integrierten Fremdnetzfunktionen 65
Betriebsversuch der DBP Telekom 65 Standardisierung 66 Ausblick 71
Breitbandnetze 71 LAN, Local Area Network 71
Netzwerk-Topologien 71 Stern-Konfiguration 72 Ring-Konfiguration 72 Bus-Konfiguration 72
7
Baum-Konfiguration 72 Vielfach-Zugriffsverfahren 72
Ethernet 74 Token-Ring 74 FDDI 75
MAN, Metropolitan Area Network 76 DQDB im MAN 77 Knoten EGW und CGW 80 Knoten CNIU und Router 80 DQDB-Prinzip 81 Rahmen 82 Segmente 82 Umkonfiguration bei Unterbrechung 83 Übertragung 83 NMC 83 MAN und ATM 84 Realisierungsbeispiele 84 Ausblick und Tendenzen 85
Breitband-ISDN und ATM 87 Übermittlungstechniken 88 ATM, Asynchronous Tranfer Mode 89 Netzarchitektur 92 Ausblick und Tendenzen 93
Netzwerkmanagement 94 TMN, Telecommunication Management Networks 94
TMN-Architektur 95 TMN-Referenzmodell 95 Management Agent-Prinzip 96 Managementebenen 97 Funktionsblöcke 98 Schnittstellen und Protokolle 99 Datenkommunikationsnetze 100 Managementfunktionen 100 Software-Plattform und Hardware-Plattform 101 Anwendungsbeispiele 101 Anwendung für Mobilfunknetze 102 Anwendung für Übertragungsnetze 102 Zusammenfassung und Ausblick 104
CNM, Customer Network Management 106 Anforderungen des Endkunden 106 Zusammenhang zwischen CNM und TMN 107 Funktionale Architektur 108 Mapping-Funktionen 109
Mobilkommunikation 109 Funkrufeinrichtungen 110
Eurosignal 110 Cityruf 110 ERMES 111
к
8
Betriebsfunkeinrichtungen 112 Bündelfunk 113
Analoge Funktelefonsysteme 116 Funktelefonnetz A 117 Funktelefonnetz В 117 Funktelefonnetz С 118
Systemfunktionen 118 Digitale Mobilkommunikation 120
GSM-Netzstruktur 123 Signalübertragung zwischen mobilen Teilnehmern
und Feststationen 123 Quellencodierung 123 Netzzugangsverfahren 124 Kanalcodierung 124 Adaptive Kanalentzerrung 124 Modulation 125 Vermittlung und Übertragung im GSM-Netz
zwischen BSS und PSTN 125 Betriebliche Steuerung des GSM-Netzes 126 Bausteine und Konfigurationen des GSM-Systems 126 Schnittstellen im GSM-System 127 GSM-Dienste 128 Betreiben und Verwalten des GSM-Systems 129 GSM in der Bundesrepublik Deutschland 129 Funktelefonnetze Dl , D2 130 Funktelefonnetz E 131 Zukunft der Mobilkommunikation 131
Punkt-zu-Multipunkt-Telekommunikationssysteme 132 RURTEL 132
Das RURTEL-Netz 133 Zentralstation 133 Teilnehmerstation 134 Zwischenstation 135
Funktionsweise 135 Verbindungs-Aufbau und -Abbau 136 Betriebs-und Wartungssystem 137 Antennen 137
Stromversorgung 137 Optionale Leistungsmerkmale 137
Alcatel 9800 138
Übertragungsmedien 141
Kupferkabel und Leitungen 142 Leitungsgleichungen 142 Gleichmäßige Leitungen 142 Wellenwiderstand von Koaxialleitungen 145 Pupinleitungen 146
9
Einfluß benachbarter Leitungen 147 Bezirkskabel und Fernkabel 150 Ortskabel 153
Optische Nachrichtenübertragung 154 Lichtwellenleiter 154
Herstellverfahren 156 Faserziehen 156 Fasereigenschaften 157 Spleiße 158 Stecker 160 Kopplung Sendeelement-Faser 162 Kopplung Faser-Empfangselement 162 Koppler 163 Optisches Dämpfungsglied 164
Kabeltechnik 164 Aderextrusion 165 Verseilung und Armierung 165 Mantelextrusion 165
Optische Sendedioden 165 Lumineszenzdioden 166 Laserdioden 166 Laser für dynamischen Einmodenbetrieb 166
Optische Empfangsdioden 167 PIN-Photodioden 167 Lawinenphotodioden 168
Lichtwellenleiter-Meßtechnik 168 Optische Verstärker 171 Entwicklungstrends 175 Größen und Einheiten optischer Strahlung 177
Richtfunkverbindungen 182 System-und Übertragungsdämpfung 182 Freiraumdämpfung 183 Funkfeld 184 Schwund 184 Antennen 185 Antennenleitungen 186 Kanal-und Polarisationsweichen 186 Sender und Empfänger 187 Modulationsverfahren 187 Diversity-Technik 187 Ersatzschaltetechnik 188 Frequenzpläne 189 Planung von Richtfunkverbindungen 189 Entwicklungstendenzen 189
Kommunikation über Satelliten 190 Weltumspannende Systeme 191
INTELSAT 192
10
INMARSAT 192 Europäische Systeme 194
EUTELSAT 194 DFS, Deutscher Fernmeldesatellit Kopernikus 195
Neue Dienste im DFS 195 Erdefunkstellen für neue Dienste 196 Leistungsmerkmale des Systems 196 Zeichengabeverfahren im System 198 Leistungsmerkmale für Verwaltung,
Betrieb und Wartung 198 VSAT, Datenkommunikation über Satelliten 199
Vorteile von VSAT-Systemen 201 Mobilfunkdienste über Satelliten 201
Weltweite Satellitensysteme für Handfunktelefone 202
Zukünftige Entwicklungen 203
Vermittlungstechnik 205
Zeichengabesysteme 206 IKZ50 208 CCITT-Signalverfahren 208
Zeichengabesystem Nr. 5 209 Zeichengabesystem R2 210
Leitungszeichengabe 210 Registerzeichengabe 211
Zeichengabesystem Nr. 7 212 Übermittlungsteil 212 Kanalfunktionen (Schicht 1) 212 Übermittlungsprozeduren (Schicht 2) 213 Zeichengabenetzfunktionen (Schicht 3) 213 Benutzerteil 214
Verkehrslenkung in Nachrichtennetzen 216
Analoge Vermittlungstechnik 220 Struktur des Netzes 220 Signalisierung auf der Teilnehmer-Anschlußleitung 222 Signalisierung auf den Leitungen zwischen den VSt 223 Entwicklungstrends 224
Digitale Vermittlungstechnik 224 ISDN-Vermittlungssystem Alcatel 1000 S12 224
Prinzip der verteilten Steuerung 226 Digital-Koppelnetz 226 Steuereinheiten 229
Mikroprozessor und Arbeitsspeicher 230 Zugangseinheit 230
Anschlußmodule 231 für Analog-Teilnehmer 231
11
für Durchwahlanpassung 232 für Digital-Verbindungsleitung 233 für Bedienung und Wartung 233 für Takte und Töne 233 für MF-Signalisierung 234 für Zentralen Zeichenkanal 234 für ISDN-Basisanschluß-Teilnehmer 235 für ISDN-Primärmultiplexanschluß-Teilnehmer 235 für ISDN-Verbindungsleitungen und Protokollunterstützung 235
Leistungsmerkmale 236
Breitband-Vermittlungstechnik 237 B-ISDN-Vermittlungssystem Alcatel 1000 237
Breitband-Verbindungsarten 237 Breitband-Netzstruktur 238 Konzeption des Vermittlungssystems 238
Systemmerkmale 238 Vermittlungstechnische Einrichtungen 239 Integration von Breitband- und Schmalbandvermittlung 239
Breitbandteil 240 Breitband-Schnittstellen 240
Architektur des Transportknotens 241 Funktionaler Aufbau 241 Vermittlungsfunktionen 242 Vermittlungstechnische Prinzipien 242 Internes Format MSC 242 Selbststeuernde Wegesuche der MSCs 243 MSC-Reihenfolge und Delay-Jitter 243 Lastverteilung im Koppelnetz 243 Fehlertoleranz 244
Koppelnetzstruktur 244 Ausbau des Koppelnetzes 244 Anschlußgruppe TSU 245 Hauptkoppelfeld 246
Steuerung 246 Gestellsteuereinheit RCC 247 Baugruppensteuerteil 248 Taktversorgung 248 Takterzeugung 249 Taktausgabe 250
Stromversorgung : 250 ATM-Vermittlungstechnik 251
Prinzip eines ATM-Koppelfeldes 252 Systemanforderungen 252 Steuer- und Wegesuchprinzipien 252 Internes Transportprotokoll 253 Koppelfeldarchitektur 253
12
Innerer Aufbau der Koppelelemente 255 Koppelfeldeigenschaften 256
Optische Vermittlungstechnik: 258 Optische Raumvielfach-Vermittlung 259 Optische Zeitvielfach-Vermittlung 260 Wellenlängenvielfach-Vermittlung 261 Vermittlungsmodule 263 Einführung der Optischen Vermittlungstechnik 264
Übertragungstechnik 265
Analoge Übertragungstechnik 266 Trägerfrequenz-Übertragungstechnik 266
Digitale Übertragungstechnik 267 Analog/Digital-Wandlung 270 Zeitmultiplexbildung 273 Grundsystem PCM 30 274 Multiplexer höherer Ordnung 274 PDH, Plesiochrone Digitale Hierarchie 274 SDH, Synchrone Digitale Hierarchie 277
Signalstruktur 279 Section Overhead 280 Pointer und Phasenanpassung 282 Struktur der Payload 283 Multiplexschema 284
Leitungsausrüstung 288 Modems 289
Entwicklungstrends 293
Übertragungsplan für Fernmeldenetze 293 Planungsvorgaben durch internationale Empfehlungen 296 Übertragungsplan 1 TR 800 der DBP Telekom 296 Gesamtbezugsdämpfungswerte im Fernsprechnetz 299 Planungsbezugsdämpfungswerte für einen Hauptanschluß 299
Planungsbezugsdämpfungswerte bei Anschalten einer Nebenstellenanlage an das öffentliche Fernsprechnetz.... 300
Dämpfungsbeziehungen in der internationalen Bezugskette bei Verbindungen ins Ausland 302
Übertragungsqualität 302 Lineare Parameter 303 Nichtlineare Parameter 304 Externe Störquellen 305
Echokompensation 307 Einsatzgebiete 308 Realisierung 310
13
Standardisierung und Normung 311
Standardisierung, Normung und Harmonisierung 312 Gremien für Standardisierung und Normung 313
BAPT 313 BFS siehe DFS BSI 314 BZT 315 CCIR siehe ITU CCITT siehe ITU CECC 316 CEN 316 CENELEC 316 CEPT 317 DFS 318 DIN 318 DKE 319 DLR 320 ECMA 321 ERRI 321 ETSI 322 EUROCAE 324 EWOS 324 FTZ 325 ICAO 326 IEC 326 IFRB siehe ITU-R IRT 327 ISO 327 ITU 327 ITU-R 328 ITU-T 329 PTB 334 RTCA 335 TÜF 335 UIC 336 VDE 337 VdTÜF 337 WTSC siehe ITU-T ZVEI 338 ZZF siehe BZT
ISO-Referenzmodell 338 Die Aufgaben der sieben Schichten 340
1. Bitübertragungsschicht (Physical Layer) 341 2. Sicherungsschicht (Data Link Layer) 341 3. Vermittlungsschicht (Network Layer) 341 4. Transportschicht (Transport Layer) 341 5. Kommunikationssteuerungsschicht
(Session Layer) 341
14
6. Darstellungsschicht (Presentation Layer) 342 7. Anwendungsschicht (Application Layer) 342
Erläuterung des Zusammenwirkens 342 Offene Kommunikation:
Stand, Anwendung und Ausblick 343
Fernsehen und Rundfunk 347
Internationale TV-Standards 348
Farbfernsehen 349 NTSC 349 SECAM 352 PAL 353 D2-MAC 355 HDTV 358 PALplus 359
Zusatzfunktionen 360 Digitale Signalverarbeitung 360 Fernsehtext 361 VPS 362 VPT 362 Mehrkanalton 362 RDS 364
Digitale Systeme 364 DSR 364 DAB 365 DTVB 366 DAT 367
Rundfunk und Fernsehen über Satelliten 368
Kabelfernsehen 368
Fernsehkanalbezeichnungen 370
Fernsehsonderkanäle 372
Rundfunkbereiche 373
Für Funkdienste nutzbarer Frequenzbereich 373
Tabelle der Funkfrequenzen 374
Buchstabenbezeichnung von Frequenzbändern 380
Telekommunikation in Büro und Fertigung 3 81
Bürokommunikation 382
Multimedia 387
Automatische Sprachverarbeitung 390 Spracherkennung 392 Sprachcodierung 396
15
Sprachausgabe 397 Sprechererkennung 399
Methoden der Software-Erstellung 399 Systemanforderungen 400 Systementwurf 401 Hardware-Entwurf 403 Software-Entwurf 403 Integration 405 Fertigung 406 Wartung 406
Qualitätssicherung 407 - in der Marketing-Phase 409 - während der Entwicklung 409 - bei der Beschaffung 409 - in der Produktion 409 - nach der Produktion 410 Allgemeine Qualitätssicherungs-Maßnahmen 410
Datenschutz 411
Bauelemente und Bauweisen 415
Integrierte Bauelemente 416 LSI-Speicher 416
RAM 416 SRAM 417 DRAM 417 ROM 417 PROM 418 EPROM 418 EEPROM 419 Flash EPROM 419 OTP 419
Mikrorechner 419 Mikroprozessoren 420
CISC, RISC 420 Digitale Signalprozessoren (DSP) 422
Digitale Signalverarbeitung 422 Mathematische Beschreibung 422 Die Komponenten des digitalen
Signalverarbeitungssystems 423 Prinzipieller Aufbau des DSP 426 Einsatz von DSP in der Telekommunikation 428
Digitale Schaltkreisfamilien 429 Programmierbare Logikbauelemente 431 Integrierte Telekom-Bauelemente 432
Standard-Telekom-Bauelemente 433
16
Kundenspezifische Telekom-Bauelemente 435 Kundenschaltungen 437
Gate Arrays 437 Standardzellenschaltungen 438 Vollkundenschaltungen 438
Gehäuse integrierter Schaltkreise 438 Aktuelle Gehäuseformen 439 Spezielle Problemlösungen 441 Verarbeitung und Toleranzanforderung 443 Voraussetzungen für die Gehäuseauswahl 444
Schutz integrierter Schaltkreise vor Überspannungen 445 Räume und Mobiliar 447 Ausrüstung des Personals 448 Spezialwerkzeuge und Hilfsmittel 449 Spannungsspitzen aus dem Netz 450
Schichtschaltungen 450 Dickschichttechnik 451 Dünnschichttechnik 453 Hybridschaltungen 454
Leiterplatten 454 Trägerwerkstoffe 454 Metallbeschichtungen 455 Semi-Additivtechnik 456 Mehrschichtenleiterplatten 457
Leitfähige Klebstoffe 458
Displays und Flachbildschirme 461
Navigation 467
Kurz- und Mittelstreckennavigation 468 NDB 468 Markierungsfunkfeuer 468 VOR, UKW-Drehfunkfeuer 468 TACAN 470 DME, Entfernungsmeßanlage 471
Langstreckennavigation 472 OMEGA 472 LORAN 472
Landehilfen 473 ILS, Instrumentenlandesystem 473 MLS, Mikrowellen-Landesystem 474
Satellitennavigation 475 GPS, Global Positioning System 475 GPS-Empfänger 477 GLONASS 479
17
Faserkreisel 482 Der Sagnac-Effekt 483 Konzept des Faserkreisels 484
Prinzip 484 Minimaikonfiguration eines Faserkreisels 485
Reziproker Aufbau des Interferometers 485 Empfindlichkeit und Modulation 485 Polarisation der Lichtwellen 487
Signalverarbeitung 487 Demodulation 487 Phasenkompensation 488
Implementierung 489 Sensor 489 Ausleseelektronik 491 Bauformen 492
Mehrachsige Faserkreisel 492 Anforderungen 492 Frequenz-Multiplexverfahren 493 Zeit-Multiplexverfahren 493
Systemanwendungen und Leistungsmerkmale 494 Zusammenfassung 495
Radar 495 Betriebsweisen 497
Monostatisch/Bistatisch 497 Pulsradar/Dauerstrichradar 497 Kohärente und Nichtkohärente Verfahren 498 Sonderformen 499
Beispiele für Radargeräte in der zivilen Luftfahrt 499
Bahnsteuerungstechnik 501
Bahn Steuerungstechnik 501 Sicherungstechnik 504
Bauelemente der Sicherungstechnik 504 Systeme der Sicherungstechnik 505 Fahrwegsicherung 505
Signale 506 Weichen 507 Gleisfreimeldung 508 Fernsteuerung 508 Sicherung von Bahnübergängen 509 Zugbeeinflussung 509
Punktförmige Systeme 510 Linienförmige Systeme 510
Betriebsleittechnik 511
18
Stromversorgungen 513 Akkumulatoren 514 Zellen und Batterien 515 Versorgung mit Gleichstrom 517
Reiner Batteriebetrieb 517 Gemischter Betrieb mit Gleichrichtergerät und Batterie 517
Parallelbetrieb 517 Umschaltbetrieb 518 Ausgleichseinrichtung 518
Stromrichter 519 Zentrale Batterie mit dezentralem
Gleichstromumrichter 519
Versorgung mit Wechselstrom 520
Schaltnetzteile 520 Beispiel einer Überschlagsberechnung des Wirkungsgrads 522
Regeltechnik 523 Entwicklungstrends 526
Photovoltaik 527 Solarzellen als photovoltaische Energiewandler 527 Die Sonne als Lichtquelle 529 Photovoltaische Systeme 531
Systemkomponenten 532 Funktionsprinzip der Solarzelle 533 Verluste bei der Energiewandlung 535 Optimierung der Zellenkonstruktion 536 Optimierung der Lichtumwandlung 538 Zellenmaterial und Herstellungsverfahren 538 Lebensdauer von Solarzellen 539
Abkürzungsverzeichnis 540
Stichwortverzeichnis 559
19
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