Taschenbuch der Telekom Praxis 1992 3794905385

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taschenbuch der telekom

Heinz Pooch/Bernd Seiler

praxis 1992

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Kompetenz in der Nachrichtentechnik Gute Nachrichtenverbindungen sind eine wesentliche Voraussetzung für erfolgreiches Wirtschaften. Moderne Volkswirtschaften funktionieren nur dann reibungslos, wenn ungehindert kommuniziert werden kann, wenn Daten in Bruchteilen von Sekunden übertragen werden, wenn störungsfrei telefoniert werden kann, wenn sich Partner an verschiedenen Orten über Videokommunikation austauschen können. In der Nachrichtentechnik sind wir kompetent. Unsere Ingenieure und Techniker arbeiten mit Kollegen aus ganz Europa an zukunftsweisen-

den RACE-Projekten, und in der Lichtwellenleitertechnik ist bei uns aus der täglichen Praxis eine rechnergestützte Fertigung für GlasfaserSchmelzkoppler

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XVI

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taschenbuch telekom

29. Jahrganc

der

praxis

1992

Heinz Pooch / Bernd Seiler Herausgeber: Dipl-Ing. Heinz Pooch Redaktion:

Dipl-Ing. Bernd Seiler

Fachverlag Schiele & Schön GmbH Berlin

Herausgeber: Dipl.-Ing. Heinz Pooch, Nieder-Ramstädter Str. 186A, 6100 Darmstadt, 06151-44668 Verantwortlich für die Redaktion: Dipl.-Ing. Bernd Seiler, Eschenweg 6, 6101 Modautal 3, 06254-2958 Für die sachliche Richtigkeit der Beiträge sind die namentlich genannten Autoren verantwortlich, die auch spezielle Fragen nach Möglichkeit beantworten. Die Beiträge aus dem Bereich der DBPTELEKOM müssen nicht mit deren Ansichten übereinstimmen. Mitarbeiter des „taschenbuch der telekom praxis 1992“: Dipl.-Ing. Walter Bourdon, Murrhardter Str. 49, 7150 Backnang Dipl.-Ing. (FH) Rudolf Brandstädter, Zeisig-Weg 12, 8200 Rosenheim Dipl.-Ing. (FH) Manfred

Brunner, Zugspitzstr. 8, 8200 Rosenheim

Dipl.-Ing. Martin Diekmeier, Forsthausstr. 24, 6110 Dieburg Dipl.-Ing. Wolfram Geidel, Kelterweg 34, 7153 Weißach Dipl.-Ing. Peter Janeck, Liebigstr. 15, 6100 Darmstadt

im Tal

Dipl.-Ing. Erich Kampe, Max-Eyth-Str. 41, 6000 Frankfurt 61 Dipl.-Ing. Wolfgang Krüger, Kronprinz-Rupprecht-Str. 27, 8080 Fürstenfeldbruck

Dipl.-Ing. Josef Lang, Albinistr. 8, 6110 Dieburg Oberingenieur Günter Lange, Kelterstr. 43, 7159 Auenwald Dr. phil. nat. Peter List, Beethovenstr. 15, 6116 Eppertshausen Dipl.-Ing. Josef-Günter Neideck, Stresemannstr. 16, 7150 Backnang Dipl.-Ing. Burkhard Nobbe, Warnetalstr. 23A, 3220 Alfeld Dipl.-Ing. Ulrich Peisl, Jägerstr. 2, 8021 Straßlach Dr. Dipl.-Phys. Thomas Pfeiffer, Lenzkirchner Str. 5A, 7000 Stuttgart 80 Dipl.-Ing. Winfried Röker, Warnetalstr. 23A, 3220 Alfeld Dipl.-Ing. Christine Rösner, Bartningstr.

18, 6100 Darmstadt

Dipl.-Ing. Günter Schallert, Kranichsteiner Str. 82, 6100 Darmstadt Dipl.-Ing. Lothar Schmid, Eichhornstr. 3, 8000 München 70 Dipl.-Ing. Günter Schneeberger, Kreuzjochstr. 6, 8000 München 82 Dipl.-Ing. Wolfgang Teichmann, Am Krummacker 3, 6109 Mühltal 1 Dr. Dipl.-Phys. Gustav Veith, Münchinger Str., 7251 Hemmingen Dr. Dipl.-Phys. Berthold Wedding, Hebbelstr. 8, 7015 Korntal-Münchingen Dipl.-Ing. Bernd Zeuner, Carlo-Mierendorff-Str. 5, 6107 Reinheim 4 Für die in diesem Buch enthaltenen Angaben

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frei zur allgemeinen Benutzung im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung betrachtet werden. Die Verletzung dieser Rechte im Rahmen der geltenden Gesetze ist strafbar und verpflichtet zu Schadenersatz. ISBN 379490538-5 ISSN 0940-0311 © 1992 Fachverlag Schiele & Schön GmbH Markgrafenstr. 11, 1000 Berlin 61 Tel.-Sa.-Nr. Druck:

030/251

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Vorwort zum 29. Jahrgang Wir legen der interessierten Fachwelt den Jahrgang 1992 unseres bewährten Buches vor und hoffen auch dieses Mal auf ein positives Echo aus den Kollegenkreisen bei der DBP

Telekom und der Kommunikations-Industrie.

Wir waren wieder in der glücklichen Lage, für die von uns ausgewählten aktuellen Themen maßgebende Fachleute als Autoren gewinnen zu können und danken allen Beteiligten für ihre Mitarbeit. Verlag und Druckerei gilt ebenfalls unser Dank für die gute Zusammenarbeit.

Schwerpunkt dieses Jahrganges sind die für die Übertragungs- und Vermittlungstechnik gleichermaßen wesentlichen Themen „Synchrone Digitale Hierarchie“ und „Netzkno-

ten NKÜ Digitalen kurrenz auch die weiteren

2000“. Einen breiten Raum haben wir auch der Richtfunktechnik eingeräumt, die in harter Konzum Glasfaserkabel steht. Wichtige Themen sind Entwicklung des Fernsehens in der näheren und Zukunft und der Digitale terrestrische Hörfunk.

Wichtig für den schnellen Ausbau der Netze - auch in den neuen Bundesländern - sind die normierten Typengebäude und Typentürme, die nach dem neuesten Stand in einem ausführlichen Beitrag vorgestellt werden. Heinz Pooch und Bernd Seiler Darmstadt, im November

1991

Inhaltsverzeichnis Synchrone Digitale Hierarchie (Martin Diekmeier) ................2.000200220seennnsnsnennnenneneennnenennenn Die plesiochrone digitale Hierarchie ................................. Die neue synchrone digitale Hierarchie ............................ Das STM-1-Rahmensignal ............................enenennnen Die Einbindung der Nutzbitraten („Mapping“) ................. Bildung des STM-1-Signals mit unterschiedlicher Nutzlast-Struktur ................2ccessssssenessssnsssneennnnnnnenennnnnnnennn

13- 33 14 16 19 22 28

Der Netzknoten der Übertragungstechnik 2000 (NKU 2000)

(Christine Rösner und Bernd Zeuner) ................unesseeManagement-System ...............ussssssssssenssnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnn Objektorientierung .........ueseseeneessssseneneennnennnennnnennennee nennen Informationsmodell ........................0220esesesesssneenenssennneeenneenen Steuerungsschnittstellen .....................u00420220000B0000eneeenn onen

34—- 70 40 55 63 66

Synchrone Digitale Cross-Connectoren (SDXC) (Winfried Röker und Burkhard Nobbe)

............................

Funktionen und Leistungsmerkmale eines SDXC

71-

............

72

Funktions- und Referenzmodell...........................00020 020. Aufbau eines SDXC ..................cscessssennseesnesennnenennnnnnnennnnennnn

94

17 81

Glasfasertechnik im Teilnehmerbereich -

Pilotprojekt Leipzig

(Ulrich Peisl und Lothar Schmid) ..................u.2u2222 nenne

95-123

Systemüberblick .......................2uu000202200000snnennenennnneneneneenennnen

96

Evolution zum Breitband-ISDN .........................0.2200000.00...-

119

Faseroptische Verstärker: Funktion und Systemeinsatz (Gustav Veith, Thomas

Pfeiffer und Berthold Wedding)

Grundlagen und Funktionsweise optischer Verstärker... Der Erbium-dotierte Faserverstärker .................cce. Systemeinsatz optischer Verstärker ..............usseeeseeneeneen

6

.

124-147

125 131 139

SIEMENS Ob synchron oder plesiochron: Der K 4302 analysiert in beiden UÜbertragungssystemen D

Jittergenerator und Durchgangsmodulator In-Service-Monitor PDH-Bitfehlermesser und Analysator von 2-140 Mbit/s DJ Eingebauter Drucker, automatische, ereignisabhängige Protokollierung

O0

Die Entwicklung ist klar: Weg von plesiochronen, hin zu synchronen, digitalen Hierarchien. Aber nicht nur Netzbetreiber, auch Inbetriebsetzer und Servicetechniker müssen sich in der Umstellungsphase auf umfassende und zuverlässige Meßtechnik verlassen können. Der K 4302 analysiert deshalb sowohl in den neuen synchronen Hierarchien wie auch im herkömmlichen 2 - 140 Mbit/sBereich.

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DAB - Digitaler terrestrischer Hörfunk für mobilen Empfang (Günter Schneeberger) ............usssssesseeesesnnensennnnnsenensanennennnen Warum DAB nötig wird .............cccesesenssesseensssneenenenenennenen Die beiden technischen Probleme von DAB ....................... COFDM-Übertragungstechnik ..............eneeeennnnPraktische Ausführung des COFDM-Übertragungsverfahrens ............ssssesssesessessssnsnenennnensennnensnensnnnnnnenenennneenenn

Tonsignal-Multiplexbildung und Konfigurierbarkeit ...... Sendertechnik für DAB. ......................cuessssesensseseseenennneenennn Sendernetze für DAB ........................cesessseenssssenssenenenennnennn Erfahrungen und Einführungsstrategie ..................... Bündelfunk - Die Innovation

im Betriebsfunk

148-185 148 150 155 163 168 170 173 183

(Wolfgang Krüger) ..................22220u0sssnennnnenseennenennnnnennennnen Systemeigenschaften ...................u..02220sssnessenenneneneeennnnennenn Netzarchitektur ....................00csssssesssssenennessenenseenennennsnnen nenn Rufabläufe für die Dienste im System ..............cneneeneeeeen Funktechnische Rahmenbedingungen. .............................. Systemverfügbarkeit/Rückfallebenen. ............................... Teilnehmerverwaltung und Gebührenerfassung .............

186-211 188 192 203 205 209 210

Satellitenempfang - drittes Segment zur Versorgung mit mehr Ton- und Fernseh-Rundfunkprogrammen (Rudolf Brandstätter und Manfred Brunner) ................... TV-Versorgung über drei Wege ...............ccseeenseesnennenneenn Marktentwicklung Direktempfang .....................useseneeere Empfangstechnik .................csessesesssenenenennennenesenenennennennen Verteiltechnik ...............s02ss0sssssessssseesnnnnennnennonennennnenennennnnn

212-227 212 217 220 223

Entwicklungstendenzen im Digitalen Richtfunk (Autorenteam der Fa. ANT Nachrichtentechnik,) ............. Die synchrone Digitale Hierarchie im Richtfunk ............. Funktionseinheiten in heutigen Richtfunksystemen. ....... Realisierte Systeme .............cessesesssesssensnsssunnnesnnseneenennnnnenenn

228-273 231 234 261

Über die Funktionsweise standardisierter digitaler Bildübertragungssysteme für niedrige Bitraten

(Peter List) ................uuss22sneeesssssssnennsnnenenenennnnenennnenenennenenennen Grundlegende Verfahren der Datenreduktion .................. Standardisierte Digital-Codes für niedrige Datenraten .. Ausblick .................sessssesssseenensennssenennnnennnnennnnnnensenenne rennen

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Übertragungstechnische Grundproblematik .....................

Produktionsstandard .................2222222222sssBsnsnnennnnnenennensennen Übertragungsstandards ..........euenssesseeenenennnneeneeneneennennn Der europäische Produktionsstandard für HDTV ............ HDMAC -.der europäische Übertragungsstandard für HDTV ...............00uueseeeeeeneneeeeneneeeneneneennennenneeeneneneneensennnnnn Satellitenübertragung von HDMAEC ....................ceeeen Kabelübertragung ..................ss2220essessnesnessensensseneenseneneenenennn Ausblick ...........scesssssssneeenennsnenennnnnnnnennnnsneensnnnersnnennsssnnnsen

Die multifunktionale Datenumsetzer-Einrichtung ZD-A3/2 Gestaltung - Leistungsmerkmale Betriebsvarianten (Günter Schallert) ..................0000nnnennnnenennnnennnnnennnensnenn

Überblick ..........eseenessenenseeneeensnsneennnnnennennnnnnennnnnnnnnnennannnn

Die Funktionseinheiten der Datenumsetzer-Einrichtung ZD-A3/2 .....ccncneneneseeesnenennnnnennensnenesennennnnnensnneneenensssenen Die Funktionen der Datenumsetzer-Einrichtung ZD-A3/2 ........2ueneeeeeeeesesseeeseneeeenenenensenseneennennnnnennnnnenesnnssenensnnn Zusammenfassung - Ausblick ..................2cesssseseeneeeseenennn

312-353 314 316 318 320 324 339 343 349

354-387 354 356 369 386

Die Entwicklung der übertragungstechnischen Infrastruktur in den neuen Bundesländern (Peter Janeck) ..................22cccneaseaeeeseneenneneesnnnnnnnnnenenennenenenenn

Overlaynet2 ..........cuusecessesseeenenennennnnensnennennennnnnnnnnensenensnsnnnenn Netzplanung ..............ueessesssssssnsssssseneennennnnnnnnnnnennnnnennnnnnnnnenn Netzausbau mit Übertragungstechnik ..............ee.. Programme ..................224ssssssseneennnnnnnennnnnnennenennnennnnsssnnnsnenn Ausblick ................ususssssennnsennennnnnnnnnnnnnnnnnnenennnnsnnnnannnonnnenennnen

388-409 389 389 393 405 407

Bereitstellen von Übertragungswegen für das digitale Mobilfunknetz D2 (MMO) (Erich Kampe) ...............ssssesssesssseeennnnnnnennsnnnnssnnennnnnnnenennnn Allgemeines ................2sssssssssnenennensennnenenenenennnnnennnensnennnnnen Technik ...............ss.0222040sssesseeenennnnsenennnnnennnnonennennenennnnsanenen Organisation .......eeeeessssssessesennnnnsennnnnnnsnnennnssnnennnsnnnenssnsnennann Zusammenfassung ........essseeessesssnensenennnsnennnnnenennennenenennnsennen

410-422 410 414 419 421

10

Standardisierte Bauliche Anlagen des Fernmeldewesens bei der Deutschen Bundespost TELEKOM (Josef Lang) ...................22usssssessnennennennennnensenenennenennnennnnnnenn Fernsprechvermittlungstechnik ................... un Verstärkerstellen (VrSt) ...............2s0sssssnnenseeeeeeenenennennnnnnen Funktechnik ......................22sssssssseensnseneennenseneeneneneneennna nenn Fernmeldetypentürme (FMT) und andere Antennenträger (Atr) .....cesessseeesnssensnessnennnnnennnnesnnennennnnneensennensennensennn Zusammenfassung und Ausblick .....................seenneseenenn

423-481 426 440 443

Bezugsquellennachweis

483

der

Nachrichtentechnik

Firmenverzeichnis zum Anzeigenteil

........................

457 480

505-506

11

Schiele & Schön

Meßgeräte für die Nachrichtentechnik Band 1 Prof. Dr. Jurgen Sommer

Neue PCM-Meßgeräte

216 Seiten mit 111 Abbildungen und 5 Tabellen, kartoniert, DM 28ISBN 3 7949 0320 X Inzunehmendem Maße werden für die Übertragung

von Sprache und Musik und auch für die Ubermitt-

lung von Daten digital arbeitende Pulscode-Modu-

lationssysteme (PCM) eingesetzt. Auch die neuen Lichtleitfaser-Systeme, die ın den nächsten Jahren eingeführt werden, benutzen diese PCM-Technik. Die elektrischen und elektronischen Meßgeräte haben sich parallel zu den Nachrichtensystemen von einfachen Kontrollinstrumenten zu immer komplizierteren und genaueren Präzisionsmeßgeraten entwickelt. Das Buch „Neue PCM-Meßgeräte" - der erste Band der aktuellen Reihe „Meßgeräte für die Nachrichtentechnik“ — enthält eine zusam-

menfassende Darstellung der Meßmethoden, Meß-

verfahren und Meßgeräte, die bei der Entwicklung,

Installation

und

Wartung

der

neuartigen

Nachrichtenübertragungssysteme angewandt eingesetzt werden. Nach

einführenden

Betrachtungen

PCM-

und

über

Messen

Richtlinien)

werden

mit elektronischen Meßgeräten (mit Hinweisen auf

entsprechende

Normen

und

die zum Messen der bei PCM-Systemen sierenden analogen

interes-

und digitalen Größen verwen-

deten Meßgeräte in Konzept und Aufbau beschrieben. Um jedoch die Zweckmäßigkeit der Meßmetho-

den und Meßgeräte richtig verstehen zu können, wird darüberhinaus das Prinzip der PCM-Technik

ohne großen mathematischen Aufwand beschrie-

ben und der grundsätzliche Aufbau und die Arbeits-

weise eines PCM-Systems erläutert. Am Beispiel des deutschen PCM-30-Systems, das den CCIEmpfehlungen entspricht, werden einheiten und Baugruppen eines Systems behandelt.

12

die FunktionsBetriebs-PCM-

Fachverlag Schiele & Schon GmbH Markgrafenstraße 11 D-1000 Benın 61 Telefon (0 30) 2 51 60 29 Telex 181 470 sunds d

Synchrone Digitale Hierarchie

Synchrone Digitale Hierarchie Von Martin Diekmeier, Darmstadt Dipl.-Ing. Martin Diekmeier,

Jahrgang 1956, setzt sich im Referat N12 des FTZ mit Fragen der Technik von synchronen Netzknoten auseinander.

1 Einleitung Ein digitales Übertragungsnetz besteht aus mehreren Kom-

ponenten:

den Netzzugängen, an denen die übertragungstechnischen Kapazitäten zur Verfügung gestellt werden; den Übertragungswegen zum Transport der Daten sowie zur Verbindung der einzelnen Knoten untereinander und zur Anbindung der Netzzugänge an die Knoten; den übertragungstechnischen Knoten, in denen ein Routing von Übertragungswegen vorgenommen werden kann; bedarfsgerechter Recourcenplanung und -verwaltung zur wirtschaftlichen Auslegung des Netzes; Verfahren und Abläufe zum Betrieb und zur Unterhaltung des Netzes usw. Die Leistungsfähigkeit eines digitalen Übertragungsnetzes steigt mit der Kapazität und Anzahl der Übertragungsleitun-

gen zwischen den Knoten, der Flexibilität der Knoten selbst

sowie der Arten- und Variations-Vielfalt der zur Verfügung stehenden Netzzugänge.

13

Fachbeiträge So gesehen ist das digitale Übertragungsnetz der DBP-TELEKOM ein Netz von überwiegend plesiochronen Übertragungswegen mit richtungsabhängiger Kapazität. Die verwendete Technik ist konform zu den entsprechenden CCITT- Empfehlungen. Je nach erforderlicher Kapazität sind zwischen den Knoten Digitalsignal-Verbindungen der Bitraten 140 Mbit/s,

34 Mbit/s oder 2 Mbit/s realisiert. In den Netzknoten wird über

passende

Multiplexer

(DSMX

140/565,

DSMX

34/140,

DSMX 8/34, DSMX 2/8 etc.) für eine flexible Schaltung Digitalsignal-Verbindungen gesorgt. Eine Schwachstelle ser Knoten ist die zeitintensive, manuelle Rangierung Digitalsignalen über mechanische Verteiler sowie die wendige Handhabung plesiochroner Hierarchiesignale.

von dievon aufUm

diese Schwachstellen in Zukunft aufzuheben, ist es nötig, Knoten (Verstärkerstellen) mit elektronischen, fernsteuer-

baren Koppelfeldern aufzubauen und Übertragungsverfahren zu verwenden, die einen flexiblen Umgang mit Übertragungskapazitäten erlauben. 2 Die plesiochrone digitale Hierarchie

Der Aufbau des Multiplexsignals als plesiochrones System mit Taktanpassung der Kanalbitraten birgt einen entscheidenden Nachteil in sich; ein einfaches Einfügen bzw. Auskoppeln von z.B. 2-Mbit/s-Kanälen aus einem 140-Mbit/s-Rahmen ist nicht direkt möglich. Hierfür muß immer die vollständige Mux-Demux-Kette durchlaufen werden. Ausgehend von dem in Europa verwendeten 30-Kanal-PCMSystem

mit

2-Mbit/s-Ausgangsbitrate

sowie

dem

in

Nord-

amerika und Japan verbreiteten 24-Kanal-PCM-System mit 1,5-Mbit/s-Ausgangsbitrate entwickelten sich die HierarchieEbenen zwischen Europa, Nordamerika und Japan nicht gleichartig. Es entstanden unterschiedliche Strukturen in den plesiochronen Hierarchien (Tabelle 1, Bild 1). Jede Wirtschaftszone wählte eine, für die eigenen Belange optimale Stufung. 14

Synchrone Digitale Hierarchie Tabelle 1: Hierarchie-Ebenen von plesiochronen Digitalsignalen in verschiedenen Weltwirtschaftszonen Europa 2,048 8,448 34,368 139,264

Nordamerika 1,544 6,312 44,736 139,264

Japan 1,544 6,312 32,064 97,728

MUX 2/8 —— —

2Mbit/e

Mbit/s Mbit/s Mbit/s Mbit/s

uux 8734 I

ann

Mux 34/140

>

MUX 140/565 _—

365Mbit/e

140Mbit/s

MUX 45/140

1,5Mbit/s eMbiıh 45Mbit/s

_ı

140Mbit/s

Nordamerika MUX 1,376 1,5Mbil/s

Mux 6/32 I

6MbIL/e 45Mbit/s

uux 32/98 3aMbiv/e

Japan Bild 1: Struktur der schaftszonen

plesiochronen

Hierarchie

in

unterschiedlichen

Wirt-

15

Fachbeiträge Das Ergebnis waren drei differierende plesiochrone, hierarchische Strukturen mit nur geringen Gemeinsamkeiten. 3 Die neue synchrone digitale Hierarchie Um Mängel der plesiochronen Hierarchie zu kompensieren und ein möglichst global einheitliches Übertragungssystem einzuführen, wurde beim CCITT in der vergangenen Studienperiode die Synchrone Digitale Hierarchie spezifiziert. Die Bemühungen führten 1988 zur Beschreibung eines gerahmten Digitalsignals, das in der Lage war, alle bestehenden STM-1-Multiplexer mit Zugangs-Schnittstellen

Europa | Nordamerika

2Mbit/s 8Mbit/s 34Mbit/s 140Mbit/s 1,5Mbit/s

6Mbil/s ‚nun

——155Mbit/s

140Mbil/s 1,5Mbit/s 6Mbit/s 32Mbit/s 98Mbit/s

J a p an

Bild 2: Einheitliche Benutzung des STM-1-Carriers in allen Wirtschaftszonen

620Mbit/s

155Mbit/s

STM-16-Mux

16

4

x

x

155Mbit/s

STM-4-Mux

Bild 3: STM-n-Multiplexer

16

2,4Gbit/s

Synchrone Digitale Hierarchie Bitraten der bestehenden plesiochronen Hierarchie (USA, Europa, Japan) zu transportieren. Die Nutzlasten sind leicht ein- und auskoppelbar (Bild 2). Die Grundsignale sind durch einfache Verfahren zu höheren Übertragungsbitraten zusammenfaßbar (Bild 3), und es ist genügend Zusatzkapazität für Qualitätsmessungen während des Betriebs sowie für Fehlereingrenzung und Entstörung vorhanden. Das spezifizierte Rahmensignal nennt sich synchrones Transportmodul erster Ordnung (STM-1). Dieses 155,520-Mbit/sDigitalsignal kann man sich als Container vorstellen, den man wieder mit kleineren „Kisten“ unterschiedlicher Größe und Inhalts bestücken kann. Durch Kennzeichnung der einzelnen Container ist ein einfaches Entnehmen und Einfügen dieser „Transportbehälter“ unterschiedlicher Größe möglich.

Im Bild 4 sind die möglichen Kombinationen von beispielhaften Nutzlast-Bitraten für die Bildung von STM-n-Signal aufgeführt. Die Nutzlast-Bitraten wurden hier so gewählt, daß sie Bitraten der plesiochronen Hierarchie entsprechen. Es sind jedoch durchaus andere Bitraten denkbar. Notwendig ist dabei nur eine zugehörige Verpackungs- bzw. Mapping-Vorschrift in einen oder in eine Reihe verketteter Container. AU

vc

c-

7 7]

SIR EFE—“ x3

O8

23

’TMR !

Me: 1-4

24

16

24

7)

ak:

1 au Bild 4:

Diagramm

cu A

Hz

SIEH Shoe BEE

SHE

12

28415

kbivve

5

]2»

52,1

[5 ]28. 139264 5], 5 ]z».

Bart

Ki ii 08 I] aber

zur STM-1-Multiplexstruktur mit allen möglichen Varianten

17

Fachbeiträge Anhand die

der Komplexität des Diagramms

Probleme

erahnen,

die

zu

bewältigen

lassen sich schon sind,

wenn

alle

Möglichkeiten der STM-1-Rahmen- Zusammenstellungen in einem übertragungstechnischen Gerät unterstützt werden sollen. Aus diesem Grund haben sich die größten europäischen Telekom-Unternehmen bzw. Verwaltungen auf eine reduzierte Version geeinigt. 3.1 Die normierte STM-1-Multiplexstruktur Bild5 zeigt das reduzierte Diagramm. C1 (C11, C12) bis C4 sind dabei die zur Verfügung stehenden Nutzlastträger. Ihre Kapazität reicht z.B. aus, um darin Signale der bekannten plesiochronen Hierarchie sowohl in der europäischen als auch in der amerikanischen Stufung aufzunehmen. Dabei ggf. vorhandene Überkapazität wird hierbei durch feste Stopfstellen, eine notwendige Taktanpassung an die plesiochrone Nutzlast durch variable Stopfstellen im Container angeglichen. Die aufgeführten Multiplikatoren geben die Anzahl von Sub-Einheiten zur Bildung der jeweils höheren Ordnungsgruppen an.

[c+

| 139264 kblı/s

(447%) 45 kbit/s

Bild 5: Normierte STM-1-Multiplexstruktur

18

Synchrone Digitale Hierarchie 270 Spalten (Bytes) 261 Spalten {

79

-——-

[nn --

C_

——--

un

9 Zellen

mann nn

———

Payloadbereich

Bild 6:

Struktur eines STM-1-Rahmens

4 Das STM-1-Rahmensignal Das

STM-1-Rahmensignal

ist ein byteweise

strukturiertes,

digitales Signal mit einer Bitrate von 155,520 Mbit/s und verteiltem Synchronwort plus ergänzenden Zusatzkapazitäten. Aufgrund einer Rahmenwiederholrate von 125 us ergibt sich eine Rahmenlänge von 19440 bit. Einen ersten Eindruck von der Struktur des Rahmens erhält man bei einer Aufteilung der Rahmenbytes in neun Zeilen und 270 Spalten (Bild 6). Jetzt hebt sich der Bereich der ersten 9 Spalten deutlich hervor. In diesem Abschnitt von 9 mal 9 Byte, genannt Section Overhead (SOH), sind die Synchroninformation, diverse Zusatzkapazität und reservierte Bytes zusammengefaßt. Zusätzlich ist ein Platz für einen Zeiger vorhanden (gehört nicht zu Section-Overhead). Das Signal wird, mit Ausnahme der ersten Zeile im SOH, mittels eines gesetzten Scramblers bei der Übertragung ver-

würfelt. Daraus ergibt sich ein ausgewogenes zwischen logischen Einsen und Nullen. 4.1

Der STM-1-Section-Overhead

Verhältnis

(SOH)

Der in Bild 7 abgebildete Block von 9x9

Bytes zeigt den

STM-1-Section-Overhead inkl. Administration-Unit-Pointer-

19

Fachbeiträge r 2.

am

ai

FB

Jar [a

Bi DI

| -

a2 aaa

IN

Ei

Fi | x

D2

D3

—

IN]

-

8

x +

wm 3

AU-Pointer &

B2

|B2 | Kı

K2

oa

D4

DS

De

D? Die

Ds pn

Ds pn

5

zı

Bild 7:

|B2

|zı

|zı

|z2 | z2 | z2 | BI

Bedeutung

der

Al,

Sysohronwort

cı

A2

B1

Bytes:

STM-Kenner

Bit interloesved Parlıy Dienstkansl

D1-D3 »2 Kı, K2

Datenübertraguagskansi Bit interleaved Parlıy 24 automatische LeitungsBrestzscheltusng Datenüberiragungsıkanal

m

D4-D12

x

Anwenderkanal

nationale derzeit

X

X

8

Bl

weiter

Anwendung,

nicht

belegt

m

alle nicht

8

sind für zukünftige internationale Standardisierung reserviert.

markierten

Bytes

|

Struktur eines STM-1-Section-OÖverhead

Bereich (AU-Pointer). Der SOH wird der Nutzinformation (Payload-Container) hinzugefügt und beinhaltet Informationen

zur

Rahmensynchronisierung,

Betriebsinformationen,

Informationen zur Signalqualität und andere bedientechnische Funktionen. Dieser Overhead läßt sich weiter zerlegen. Die ersten drei Zeilen bilden den Regenerator-SectionOverhead (RSOH), der in jeder Regeneratorfunktion eines STM-n-Übertragungsnetzes

terminiert und bearbeitet wird.

In der 4. Zeile ist Platz für Administrative- Unit-Pointer (AU-Pointer), auf deren Nutzung später näher eingegangen wird. Die restlichen 5 x 9 Byte bilden den Multiplexer-Section-Overhead (MSOH). Dessen Informationsinhalt wird transparent über die Regenerator-Abschnitte geführt und erst in der Endstelle terminiert, in der das STM-1-Signal aufgelöst wird. 4.1.1 Der Regenerator-Section-Overhead (RSOH) Der RSOH setzt sich aus den Zeilen 1-3 des SOH zusammen. Die angegebenen Bezeichnungen haben folgende Bedeutung: 20

Synchrone Digitale Hierarchie Al A2 Cl

Synchron-Byte Synchron-Byte STM Kenner

Bl

BIP-8

Ei

Dienstkanal

F1

Anwender-Kanal

D1-D3

x

Datenüber-

tragungskanal national use

Inhalt 11110110 Inhalt 00101000 Kennzeichnet den Platz eines STM1-Rahmens in einem STM-n-Signal. Bit interleaved Parity 8 Code mit gerader Parität. Die BIP-8 wird über alle Bits des vorhergehenden STM-n-Rahmens nach dem Scramblen gebildet und in das Byte Bl des momentanen Rahmens vor dem Scramblen eingesetzt. Die BIP-8 wird für die Regenerator-Abschnitts-Fehlerkontrolle genutzt und in jeder Regeneratorfunktion neu berechnet. Dieses Byte kann für einen RSOHDienstkanal für Sprache genutzt werden. Ein Zugriff in jedem Regenerator ist möglich. Reserviert

für

Anwender,

z.B.

Netzkoordinator. 192 kbit/s Data- CommunicationChannel (DCC) innerhalb eines Regeneratorabschnitts. Die Bits sind für noch nicht näher festgelegte nationale Anwendungen reserviert. Die mit *) versehenen Bytes werden, wie auch die übrigen Bytes der ersten Zeile, bei der

Übertragung eines STM-1-Signals nicht mit verscrambled.

Der MSOH setzt sich aus den Zeilen 5-9 des SOH zusammen. Die angegebenen Bezeichnungen haben folgende Bedeutung: 21

Fachbeiträge B2

BIP-24

Bit interleaved Parity 24 Code mit ge-

rader Parität. Die BIP-24 wird über alle Bits des vorhergehenden STM-n-

Rahmens,

K1,K2

APS

D4-D12

Datenübertragungskanal

Z1,22

E2

Steuerkanal

Frei

Dienstkanal

Anmerkung:

mit

Ausnahme

der

ersten

drei Zeilen des SOH, gebildet und in die Bytes B2 des momentanen Rahmens vor dem Scramblen eingesetzt. Die BIP-2 wird für die MultiplexerAbschnitts-Fehlerkontrolle genutzt und in den Regeneratorfunktionen transparent durchgereicht. für

automatische

Lei-

tungsersatzschaltung (automatic protection switch). 576-kbit/s-Data-CommunicationChannel DCC innerhalb eines Multiplexer-Abschnitts. Reservierte Bits, deren Funktion

der-

zeit noch nicht festgelegt wurde. Dieses Byte kann für einen MSOHDienstkanal für Sprache genutzt werden. Ein Zugriff an den Enden eines Multiplex-Abschnitts ist möglich.

Alle im SOH nicht näher bezeichneten Bytes sind für eine spätere internationale Standardisierung reserviert

5 Die Einbindung der Nutzbitraten („Mapping“)

Das Bild 6 zur Struktur des STM-1-Rahmens hat schon einen Hinweis darauf gegeben, wie ein oder mehrere Nutzsignale zu einem STM-1-Signal zusammengefaßt werden können. Die eigentliche Transportkapazität nennt sich Container. Man kann zwischen vier Containerhaupttypen C-n (n=1-4) 22

Synchrone Digitale Hierarchie unterschiedlicher Kapazität wählen. Für den überwiegenden Teil der Digitalsignale der plesiochronen Hierarchien existieren Empfehlungen bezüglich des Verpackens dieser Bitraten in entsprechende Containerkapazität. Ergänzt man diese Container noch durch eine Zusatzinformation, dem sog. PathOverhead (POH), so erhält man die virtuellen Container

(VC-n). Diese VC-n dienen als Grundlage des hier beschriebenen Transportsystems. Sie gliedern sich in die sog. Lower Order VC’s (VC-1, VC-2) und Higher Order VC’s (VC-3, VC-4). Diese VC’s sind es, die, in unterschiedlichen Konstellationen

kombiniert, letztendlich jedes STM1-Signal ausmachen. Der folgende Text beschreibt eine Auswahl von unterschiedlichen VC-Typen. 5.1 Der VC-4 Der größte zur Verfügung stehende VC ist der VC-4 mit 2349 Bytes pro Rahmen (Bild 8). Die Übertragungskapazität, die er über den C-4 (2340 Bytes pro Rahmen) zur Verfügung

Byte

u

-

C-4

Beschreibung Ji B

der

Path Trace Bit Interloaved 2 Signal Label

en

261

Bytes

-

een,

e—— 9 Zeilen —e|

Lee... 41

Payloadbereich

POH-Bytes: Parity

G1 Bi

Path Status User Channel Multifreme Kenner

23-275

zukünftige nationale Anwendung

Bild 8: Virtueller Container vom Typ 4 (VC-4)

23

Fachbeiträge stellt, beträgt 149,760 Mbit/s. Sie ist damit völlig ausreichend, um z.B. ein 140-Mbit/s-Signal (139,264 Mbit/s) darin

zu transportieren. Der VC-4 enthält einen sog. Path-Overhead (POH) von 9 Bytes, die für folgende Verwendung reserviert sind: J1

: Path trace

B3

: Path-BIP-8

C2

: Signallabel

Gl

: Path status

F2

: Pathuserchannel

H4

: MultiframeIndikator

23-25:

24

Spare

Zyklisch übertragener 64-ByteString, durch den die Möglichkeit einer Verbindungskennzeichnung gegeben ist. Bit interleaved Parity zur Überprüfung der Qualität der VC-4Verbindung von der Quelle bis zur Senke. Kennzeichnet die Zusammensetzung eines VC-4 (VC-3). Von den 256 Möglichkeiten sind derzeit erst zwei definiert: 0 = unbelegt, 1 = belegt.

Dieses Byte ermöglicht die Über-

wachung des Verbindungszustands von einem Punkt aus in beide Richtungen. Gl enthält einen 4 Bit langen „Far-EndBlock-Error“ (FEBE)-Bereich und einen 1 Bit breiten „FarEnd-Receive-Failure* (FERF)Bereich. 64-kbit/s-Kanal

für

Kommuni-

kationsanwendungen zwischen Path-Elementen. Allgemeiner Überrahmen-/Mehrfachrahmen-Indikator Zur

Zeit

nicht

definiert,

künftige Anwendungen hen.

für zu-

vorgese-

Synchrone Digitale Hierarchie 5.2

Der VC-3

Der nächst kleinere VC ist mit 765 Bytes pro Rahmen der VC-

3 (Bild 9). Die Übertragungskapazität, die er über den C-3 (756 Bytes pro Rahmen) zur Verfügung stellt, beträgt 48,384

Mbit/s. Er ist damit in der Lage, 45-Mbit/s-Signale (44,736 Mbit/s), wie sie in Nordamerika verwendet werden, darin zu

transportieren (zum Transport eines 34,368-Mbit/s-Signal existiert ebenfalls eine Mapping-Methode). Jeder VC-3 enthält einen POH (inhaltlich identisch mit dem VC-4-OH). une

Bytes

7

——

C=-3 Payloadbereich

9 Zeilen —e

A

Beschreibung Ji B3 C2

der

Paik Trace Bit interlesved Signal Label

POH-Bytes: Parity

Gi F2 H4

Path Status User Channel Multiframe Kenner

Z3-Z3

zukünftige nationale Anwendung

Bild 9: Virtueller Container vom Typ 3 (VC-3)

5.3 Der VC-2 Die Übertragungskapazität, die der VC-2 (108 Bytes pro Rahmen) über den C-2 (107 Bytes pro Rahmen) zur Verfügung stellt, beträgt 6,848 Mbit/s (siehe Bild 10). Damit kann ein 6-Mbit/s-Signal (6,312 Mbit/s) der amerikanischen Hierarchie transportiert werden. Der POH hat bei VC-2 (und VC1) nur eine Größe von 1 Byte, das sich wie folgt untergliedern läßt: 25

Fachbeiträge

= €

5 ie

5

25 “

=

=

Du

.

[

EN

8, ie:

3:

Iälelel

& lel

za,

2

...

Byte

12

Bytes

77

| =

C-2 Payloadbereich

|

$

E |

VC-2-POH-Byte

Bild 10:

Virtueller Container vom Typ 2 (VC-2)

Bit1-2:

BIP-2

Bit3 : Bit4 : Pathtrace Bit5-7 : Signallabel Bit8

:

FERF

13 Bit-interleaved-Parity zur Fehlerüberwachung im VC. FEBE. Verbindungsüberprüfung. Kennzeichnung des VC-Inhalts. „Far-End-Receive-Failure“

dung.

Rückmel-

5.4 Der VC-1 Der VC-1 wird nochmals untergliedert in: Einen VC-12 mit 35 Bytes pro Rahmen und damit, bei 32 +/-0,25 Bytes Payload- Kapazität, einer Nutzkapazität von 2048 +/-2 kbit/s (plesiochrone 2.048-Mbit/s- Signale sind transportierbar (Maximalkapazität 2240 kbit/s); einen VC-11 mit 26 Bytes pro Rahmen und damit, bei 24,09 bis 24,15 Bytes Payload-Kapazität, einer Nutzkapazität von 26

Synchrone Digitale Hierarchie

> Bi

r

=

&

u

=

m

>

>

re:

5

223.5 8 s Mo ysou.S 2aoa” 3

| m lalıel

VC-ı

Bild 11:

1,542

ln

To

> ®

gr

wo

@

m

oo

a:

mM;

|

5 ©

Ag

12

a

8

I]

a

"

wen

o

a

&

-

R

POH-Byte

Virtueller Container vom TYP

Mbit/s

bis

1,5456

1(VC-])

Mbit/s

(plesiochrone

1,544-Mbit/s-

Signale sind transportierbar (Maximalkapazität 1600 kbit/s). Bild 11 zeigt die Struktur eines VC-12. Speziell bei dem „Mapping“, d.h. dem Verpacken von 1,5- bzw. 2-Mbit/s-Signalen in VC-1 Container, muß man zwischen je drei erlaubten Möglichkeiten des Verpackens unterscheiden, dem asynchronen (plesiochronen), bitsynchronen oder bytesynchronen Mapping. Dadurch,

daß

auf dieser

Ebene

der Nutzbitrate

möglicher-

weise mit synchronisierten 1,5- oder 2-Mbit/s-Signalen gearbeitet wird (z.B. bei digitaler Vermittlungstechnik), kann hier oft auf eine Taktanpassung beim Mapping verzichtet werden. Bei bytesynchronem Mapping ist weiterhin zusätzlich die Möglichkeit eines sog. “Locked Modes” gegeben. Hierbei werden die 1,5- bzw. 2-Mbit/s-Signale rahmenweise in das STM-

Signal (VC-12) eingefügt.

27

Fachbeiträge Dabei ergibt sich eine feste Zuordnung zwischen Byte-Position im STM-1-Signal und 64-kbit/s-Kanal-Nummer des Zugangssignals. 6 Bildung des STM-1-Signals Nutzlast-Struktur

mit

unterschiedlicher

Wurde bisher das Einpacken der Nutzbitraten (Payload) in virtuelle Container grob umrissen,sollen nun die Möglichkeiten der Zusammenstellung einzelner VC zu einem STM-1Signal beschrieben werden. Dazu vorab eine Erläuterung der im weiteren Verlauf des Textes benutzten Begriffe: C-n

Container

VC-n

Virtual Container (n=1,2,3,4)

TU-n

TU-Ptr

TUG-n

28

(n=1,2,3,4)

Bezeichnung für eine benutzte Transportkapazität.

Der VC beschreibt einen Container mit dem zugehörigen Overhead. Tributary Unit (n=1,2,3) Der Begriff TU wird benutzt, um die Beziehungen zwischen den Transportebenen höherer und niedriger Ordnung beschreiben zu können. Eine TU besteht aus einer Informationsnutzlast (dem VC niedriger Ordnung) und einem TU-Pointer. Der TU-Pointer beschreibt die Position des Nutzlast-Rahmenbeginns relativ zum Beginn des übergeordneten VC’s, in welchem diese Nutzlast sich befindet. Der TU-Pointer hat eine definierte Position, bezogen auf den POH des übergeordneten VC’s. Tributary Unit Group (n=2,3) — Eine TUG-2 besteht aus einer einheitlichen Zusammenstellung (byteweises verschachteln) von (3) gleichen TU-1’en oder aus einer TU-2. — Eine TUG-3 besteht aus einer einheitlichen Zusammenstellung (byteweises verschachteln) von (7) gleichen TUG-2’en oder aus einer TU-3.

Synchrone Digitale Hierarchie AU

AU-Ptr

Administration Unit Der Begriff AU wird benutzt, um die Abhängigkeiten zwischen den Transportebenen höherer Ordnung und dem Transportsystem selbst (STM-n) beschreiben zu können. Eine AU besteht aus einer Informationsnutzlast (dem VC höherer Ordnung) und dem AU-Pointer. Der AU-Pointer beschreibt den Abstand des Nutzlast-Rahmenbeginns relativ zum Beginn des STMn-Rahmenbeginns (genauer des Multiplex- SectionRahmenbeginns).

Es lassen sich somit über AU- und TU-Pointer innerhalb eines STM-1-Rahmens alle Nutzlast-Container lokalisieren.

STM-1

mit

einem

RSOH

Au-Polauert

MSOH

AU-4

u

| _

3

u

|5

vc-4

e| ‘

[ve-4 FOH | [aus Pr HA

[Au]

on Bild 12:

| TA

LITE CA

04,

Wa

TOT

vc-4 _

Jau-4

N‘:

men

Multiplexmethode von C-4 auf STM-1 über AU-4

29

Fachbeiträge —

Der AU-4 besteht aus einen VC-4 und einem AU-Pointer,

-

Rahmen beschreibt. Der AU-3 besteht aus einen VC-3 und einem AU-Pointer,

der die Phasenbeziehung zwischen dem VC und STM-n-

der die Phasenbeziehung zwischen dem VC und STM-n-

Rahmen beschreibt. 8TM-1

mit

RSOH

Roeimiert

MSOH

einem

AU-4

der

TU-3'n

|

|3

[8

3 ß

enthält

En VC-4

000: TU-Polmter VC-3

AU-4

30

vc-3

U TTTN

STM-ı

Pır

sonl "ne Bild 13:

ve-sron|. ..c3 _.

Bildung eines STM-1-Rahmens mit VC-3 in einem VC-4

Synchrone Digitale Hierarchie AUG

Administration Unit Group

Eine oder mehrere AU’s, die fest definierte Positio-

nen in einer STM-Nutzlast belegen, nennt man Administration Unit Group (AUG). Eine AUG besteht aus einer gleichmäßigen byteweise verschachtelten Zusammenstellung von AU-3’en oder einem AU-4.

In den folgenden Beispielen tauchen die aufgeführten Begriffe Tributary-Unit (TU), Tributary- Unit-Group (TUG), Administration-Unit (AU) und Administration- Unit-Group (AUG) wieder auf. Da der Multiplexweg über die AUG-3 im europäischen Raum keine Anwendung findet, wird im folgenden Text nicht weiter auf diese Variante eingegangen. 6.1 Bildung eines STM-1-Signals mit einem VC-4-Container Das Bild 12 zeigt, wie eine maximale Nutzlast in das STM-1Format gebracht wird. Der breitbandige C-4-Container wird durch den VC-4 POH zum VC-4 geformt. Auf diesem VC-4 zeigt ein AU-4-Pointer, die AUG ist somit gebildet. Durch Ergänzen eines SOH erhält man das STM-1-Signal. Der im Bildungsdiagramm verwendete Pfeil soll die logische Beziehung zwischen Pointer und VC verdeutlichen. Die gestrichelte Linie symbolisiert die physikalische (Phasen-) Beziehung. 6.2 Bildung eines STM-1-Rahmens VC-4

mit VC-3

in einem

Die Nutzlast C-3, die durch Ergänzung des VC-3-POH

VC-3 wird, bildet zusammen

zum

mit den zwei anderen VC-3 und

den zugehörigen TU-3-Pointern drei TUG-3. Die TUG-3 werden byteweise verschachtelt und ergänzt durch feste Stopfstellen sowie einem VC-4-POH zum VC-4. Durch Zufügen des

AU-4-Pointers

erhält man

die AU-4,

die als AUG

SOH ergänzt, das STM-1-Signal bildet (Bild 13).

durch den

3l

Fachbeiträge 6.3 Bildung nern

eines

STM-1-Rahmens

mit

VC-1-Contai-

Ausgehend von einem C-1-Container erhält man durch Ergänzung des Overhead den VC-1. Auf den Beginn dieses VC-1 zeigt ein zugeordneter TU-1-Pointer.Die Kombination nennt sich TU-1. In einer übergeordneten TUG-2 werden nun eine Anzahl von TU-1 (also VC-1’en mit zugeordneten TU-1-PoinSTM-I-Rehmen

mit

einem

AU-4

der

TU's

VC=-4

Path

Overheoasd

RSOH

o:

Bild 14:

32

TU-Poister

Bildung eines STM-1-Rahmens mit VC-1-Containern

enthält

Synchrone Digitale Hierarchie tern) zusammengefaßt. Die entstandenen TUG-2 bilden in Ihrer Zusammenfassung eine TUG-3. Die Zusammenfassung von TUG-3 plus einem VC-4 Path-Overhead ergibt einen VC-4. Der zugehörige, auf den Beginn des VC-4 zeigende AU-4-Pointer ergänzt das Gebilde zur AUG, dem nun noch ein SOH zugefügt werden muß, um einen STM-1-Rahmen zu erhalten. 7 Ausblick

Die synchrone digitale Hierarchie bietet eine Chance zur Gestaltung eines leistungsfähigen und flexiblen zukünftigen Übertragungsnetzes. Aufgrund der variabel nutzbaren Transportkapazität, verbunden mit den einfachen „Drop- und Insert-“ Möglichkeiten, und im Zusammenspiel mit in der Aufbauphase befindlichen Netzmanagement-Systemen wird es die Grundlage für die marktgerechte Bereitstellung von Telekommunikations-Recourcen bilden können. 8 Literaturverzeichnis [1J) CCITT Blue Book, Volume III - Fascicle III.4, „General aspects of digital transmission systems; Terminal equipments“ Recommendations G.700G.795 /Genf 1989. [2] Report R33, CCITT study group XVIII, Recommendations king party XV111//7 (digital Hierarchies) /Juni 1990/.

drafted by wor-

33

Fachbeiträge

.. Der Netzknoten der Übertragungstechnik 2000 (NKU 2000) Von Christine Rösner und Bernd Zeuner Dipl.-Ing. Christine Rösner, Jahrgang 1964, und Dipl-Ing. Bernd Zeuner, Jahrgang 1963, sind im FTZ-Referat N12 mit der Konzeptgestaltung für die Steuerung von Netzknoten beauftragt.

1 Einleitung

Das derzeitige Übertragungsnetz der DBP TELEKOM stellt ein starres Netz dar, das auf statischen Multiplexeinrichtungen und mechanischen Rangierverteilern basiert. Die Netzknoten dienen der richtungsabhängigen Verteilung der Verkehrströme und werden mit Hilfe der jeweiligen Übertragungssysteme (Koaxial-, Kupfer- und Glasfasersysteme sowie Richtfunk- und Satellitensysteme) verbunden. Im Netz der DBP TELEKOM

werden vorwiegend die in den

Bildern 1 und 2 dargestellten analogen und digitalen Über-

tragungswege betrieben, die sich in ihren Bandbreiten bzw. Bitraten internationalen Standards anpassen. In den Netzknoten sind zum einen Durchschaltungen von Verbindungen in festgelegten Hierarchieebenen und zum anderen flexible Rangiermöglichkeiten gegeben. Die vorhandenen Möglichkeiten führen zwangsläufig zu einem stark vermaschten und 34

NKÜ 2000 komplexen Übertragungsnetz. Zudem ist in den letzten Jahren eine stetige Zunahme des Verkehrs im Netz sowohl durch wachsenden Fernsprechverkehr als auch durch ein erweitertes Diensteangebot erkennbar, so daß die in einer modernen Welt ständig wachsenden Anforderungen auch im Übertragungsnetz ihren Niederschlag finden müssen. Schlagwörter wie Flexibilität und Betriebskomfort werden im Zusammenhang mit der Konzeption des Netzknotens der Übertragungstechnik 2000 (NKU 2000) genannt. Es lassen sich viele Beispiele nennen, die diese Schlagwörter mit Leben füllen: -

Erhöhung des Füllgrades von hochratigen Übertragungs-

-

Flexiblere Beschaltung des Übertragungsnetzes.

—

Schnellere Reaktion auf Kundenwünsche von Leitungen.

—

Schnelles Ersatzschalten im Störungsfall.

—

Flexible Gateway-Funktion zwischen plesiochroner synchroner digitalen Hierarchie (PDH und SDH).

-

Kontinuierliche Überwachung der Digitalsignale.

—

Reduzierter Aufwand bei der Amtsverkabelung.

systemen.

und

zur Schaltung

und

Qualitätsbewertung

— Automatische Gerätebestandserfassung. — Wegfall der bei PDH üblichen Multiplexstufen. Durch die Einführung der SDH wurde, im Gegensatz zur heutigen plesiochronen Hierarchie, die Möglichkeit geschaffen, ohne stufenweise Zerlegung des jeweiligen Signals direkt auf ein Teilsignal zugreifen zu können (vgl. Artikel 35

adeıyıaqydey

awa3sÄg-gL :T PpI!d

98

Der bausteinweise Aufbau der

TF-Systeme:

bei den Breitbandsystemen ist der Aufbau über Tertiärgruppen dargestellt.

Die eingeklammerten Ziffern, z.B.

(11 X), bedeuten jeweils die Anzahl der Geräteeinsätze.

NF- Signale (300 bisl 3400

(Sendeseite) a

G-PG 60 bis 108 kHz

6-54/

System 212

vo zo vn

‚ (Kabel und/oder Richtiunk)

:

212

60-108 -IUD DU

m;

v24

6-08

12

nn _

Ar

G-5SG 312 bis 552 kHz

1

4

.

|

zwv

|

|

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(Emplangsseite)

4] 1

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+34 zuv

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6-300

_

12

v132 F

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RF

vı32 | (1)

1 .

1m

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Jrm324

6-52;

1. |

I

System m

2

|

312-552

260

:

(300bi 3400 Hz)

+,

| |

12-252/

m alleher

. NF-Sionale

Multiplexteil i

Streckeneinrichtun g

Multiplexteil

Hz)

+1

---_]|FM132/

7...

(2)

1

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132

|va |zw | v7

|Iv32

| G-TG 812 bis 2044 kHz 1

=!

300 E

IA v9oo | (12)ı] 900

== 300

Ku 75%)

> +- (12) | voo0

=F 900

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+ (12) =

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En Jim

1

1

59684

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| EV |

10800

EV

| KU

Kansiumsetzer

IGU

NF

Nusdertiequen:

UN

G-SG Grund: Setundargtuppe G.IG _ Geund. Tertärgruppe

OGU SGU

Quansrgruppenumseizer Setundsrgruppenumsetzer

“

Grund- Oueragruppe

PGU

Pramssgruppenumsetzer

Tr:

-

=

G-PG _ Grund- Prmssgruppe

6-06

LE

=F 3600

zwv

.

12)

10800

V10800

Terlärgeuppenumsstzer

_ Iwschenversiscker

Frequanzangsbe entspricht CCITT- Plan 1 V1800 setzt sch aus 2 Ovartargrunpen ım Bereich 316 bu: 8204 kHz zusammen

0002 IMN

3600

V10800 | 12)

| v2700

2700

a3gıyoqydeg

BE

'zPpLıd awa3sässdundenusgn-sa

Aufbau der Digitalsignal-Übertragungssysteme

Anzahl der

Modulations-

NF-Signale (300 bis 3400 Hz)

so |

|

ı

Leitungsausrüstung

und Multiplexteil (Sendeseite)

-Jpcmx |

1350

2

LE2

/

N

|

ı | ORs8 7200 |ı | DRS2x8 750015000

|

|

i

| PcMx} [osmx Fr Josmx |

|

8:34 (1x)

|

|

|

+4

| Y

ken -[Rr KA IWL

A

Les

L—-——

\

ORS34 1900 DRS34:13000

| DRS34 15000

Anzahl der

und Multiplexteil {Empfangsseite)

Tzwzl. | |

1800

00

MOM | iJun 120 | son N;

BE

5

7500 | ORS2x2 15000

|

:|130 17728 480 | (zoy-Fc6r) | fan) a:

|

i | ORS2 7200

|

10 F

Modulations-

und Digital-Richtfunk

LE2

|

100

3400 Hz)

ı# ı

|? 4

ORS2; 7200

NF-Signale (300 bis

35]

7500 DRS 2x 2715000 1800

|

| DRSE7200 |: .__ T ! - 60) | 120 750° [1 ORS2x8.15000

———

[1834

(en

ORssann 17 DRS 34/13000

DRS 34715000

|

120

a ı +

]

Ne:

i (30) | 480 490

'

1920

Ä

140,565 |

7680 Hierarchieebene 2Mbit/s

8Mbit/s

34Mbit/s

140 Mbıt’s

| Kim

KX DS DRS DSMX LE LWL MStD _ NF PCM-Ton

Datensignale 64 kbiVs Tonsignale

6&

|

Mit einem Teilnehmersystem (z.B. PCM30-S) ısı es möglıch digıtalisıerte Fernsprechsignale zwischen Teilnehmer und Digitalvermittiung zu übertragen

L

!

T

565 Mbıys

Alternativ anschkeßbar an der Schninstelle:

sa IS kH2 oder 10x 7kHz

mm lEsss

PCMX SY ZWR

Koaxiale Leitung Digitalsıgnal Drgita'sıgnat-Richttunksysiern Digitalsıgnal-Multiplexgerät Leitungsendgerät Lichtwellenleiter Mono- und Stereo-Digitalsigrale Niederfrequenzsignal PCM-Tonkanalsystem für Monound Stereo-Digitalsignale _PCM-Multiplexgerät Symmetrische Leitung Zwischenregenerator

0002 IMN

DSMX

so) 1920 t 1920

Fachbeiträge „Synchrone Digitale Hierarchie* von Martin Diekmeier, Seite 13ff.). Dieses international genormte Verfahren zur Bildung von 155-Mbit/s-Signalen aus Einzelkanälen der europäischen und amerikanischen PDH-Hierarchie sowie die Einführung von Cross-Connect-Systemen zur schnellen, fle-

xiblen Umschaltung bilden die Basis für den NKÜ 2000.

Der Netzknoten der Übertragungstechnik 2000 zeigt, daß Cross-Connect-Systeme in der Lage sind, die gesamte Hierarchie der Multiplex-Systeme zu ersetzen sowie auf Grund der Möglichkeiten der SDH-Technik, alle in der Welt genormten Bitraten zu übertragen. Neben der Schaltfunktion des CrossConnects besitzt der Netzknoten jedoch zusätzlich eine Überwachungs- und Steuerungsfunktion. Somit wird die Abkehr vom bestehenden starren Netz zum künftigen flexiblen Netz ermöglicht. 2 Management-System Das Management-System des NKÜU 2000 übernimmt die Aufgabe der Steuerung, Fehlereingrenzung und Überwachnung und muß zu deren Erfüllung den nachfolgend genannten Anforderungen genügen: —

Das Management-System des Netzknotens steht in einer bestehenden Management-Hierarchie und muß dem übergeordneten System (Operating System OS) die geeigneten Schnittstellen zur Verfügung stellen.

—

Das Management-System verwaltet die netzknoteninternen Ressourcen.

—

Inbetriebnahme und Erweiterung des Netzknotens werden vom Management-System des NKU 2000 unterstützt.

—

Qualitätsaussagen der über den Netzknoten geführten Digitalsignale sind „In-Service“ möglich.

40

NKÜ 2000 — Es muß eine schnelle Alarmierung im Fehlerfall erfolgen. — Die lokale Steuerung erfolgt über eine Bedienstation in unmittelbarer Nähe des Netzknotens oder über eine abgesetzte Bedienstation mit Hilfe einer komfortablen graphischen Bedienoberfläche. 2.1

Network View

Bei CCITT ist eine Empfehlung (G.sna) in Entwicklung, die die Architektur eines Kommunikationsnetzes beschreibt. Diese Empfehlung basiert auf der neuen synchronen digitalen Hierarchie (SDH); doch viele Prinzipien lassen sich auch auf die derzeitige plesiochrone digitale Hierarchie (PDH) übertragen. Das Kommunikationsnetz wird hier aus Sicht des Informationstransports von Punkt zu Punkt betrachtet. CCITT betrachtet das Netz „top down“, d.h., es geht von einem internationalen weltumspannenden Netz aus und verfeinert die Sicht stufenweise. Diese Stufen kann man sich folgendermaßen vorstellen: Das europäische Netz ist ein Teilnetz des weltumspannenden Netzes und beinhaltet wiederum

viele nationale Teilnetze, z.B. das der DBP

TELEKOM.

Das deutsche Teilnetz läßt sich nochmals in regionale Teilnetze aufteilen. Ein regionales Teilnetz besteht dann aus den elementaren Koppelfeldern und den dazwischenliegenden Connections. Diese Struktur der Netzwerksicht wird als iterative Netzwerkarchitektur bezeichnet (Bild 3). Um das Bild leichter verstehen zu können, betrachten wir es von unten nach oben anhand eines Beispiels. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, daß mit bekannten Analogien aus der derzeitigen „Netzwelt“ begonnen werden kann.

Ein Unternehmen in Portugal benötigt eine Digitalsignalverbindung (DSV) zu einem Unternehmen in Finnland. 41

Fachbeiträge Layer network \

AP

«SS

Ancms point

cp «OS

Connsaion point

TIcP >

Terminstion connention point

Bild 3. Layer network

Die DSV wird in der G.sna-Terminologie als Trail bezeichnet. Dieser Trail wird von Frankreich kommend durch das Netz der DBP TELEKOM bis nach Finnland durchgeschaltet. Der Netzknoten in Saarbrücken erhält das Signal an einem 42

NKÜ 2000 Connection Point und schaltet es in seinem Koppelfeld auf eine Digitalsignalgrundleitung (DSG!l), die an einem anderen Connection Point des Koppelfeldes beginnt, durch. Die Durchschaltung im Koppelfeld des Netzknotens wird als Subnetwork Connection bezeichnet. Die DSGl zum nächsten Netzknoten in Frankfurt stellt eine Link Connection dar. Der Wechsel von Subnetwork Connections und Link Connections setzt sich durch das ganze Netz fort. Am Connection Point hinter der Subnetwork Connection des Netzknotens in Hamburg beginnt die Link Connection nach Finnland. Alle Subnetwork Connections und Link Connections durch das Netz der Telekom werden zusammen in der nächsthöheren Schicht (der europäischen Sicht des Netzes) durch eine Subnetwork Connection dargestellt. In dieser Schicht wird das gesamte Telekom-Netz als Teilnetz (Subnetwork) betrachtet. Auch hier folgen, genau wie in der darunterliegenden Schicht, Subnetwork Connections und Link Connections aufeinander. Der Trail erstreckt sich in der europäischen Sicht vom Teilnetz Portugal über die Teilnetze Spanien, Frankreich und Deutschland bis zum finnischen Teilnetz. Wieder eine Stufe höher wird die Folge aus Subnetwork und Link Connections als Subnetwork Connection im Teilnetz Europa modelliert. Vom Teilnetz Europa führen Link Connections zu den Termination Connection Points. In der sich anschließenden Trail Termination Funktion wird die synchrone Transportbitrate terminiert und das zu übertragende Dienstsignal dem Unternehmen am Netzabschlußpunkt (Access Point) übergeben. Die Anzahl der Subnetworkebenen ist abhängig von den Orten der beiden Access Points. Liegen beide Access Points in Europa, wie in obigem Beispiel, werden drei Ebenen benötigt. Liegt jedoch einer der beiden Access Points beispielsweise in

Amerika,

derlich.

ist eine weitere Ebene,

das Teilnetz „Welt“, erfor-

43

Fachbeiträge 2.2 Layer Modell Die bisher beschriebene Sicht teilt das Netzwerk „horizontal“ in Link Connection und Subnetwork Connection ein. Es

ist die Sicht, die die logische Verbindung betrachtet. Zusätzlich wird das Netzwerk „vertikal“ in drei Layer unterteilt (Bild 4). Dienst

Circuit layer network |

[>

„ j6akbis [based circuit ‚ (swit

nutzt | die

Ean

Ä | 9“ layer network

| a.

|

|

nutzt | die

Packet switched network

Leased ine circuf

Lower-order path layer t Higher-order path layer

ı (__Multiplexer section layer physikalische

Realität

Transmission media

,N ‚| | (

layer

|

|

_)

: __Regenerator section layer ) f Physicalmediaayr )

Bild 4: Vertikale Unterteilung des Neztes

2.2.1

Circuit Layer

Der obere Layer beinhaltet den Dienst, den der Kunde vom Netzwerkbetreiber in Anspruch nimmt. Ein 2-Mbit/s-Signal soll hier als Beispiel dienen. Das Dienste-Netz wird als Circuit Layer Network bezeichnet. Die 2-Mbit/s-DSV (2-Mbit/sTrail) ist in diesem Netz ein Circuit. Circuits können zur Zeit die PDH Bitraten (64 kbit/s, 2 Mbit/s, 34 Mbit/s und 140 Mbit/s), sein. In Zukunft wird es möglich sein, dem Kunden

direkt Bitraten der SDH kapazität anzubieten. 44

(z.B.

STM-1)

als Übertragungs-

NKÜ 2000 2.2.2 Path Layer Der Dienstekanal wird in synchronen Trails übertragen. Sie bilden die logische Verbindung. In unserem Beispiel wird das plesiochrone 2-Mbit/s-Signal in den synchronen virtuellen Container VC-12 „gemappt“, was bedeutet, daß das Nutzsignal eingepaßt wird. Der Mapper bildet den Übergang von plesiochronen Dienstesignalen zu den synchronen Transportsignalen. Der Netzknoten transportiert die Dienstesignale ausschließlich über synchrone Verbindungen zu den anderen Netzknoten. Die folgende Tabelle zeigt, welche PDH-Bitraten in welche SDH-Container gemappt werden: 1,5 Mbit/s 2Mbit/s

>» >

VC-1l VC-12

34 Mbit/s 45 Mbit/s 140 Mbit/s

> > >

VC-3 VC-3 VC-4

6Mbit/s

>

VC-21

Lower Order

———

Higher Order

Die Lower Order Path-Signale VC-11 bis VC-3 werden über einen synchronen Multiplexer (Assembler) in ein Higher Order VC-4 Signal assembliert (Assemblieren entspricht dem Multiplexen in der PDH). Das logische Netz aus VCSignalen bildet das Path Layer Network. Ein Path beginnt, wo ein VC generiert wird und endet dort, wo der VC wieder terminiert wird. Im Path Layer Network ist der Trail ein Path. 2.2.3 Transmission Media Layer Ein reines VC-4-Signal ist selbst noch nicht übertragbar. Es

erhält zusätzlich zur Überwachung der Übertragungsstrecke

einen zweigeteilten Section Overhead (SOH). Das jetzt vorliegende Signal, das als STM-Signal bezeichnet wird, kann nun 45

Fachbeiträge über ein physikalisches übertragen werden.

Medium

(Koaxialkabel,

Glasfaser)

2.3 Client-Server-Beziehung Jeder Layer aus dem Layer-Modell steht zu seinem Nachbarn in einer Client-Server-Beziehung (Bild 5). Der Client ist immer die niedrigere Bitrate, die sich der höheren Bitrate, dem

Server, zur Übertragung bedient (z.B. 2 Mbit/s / VC-12). Die Übertragung in der höheren Bitrate entspricht in der niedrigeren Bitrate einer Link Connection. Zwischen Client und

Client Network

REN EEE Connechof

Server Network BF -©®° ©

Referenz Punkt Eingang des Funktionsblockes Ausgang des Funktionsblockes

Rocsss Pin

Bild 5: Client-Server-Beziehung

46

CP TCP TIP

= Connection Point = Termination Connection Point = Trail Termination Point

NKÜ 2000 Server gibt es eine Anpassung (in obigem Beispiel ist das der Mapper von 2 Mbit/s auf VC-12), die die niedrigere Bitrate am Access Point in geeigneter Weise an die Bitrate des Servers anpaßt. Der Server baut einen Trail auf (d.h. er fügt einen Overhead hinzu), um das anvertraute Signal des Client übertragen und überwachen zu können. Jede Connection im Server Network kann wiederum eine Anzahl von Connections in der nächsthöheren Bitrate (VC-4) darstellen. In diesem Fall ist das VC-12-Signal, das bisher der

Server

war,

der

Client,

und

das

VC-4-Signal

ist

der

Server. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die möglichen Client-Server-Beziehungen: Client Layer

Adaption

Server Layer

1,5 Mbit/s 2 Mit/s 34 Mbit/s 140 Mbit/s

Mapper Mapper Mapper Mapper

VC-11 VC-12 VC-3 VC-4

VC-11, VC-12,VC-3

Assembler

VC-4

VC-4 Multiplexer Section Regenerator Section

Port Port Port

Multiplexer Section Regenerator Section Kabel

2.4

Network Element View

Die Network View betrachtet das Netz „top down“ und ist, wie

oben ausgeführt, in der CCITT-Empfehlung G.sna beschrieben. Zusätzlich gibt es die Möglichkeit, das Netz „bottom up“ zu betrachten, d.h. von den einzelnen Funktionen ausgehend. Diese Sicht bezeichnet man

als Network

Element View,

im Kapitel Funktionsmodell näher erläutert wird.

die

47

Fachbeiträge 2.4.1 Beschreibungsmittel

herstellerindividuelle Lösung

»

u

DE

Modell

I

°

Die Beschreibung des NKU 2000 erfolgt auf einer herstellerneutralen Ebene. Die physikalische Realisierung ist den Herstellern freigestellt. Lediglich die Schnittstellen zur Außenwelt und alle Funktionen sowie Informationen sind genau

Bild 6: Beschreibungsmittel

48

NKÜ 2000 festzulegen. Diese Forderung macht das Erstellen von Modellen notwendig (Bild 6). Das

Funktionsmodell

beinhaltet

alle

Funktionen,

die

der

Netzknoten erfüllen muß. Die Funktionen werden in einzelnen Funktionsblöcken abstrakt beschrieben. Die Verbindung zwischem dem Funktionsmodell und der physikalischen Realisierung bilden die S-Referenzpunkte. Der Informationsaustausch über diese S-Referenzpunkte ist herstellerunabhän;

«—

ad

'soosss' Ports | 'scoses’ und Yransport' Ports —

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BPMB

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BPWBS BPX

HPX LPX Ma

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PPB

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Pissiochroner Port Block

=>

BPWMB mi Sionallsisnung

PPMB

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Pissiochroner Port Muitipieer Block

>

Bottom Path Cross Connect

PPSB

=>

=> => =>

Assembler Bottom Port Multipiauer Port

_HigherOrder Path Cross Connect Lower Order Puh Cosss Connect Muälpiesr Mapper

SPAssB )

=> =>

Mimi Signelsisrung

Pissiochroner Port Stufäng Biock

Synchraner Port Assembler Block __Gymchroner Part Bloch

Bild 7: Beschaltungsmatrix

49

a3gayaqyoeg

09

Eı,

Fi

=

| Bild 8:

|

Funktionsblöcke

I

T1

sı2

des Funktionsmodelles

1

NKÜ 2000 gig definiert. Jeder Hersteller muß alle festgelegten Informationen an den Referenzpunkten zur Verfügung stellen sowie alle Befehle ausführen können. Der Informationsaustausch darf weder eingeschränkt noch erweitert werden. Bild 7 zeigt das Funktionsmodell des Netzknotens, die Beschaltungsmatrix.

Das Informationsmodell besteht aus Objekten, die alle notwendigen Informationen enthalten, um den Netzknoten zu konfigurieren, zu steuern und zu entstören. Das Infomodell stellt die Steuerungssicht des Netzknotens dar. Das gesamte Infomodell ist mit Hilfe der F-Schnittstelle über

das G-Interface sichtbar. Das G-Interface beschreibt die Bedienoberfläche des Steuerrechners und das F-Interface den Informationsaustausch zwischen dem Steuerrechner und dem Netzknoten. Die Teile des Infomodells, die sich mit Steuern und Entstören befassen, sind zusätzlich auch über

die Q-Schnittstelle verfügbar.

m

- om

|

Mo

|

dem

0

Funktionsblock

SPi/PI

|,telungesignei_

2 |

i '

T1/T2

REBELL

DT

Physical Interface

.

Netzmanagementsystem

Mn

I

|

Adaptation

m

Funktionsblock

sarHpasıpa

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|

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To

84/87/8910

| __ sen

_,

ML

Path Termination

Funktionsblock

HET

TTT I | T0

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\,Dee _

|

Do |. |

88/89

a — EEE

i

Ho

Section Termination|_

Funktionsblock

RsTımT

i

I TD

Don

m

vısu2

N/P

8/8

Bild 9: Prinzip der Funktionsblöcke

51

Fachbeiträge 2.4.2

Funktionsmodell

Das Funktionsmodell beschreibt alle möglichen Funktionen eines Netzknotens. Jede Funktion wird durch einen Funktionsblock dargestellt. Basis der Festlegung ist die CCITTEmpfehlung G.783. Eine spezielle Empfehlung für CrossConnectoren wird zur Zeit in der Empfehlung G.sdxc erstellt. Bild 8 zeigt alle möglichen Funktionsblöcke des NKÜ 2000. 2.4.2.1

Funktionsblöcke

Prinzip Bild 9 veranschaulicht das Prinzip der am Signaltransport beteiligten Funktionsblöcke. PhysicalInterface Blöcke (SPI/PD Die PI-Blöcke bilden in der Senderichtung aus dem Datensignal und dem Taktsignal den Leitungscode (HDB3, CMI), undin der Empfangsrichtung werden aus dem ankommenden Leitungssignal das Taktsignal und das Datensignal zurückgewonnen. Das Taktsignal wird (nur bei STM-1 und 2 Mbit/s) am Referenzpunkt T1 / T2 zur Netzknotensynchronisierung zur Verfügung gestellt. Erkannte Fehler meldet der Funktionsblock über seinen S-Referenzpunkt. Adaption-Blöcke (LPA/HPA/SA) Die Adaption-Blöcke passen zwei unterschiedliche Bitraten (Layer) aneinander an. Der LPA-Block repräsentiert den Mapper. Er ist das Bindeglied zwischen PDH und SDH. In Richtung SDH bildet er den VC. In Richtung PDH wird der VC aufgelöst. Über den S10Referenzpunkt ist das Einspeisen von AIS in beide Richtungen steuerbar. Der HPA-Funktionsblock ist Teil des Assemblers. Er fügt mehrere Lower Order VC zu einem Higher Order VC-4 zusammen und umgekehrt. Er meldet den Verlust des Lower 52

NKÜ 2000 Order Pointers, Lower Order AIS und speist in die Lower Order Signale AlS ein. Der SA-Block packt in Senderichtung einen VC-4 in ein STM-1-Signal bzw. löst in Empfangsrichtung das STM-1Signal auf und stellt den VC-4 zur Verfügung. Die Bytes des Section Overhead (SOH) werden eingesetzt, haben aber noch keine Gültigkeit. Über den S-Referenzpunkt werden der Verlust des VC-4-Pointers, Pointerereignisse und AIS gemeldet. Die Pointerereignisse geben Aufschluß über die Taktstabilität im synchronen Netz. Path Termination Blöcke (LPT/HPT) Die Path-Termination-Blöcke lesen in Empfangsrichtung den Path Overhead des Signals und beschreiben ihn in Senderichtung. Sie überwachen in ankommender Richtung den Path Overhead des jeweiligen VC auf: — Path Trace,

— Path Unequipped, — Far End Receive Failure, — BIP-8- bzw. BIP-2-Fehler, — Far End Block Error.

Das Einsetzen von Far End Receive Failure, Path Unequiped und des Path Trace in Senderichtung kann über den SReferenzpunkt gesteuert werden. Über U3 ist der Betreiberkanal (64 kbit/s) im VC-3 und VC-4 Path Overhead zugänglich. Die CS-Blöcke haben die gleiche Funktion wie die Terminationblöcke

mit

dem

Unterschied,

schließend nicht terminiert wird.

daß

der

VC

an-

Section-Termination-Blöcke (MST/RST) Die Section-Termination-Blöcke lesen in Empfangsrichtung den Section Overhead des Signals und beschreiben ihn in Senderichtung. Der MST-Block behandelt den Multiplexer SOH. Er meldet

AIS,

Bitfehlerhäufigkeit,

Far

End

Receive

Failure

und

53

Fachbeiträge BIP-24-Fehler am Referenzpunkt S3. Über U2 hat er Zugang zum Sprachkanal (64 kbit/s), die Z-Bytes und allen anderen nicht belegten Bytes des MSOH. Der Data Communication Channel (576 kbit/s) im MSOH ist am P-Referenzpunkt zugänglich. Der RST-Block behandelt den Regenerator SOH. Er meldet Loss of Frame und BIP-8-Fehler am Referenzpunkt S2. Über U1l hat er Zugang zum Sprachkanal, Betreiberkanal und allen anderen nicht belegten Bytes des RSOH. Der DataCommunication-Channel (194 kbit/s) im RSOH ist am NReferenzpunkt zugänglich. Weitere Funktionsblöcke aus Bild 8:

Overhead Access Funktionsblock (OHA) Er ermöglicht den Zugriff auf alle Overhead-Bytes, die nicht direkt an der Überwachung des Containers beteiligt sind. Multiplexer Timing Physical Interface (MTPD In diesem Funktionsblock wird das externe Taktsignal auf Pegel überwacht. Multiplexer Timing Source (MTS) Der Funktionsblock bestimmt die Synchrontaktquelle Netzknotens. Er hat die Wahl zwischen: — —

des

2-Mbit/s-Leitungssignal, STM-1-Leitungssignal,

— externes 2-MHz-Normaltaktsignal, - interner Oszillator. Synchronous Equipment Management Function (SEMFR) Der SEMF-Funktionsblock modelliert den Netzknotenkontrollrechner. Er bedient alle S-Referenzpunkte. 54

NKÜ 2000 Message Communication Function (MCP Dieser Block stellt eine kleine Vermittlungsstelle dar. Er verwaltet die beiden Steuerungsschnittstellen F- und Q-Interface sowie die beiden Data Communication Channels im Section Overhead des STM-1. 3 Objektorientierung Die klassischen Programmiermethoden gestalten sich bei ständig komplexer und größer werdenden Systemen zusehens problematisch. Selbst bei exakter Anwendung der strukturierten Programmierung ist es heutzutage kaum noch realisierbar, die gewünschten Softwareergebnisse zu erhalten, da es nahezu unmöglich ist, in frühen Entwicklungsstadien eine vollständige Spezifikation festzuschreiben. Es sei denn, es handelt sich um eine Anwendung,

die sich rein algorithmisch

darstellen läßt. Auf Grund der Art der Programmierung weitet sich der Anwendungsstau ständig aus. Dabei vervielfacht sich die Anzahl der Fehlerquellen, was zu einer Verschiebung der Fertigungstermine führt.

Ein Beispiel soll diese Problematik verdeutlichen. In der Elektrotechnik führte die Übertragung der Eigenschaften von Widerständen, Kondensatoren und Transistoren durch die Verwendung geeigneter Werkzeuge zunächst zu integrierten Schaltkreisen (IC’s) und dann weiter zur „WaferScale“-Integration. Möglich wurde dies durch die hohe Wiederverwendbarkeit elektronischer Komponenten. Bei Software sind, von wenigen Ausnahmen abgesehen, lediglich Basiskomponenten entsprechend der Widerstände, Kondensatoren und Transistoren gegeben. Eine „Large-Scale“-Integration ist nicht vorhanden. Die Tools zur Softwareentwicklung sind zwar inzwischen verbessert, was jedoch kaum eine Auswirkung auf die Modularität und Wiederverwendbarkeit hat. 55

Fachbeiträge Einen Ausweg bieten objektorientierte Programmiersysteme (OOPS). Dies bedeutet allerdings eine radikale Abkehr von bisherigen Vorgehensweisen, da der objektorientierten Programmierung eine völlig andere Denkweise zugrunde liegt wie der strukturierten Programmierung. 3.1 Softwarequalität Da Softwarequalität in verstärktem Maße an Bedeutung gewinnt, sind diesbezüglich die nachfolgenden Kriterien zu nennen: Korrektheit: Das Softwareprodukt muß genau die Aufgaben erfüllen, die in den Spezifikationen festgelegt sind. Robustheit: Das Softwaresystem muß auch unter ungewöhnlichen Bedingungen sicher funktionieren, damit nichtspezifizierte Ereignisse nicht zu einem fatalen Ergebnis führen. Der Oberbegriff für Korrektheit und Robustheit ist die Zuverlässigkeit. Erweiterbarkeit: Die Software eines Systems soll einfach an Veränderungen angepaßt werden können. Wiederverwendbarkeit: Software soll teilweise oder vollständig in neuen Anwendungen wiederverwendet werden, so daß insgesamt weniger Software geschrieben und getestet werden muß.

Der NKÜ 2000 stellt Anforderungen an die Software, die mit konventionellen Programmiermethoden nicht zu erfüllen sind. Bei der strukturierten Programmierung ist die Wiederverwendbarkeit eines Moduls nur dann ohne Korrekturen am Implementationsteil möglich, wenn die semantische und syntaktische Schnittstelle zum Modul paßt. Da der Netzknoten 56

NKÜ 2000

der Übertragungstechnik 2000 ein im Fluß befindliches System darstellt, welches Jahr für Jahr weiterentwickelt wird,

sind die Erweiter- und Wiederverwendbarkeit besondere Anliegen. Gerade bezüglich der Erfüllung dieser beiden Ziele können objektorientierte Werkzeuge eine große Hilfe sein. Aus diesem Grund entschied man sich während der Konzeptionsphase zum Projekt NKÜ 2000, gesteigerten Wert auf objektorientierte Programmierung zu legen. Studien in den „AT&T-Laboratories“ haben in diesem Zusam-

menhang ergeben, daß durch die Verwendung objektorientierter Programmiersysteme die Produktivität ansteigt. Beim Vergleich zwischen C- und C**-Programmierung ging man davon aus, daß ein Entwickler in der Prgrammierphase in der gleichen Zeit die gleiche Menge Quellcode „schreibt“. Nach erfolgter Übertragung von C** nach C ergab sich, daß man, um die gleiche Funktionalität zu erhalten, bei der auf Objekt-

orientierung basierenden Programmiersprache ein Drittel des Quellcodes benötigt.

C** nur gut

3.2 Objekte Ein Objekt bedeutet nicht die Zusammenfassung einiger Daten, sondern Objekte können alle Dinge der realen Umwelt sein, deren Verhalten beschreibbar ist. Auf die so definierten

Objekte kann nur über Nachrichten zugegriffen werden, die durch andere Objekte an sie gesendet werden. Wenn ein Objekt eine Nachricht erhält, weiß es genau wie es darauf reagieren muß; ggf. bezieht es andere Objekte zur Erfüllung der Nachricht mit ein. Ein Objekt besteht zumindest aus einer jeweils spezifischen Objektidentifikation sowie aus einer Vielzahl von Attributen. Jedes Objekt hat ein typisches Verhalten. Es lassen sich Operationen auf ein Objekt anwenden, und das Objekt kann Meldungen (Notifications) abgeben (Bild 10). 57

Fachbeiträge Bei der objektorientierten Softwareentwicklung wird von vorgefertigten Applikationen ausgegangen, die an die konkreten Bedürfnisse angepaßt werden. Die Vorteile der objektorientierten Programmierung können jedoch nur ausgenutzt werden, wenn Methodik und Werkzeuge aufeinander abgestimmt sind. Allein aus der Implementierung der Software in einer objektorientierten Programmiersprache resultiert nicht automatisch ein objektorientiertes Softwaresystem. Es müssen sowohl die Programmiersprache als auch die Konstruktionsprinzipien auf der Objektorientierung basieren.

Operationen , ’ Meldungen

[7 nn

Attribut

Nachricht

Nachricht

bekannt ?

Nachricht

f

bearbeiten|,

*4

Nachricht

Zuhilfenahme anderer Objekte

Bild 10: Objekte

58

wekörleiten

an Oberklasse

.

Objekt

NKÜ 2000 Objektorientierte Programmiersysteme folgend genannten Prinzipien:

verfolgen die nach-

— Jede Einheit ist gegenüber jeder anderen gleichberechtigt. — Jede Einheit verhält sich nach außen hin gleich. —

Jede Einheit entscheidet selbst, wie sie eine Nachricht zu

—

Neue

interpretieren hat. Einheiten

erbung erhalten.

kann

man

aus

vorhandenen

durch

Ver-

3.3 Vererbung Die Objektbeschreibungen sind in einer Hierarchie angeordnet, wodurch gewährleistet wird, daß auf jeder Hierarchiestufe nur jeweils diejenigen Daten und Aktionen spezifiziert werden, die nicht bereits in den übergeordneten Objektbeschreibungen definiert wurden. Somit ist es möglich, Modifikationen ohne Veränderung der übergeordneten Objekte durchzuführen. Die Vererbung (Inheritance) ist ein zentraler Begriff zum Verständnis der Objektorientierung. Es werden jeweils Vererbungshierarchien aufgebaut, wie es im Beispiel (Bild 11) dargestellt ist. Ein zu definierendes Objekt „Cabrio“ wird vom Objekt „Auto“ abgeleitet. Das Objekt „Cabrio“ erhält lediglich die zusätzliche Information (Faltdach), da alle anderen Eigenschaften (Attribute) bereits im Objekt „Auto“ enthalten sind. Es „erbt“ automatisch alle Attribute der übergeordneten Klassen (Oberklassen),

Funktion,

was

bedeutet,

also die Differenz

daß

nur

noch

die zusätzliche

zur Oberklasse,

ausprogram-

miert werden muß. Dies führt zudem dazu, daß alle Anforde-

rungen in einer Objektklasse unbesehen auf alle nachfolgenden Objekte (Unterklassen) übernommen werden. 59

Fachbeiträge Die Kunst der objektorientierten Programmierung besteht also darin, gut durchdachte Klassenhierarchien aufzubauen, d.h. Gemeinsamkeiten in Unterklassen zu erkennen und diese dann der entsprechenden Oberklasse zuzuordnen. Dadurch entsteht für alle Unterklassen eine gemeinsame neue Funktionalität.

Fortbewegungsmittel

an

.3

.

Fahrzeug 7 . N” ve

' Auto | nn

nn

——.

:

‚Fahrrad | 7 ul III Bus

Bu

di

_m-

un

.

| Schiff | oo

Laster

ST

a

zn.

Flugzeug! mi —

Motorrad|

J

—_—ı_..

, Cabrio | | Off-Road| Bild 11:

Inheritance

3.4 Begriffe Zusammenfassend sollen nachfolgend nochmals einige grundlegende Begriffe herausgestellt werden: Eine Klasse ist der Oberbegriff für managebare Dinge eines Typs. Es können beliebig viele Objekte aus einer Klasse instantiiert (erzeugt) werden. Jedes dieser Objekte hat eigene Instanzvariablen, aber die gleichen Attribute. Die Attribute beschreiben die Funktionen bzw. Eigenschaften der Objekte. 60

NKÜ 2000 Eine Klasse, von der eine bestimmte

Unterklasse (subclass)

abgeleitet wird, bezeichnet man als Oberklasse (superclass). Von einer Oberklasse erbt die Unterklasse alle Attribute und Instanzvariablen. Die Vererbungshierarchie ist in ihrer Tiefe unbegrenzt. Eine Unterklasse kann neue Methoden hinzufügen. Wenn in einem Objekt ein Attribut aufgerufen wird, das nicht bekannt ist, so wird der Aufruf an die Oberklasse weitergeleitet. 3.5 Vor- und Nachteile

Die objektorientierte Programmierung hat somit Vorteile, die für die Realisierung komplexer Softwaresysteme unverzichtbar sind: — Veränderungen sind leicht anpaßbar. - Änderungen lich.

sind während

des laufenden Betriebs mög-

— Neue Problemstellungen werden durch Konfigurieren statt durch Neuentwickeln gelöst. — Programme oder Programmteile sind wiederverwendbar. - Änderungswünsche können während phase berücksichtigt werden.

der Entwicklungs-

-— Die Programmstruktur und die abstrakte Datenstruktur sind kongruent (bei der strukturierten Programmierung existieren zwei Welten - die Entwurfs- und die Implementierungswelt —). Da die Methode der objektorientierten Programmierung jedoch noch relativ am Anfang steht, gibt es noch eine Vielzahl von Unklarheiten. Als Nachteil sei hier vollständigkeitshalber genannt, daß objektorientierte Programmiersysteme z.Zt. noch relativ langsam sind. Außerdem arbeiten Objekte nach 61

Fachbeiträge

‚Entity - Relationship Diagramm |

Autohaus

Bild 12: Modellierung mit Hilfe von Diagrammen

dem Prinzip „Vertrauen“, d.h. Manipulationen sind recht leicht möglich, was ein gesteigertes Interesse bezüglich Sicherheitsmaßnahmen notwendig macht. 62

NKÜ 2000 4 Informationsmodell Im Informationsmodell wird versucht, die Charakteristik der

Objekte darzustellen bzw. festzulegen. Es spiegelt sozusagen den Datenaspekt der Objektklassen wider. Die Objektklassen mit ihren Attributen und den entstehenden Beziehungen (Relationships) zu anderen Objekten lassen sich in sogenannten „Entity-Relationship-Diagrammen“ (ERD) darstellen, die wiederum sogenannte „Data Dictionary“ benötigen, mit deren Hilfe die Attribute der Objekte nach festen Regeln definiert werden. Das „Entity-Relationship-Diagramm“ bildet gemeinsam mit dem „Data Dictionary“ das Informationsmodell.

Ein „Data-Flow-Diagramm“ (DFD) dient dazu, komplette Prozesse zu modellieren, so daß Aktionen auf eine Objektklasse sowie Ein- und Ausgaben deutlich gemacht werden können (Bild 12). 4.1 Managementbereiche In einem Informationsmodell werden die Objekte definiert und deren Beziehungen untereinander dargestellt, wodurch sich die Funktionalität des Systems widerspiegeln läßt. Gemäß

internationaler Normenausschüsse

(OSI, CCITT) er-

folgte auch beim NKÜ 2000 eine Einteilung in verschiedene Managementbereiche. Diese Bereiche sind: -

Performance-Management (PM) Überwachung der Qualität der angebotenen Dienste Unter Performance-Management versteht man die Summe aller Aufgaben, die notwendig sind, Daten zusammeln und zu analysieren, Änderungen zu initialisieren und Performance-Ereignisse zu berichten, wobei die vorgegebenen Performance-Anforderungen eingehalten werden müssen. Das Performance-Management wird dazu benutzt, eine 63

Fachbeiträge kontinuierliche Übertragungsqualität bereitzustellen. Notwendige Korrekturen werden umgehend eingeleitet bzw. durchgeführt. Configuration-Management Einrichten und Andern der Ressourcen

(CM)

Das Configuration-Management entspricht der Summe aller Aufgaben, die benötigt werden, um alle Geräte und Funktionen

des Netzknotens

zu identifizieren, initialisie-

ren und kontrollieren. Die veränderbaren Zustände sind abfragbar. Fault-Management (FM) Alarmüberwachung, Fehlerbehandlung und Testen

Zum Fault-Management zählen alle Aufgaben, die erforderlich

sind,

um

Fehler

erkennen,

bewerten

und

korri-

gieren zu können. Die zentrale Aufgabe des Fault-Managements ist die Erzeugung von Fehlermeldungen und die Einleitung von Korrekturmaßnahmen. Das Fault-Management unterstützt den lokalen Bediener bei der Fehlersuche und -beseitigung. Security-Management (SM) Schutz des Systems und Gewährleistung sicherheit Alle Aufgaben,

die im Zusammenhang

Sicherheitsmaßnahmen

erfüllt werden

mit

der Betriebsgeforderten

müssen,

fallen in

den Bereich des Security-Managements. Die Grundfunktionen beinhalten die Verteilung von sicherheitsrelevanten Informationen (Zugangs-, Einsicht-, Änderungsrechte), das Überwachen und Berichten über sicherheitsrelevante Ereignisse (unberechtigtes Eindringen, ver64

9

Bemerkung: Ale "Operator Command * und "Operator Data" müssen vor der Ausführung im Security Management auf Ihre Zulässigkeit geprüft worden sein. Der hierfür notwendig Daten- und Ereignisfiuß ist nicht dargestellt.

Bild 13: Managementbereiche beim NKÜ 2000

Database

0002 OMN

Configuration

Fachbeiträge suchte Nutzung durch nicht berechtigte Prozesse) sowie die Erzeugung, Verwaltung und Anderung von sicherheitsrelevanten Vorgaben. — Accounting-Management (AM), das sich mit den Abrechnungsfragen beschäftigt, als weiterer OSI-Managementbereich ist nicht Aufgabe des Netzknotens, sondern wird dem OS zugeschlagen.) Das Informationsmodell des NKÜ 2000 setzt sich aus den vier genannten Managementbereichen (CM, PM, FM, SM) zusammen und muß letztlich alles enthalten, was für die Steuerung

des Netzknotens von Belang ist (Bild 13).

5 Steuerungsschnittstellen am NKÜ 2000 5.1

Q-Schniittstelle

Die Q-Schnittstelle verbindet den Netzknoten mit dem Netzmanagementsystem REBELL. Über diese Schnittstelle kann der Netzknoten geschaltet werden sowie Fehler und Performance-Daten übermitteln. Notwendigerweise müssen die Informationsmodelle des Netzknotens (NKU 2000) und des Datenverarbeitungssstems (REBELL) auf der gleichen Basis erstellt werden, damit die beiden Ebenen problemlos miteinander arbeiten und REBELL der Zugriff auf das physikali-

sche Übertragungsnetz ermöglicht wird. Das bedeutet dann,

daß der NKÜ 2000 keinerlei Netzkenntnis besitzt, sondern lediglich den eigenen Bereich verwaltet.

Der Protokollstack ist nach dem ISO-Schichtenmodell (OSI7-Schichtenmodell) definiert. Dadurch ist diese Schnittstelle herstellerunabhängig, d.h. alle Netzknoten, gleich von welchem Hersteller, verhalten sich an der Q-Schnittstelle gleich. Der gesamtmögliche Informationsaustausch über die Q66

NKÜ 2000

TMN

_ |

|

BE

Operations System

| n

(08) REBELL

\\ .

Q3

|

x

|

uf /

|

1

Network Element

NE) NKÜ 2000

Interfaces

Bild 14: Telecommunications Management Network (TMN)

Schnittstelle ist festgelegt. Der Austausch einzelner Schichten (z.B. ein Wechsel vom Datex-P- zum Datex-L-Übertragungsnetz) ist ohne Einfluß auf die anderen Schichten problemlos möglich. 67

Fachbeiträge

NK

- Phase

I

FuBa/DeTeWe/Ericsson SEUYANT SIEMENS/PKI

Bild 15:

68

(

© o &

Phase-I-Netz des NKÜ

2000

NKÜ 2000 5.2

F-Schnittstelle

Die

F-Schnittstelle

örtlichen

verbindet

Bedienplatz.

Über

den

diese

Netzknoten

mit

Schnittstelle

seinem

sind

alle

Funktionen des Netzknotens steuerbar. Hard- und Software-

änderungen erfolgen über diese Schnittstelle.

Zur Zeit wird international an der Normung der F-Schnittstelle gearbeitet. Die Normung hat den Vorteil, daß bei Wartungs- und Servicearbeiten am Netzknoten lediglich ein transportabler Rechner benötigt wird, den man an jeden Netzknoten anschließen kann. Das herstellerindividuelle Terminal entfällt dann. 5.3

DCC-Schnittstelle (Data Communication

Channel)

Die DCC-Schnittstelle ermöglicht dem Netzknoten den Zugriff auf einen 576-kbit/s-Kanal im MSOH und einen 192kbit/s-Kanal im RSOH. Diese Kanäle können zur Steuerung netzknotenexterner

Geräte, wie SLA-Systeme,

genutzt wer-

den. Eine Führung des DCN (Data Communication Network) im DCC wird derzeit angestrebt. Mit DCN wird das Verbindungsnetz des Netzmanagementsystems REBELL mit dem Netzknoten bezeichnet. Im Falle des NKÜ 2000 wird ein privates Datex-P-Netz verwendet. Bild 14 zeigt eine stark vereinfachte Struktur desDCN. 6 Ausblick

Der derzeit im FTZ zu spezifizierende NKÜ 2000 wird nach erfolgter Auftragserteilung von drei Konsortien aufgebaut. Diese sind: -— Fuba/DeTeWe/Ericsson,

- SEWL/ANT, — SIEMENS/PKI.

69

Fachbeiträge Im Rahmen eines sogenannten Phase-I-Netzes werden zunächst 17 Netzknoten errichtet. In Bild 15 sind die Standorte dieser Bauvorhaben dargestellt. Der Aufbau des Phase-INetzes erfolgt im Laufe des Jahres 1992. Nach einer Testphase sollen die Netzknoten der Übertragungstechnik Ende 1993 mit dem Wirkbetrieb beginnen. 7 Literaturverzeichnis [1] [2] [3] [4] [5] [6) [7) [8]

CCITT Recommendation G.783. CCITT Recommendation G.784. CCITT Recommendation G.sna. CCITT Recommendation M.30. R. Marty, Prof. Dr.: Objektorientierte Software-Entwicklung. Meyer, B.: Objektorientierte Software-Entwicklung. Claus, Volker: ntz Bd. 43, Objekte. Ericson/Minoli: Expert systems applications in integrated network management.

[9] Siemens: Übertragungssysteme.

70

NKÜ 2000

Synchrone Digitale

Cross-Connectoren (SDXC) Von Wilfried Röker und Burkhard Nobbe, Bad Salzdetfurth Dipl.-Ing. Wilfried Röker, Jahrgang 1954, ist seit 1988 Abteilungsleiter „Entwicklung Digitale Cross-Connect-Systeme“ bei der Firma Hans Kolbe & Co. Nachrichtenübertragungstechnik. Dipl.-Ing. Burkhard Nobbe, Jahrgang 1957, ist ebenfalls bei der Fa. Hans Kolbe & Co. tätig und leitet dort seit 1989 eine Entwicklungsgruppe im Bereich Digitale Cross-Connect-Systeme.

1 Einleitung Mit der Einführung der neuen Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH) im digitalen Übertragungsnetz der DBP TELEKOM wird es den neuen Gerätetyp „Netzknoten“ geben, der unter der Bezeichnung Netzknoten Übertragungstechnik (NKU 2000) ab 1993 installiert wird. Damit ergeben sich für den Netzbetreiber eine Vielzahl von neuen Möglichkeiten, die in den bisherigen Netzen nur mit großem Aufwand oder teilweise auch gar nicht machbar waren. Dieser Beitrag beschreibt die Funktionen, Eigenschaften und Einsatzgebiete eines solchen Netzknotens sowie dessen Realisierung im FLEXNODE-Digital-Cross-Connect-System. 71

Fachbeiträge 2 Funktionen und Leistungsmerkmale eines SDXC Synchrone Digitale Cross-Connectoren (SDXC) sind im Grunde Koppelfelder für Übertragungskanäle. Sie unterscheiden sich von herkömmlichen Vermittlungen dadurch, daß sie nicht vom Teilnehmer durch die Signalisierungsinformationen (z.B. Wählscheibe am Telefon) gesteuert werden, sondern von einem zentralen Netzmanagement (TMN) aus. Sie ersetzen die mechanischen Digitalsignalverteiler (DSVt) in übertragungstechnischen Räumen (Bild 1).

—LE|

MUX

Vermitllungsstelle

MUX ILEF—ILE) MUX

N

—HJLE| MUX

117 \ IE

Vermiltiungsstelle

Tr

MUX[LEH-/LE| MUX

MUX|[LEH—

v4 —

N I"

L__-_1.J

—

MUX |LEL—ILE| MUX

DSVt

Vermittlungsslelle

\

MUX |LEF-LE| MUX DSvt

MUX|LEF DSVt

Bild 1: Derzeitige prinzipielle Fernmeldestruktur mit diskreten Leitungsausrüstungen, Multiplexern und Verteilfeldern

Was bisher durch aufwendige, manuelle Umrangierungen erfolgte, kann zukünftig mit den SDXCs einfach ferngesteuert durchgeführt werden (Bild 2). Darüber hinaus werden die blockierungsfreien Koppelfelder für die digitalen Hierarchieebene (STM-1, 140 Mbit/s, 34 Mbit/s, 2 Mbit/s und 64 kbit/s) durch entsprechende hochintegrierte Multiplexer miteinander verbunden. Dadurch ist ein Umrangieren nicht nur auf der jeweiligen Hierarchieebene, sondern auch zwischen diesen möglich. So kann zum Beispiel ein 140-Mbit/s-Signal im 72

NKÜ 2000

Vermittlungsstelle

——

SDXC

Bild 2: Zukünftige

Vermittlungsstelle

SDXC

Fernmeldestruktur

mit Synchronen

Vermittlungsstelle

SDXC

Digitalen

—

Cross-Con-

nectoren

Extremfall bis auf die 64-kbit/s-Ebene aufgelöst werden und anschließend wieder neu zusammengesetzt und auf unterschiedliche abgehende Leitungen verteilt werden. Die Einbindungen der erst kürzlich von CCITT verabschiedeten Empfehlung für die Synchrone Digitale Hierarchie (SDH) in das Digitale Cross-Connect-Konzept erlaubt darüber hinaus einen einfachen Übergang zwischen der plesiochronen und synchronen Übertragungstechnik. Mit Hilfe der Gateway-Funktionen der SDXC-Systeme lassen sich die neuen SDH-Übertragungssysteme sehr elegant in die bestehenden plesiochronen Netze integrieren. Aus Sicht des Netzbetreibers sprechen vor allem die nachfolgenden vier Punkte für die Einführung solcher Systeme: Flexibilität Für den Netzbetreiber wird es zunehmend wichtiger, auf die Wünsche seiner Kunden schnell und flexibel zu reagieren. Insbesondere das Bereitstellen von digitalen Mietleitungen (leased lines) fordert zunehmend ein hohes Maß an Flexibilität des Netzes. 73

Fachbeiträge Qualität Mit dem Begriff Qualität ist unmittelbar die Verfügbarkeit des Netzes verbunden. Die immer größer werdenden Ansprüche der Kunden hinsichtlich der Verfügbarkeit ihrer Datenleitungen machen es erforderlich, daß im Fall von Netzstörungen schnellstens Ersatzwege geschaltet werden (Protection Switching) und zwar möglichst ohne merkbare Beeinträchtigung des laufenden Datenverkehrs. Dazu ist es erforderlich, daß das komplette Netz hinsichtlich seiner Übertragungsqualität ständig überwacht wird (Performance Monitoring). Mit Hilfe der Überwachungsmechanismen der SDXCs können beeinträchtigte Digitalsignalabschnitte sehr schnell erkannt und dann ggf. automatisch ersatzgeschaltet werden. Ökonomie Um

Netze ökonomisch

betreiben zu können,

ist es erforder-

lich, die verfügbare Übertragungskapazität möglichst optimal zu nutzen. Das setzt in den bisherigen Netzen eine Vielzahl von Multiplexern und Verteilern voraus. Durch den Einsatz von Digitalen Cross-Connect-Systemen können die verfügbaren Resourcen optimal genutzt werden. Nicht zuletzt durch den Einsatz von hochintegrierten Multiplexern und Koppelfeldern bei der Realisierung der SDXCs ergeben sich wesentlich bessere Voraussetzungen für einen zeitgemäBen, ökonomischen Betrieb der Fernmeldenetze.

Zentrale

Netzverwaltung

Um die zuvor genannten Eigenschaften der SDXCs voll zu nutzen, ist es geplant, die Teilsysteme mit Hilfe eines übergeordneten Netzmanagementsystems (Telecommunication Management Network, TMN) zentral zu steuern (vgl. Artikel „Der Netzknoten der Übertragungstechnik 2000“ von Chri74

NKÜ 2000 stine Rösner und Bernd Zeuner auf S. 43 ff.) [2]. Insbesondere der Trend zu immer höheren Übertragungsraten bei den synchronen, optischen Übertragungssystemen und der damit verbundenen Tragweite von Störungen unterstreicht die Notwendigkeit einer intelligenten Netzverwaltung. Ersatzschaltungen und Umrangierungen des Netzes (Rerouting) müssen innerhalb kürzester Zeit möglich sein (Bild 3).

un

On: J

SDXC

Ds) Line

7

Leased Line

|) /E

nn

Ersotzschaoltung N\

< Leosed

„

7

NL AN

SDXC |

ı

| |

\

Bild 3: Vom TMN gesteuerte Ersatzschaltung in zukünftigen Fernmeldenetzen

Modellrechnungen für größere Netze haben ergeben, daß sich der Anteil der Ersatzleitungen in einem Netz erheblich reduzieren läßt. Bezogen auf die Länge der verkehrsführenden Leitungen ergibt sich ein Faktor von etwa 2 bei 1:1-Ersatzschaltetechnik. Bei konsequentem Einsatz von M:N-Ersatzschaltetechnik mittels Digitaler Cross-Connect-Systeme läßt sich der Anteil aufeinen Faktor von 0,8 reduzieren (Bild 4).

75

Fachbeiträge Relative

3

Länge

in einem Netz a

der Leitungen

2

Ersatzleitungen Ersotz-

1

Bu 1.0.

leitungen Verkehrs-

Verkehrs-

SDXC Ersotzschaltung

1:1 Ersotzschaltung

leitungen

leitungen

.

0

Bild 4: Vergleich der erforderlichen Ersatzleitungskapazitäten zwischen SDXCund 1:1-Ersatzschaltungstechnik

Darüber hinaus gibt es weitere betriebliche Gründe SDXCSysteme einzuführen. Der ständig steigende Bedarf an Übertragungsleitungen würde bei weiterem konventionellen Ausbau bald die vorhandenen Raumkapazitäten erschöpfen. Mit der Netzknotentechnik werden diese Probleme elegant gelöst, da alle ankommenden und abgehenden Leitungen fest verdrahtet werden können und eine mechanische Manipulation der Verbindungen nicht notwendig ist. Die heute noch vorhandenen mechanischen Verteilfelder können entfallen. Alle durchzuführenden Rangierungen erfolgen in den elektronischen Koppelfeldern. Um den Verkabelungsaufwand weiter zu reduzieren, kann der FLEXNODE-Netzknoten zukünftig auch mit hochbitratigen optischen Leitungsschnittstellen für STM-4 und STM-16 ausgerüstet werden. Dieses führt zu einer weiteren Integration von Systemkomponenten der bisherigen Übertragungstechnik in die Netzknoten. 76

NKÜ 2000 3 Funktions- und Referenzmodell

3.1 Allgemeines Um einen SDXC für die Netzknotensteuerung und -überwachung in einer Weise darstellen zu können, die unabhängig von der herstellerspezifischen Hardware-Implementierung ist, wurde ein sogenanntes Funktionsmodell geschaffen [1]. In diesem Funktionsmodell werden logische Funktionsblöcke für die Terminierung, Überwachung und Durchschaltung beschrieben, die ein SDXC erfüllen soll. Diese Blöcke müssen zwar nicht zwingend in dieser Form realisiert werden, stellen

jedoch häufig sinnvolle Schnittstellen für die Implementierung dar. In Bild 5 wird ein solches Funktionsmodell für einen SDXC für die Durchschaltung auf der VC-4-Ebene dargestellt. Polh VC-4 Polh-Segment

VC-4

Poth-Segment

_

—_

Link Connection VC-4

x

DI

Link Connection VC-4

VC-4

FO=Frome Offset VC =Virtueller Contoiner

SPI - Synchronous

RST MST SA

-

Physicol Interfoce

Regenerator Section Termination Multiplexer Section Terminotion Section Adoption

HCS - Higher Order Connection Supervision HPX - Higher Order Path Cross Connector Bild 5: Netzknotenfunktionen und Netzreferenzen am Beispiel eines SDXC mit HPX

77

Fachbeiträge Diese Funktionsblöcke bauen auf den in den CCITT-Empfehlungen G.781 - G.784 für synchrone Multiplexer beschriebenen Funktionsblöcken auf. Dabei wurden dort beschriebene Grundfunktionen zu zusammengesetzten Blöcken vereinigt. So kann man sinnvoll zwischen Portfunktionen (SPB-1 = Synchronous Port Block 1) und dem Koppelfeld (hier: HPX = Higher Order Path Cross Connector) unterscheiden. Die Portfunktionen dienen zur Terminierung und Überwachung der ankommenden und abgehenden Digitalsignale, während das Koppelfeld die reine Durchschaltung übernimmt. Weiterhin wurde ein Referenzmodell für SDH-Netze geschaffen, in dem

neben

den anderen

Geräten

auch

die SDXC

mit

ihren Funktionsblöcken abgebildet sind. Dort wurden ergänzend zu den in den CCITT-Empfehlungen G.708 und G.709 sowie G.781 bis G.784 beschriebenen Netzabschnitten Path und

Section

weitere

Netzabschnitte

definiert

[2], die durch

die Einführung von SDXCs im synchronen Netz neu entstandene Teilabschnitte erfassen. Diese neuen Abschnitte werden vom zentralen Netzmanagement verwaltet. Ein SDXC mußin der Lage sein, das am Koppelfeld ankommende Signal zu überwachen, wenn es durchgeschaltet wird, bzw. zu terminie-

ren, wenn esim Koppelfeld nicht durchgeschaltet wird.

Hinter dem Koppelfeld muß es möglich sein, ein Ersatzsignal zu generieren, wenn auf den betreffenden Ausgang kein Signal vom Koppelfeld geschaltet wird. Auch wenn über eine Verbindung zwischen zwei SDH-Geräten kein Nutzsignal (Payload) übertragen wird, so muß doch ein (leerer) Rahmen mit Section- und Path-Overhead (SOH, POH) übertragen werden, da diese für die Netzverwaltung benötigt werden. Die in diesem Beitrag benutzten Begriffe der Synchronen Digitalen Hierarchie sind im Artikel von Martin Diekmeier („Synchrone Digitale Hierarchie“) aufS. 13ff. näher beschrieben [3]. 78

NKÜ 2000 Die Überwachung eines SDH-Signals beinhaltet sowohl eine Bitfehlermessung als auch eine Signalverfolgungsmöglichkeit (Trace). Diese Funktionen sind in Bild 5 in den Funktionsblöcken HCS (Higher Order Connection Supervision) implementiert. Eine Connection besteht zwischen den Connection-Supervision-Funktionen zweier Netzknoten. Erfolgt die Durchschaltung auf einer Hierarchieebene unterhalb der obersten im STM-1 geführten Ebene, z.B. VC-12 in einem VC-4, so werden diese Funktionen entsprechend als LowerOrder-Funktionen bezeichnet (LCS). 3.2

Die Funktion LPX/HPX

Im Koppelfeld werden

die Elemente

VC-n

durchgeschaltet

[3], [4]. Ebenfalls durchgeschaltet werden muß eine Informa-

tion über die Phasenlage des VC-n zum internen Rahmentakt des SDXC, damit hinter dem Koppelfeld der VC wieder lagerichtig weiterverarbeitet werden kann. Falls die oberste Teilsignalebene durchgeschaltet wird (VC-3 bei AU-3 oder VC-4 bei AU-4), bildet das Koppelfeld einen HPX (Higher Order Path Cross Connector). Werden gemultiplexte Teilsignale, z.B. VC-12 durchgeschal-

tet, handelt es sich um einem LPX (Lower Order Path Cross

Connector). Im Falle eines 64-kbit/s-Koppelfeldes spricht man von einem BPX (Bottom Cross Connector). Bild 6 zeigt den Koppelfeldblock LPX/HPX mit den logischen Schnittstellen. Es sind bisher folgende Anwendungen definiert: Durchschaltearten

Unidirektionale Durchschaltung Bei dieser Durchschaltung einem Ausgang verbunden.

wird lediglich ein Eingang

mit

79

Fachbeiträge

on I,

|

fi

>

nfl

>

fi

„.

FO-#1

: I5

Vo=nft

IPX / HPX

Fo-#l_

I HNPX:

n: 3,4

IPX:

n :1,7,3

l: Anzohl m:

Anzahl

der

} Fingänge

der Ausgänge

S: Steueranschluß

zum

des des

Frame

Koppelfeldes Koppelfeldes

Konfigurieren

T: Synchronisationseingong FO:

: VC-n#m

des

Koppelfeldes

8 kHz -Rahmentokt

Offset

Bild 6: LPX/HPX mit Schnittstellen

Bidirektionale Durchschaltung Bei diesem Typ werden zwei unidirektionale Durchschaltungen als eine Einheit betrachtet. Broadcast Bei diesem Durchschaltetyp wird ein Eingangssignal auf mehrere Ausgänge verteilt. Er wird zum Beispiel bei Videosignalverteilung aber auch bei Ersatzschaltungen verwendet. 80

NKÜ 2000 Test-

und

Serviceanwendungen

im

Netz

Loopback Das Eingangssignal eines bidirektionalen Anschlusses wird auf den Ausgang zurückgekoppelt. Monitoring Ein zusätzlicher Ausgang wird verwendet, um eine geschaltete Verbindung unterbrechungsfrei zu überwachen. Split Access Eine geschaltete Verbindung wird im Netzknoten aufgetrennt, das ankommende Signal wird analysiert. In die abgehende Richtung können Prüfsignale eingespeist werden. 4 Aufbau eines SDXC

In diesem Kapitel wird der Aufbau eines SDXC beschrieben. Es werden einige allgemeine Aspekte zur Implementierung erläutert und die Realisierung im FLEXNODE-System dargestellt. 4.1

Grundstruktur

Bild 7 zeigt die Grundstruktur eines SDXC mit allen Steuerungskomponenten und Durchschaltefunktionen für alle Hierarchiestufen, wie sie im FLEXNODE-System realisiert ist. Die Steuerung ist mehrstufig aufgebaut. Eine lokale Netzknotensteuerung ist direkt an den Netzknoten vor Ort angeschlossen. Sie enthält auch den lokalen Bedienplatz. Davon abgesetzt kann eine regionale Steuerungsebene für die Steuerung von regionalen Subnetzen eingeschoben werden. Als oberste Ebene ist eine zentrale nationale Steuerungsebene für das gesamte Netz vorgesehen. 8l

Fachbeiträge

FMAS/N

Netzknotensteuerung

BEE

DXC

4/4

DXC

4/1

DXC

1/0

Bild 7: Gesamtstruktur eines SDXC-Systems

FMAS/R und FMAS/N sind die Bezeichnungen der Steuerungskomponenten für die regionalen (Facility Management System/ Regional) bzw. nationalen (/National) Steuerungskomponenten im FLEXNODE-System.

82

Portfunktionen

NKÜ 2000

| | | 4 02 8 34 190 SIMı kbit/s Mbit/s Mbit/s Mbit/s Mbit/s (VC-4) Durchschaltebenen

der

DXCs

Bild 8: Portfunktionen/Schaltebenen des FLEXNODE-Systems

Die Schalteinrichtungen für die Durchschaltung der Digitalsignale lassen sich in drei Gerätetypen für unterschiedliche Einsatzgebiete aufteilen (Bild 8). DXC (Digital Cross Connect) ist die Produktbezeichnung der Geräte im FLEXNODESystem. Die erste Ziffer bezeichnet die höchste Hierarchiestufe, deren Signale an die Schalteinrichtung angeschlossen werden können. Die zweite Ziffer gibt die unterste Hierarchiestufe an, in der durchgeschaltet werden kann. Demgemäß ist der DXC 4/4 für Digitalsignale der vierten Hierarchieebene mit einer Bitrate von 140 Mbit/s und für STM-1-Signale vorgesehen. STM-1-Signale werden auf der VC-4-Ebene durchgeschaltet, 140-Mbit/s-Signale werden auf 83

Fachbeiträge dieser Ebene des DXC 4/4 sich der DXC hochbitratige

unmittelbar durchgeschaltet. Das Koppelfeld entspricht hierbei einem HPX-4. Damit eignet 4/4 besonders als Ersatzschalteeinrichtung für Weitverkehrsverbindungen.

An die Schalteinrichtung des DXC 4/1 können Signale der Hierarchieebenen DS1 (2 Mbit/s) bis DS4 (140 Mbit/s) sowie STM-1-Signale angeschlossen werden. Alle Signale können bis hinunter zur 2-Mbit/s-Ebene durchgeschaltet werden. Somit können Ausgangssignale aller Hierarchiestufen aus beliebigen Teilsignalen der Eingangssignale zusammengesetzt werden. Das Koppelfeld des DXC 4/1 vereinigt alle HPX- und LPX-Funktionen in einer Einheit. Das Hauptanwendungsgebiet des DXC 4/1 ist daher die Netzverwaltung auf der 2-Mbit/s-Ebene. An den DXC 1/0 können Digitalsignale mit den Bitraten 2 Mbit/s und 64 kbit/s angeschlossen werden. Er ist für Durchschaltungen auf der 64-kbit/s-Ebene konzipiert. Das Koppelfeld des DXC 1/0 entspricht dem BPX. In Verbindung mit einem DXC 4/1 ist prinzipiell die vollständige Überwachung (Monitoring) aller 64-kbit/s-Signale im Netzknoten möglich.

Wie Bild 8 zeigt, ist der Zugang zu den DXC 4/4 und DXC 4/1 nicht auf STM-1-Signale beschränkt. Die zukünftige Aufrüstung auf STM-4- und STM-16-Signale ist im Systemkonzept vorgesehen. 4.2

Portfunktionen

An dieser Stelle sollen die Portfunktionen aus übertragungstechnischer

aus dem wurden. 84

Sicht

betrachtet

werden,

steuerungstechnischen

nachdem

Blickwinkel

sie

bereits

angesprochen

NKÜ 2000 Plesiochrone

Ports

Wie bereits beschrieben, kann ein SDXC mit Ports ausgerüstet werden, die als Übergang zwischen der Plesiochronen (PDH) und der Synchronen Digitalen Hierarchie (SDH) dienen. Bild 9a zeigt das Blockschaltbild eines solchen Ports. Ein ankommendes Digitalsignal wird zunächst elektrisch abgeschlossen. Hierzu gehört die Rückgewinnung des Taktes aus dem Signal und eine Kabelentzerrung. Auch erste Überwachungsfunktionen, wie die Meldung KDS (kein Digitalsignal), werden hier generiert. Der Block ist identisch mit dem PI (Physikalisches Interface) des Funktionsmodells.

Async.

Synchronisation

zum

l

6.703 Leitungs -

Mux

onpossung

und Demux

Koppelfeld

Mopping

Desynchronisation

Bild 9a: Funktionsblöcke der PDH-Portbaugruppen

Falls die Durchschaltung im Netzknoten auf einer Hierarchieebene unterhalb der des Eingangssignals erfolgen soll, muß das Eingangssignal zunächst einen hochintegrierten plesiochronen Demultiplexer durchlaufen. Hier werden zum Beispiel 2-Mbit/s-Signale aus einem 140-Mbit/s-Signal gewonnen. Anschließend werden die plesiochronen Signale in einem als Mapping bezeichneten Vorgang in die entsprechende Transporteinheit der SDH eingefügt. Dieses geschieht durch Anpassung des Eingangstaktes auf den internen Takt durch 85

Fachbeiträge Bitstopfen [4]. Daraus resultiert ein als Container bezeichnetes Element, aus dem durch Hinzufügen von Steuerungsinformation (POH) der virtuelle Container VC entsteht [3]. Dieser wird im Koppelfeld durchgeschaltet. Diese Schritte müssen in der Gegenrichtung in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden, wobei während der Desynchronisation der Takt für das plesiochrone Ausgangssignal zurückgewonnen werden muß. Durch den Synchronisationsund Desynchronisationsvorgang wird dem plesiochronen Ausgangssignal eine Jitterkomponente hinzugefügt. Eine weitere Jitterkomponente wird durch Pointeraktionen erzeugt, die beim Führen des VC im SDH-Netz auftreten [3] [4].

Diese Komponente kann bei weitem dominieren. Es ist eine wesentliche Aufgabe der Desynchronisationseinrichtung, diesen Jitter so gering wie möglich zu halten. Synchrone

Ports

SDH-Signale werden in den Ports nach der Leitungsanpassung durch synchrones Demultiplexen in ihre Teilsignale zerlegt (Bild 9b). Im Falle der Durchschaltung eines VC-4 bedeutet dies lediglich, daß der Pointer ausgewertet werden muß, der die Phasenlage des VC-4 im STM-1-Signal angibt. |

6.703 Leitungs anpassurg

Sync. Demux Sync. Mux

|

SEMF

Paınterstopfen

J

Sync. Demux Sync. Mux

f |

L_

Bild 9b: Funktionsblöcke der SDH-Portbaugruppen

86

) Synchronisotion

zum

Koppelfeld

NKÜ 2000 Danach wird Ports an das quenzen des dadurch, daß

der VC in gleicher Weise wie bei plesiochronen Koppelfeld gesandt. Die Anpassung der TaktfreEingangssignals und des Netzknotens geschieht der Pointer für das abgehende Signal neu gebil-

det wird. Falls die beiden Frequenzen nicht übereinstimmen,

kann die Phasenlage des VC zum STM-1-Rahmen des Netzknotens durch Weglassen und Hinzufügen von Füllbytes und dem zugehörigen Dekrementieren und Inkrementieren des Pointers angepaßt werden. 4.3 Netzknotensynchronisation Ein SDXC ist ein wichtiges Element eines Telekommunikationsnetzes.

zur Synchronisation

Mit Hilfe eines externen Synchronisationsanschlusses kann ein SDXC grundsätzlich synchronisiert werden. Da SDHNetze, im Gegensatz

zu den plesiochronen Netzen,

mit syn-

chronen Digitalsignalen arbeiten, ist auch eine Synchronisation auf ankommende STM-n-Signale möglich. Dabei hat ein SDXC in seiner Eigenschaft als Knotenpunkt vieler Signale prinzipiell die Möglichkeit der vermaschten Synchronisation. Dabei ermittelt er seine Taktfrequenz durch Mittelwertbildung der Taktinformationen aus mehreren Eingangssignalen (Mutual Synchronization). Auf der anderen Seite ist ein SDXC auch prädestiniert als Quelle für die Netzsynchronisation zu dienen, wenn seine interne Taktquelle eine genügende Genauigkeit aufweist. Für den Bereich der Deutschen Bundespost ist folgende Synchronisationshierarchie in [1] festgelegt: Synchronisation auf — —— —

das ein ein den

von außen zugeführte Taktsignal 2048 kHz (T3), empfangenes STM-1-Signal, empfangenes 2-Mbit/s-Signal, internen Oszillator. 87

Fachbeiträge 4.4 Eigenschaften des FLEXNODE-Systems In diesem Abschnitt werden einige grundlegende Eigenschaften der Teilsysteme des FLEXNODE-Systems beschrieben. Synchrones

Koppelfeld

Die Koppelfelder der Netzknotenkomponenten arbeiten synchron, d.h. alle durchgeschalteten Digitalsignale haben zu jedem Zeitpunkt eine auf den 8-kHz-Rahmen bezogene, genau definierte Phasenlage. Dies ist für den DXC 4/4 nach außen nicht von Bedeutung, da der VC-4 als Ganzes durchgeschaltet wird. Im DXC 4/1 und DXC 1/0 ermöglicht dies jedoch erst die vielfältigen Durchschaltefunktionen im Raumund Zeitbereich. Blockierungsfreiheit Die Koppelfelder rungsfrei.

des

FLEXNODE-Systems

sind

blockie-

Modularität

Alle Teilsysteme des FLEXNODE-Systems sind modular erweiterbar. Das System kann durch Anschluß zusätzlicher Portbaugruppen und Aufrüstung des Koppelfeldes im Betrieb, ohne Beeinträchtigung bereits geschalteter Verbindungen, erweitert werden. Redundanz

Die für moderne Telekommunikationseinrichtungen erforderliche Zuverlässigkeit wurde bereits angesprochen. Das Koppelfeld eines SDXC ist daher in aller Regel redundant aufgebaut, da ein Ausfall dieser Netzknotenkomponente eine

große Anzahl von Digitalsignalen beeinträchtigen oder unterbrechen würde. 88

NKÜ 2000 Im FLEXNODE-System ist das Koppelfeld des DXC 4/1 und DXC 4/4 dreifach aufgebaut. Alle Ebenen führen zu jedem Zeitpunkt den gleichen Datenverkehr und arbeiten vollkommen synchron. Durch Vergleich der drei Ebenen in den Portbaugruppen können Fehler einer Ebene korrigiert werden (Majoritätsentscheidung). Das Koppelfeld selbst kann somit bei der Ermittlung der Verfügbarkeit eines Netzknotens nahezu vernachlässigt werden. Systemzugang

über

Portbaugruppen

Wie bereits erläutert, werden die Digitalsignale im FLEXNODE-System über Portbaugruppen (TAU = Termination Access Unit) an das Koppelfeld angeschlossen. In der Phase 1 des NKÜ2000 werden zunächst folgende Portfunktionen eingesetzt:

-— TAU STM-1 zum Anschluß eines STM-1-Signales und Durchschaltung auf VC-12- und VC-4-Ebene. — TAU 140(4) zum Anschluß eines plesiochronen 140-Mbit/sSignales und zur Durchschaltung auf dieser Ebene. — TAU 140(1) zum Anschluß eines plesiochronen 140-Mbit/sSignales und zur Durchschaltung bis hinunter auf die 2-Mbit/s-Ebene. — TAU 16x2 zum Anschluß von sechzehn 2-Mbit/s-Signalen und zur Durchschaltung auf dieser Ebene. — TAU 34 zum Anschluß eines plesiochronen 34-Mbit/sSignales und zur Durchschaltung bis hinunter auf die 2-Mbit/s-Ebene. An das Koppelfeld können selbstverständlich unter Verwendung anderer Portbaugruppen auch alle anderen Bitraten, einschließlich der des amerikanischen NAS-Standards, angeschlossen werden. Mit den Portbaugruppen für STM-4 und STM-16 können auch Netzzugänge für höhere Hierarchieebenen in den Netzknoten integriert werden. 89

Fachbeiträge Selbstverständlich ist auch die Wahl zwischen elektrischen und optischen Schnittstellen mit integrierten Leitungsendgeräte-Funktionen ohne Einschränkung möglich. Einheitliche

interne

Schnittstelle

Das Koppelfeld des Gerätetyps DXC 4/1 vereinigt die Funktionsblöcke LPX und HPX des Funktionsmodells. Diese Funktionsblöcke sind in der Regel physikalisch in einem Koppelfeld vereinigt. Um flexibel auf die unterschiedlichen Anwendungsfälle reagieren zu können, sind im DXC 4/1 und im DÄXC 4/4 des FLEXNODE-Systems alle Portbaugruppen über eine einheitliche Schnittstelle, den SNI-4 (Switching Network Interface 4), an das Koppelfeld angeschlossen. Damit ist jeder Anschluß des Koppelfeldes zur Aufnahme jedes Portbaugruppentyps geeignet.

Im SNI-4 werden Daten, Takt und Steuerinformationen über

eine Leitung übertragen. Übertragung geeignet. Integrierte

Die Schnittstelle ist für optische

Systemsteuerung

Über den SNI-4 werden nicht nur die Digitalsignale zwischen den Portbaugruppen und dem Koppelfeld übertragen, sondern es ist auch ein Kanal zur Steuerung und Überwachung der Portbaugruppen durch die Netzknotensteuerung integriert. Die Kapazität dieses Kanals ist ausreichend, um auch

erweiterte Portfunktionen (z.B. LE-Funktionen) mit abzudecken. Damit kann z.B. die Steuerung einer gesamten Betriebsstelle über eine einheitliche Schnittstelle ohne zusätzliche Verkabelung durchgeführt werden. 90

NKÜ 2000 4.5 Steuerungssystem Alle von der Steuerung erfaßten Einheiten wie Ports und Koppelfeldstufen besitzen lokale Prozessoren (UP - Unit Prozessoren). Diese Prozessoren werden von der Netzknotensteuerung verwaltet. Die Steuerung und Bedienung gliedert sich funktionell in eine applikationsunabhängige Schicht (CAP - Common Application Platform), die auf Industriestandards ausgerichtet ist, und die applikationsabhängige lokale FMAS/L-Schicht. 4.6 DXC 4/1 Bild 10 zeigt die Funktionsblöcke des DXC 4/1. Man erkennt die bereits beschriebenen Portbaugruppen sowie die allen gemeinsame Schnittstelle SNI-4. Einigen Portbaugruppen ist eine zusätzliche Einheit nachgeschaltet, die die Signale mehrerer Baugruppen zu einem SNI-4 zusammensetzt. Der Grundmodul des DXC 4/1 ist für eine Kapazität von 128

STM-1-Äquivalenten konzipiert.

4.7 DXC 4/4 Die Struktur des DXC 4/4 entspricht der des DXC 4/1. Diein diesem Teilsystem verwendeten Portbaugruppen sind für 140 Mbit/s, STM-1, STM-4 und STM-16 ausgelegt. Der DXC 4/4 bietet in seinem Grundmodul einen Ausbaugrad von 256 Ports. Es ist jedoch möglich, ihn durch Zuschaltung weiterer Module zu erweitern. 4.8 DXC

1/0

Der DXC 1/0 ist mit Portbaugruppen für 2-Mbit/s- und 64kbit/s-Signale ausgerüstet. Er ist für einen Ausbau aufbis zu 512 Ports ausgelegt. 91

Fachbeiträge

G.703

SNI-4 TAU

1x140

TAU

TAU

on

1x34

16x2

Iıne

Koppelfeld

TAU

16x2

TAU

STM-

slond

lokale

by

Netzknotensteuerung

Bild 10: Blockschaltbild des DXC 4/1

92

Q-Schnittstelle

NKÜ 2000

Anschlußfeld

Anschlußfeld Steuerung

TAU

16x2

TAU

16x2

TAU

140

TAU

16x2

TAU

16r2

TAU

140

x

x

Bild 11: Aufbaubeispiel eines Netzknotens

4.9

Bauweise

Die Komponenten des FLEXNODE-Systems sind in metrischer Bauweise auf Basis der neuen ETSI-Empfehlung T/TM 02-13 aufgebaut, wobei als Grundeinheit ein Modul mit 600 mm x 600mm x 600 mm Kantenlänge dient. Portbaugruppenmodule weisen die halbe Tiefe (300 mm) auf. Ferner sind noch Module mit halber Höhe (300 mm) für Stromversorgungseinheiten, Anschlußeinheiten und Lüfter vorhanden. Damit ergibt sich ein möglicher Aufbau für ein DXC wie in Bild 11 gezeigt. 5 Zusammenfassung Mit der Einführung der Synchronen Digitalen Hierarchie für Telekommunikationsnetze ergeben sich völlig neuartige Möglichkeiten der Netzsteuerung und -überwachung. Mit Hilfe moderner Rechnerkommunikation wird es in Zukunft möglich sein, solche Netze vollautomatisch und zentral gesteuert zu verwalten. Die Synchronen Digitalen Cross-Connectoren 93

Fachbeiträge nehmen dabei als Knotenpunkte des Netzes eine Schlüsselposition ein. Möglichkeiten zur flexiblen Netzorganisation bei kurzen Reaktionszeiten, umfassende Überwachungsmöglichkeiten und eine hohe Verfügbarkeit geben dem Netzbetreiber die Möglichkeit, modernste Dienstleistungen anzubieten. 6 Literaturverzeichnis

[2

m

[1]

[3] [4] [5]

94

Netzknoten TL für den Einführungspreiswettbewerb (NK-TL EPW). FTZ 5805-3142. Rösner, Chr. und Zeuner, B.: taschenbuch der telekom praxis 92, Der

Netzknoten der Übertragungstechnik 2000 (NKÜ 2000). Diekmeier, M.: taschenbuch der telekom praxis 92, Synchrone Hierarchie. CCITT-Empfehlungen G.708 - G.709. CCITT-Empfehlungen G.781 - G.784.

Digitale

Fiber in the Loop

Glasfasertechnik im Teilnehmeranschlußbereich -

Pilotprojekt Leipzig

Von Ulrich Peisl und Lothar Schmid, München Dipl.-Ing. Ulrich Peisl, Jahrgang 1959, ist im Marketingbereich „FITL“ der Firma Siemens AG tätig. Dipl.-Ing. Lothar Schmid, Jahrgang 1940, ist seit 1990 Projektleiter für Fiber in the Loop-Systeme bei der Firma Siemens AG.

1 Einleitung Nachdem bereits seit mehreren Jahren der Einsatz von Glasfasern im Verbindungsliniennetz der Telekomverwaltungen als Regelbauweise eingeführt ist, folgt nun der Schritt in die Erprobung von Teilnehmeranschlußleitungen. Technologiefortschritte auf dem Gebiet der Höchstintegrationstechnik und der optischen Komponenten sowie Kostenreduzierungen im Bereich der Optoelektronik, bei den Glasfaserkabeln und bei der Spleißtechnik ermöglichen bereits in naher Zukunft, die LWL-Technik auch im kostenintensiven Teilnehmeranschlußbereich zu wirtschaftlich vertretbaren Investitionskosten einzusetzen. Da sich der Bedarf für Breitbanddienste mit hohen Datenraten (z.B. Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung, interaktive Videokommunikation im Breitband-ISDN) erst allmählich entwickeln wird, wird derzeit weltweit intensiv an Lösungen gearbeitet, die es ermög95

Entwicklungstendenzen lichen, optische

neuerung

Fasern

bereits

Schmalbanddienste

im Zuge

existierender

des Ausbaus

Kupfernetze

(Fernsprechen,

Text, Daten

oder

der Er-

zunächst

für

und andere

eingeführte Dienste) und Breitbandverteildienste wie möglich zum Teilnehmer zu bringen [1].

so nahe

Pilotprojekte bilden den ersten Schritt zur Erprobung der LWL-Technik im Teilnehmeranschlußbereich unter wirklichkeitsnahen Bedingungen und ermöglichen eine erste Abstimmung der neuen Technik auf die betrieblichen Abläufe im Ortsnetzbereich, in der Vermittlungstechnik und bei der Breitbandverteilung. Feldversuche tragen dazu bei, reale Nutzungsszenarien und Bedienungskonzepte zu gestalten und geben darüber hinaus erste wichtige Impulse für die Einführung und Nutzung der LWL-Technik im Ortsnetz. So untersucht Siemens in Zusammenarbeit mit der Deutschen Bundespost TELEKOM (DBPT) mit dem Pilotprojekt OPAL 4 (Optische Anschlußleitung) in einem Wohn- und Geschäftsgebiet in Leipzig die Möglichkeit, die Privathaushalte effektiv und kostengünstig gleichzeitig sowohl mit Schmal- als auch mit Breitbandverteildiensten über ein Glasfaserkabel zu versorgen. Ziel des Pilotprojektes ist es, sowohl den technischen Nachweis für die Eignung der Glasfasertechnologie in der Ortsnetzebene zu erbringen als auch Anforderungen an das öffentliche Netz und die Endeinrichtungen abzuleiten. 2 Systemüberblick Bild 1 gibt einen Überblick über das gesamte Siemens-Fiberin-the-Loop-System (FITL) für das Pilotprojekt OPAL 4. Das Glasfasernetz versorgt ein Wohn- sowie ein Geschäftsgebiet in der Innenstadt von Leipzig, wobei insgesamt 288 Teilnehmer angeschlossen werden können. Das FITL-Pilotsystem besteht aus je einem Teilsystem für Schmalbanddialog- und Breitbandverteildienste, die sowohl unabhängig voneinander, d.h. jedes

96

der beiden

Teilsysteme

für sich, als auch

in

Fiber in the Loop

SIEMENS 40 Passiver optischer Verteiler

CU-DS

N

LWL

Nm

Ad

BKVerstärkerstelle

1 OVSt

:

£ CU-IS

CU-DS

ee Central Unit Disiributive Services (BK)

CU-IS

Central UnH Interactive Services

,

Distant Unh Distributlve Services (BK)

|

‚ OUV-DS DU-IS

288

N

Distant Unit Interactive Services

LWL _ Lichtweilenielter up Übergabepunkt für BK-Vertellung \OV8t Ortevermittiungssteile

Bild 1: Systemüberblick Fiber in the Loop für Pilotprojekt OPAL 4 in Leipzig

Kombination zusammen auf getrennten Fasern (zur technischen und betrieblichen Entkopplung) betrieben werden können, wobei beide Übertragungssysteme dieselbe Infrastruktur, d.h. die gleiche Kabelnetztopologie, benützen. Im

Hinblick

auf eine

hohe

Zuverlässigkeit

und

Wartungs-

freundlichkeit sowie unter dem Aspekt einer kostengünstigen Lösung für Privatanschlüsse wird zur Übertragung von interaktiven Diensten und Breitbandverteildiensten ein Passives Optisches Netz (PON)mit optischen Leistungsteilern in topologischer und physikalischer MehrfachSternstruktur verwendet, wobei ausschließlich Einmodenfa-

sern eingesetzt werden [2]. Das Netz enthält - mit Ausnahme des Abschlusses der optischen Fasern auf der Teilnehmerseite und notwendiger Einrichtungen für die Stromversorgung — keine aktive Elektronik. Die Netztopologie orientiert sich im wesentlichen an den linientechnischen Vorgaben des heutigen Ortsanschlußnetzes in Kupfertechnik mit der Aufteilung in Hauptkabel- und Verzweigungskabelbereich durch passive 97

Entwicklungstendenzen optische Koppler, die aus Wartungs- und Reparaturgründen sowie aus Gründen der leichteren späteren Aufwertbarkeit in wenigen, leicht zugänglichen Stellen konzentriert sind. Neben dem Passiven OÖOptischen Verteiler (PODU) bilden die sogenannte Central Unit für interaktive Dienste (CU-IS) bzw. die Central Unit für Breitbandverteildienste (CU-DS) sowie eine bestimmte Anzahl von Distant Units (DU) für interaktive Dienste und Breitbandverteildienste die wesentlichen Netzkomponenten des Siemens-FITL-Systems. Dabei weist das System für die interaktiven Dienste folgende Gemeinsamkeiten mit dem System für die Breitbandverteildienste auf: — Übertragung über je ein passives optisches Netz (PON), bestehend gern.

aus

Einmoden-Glasfasern

und

LWL-Verzwei-

—

Gleiche Trassenführung der Glasfasern oder gemeinsames Kabel für beide Systeme zwischen CU und DU.

—

Gemeinsames Gehäuse für die optischen Verzweiger beider Systeme.

—

Gemeinsames Gehäuse für die DUs beider Systeme.

—

Soweit möglich, gemeinsame Kabelführung für die Kupferleitungen zum Teilnehmer (a/b-Adern und Koax).

—

Einbringung zusätzlicher Fasern für spätere Aufwertbarkeit.

2.1

FITL-System für interaktive Dienste

Der untere Teil von Bild 1 zeigt den Teil des FITL-Systems,

über den die interaktiven Dienste (Interactive Services IS) abgewickelt werden, wobei folgende Dienste im Rahmen von OPAL 4 bereitgestellt werden: 98

Fiber in the Loop SIEMENS a/b

CU-IS

DU ı

I

V E R M T1 T L U N G

O&M-PC

Bild 2: Funktionsblöcke des Systems für interaktive Dienste

— Teilnehmer-Hauptanschluß, —

Nebenstellen-Anschluß ohne Durchwahl,

—

ISDN-Basisanschluß,

— Datenübertragung mit Modem, — FAX Gruppe 2, — Anschluß von Münztelefonen,

— Datenübertragung bis 19,2 kbit/s (im Basisband). Der Anschluß von Nebenstellenanlagen mit Durchwahl und Wählstern-Einrichtungen, der Anschluß von Notrufsäulen und Warndienst-Einrichtungen (z.B. Sirenensteuerung), Temex-Einrichtungen sowie der ISDN-Primärratenanschluß sind beim Pilotprojekt OPAL 4 nicht vorgesehen. 2.1.1

Central Unit

Die im Bild 2 als Blockschaltbild dargestellte zentrale Anschlußeinheit CU-IS bildet den Abschluß des passiven opti-

schen Teilnehmernetzes für die interaktiven Dienste auf der

99

Entwicklungstendenzen Vermittlungsseite, wobei im Pilotprojekt OPAL 4 der Zugang zur Vermittlung über Einzelkanäle (teilnehmerindividuelle a/b-Schnittstelle) erfolgt. Ein kanalindividueller Anschluß für jeden Teilnehmer ermöglicht zwar eine systemunabhängige Lösung, ist jedoch sehr kostenintensiv, da sowohl für die Verbindung des Endgerätes zum optischen Übertragungssystem als auch für den Anschluß des Übertragungsystems an die Vermittlung teilnehmerindividuelle Anschlußkarten benötigt werden. Systemneutrale Einzelkanalanschlüsse erfordern darüber hinaus eine separate Einrichtung für Betrieb und Wartung, da keine vermittlungsgesteuerte Leitungsprüfung möglich ist. Die genannten Nachteile entfallen bei einem Multiplexanschluß (nx2 Mbit/s) an die Vermittlung, für den es jedoch heute noch keine nationalen oder internationalen Standards gibt, so daß derzeit nur systemspezifische Lösungen realisierbar sind. Im System EWSD (Elektronisches Wählsystem Digital) von Siemens bietet sich die interne Schnittstelle auf 2-Mbit/s-Leitungen zwischen Line Trunk Group (LTG) und Digital Line Unit (DLU) an. Der Grundgedanke für die Wahl einer solchen internen Multiplexschnittstelle besteht darin, die Funktion einer DLU, welche die Teilnehmer-Anschlußkarten enthält und eine Konzentration des Verkehrs durchführt, in der CU-

IS und den zugehörigen DUs zu integrieren und die gleichen 2-Mbit/s-Schnittstellen zur LTG wie bei der DLU zu verwenden. In Abhängigkeit vom angebotenen Verkehrswert können zwei bis vier MUX-Leitungen zur LTG vorgesehen werden. Zur Steuerung von CU-IS und DU sowie zur Abwicklung von Administrations- und Maintenance-Funktionen dienen protokollorientierte, vorhandene Kommunikationsschnittstellen. Betriebs- und Wartungsfunktionen können damit vom EWSD-Wartungszentrum nach entsprechender Erweiterung der bereits eingeführten Bedieneroberfläche wahrgenommen werden, wodurch sich eine im Vergleich zu kanalindividuellen Anschlüssen äußerst kostengünstige Lösung ergibt. 100

Fiber in the Loop In der CU-IS werden die Signale von insgesamt bis zu 288 von der Ortsvermittlung (OVSt) kommenden a/b-Anschlüssen (zweiadrige symmetrische Kupferleitungen) zu einem Zeitmultiplexsignal zusammengefaßt, wobei für jeweils 24 a/bAnschlüsse ein Multiplexgerät PCM30G-S [3] verwendet wird, und über eine einzelne Glasfaser übertragen. Dabei ist jeweils ein 2-Mbit/s-Kanal einer DU fest zugeordnet. Das zur Anpassung der Teilnehmerschaltungen an das Übertragungssystem dienende Multiplexgerät PCM30G-S besteht aus den zentralen Einschüben Zentral-Multiplexer, Signalisierungs-Multiplexer, Signalisierungs-Prozessor, Überwachung, Zusatzeinheit und Stromversorgung. Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit des Übertragungssystems für die interaktiven Dienste sind in der CU-IS der zentrale Teil des in Abschnitt 2.1.4 näher beschriebenen TDM/TDMA-Übertragungssystems sowie die elektrooptischen Wandler gedoppelt. Dabei ist jeweils nur eines der beiden TDM/TDMA-Systeme aktiv, während das zweite im Standby-Betrieb arbeitet. Die Umschaltung auf das Ersatzsystem bei Ausfall des gerade aktiven Systems erfolgt automatisch und wird durch einen O&M-PC (siehe Abschnitt 2.4) gesteuert. Von der CU-IS führen daher zwei Glasfasern bis zum LWL-Verzweiger, wobei in der aktiven Glasfaser die 288 Sprachkanäle und zusätzlich die Signalisierungsinformation, die den einzelnen Sprachkanälen zugeordnet ist, transparent zu allen DUs übertragen werden. Im 1:12-Verzweiger wird dazu das Summensignal auf zwölf Glasfasern aufgeteilt und den zwölf DUs zugeführt. 2.1.2 Passiver optischer LWL-Verzweiger Bild 3 zeigt die linientechnische Infrastruktur für das Pilotprojekt OPAL 4 in Leipzig. Die sternförmige Aufteilung der im Hauptkabelbereich in einer Glasfaser geführten optischen Leistung im Verhältnis 1:12 erfolgt durch passive optische Koppler, die zusammen mit den Spleißen für die ankommen101

Entwicklungstendenzen SIEMENS 4DU Evz für 24 Tin

bus

CU-IS |

Passiver optischer

!

>

Verteiler 1

oo — cu.os|&

=:

wachung

GI-KEG

u:

\

12) —_

ı

u.ıl

m =
schaltbar für ZD-Kanäle zur Übertragung

e synchroner, envelopestrukturierter oder bittransparenter Daten

von 600 bit/s bis 64 kbit/s

e asynchroner, codeunabhängiger oder codegebundener Daten verschiedener Zeichenformate > schaltbar als Datennetzabschluß-Einrichtung (DNAE) für die direkte Anschaltung von Datenendeinrichtungen an ZD-Kanäle Insgesamt 32 Datenanschlußeinrichtungen (DAS) bis 19,2 kbit(s schaltbar in den Funktionen e DAG/DNG mit Schnittstelle gem. CCITT V.24 e DFG/DNG mit Schnittstelle gem. CCITT X.21 e DAG/DNG mit Schnittstelle gem. CCITT X.21bis Die DAS können als ZD-Kanal mit Zeitschlitzen der ZD-Systeme verbunden oder in den Funktionen gem. Punkt 2 bis 5 geschaltet werden

370

Datenumsetzer ZD-A3/2

Tabelle 6.2: 5

Zusatzfunktionen

Einsatz und Betrieb der Daten-Umsetzer-Einrichtung ZD-A3/2, Zusatzfunktionen

2. Schnittstellenumsetzer (LUE-Funktion) - softwaregesteuerte Zusammenschaltung von Kanalschaltungen mit Schnittstelle UEB12- und EDS-A-/V.28 = UEB-Schaltung SEU- und EDS-A-/V.28- = SEU-Schaltung V.24, X.21,X.21bis und EDS-A-/V.28 = DAB-Schaltung Datenein- und -ausgang = ESY-Schaltung (Kanalschaltungsschleife : 3. Schnittstellenvervielfacher (SK-Funktion) Synchronknoten für statusbit-/datenfeldgesteuerte Knotenschaltung envelopestrukturierter Kanäle bis 24/19,2 kbit/s mit Kanalschaltungs Schnittstelle EDS-A, UEB12, V.28, V.24 oder X.21 Asynchronknoten für Rundsende- und Konferenzschaltung transparent, bis 1200 bit/s, mit Rücksendesperre für Halbduplexbetrieb, mit Kanalschaltungs-Schnittstelle EDS-A, V.28, SEU . Envelopekanalteiler (EKT-Funktion) softwaregesteuerte Teilung envelopestrukturierter Kanäle in Unterkanäle für mehrere Nutzer mit gleicher oder verschiedener Geschwindigkeit, Anschaltung über Kanalschaltungen mit Schnittstelle EDS-A, UEB12, V.28, V24, X.21 . Leitungskonzentrator (LK-Funktion), LK für BTX-Verbindungen, softwaregesteuerte Konzentration von n Btx-Zugängen (KS)auf m (