Taschenbuch der Telekom Praxis 1995 3794905814

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taschenbuch der telekom praxis Bernd Seiler

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taschenbuch der telekom praxis 1995 32. Jahrgang

Herausgeber:

Dipl.-Ing. Bernd Seiler

Schiele & Schön - Berlin

Herausgeber: Dipl.-Ing. Bernd Seiler, Eschenweg 6, 64397 Modautal,

Tel. 06254/2958

Verantwortlich für die Redaktion: Dipl.-Ing. Bernd Seiler und Dipl.-Ing. Jörg Heydel Für die sachliche Richtigkeit der Beiträge sind namentlicg genannte Autoren verantwortlich, die auch spezielle Fragen nach Möglichkeit beantworten. Die Beiträge aus dem Bereich der DBP Telekom müssen nicht mit deren Ansichten übereinstimmen.

Für die in diesem Buch enthaltenen Angaben wird keine Gewähr hinsichtlich der Freiheit von gewerblichen Schutzrechten (Patente, Gebrauchsmuster, Warenzeichen) übernommen. Auch in diesem Buch wiedergegebene Gebrauchsnamen, Handelsnamen und Warenbezeichnungen dürfen nicht als frei zur allgemeinen Benutzung im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung betrachtet werden. Die Verletzung dieser Rechteim Rahmen der geltenden Gesetze ist strafbar und verpflichtet zu Schaden-

ersalz.

ISBN 3 7949 0581 4, ISSN 0082-1764

© 1995 Fachverlag Schiele & Schön GmbH, Markgrafenstr. | I, 10969 Berlin. Alle Rechte. insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages istes auch nichi gestattet, dieses Buch oder Teile daraus in irgendeiner Form zu vervielfältigen. Printed in Germany.

Druck: Kutschbach Druck, Berlin, Buchbinderei: Heinz Stein, Berlin

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Vorwort

Vorwort zum 32. Jahrgang Das „taschenbuch der telekom praxis“ berichtet seit jeher über aktuelle Entwicklungen, Anwendungen und Trends aus dem Bereich der Telekommunikation. Bei diesem Jahrgang hat sich daher ganz selbstverständlich das derzeit im

Mittelpunkt des Interesses stehende Thema Multimedia als Schwerpunkt an-

geboten. Vom Zusammenwachsen von Telekommunikation, Computer, Film, Musik, Text und Grafik wird die Entwicklung völlig neuer Produkte und Dienstleistungen erwartet, die voraussichtlich unser berufliches und privates Leben nachhaltig beeinflussen werden. Die Redaktion geht daher von einem breitgefächerten Interesse innerhalb unserer Leserschaft aus und bietet eine Auswahl von Beiträgen zu diesem komplexen und vielseitigen Thema an.

Weitere Fachaufsätze beschäftigen sich mit nicht weniger interessanten Inhalten wie der Zulassung von Endgeräten unter dem Aspekt des europäischen Marktes und den Aufgaben von EURESCOM und DETECON.

Mit der Diensteentwicklung im Bereich der Computerkonferenztechnik sowie

im Intelligenten Netz setzen sich weitere Experten des Forschungs- und Technologiezentrums von Telekom auseinander. Schließich runden

Beiträge über das aktuelle Angebot von privaten Telekom-

Endgeräten und über neue Kabelverlegetechniken den Inhalt der diesjährigen

Ausgabe ab. Wir danken allen Autoren für ihre engagierte Mitarbeit sowie dem Verlag für

die einwandfreie und termingerechte Herstellung. Modautal

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Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis Multimedia-Kommunikation in Hörfunk und Fernsehen (Dieter Hoff, Leo Danilenko)....................0u00s00ueeesenennunnenneneennenenenenennenueenennennnennnenne Kommunikationstechnologien im Wandel - von Daten- und Sprachkommunikation zu Multimedia. .....................eeeeeenensenenseensnsnsenne Multimedia-Kommunikation verändert die Nutzung von Kommunikationsdiensten ....euesesessessssenessnsennnneneneennennnnennnenennenannnn Struktur der Kommunikatonsnetze in einer Rundfunkanstalt_..........neeeee. Multimedia als Wahrnehmungs-Phänomen. ......................neneneneenenennennann Multimedia-Arbeitsplätze in Hörfunk und Fernsehen. ........uuenssseeneesneenenenneennenn Multimedia-Dienstekonzept von Telekom

(Arbeitskreis VAT).

1 5-38 15 17 21 27 32

...............eneeesnsenennennennenenennenosmenenennanaenn

39-81

Multimedia in BK- und CATV-Anlagen (Klaus Lohse) ................sennensseenneensnzernennennenzerenzennnsesenennesensensenneenenennee Einleitung .................ennennennenennenenenennnnennnnenerannnonnenennnennenersnaenerana Die Dienste ........nesesesessenessseenennesensnenenennnnnnsnnneneenanennnnsenennensnnnnnnnnnnnnensennsnnnnenenn Das Kabelnetz........unenneeeeensensseneenesneeneenensennuenesenennennnneennanannnnnnnnanennnnnsnnnenananen Das Endgerät .....eesssesesseneeseennsnennseesennennennennnenssnnesnennnnenensnnnnenenneneenesnnnennenenaennen een Das Hausverteilnetz .unesz en Zusammenfassung. .............eeennnennensnenenennnsnnnsenennnennnsennennnenensennenesenmansenan

82-96 82 83 86 9] 94 94

Einleitung .............n.eensennssesnnenssnennnsnnenmsennnensennensnnensnennenssnenmennnennsnnunsnessssenensnsensensnnen Multimedia-Daten.....................nnnennennsennsenmsensenmesinensesnmsnennennssnnenesensesananaes Sicherheitsaspekte . . . nrse nme n e n nennen ne n n nonenensonaensen Datenkompression .......uersensnsnnsennsensnnsnsenennennnenenennenenenenne rennen teren Multimedia-Dienstekonzept................eeneensenseneeneneennnenenen nennen Kommunikationsmodell von Multimedia-Diensten....................eeene Multimedia-Endgeräte und Endsysteme..................eeeneneneneneenenensenenn Verwendete Abkürzungen. ........uenssnsnnseeneensennensennnnnennnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnesnnnnnenannn

Compact-Disc Interactive als Endgerät im Konsumenten/Multimedia-Bereich

(F. H. Ulrich Frank).

............ceeonenenenenunenseneeseennnsssenseensennenen

Einleitung ...............ueeenennernnensnmnnensnensrensnnenersenmeonnennsensensnnsennsennaranen CD-I als System-Konzept und Multimedia-{MM-)Anwendungsträger ........... CD-I und Kommunikation: Anwendungs-Alternativen................neneeen Schlußfolgerung zur Markteinführung... vun Abkürzungen... . Schrifttum ......enessnesssesnsensenssensenneenneensnnesenennnnnsesennnnnnennnenenenennenennnnennennsnennnnennennnenn Interaktives Fernsehen: Neue Perspektiven im Netz von Telekom (Paul Bathe, Heinrich E. Haase) ................unncnssssneenssennsssennnenennnnensenennnn Einleitung... u Systemarchitektur

8

39 43 48 53 57 70 76 80

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Inhaltsverzeichnis Videoserver Netzaspekte u Endgeräte ........neeenssnesenesnsnesneennnenenenennnenennnnennesenensnnnnnenonsannnnnenesessnsnennsnnenennn nennen Zusammenfassung. .......ueseenenenenesennsnsnmsnsesnennennensenrsnnnsennenten nennen

123 126 133 135

Digitales Fernsehen - Die Verteilung über Satellit, Kabel und terrestrische Sendernetze (Dietmar Biere)...........uunessesessenssennennnennennsenennansnennnnonennnnensenenennonnsnnonnensnnesansnensonsoneen Der europäische Weg zum digitalen Fernsehen ................. een Das MPEG-2-System .....nsenesnesensnsnenennenennnnnnnnennnnnnnnnenennennsnnnsenennnensensanensnsnnsnennnnn SAT-Übertragung für den Direktempfang und die BK-Zuführung un Kabelübertragung. .............eeeesesensensnnsensenennennnnennnnnnnenensennnnnensenennenenennnnnsnennennnnnnn Terrestrische Übertragung .......uuaannnnnneennennenaenannnnnnenennennnnnannannnnnnennenennennnnn

138 143 154 165 182

Zulassungsverfahren unter dem Aspekt des europäischen Marktes Aufgaben und Dienstleistungen des BZT (Winfried Pohl) .......usssesssesesseseneneeessnensenunnennnennennensenennnsnnsennnnsenennensenssnnesennnnan Einleitung .....eeseseersenennneneeenannenenesnnnnennennonnannnennennnenensennennnnnnennenensnnnensennennesnennansanann Historischer Abriß _.... Zweck der Zulassung Geltungsbereich der Zulassung ........csrsesnensennseeneenennennesenenennensnnennesenensennnenennnnsenen Europäische Standardisierung... Zulassungsverfahren nach TKZulV (national) .. Verfahren der Endgeräterichtlinie . Organisation des BZT................. Dienstleistungen des BZT

Zusammenfassung

.neesseneesesennenenenannnnennnenennennnnnnnnnnennnnnnnnnasennnnesnnnnnenennensentnenennnnennenn

Gemeinsame Entwicklung von neuen Diensten und Netzen in EURESCOM (Otto Baireuther)_... Einleitung ............ Hintergrund. ................. Das europäische Konzept... EURESCOM als das gemeinsame Unternehmen der PNOs . Arbeitsweise von EURESCOM ...........uunenesensmeneensenee Arbeitsschwerpunkte der Projektarbeit... Gestaltungsrahmen für die Entwicklung von Diensten und Netzen .

Zusammenfassung

_.......sensnenenennneennenesnnennenennsosennnnsnnennan

Verwendete Abkürzungen

...........unnesesnennnnnensnnenennnnonennannneneneonennnenennan none

DETECON - die Kompetenz für ConsultingAufgaben in der Telekommunikation (Volkmar Doil) ..............u0000esesenennesnenenensennensnsnnnnnennennensnsennnneenensnnsenennnnnenasanensenannen Die Idee Das Unternehmen .......nssensessensennseeneesennennennnennenennesensnneenensenaeseennennen nennen Das Leistungsspektrum .....cssssessensesneneneensenenassanannnnnnsensonsannennenennensenannenaenesennesensannen Der Markt Die Beteiligungen und Kooperationen .............uenernneeeennenenenenannnnenenennen Perspektiven. .............nssnenensennenneensnsnnsenenensennennnnensnenensenmesnesenesnsasnannenn

10

185-202 185 187 188 189 191 192 193 195 196 199 203-219 203 203 204 207 209 210 212 217 218

220-238 221 222 228 232 237 238

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Netzen einsetzen. Damit erfüllt EWSD

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künftige Projekte wie Breitband-ISDN und Intelligente Netze. EWSD

konzentriert seine Leistung auf

CCITT, das die Verbindungssteuerung

kleinstem Raum und läßt sich sehr schnell

zwischen den Vermittlungen auf geson

aufbauen. Unter anderem haben wir

derten Zeichengabekanälen

EWSD

vornimmt.

in den Turn-Key-Projekten der

Die begleitende Signalisierung verwirklicht

DBP Telekom beim Aufbau von Kommu-

im ISDN neue Leistungsmerkmale - zum

nikationsnetzen in den neuen Bundes

Beispiel die Anzeige der Rufnummer eines

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Inhaltsverzeichnis Asynchrone Computerkonferenz-Dienste (Werner Würtenberger) .....ueeeneeenensenennsennnennnnennnnnnnnnnnnnonnnnnnennnnonnnensennnennnnnenennenen Einleitung ........ nennen Das Gruppenkommunikationsmodell .... Asynchrone Gruppenkommunikation............r0eesesnsesessnnennenenneneennnnnn Grundlage und Modelldarstellung der asynchronen Computerkonferenz .... Design des Super KOM-Systems_....ennnneeneennenennneenennnnnnnnnnnnnnnnnnnennennannnnen nennen Computerkonferenz-Systeme für den Fernunterricht .... Teilnehmerverhalten mit Computerkonferenz-Systemen . . Die Zukunft der Computerkonferenz-Systeme ............... . Schrifttum ..............neeunenesnsnennnmennene . Verwendete Abkürzungen.........

239-259 239 240 242 243 249 251 254 258 258 258

Service Creation im Intelligenten Netz (IN) - Der Schlüssel zum Erfolg (Ute Reichardt, Bernhard Heilig) ................2u0002000020eeenesnneenesennennsnnnnnnnnnnnnnnnnenennnn Einleitung .......n.neeennnnnnsnnnennunnnnnnnennnnnasnnenanensannsensnnenennennnennnneennann

260-290 260

Das IN-Konzept..........ueezessneenesenennennesasnensnnnennnnnnnnnnesnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnennsnnenenannnenennene Die IN-Komponente Service Creation Environment (SCE) ...............n SCE Building Blocks SCE-Funktionen .......cnenenssennsesnsesesnsnsennennnsnnnnnnnnnnnnnnenennnenannsnennnnennanenan SCE-Benuizergruppen. ..........nnmnsneessenneennäenersennsnzeenenonsennsensnensenentennennennenennennenseenen Ausblick Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen ......ucneneennnensnnnnenneennnannnnennnennnnnnenn

262 270 271 280 288 288 289

Telekom-Endeinrichtungen für Privatkunden: Leistungsmerkmalklassen, Produktbeschreibung (Peter Czernetzki) .........unsseneneeseesennnennesneenennensnnnnennnennnnenennnnenenennn nennen enennenennnnann Einleitung Telefone Anrufbeantworter Schnurlose Telefone

291-313 291 292 299 306

Neuerungen in der Kabelverlegetechnik Einblasen und Ausziehen von Glasfaserkabeln (Michael Lintgen, Konrad Kelker) .....................enessenenenmeenneensentensssennnnensnsenene Welche Einbringverfahren gibt es bisher? ..................nnnnnnnn Einblasen von Gfk in Kabelrohre Weitere neue Einbringtechniken Das Ausziehen von Kabeln ..........u..eessnenensersenerennsensenzeentennenerensennsnseesesenenne Schlußbetrachtung und Ausblick in die Zukunft...

314-323 314 316 320 321 323

Infothek ..........22s00000nenansenonsuenennssennenennnnsnenonsnnersnsannenanenenasnnensunsnunsssnnanen

324

Bezugsquellennachweis der Nachrichtentechnik ..............u0sss0sss0r0s00nesernnonnonn0r

331

Firmenverzeichnis zum Anzeigenteil ...............zos4ero2sonenonennnonnnnnennnonnnonnnnnenn

345

Überblick

aansaneeasensnennnnennnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnennnennunsannaennennen nenne nnnen nennen anne

261

Mitarbeiter

Mitarbeiter des „taschenbuch der telekom praxis“ 1995 Dipl.-Wirtsch.-Ing. Otto Baireuther, Jahnstr. 46, 64285 Darmstadt Dipl.-Ing. Paul Bathe, Eckenhaider Hauptstr. 62, 90542 Eckental Dr. Dietmar Biere, Magdalenenweg

27, 31139 Hildesheim

Dipl.-Ing. Martin Cech, Martin-Luther-Str. 86, 10825 Berlin Dipl.-Ing. Peter Czernetzki, Scibastr. 13, 64354 Reinheim Prof. Dr.-Ing Leo Danilenko, WDR, Postfach, 50600 Köln Dipl.-Ing. Volkmar Doil, Pleeser Gäßchen 6, 53639 Königswinter Dipl.-Phys. F.H. Ulrich Frank, Cederlaan 2, 5671 Heinrich E. Haase, Fritz- Schnelbögl-Str.

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Dr.-Ing. Winfried Pohl, Schulgartenstr. 27, 66763 Dillingen Dipl.-Ing. Siegfried Rausch, Oberndorfer Str. 11, 64347 Griesheim Dipl.-Ing. Ute Reichardt, Heinrichstr. 32, 64283 Darmstadt Dipl.-Ing. Marcus Wehrstein, Königsstädter Str. 56, 64569 Nauheim Dipl.-Ing. Werner Würtenberger, Bismarkstr.

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13

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich

Multimedia-Kommunikation in Hörfunk und Fernsehen Von Dieter Hoff und Leo Danilenko, Köln

Dr. Dieter Hoff,

Jahrgang 1939, ist Technischer Direktor des Westdeutschen Rundfunks (WDR). Prof. Dr. Leo Danilenko, Jahrgang 1937, bekleidet die Funktion des Chefingenieurs und stellvertretenden Technischen Direktors beim WDR

1 Kommunikationstechnologien im Wandel - von Daten- und Sprachkommuni-

kation zu Multimedia 1.1 Technologische Voraussetzungen für die Nutzung der Multimedia- Kommunikation Das Tempo der technologischen Entwicklung auf dem Gebiet der Telekommunikation ist außerordentlich hoch, und es zeichnen sich noch keine Grenzen für dieses Tempo ab. Einige Beispiele sollen dies erläutern: -

Die Mikroprozessoren verdoppeln ihre Leistungsfähigkeit alle 24 Monate, und die Erhöhung der Rechenleistung wird durch die Techniken der Parallelverarbeitung bis ins 100fache gegenüber einer einzelnen Prozessorleistung gesteigert.

-

Die Speicherkapazität elektronischer Informationssysteme erhöht sich alle drei bis vier Jahre mindestens um das 4fache. Die externen Speicher

verdoppeln ihre Leistungsfähigkeit und Kapazität alle zwei Jahre. -

Die Kommunikationstechnologie war lange Zeit der Flaschenhals bei Computeranwendungen.

Schub

Erst in den

letzten Jahren

in der Kommunikationstechnologie

ist ein gewaltiger

eingetreten,

der die Lei15

Fachbeiträge stungsfähigkeit von Kommunikationssystemen

innerhalb von vier Jah-

ren verzehnfacht hat. -

-

Die Mittel der Mensch-Maschine-Kommunikation erweitern sich von der klassischen Tastatur und Mouse-Bedienung auf Berührung, Handschrift und natürliche Sprache, die auch für ungeübte Laien die Möglichkeiten des Netzzugriffes erleichtern. Die objektorientierte Programmierung

hat für die Software-Entwickler

einen qualitativen Produktivitätssprung mit sich gebracht. Alle diese Entwicklungsschübe führen zu einer dramatischen Verbesserung des Preis-Leistungs-Verhältnisses für den Endbenutzer. Diese Technologien sind entwickelt und auf dem Weltmarkt verfügbar. Ein nächster Schritt auf dem

Weg

zur Multimedia-Kommunikation

Entwicklung der ATM-Kommunikationsnetze

wird die

sein. Die ATM-Pilotversuche

haben gezeigt, daß hierfür bereits eine einsatzreife Technologie zur Verfügung steht. 1.2 Anforderungen der Anwender an eine multimediale Informations-Infrastruktur Eine fortschrittliche, moderne Anwendung der Kommunikations-Technologie muß folgenden Kriterien entsprechen:

-

Die Anwendung muß personenorientiert sein (das System kennt den Benutzer, seine Bedürfnisse, seine Präferenzen, seinen Standort).

-

Das System ist leicht zu nutzen (die Benutzersprache richtet sich nach der Umgangssprache eines Laienbenutzers, das Erlernen einer Befehls-

sprache wird nicht erforderlich). -

Das System arbeitet in Realzeit (eine augenblickliche Antwort auf meine Aktionen, Anfragen, Bestätigungen).

-

Das System arbeitet interaktiv (hohe Leistungsfähigkeit, kurze Antwortzeit, angepaßter Inhalt, Reaktionsgenauigkeit).

-

Das System ermöglicht Kommunikation von Person zu Person (jeder mit jedem, ähnlich wie beim Telefon, oder viele mit vielen durch Bildung

virtueller Arbeitsgruppen, die miteinander kommunizieren).

-

Das System ist mobil (das System weiß, wo der Benutzer sich befindet, erlaubt den Zugriff von jedem beliebigen Ort zu jeder beliebigen Zeit).

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich -

Der Zugang zum System muß erschwinglich sein, um die Teilung der Gesellschaft in zwei Informationsklassen zu vermeiden.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, muß ein Multimedia-Netzwerk folgende technische Struktur aufweisen: -

Integration von lung,

Kupferkabel,

Glasfaserkabel

und drahtloser Übermitt-

-

Angebot an hoher Bandbreite für Multimedia-Anwendungen,

-

Vermittlungsfähigkeit wie beim Telefon, um jeden mit jedem verbinden zu können,

-

niedrige Kosten auf der Grundlage von nutzungsorientierten Tarifen.

2 Multimedia-Kommunikation verändert die Nutzung von Kommunikationsdiensten 2.1

Auswirkungen der Multimedia-Kommunikation auf Zuschauer und

Programmgestalter

Die Wissenskluft zwischen den aktiven Mediennutzern, die sich informieren wollen, und den passiven Medienverbrauchern, die auf Zerstreuung aus sind, droht immer weiter zu wachsen. Erfahrungsgemäß sind die Erstgenannten gegenüber Innovationen ungleich aufgeschlossener. Sie werden viel eher bereit sein, die Multimedia-Kommunikation zu nutzen.

Zwar hat einerseits bisher eine Vergrößerung des Angebotes immer eine Verminderung der Qualität sowohl in technischer wie in inhaltlicher Hinsicht nach sich gezogen. Andererseits aber ist die Fernsehlandschaft in einem gewaltigen Umbruch. Das Kennzeichen dieses Umbruches ist die weitere Ausdifferenzierung und Fragmentierung der audiovisuellen Produkte. In Zukunft wird

sich langfristig eher das Produkt hervortun, das die Bedürfnisse der Kunden am originellsten zu befriedigen versteht und ihre Intelligenz herausfordert.

Der Umfang des Fernsehkonsums beim Zuschauer wird nämlich nicht mehr sonderlich zunehmen. Auch die Werbemöglichkeiten können allenfalls verfeinert, nicht jedoch vergrößert werden. Deshalb sind es auch eher die vielfältigen elektronischen Möglichkeiten, die eine differenzierte Nutzung des multimedialen Angebotes ermöglichen werden. Der Fernsehzuschauer von morgen

wird, wie der Zeitungsleser von heute, nicht den ganzen elektronischen Kiosk 17

Fachbeiträge mit nach Hause nehmen,

sondern wird die Inhalte seines Interesses aus dem

vielfältigen Angebot gezielt aussuchen. Das Thema Multimedia beschäftigt in der letzten Zeit nicht nur Computerspezialisten, sondern

auch

Rundfunkleute.

Die Computerindustrie

ist jetzt im-

stande, dem PC-Besitzer bewegte Videobilder zu niedrigen Kosten zur Verfügung zu stellen. Sie braucht aber als Partner die Video- oder Fernsehindustrie, um an Bewegtbilder mit interessanten Inhalten heranzukommen. Der Vor-

stand von Apple Computer, John Sculley, hat die Evolution des Fernsehens von „Broadcasting“ über „Narrowcasting“ zum „Personalcasting“, also zu einem Fernsehen aus dem Personalcomputer, postuliert. Nach Sculleys Auffassung sind die Vorboten dieses künftigen Zuschauertypus schon heute bei den Fernsehredakteuren zu finden, die neben der Nutzung von Textinformationen

weltweit in Bilddatenbanken und Videodatenbanken recherchieren. Doch nach den Wünschen der Multimedia-Ideologen soll sich das Video aus dem Computer nicht auf professionelle Anwendungen beschränken, sondern auch eine neue Dimension der individuellen Unterhaltung eröffnen. Das Video aus dem Computer soll neben dem klassischen Fernsehen eine neue Verteil- und Nutzungsvariante für attraktive „Filmware“ werden und dem Videoverleih auf VCR-Bändern Konkurrenz bieten. MPEG, der weltweit genormte Kompressions-Standard für Computervideo, bietet die Gewähr für weltweite Verteilung

dieser digitalen Video-Software. 2.2 Künftige Netze für Multimedia-Kommunikation Dafür allerdings müßten die jetzigen analogen Übertragungssysteme auf Digitaltechnik umgestellt werden. Digitale Daten lassen sich so komprimieren, daß innerhalb der Bandbreite eines analogen Fernsehkanals acht bis zehn digitale Kanäle Platz haben.

Ein weiterer Vorteil der Digitalisierung:

Die Fernsehsi-

gnale bekommen dadurch das gleiche Format wie Computer- und Telefondaten und lassen sich daher auf die gleiche Weise transportieren. Auf lange Sicht aber wird die Glasfaser das herkömmliche Kupferkabel ablösen. Einen bedeutenden Preisunterschied zwischen Kupfer und Glasfaser gäbe es durch die Massenfertigung ohnehin nicht mehr. Um zu klären, wie das künftige glasfaserorientierte Telekommunikationsnetz aussehen soll, wird Mitte 1994 ein Pi-

lotprojekt mit Breitband-ISDN (B-ISDN) in Hamburg, Berlin und Köln/Bonn installiert. Sprache, Texte, Daten und Bilder können mit flexibler Übertragungsrate bis zu 155 Mbit/s durch das Netz transportiert werden. Das heute übliche ISDN-Netz erlaubt nur 64 kbit/s und ist für die Übertragung bewegter

Bilder nicht geeignet. Als besonderer Vorteil des neuen Breitband-ISDN wird 18

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich die Möglichkeit herausgestellt, daß nur die tatsächlich genutzte Bandbreite in Rechnung gestellt werden kann. Eine neue Übertragungstechnik, der Asynchrone Transfer Mode (ATM), ermöglicht die gewünschte Flexibilität von B-ISDN. Bildlich gesprochen, rollt

bei ATM ein unendlicher Zug von Containern durch das Netz. Jeder Container läßt sich mit 48 Byte beladen. Bei hohen Übertragungsraten werden viele Container hintereinander von einem Kunden belegt, bei niedrigen nur solche

in großen Abständen. Die Container dazwischen lassen sich an andere vermieten. Eine genaue Adressierung sorgt dafür, daß an den Verschiebebahnhöfen,

den Netzknoten, stets die richtigen Container zum richtigen Empfänger geleitet werden. ATM soll in den kommenden Jahren zum europaweiten Standard werden. B-ISDN wendet sich zunächst an geschäftliche Kunden, die ihre Rechner vernetzen oder mit ihren Filialen Videokonferenzen abhalten wollen. Ein solcher Kundenkreis allerdings taugt nicht zum Massengeschäft. Auf den neuen DaApplikationen

Zugriff auf den Dienst

Tr

DatenstromSteuerung

Daten-Server || Datenbanken

ISDN

Telefon

;

xX.25

Internet Telex

Frame

LAN

ITV

PpV VoD

Spiele

Öffentliche Breitband-

Relay

Netzwerke

ADSL

Fax IISN

€

ATM

DSR

|

v

EDTV HDTV PAL(+)

Satelliten-

Verbindungen

Bild-Server || Bibliotheken

Ds

D

2

.

Musik- und

Filmproduktion _

SECAM

Electronic

Drahtlose

NTSC DAB

Publishing

terrestrische Netzwerke

UKW

MIO

.

“ ep

Hiri 4 CD-i_ cD-DA |

Daten- | Quellen

CD-ROM Isochrones

Cli / Srv

Datenhaltung

MIT

“Operation und Mänagement

Kundenservice

Medien-

Produktion

TT, v

]

und Gebührenabrechnung

Bild 1: Kette der Informationsnutzung 19

Fachbeiträge tenschnellstrecken, so sind sich alle Marktbeobachter einig, wird erst dann eine intensive Anwendung kommen, wenn das Fernsehen - bisher ein klassi-

scher Verteildienst - zu einem interaktiven Dialogdienst wird. 2.3 Zeithorizonte für künftige multimediale Systeme und Dienste Damit die Visionen von multimedialer Massenkommunikation zur Realität werden können, ist eine Mindestverbreitung von multimedialen Systemen und Diensten in privaten Haushalten unverzichtbar. Die Anwendung im professio-

nellen Bereich reicht nicht aus, um die kritische Masse zu schaffen, die der multimedialen Kommunikation zum Durchbruch verhelfen soll. Die folgenden Hardware-Komponenten im privatem Bereich sind als Grundlage einer breitenmultimedialen Digitalkommunikation unentbehrlich (Bild 2):

£

Markt-Durchdringung

(%)

100-/

20-

Pi |

1995

2000

” Digitale Decoder \ “ Breiter Bildschirm ' CD-ROM W Video CD Player NL Flache Displays INT HDTV-Fernsehgeräte co-i

Bild 2: Technologische Entwicklung digitaler Medien - Hardware, Digital Media Forum

20

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich

Video-CD-Player als Heim-Equipment zur Wiedergabe von Spielfilmen, die in voller Länge auf einer einzigen Compact Disc gespeichert werden. Im Jahre 2005 besitzen ihn etwa 15 % der Fernsehhaushalte. Flache Bildschirme, die auf Grundlage von LCD- oder Plasma-Displays

die Bewegtbildwiedergabe unter Heimbedingungen ermöglichen werden. Im Jahre 2005 sind etwa | % der Fernsehhaushalte damit ausgerüsttet.

Breitbild-Wiedergabegeräte im 16:9-Format auf der Grundlage von konventionellen Bildröhren: im Jahre 2005 etwa 20 % der Fernsehhaushalte. CD-ROM-Systeme

für Heimcomputer zur Wiedergabe von Videospie-

len, Unterhaltung und Informationsprogrammen mit der Möglichkeit eines gezielten Zugriffs auf einzelne Programmteile: im Jahre 2005 etwa

30 % der Fernsehhaushalte.

Compact Disc Interaktive (CD-I) - computergesteuerte interaktive Multimediasysteme mit digitalem Video, Stereoton und Grafik zur Wiederga-

be auf vorhandenen Audio- und Video-Heimanlagen: im Jahre 2005 etwa 20 % der Fernsehhaushalte. Digitale „set-top-boxes“ als Beistell-Decoder für analoge Fernsehgeräte zur Umwandlung digitaler Signale, die über Kabel, Satellit oder Telekommunikationsverbindungen empfangen werden: im Jahre 2005 etwa

60 % der Fernsehhaushalte.

HDTV-Fernseher mit erhöhter Bildauflösung, die mindestens doppelt so hoch wie die gegenwärtige Standardauflösung ist: im Jahre 2005 werden

voraussichtlich 10 % der Fernsehhaushalte damit ausgerüstet sein. 3 Struktur der Kommunikationsnetze in einer Rundfunkanstalt

3.1

Vernetzte Redaktionsarbeitsplätze als Werkzeuge der Programmgestal-

Die Entwicklung neuer Technologien und insbesondere die Ausbreitung der

Mikroelektronik in der Informations- und Kommunikationstechnik wird zunehmend auch auf die Programmherstellung im Rundfunk Einfluß nehmen. Diese Entwicklung ist gekennzeichnet durch:

breiter werdende

Produktpaletten von Systemen am

Arbeitsplatz mit 21

Fachbeiträge speichernden und verarbeitenden Einrichtungen sowie den entsprechenden Verarbeitungsprogrammen,

nicht nur für Daten, sondern auch für

Bild und Ton, und -

immer

leistungsfähigere

Netzwerksysteme,

Verarbeitungseinrichtungen

und deren

um

solche

Programme

Arbeitsplätze,

miteinander kom-

munizieren und kooperieren zu lassen, damit die Forderung nach unein-

geschränkter multimedialer Integration von Ein-und Ausgabe, Übermittlung und Verarbeitung von Information erfüllt werden kann. Somit wird gerade in Rundfunkanstalten die Informations- und Kommunikationstechnik zu einem wichtigen Teil der technologischen Infrastruktur werden, die in vielen Gebieten, z. B. im Management, in der Verwaltung, in der Produktionsplanung und in der journalistischen Arbeit, Eingang findet. Insbesondere ist sie ein wichtiges Werkzeug des Programms. Daher gilt der Informationsgewinnung sowohl aus internen Quellen (Archive, interne Datenbanken etc.) wie auch aus externen Quellen (Agenturen, Programmanbietern, externen Datenbanken etc.) besondere Bedeutung. Dem jeweiligen Stand der technologischen Entwicklung angepaßt, müssen diese Leistungen unmittelbar den Arbeitsplätzen zur Verfügung gestellt werden.

Diese Notwendigkeit wurde erkannt und mit der Einführung des Redaktionsarbeitsplatzes umgesetzt. Sind dort vorerst heutige Kommunikationsdienste, das Nachrichtenverteilsystem und verfügbare DV-Anwendungen integriert, so

wird er sich in den nächsten Jahren zunehmend zu einem Arbeitsplatz entwikkeln, der darüber hinaus Ton- und Bildbearbeitung ermöglicht. Voraussetzung dafür sind leistungsfähige Kommunikationsnetze/-systeme, die

sowohl an den Arbeitsplätzen die Integration unterschiedlicher Informationsquellen (z. B. Film- und Tonarchive) sicherstellen als auch die Kommunikation untereinander ermöglichen und darüber hinaus den Zugang zu den bestehenden, weltweit verfügbaren Netzen mit ihren angeschlossenen Systemen

gestatten. Die Realisierung eines Gesamtkommunikationskonzeptes ist kein einmaliger Planungsakt, sondern ein dynamischer Prozeß über Jahre, der einerseits das

betrieblich-organisatorische Umfeld mit den vorhandenen technischen Geräten und Systemen berücksichtigen und andererseits zukünftige technologische Entwicklungen integrieren muß. Grundlage für das Zusammenspiel unterschiedlicher Rechner mit dem Redaktionsarbeitsplatz und deren Rechner sind Netzwerksysteme. Lokale Netzwer22

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich

ke (LAN) arbeiten auf der Basis von Ethernet mit 10 Mbit/s Übertragungsleistung. Die Kopplung dieser lokalen Netze läßt sich nicht beliebig durchführen, so daß übergeordnete Netzstrukturen für eine universelle Kommunikations-

möglichkeit aufgebaut werden müssen. Dafür ist ein Hochgeschwindigkeitsnetz erforderlich, welches sich gleichfalls für die Übertragung von Bild und Ton eignet. Für die Planung der Netzwerkinfrastruktur gibt es aufgrund unterschiedlichster Rahmenbedingungen kein Patentrezept. Ziel der zu wählenden Vorgehensweise muß sein, ein leistungsfähiges, qualitativ hochwertiges und zukunftssicheres Netzwerk aufzubauen. Die geradezu explosionsartige

Ausbreitung dezentraler Informationssysteme kann die Verkabelung einzelner Einheiten, wie ganzer Gebäudekomplexe, ohne ein gutes Netzwerkdesign zu einem Problem werden lassen. Eine für ein bestimmtes System ausgewählte Verkabelung kann schon in kür-

zester Zeit überholt sein, da geänderte Anforderungen ein neues LAN-Konzept erzwingen. Um eine möglichst effektive Infrastruktur zu gewährleisten, muß eine sinnvolle Verkabelungsstrategie die Kabelvielfalt auf wenige zukunftsträchtige Leitungen beschränken, um eine maximale Flexibilität zu bie-

ten. Am

Anfang steht der Wunsch

nach einem flächendeckenden,

schnellen und

flexibel einzusetzenden Netzwerk. Es wird jedoch nicht nur ein Kabelnetz benötigt, sondern eine organisatorisch und topologisch sinnvolle Infrastruktur, die den geplanten wird.

Netzdiensten

über die nächsten

10 bis

15 Jahre gerecht

Die topologische Struktur wird durch die „Lokalen Netze“, deren Kabel, die Verbindung der LANs zu LAN-Verbänden und Weitverkehrsverbindungen zwischen den Verbänden bestimmt.

Die organisatorische Struktur legt fest, welche Teil- bzw. Subnetze in administrativer

Hinsicht

(Adressierung,

Netzdienste,

Gebührenabrechnung,

Schutzmaßnahmen etc.) zusammengehören. Folgende Grundregel soll dabei stets beachtet werden: Die topologische Struktur ist weitgehend unabhängig von der organisatorischen Struktur zu halten. Geplant werden zwei Ebenen: zum einen die physikalische (Verkabelungsebene), zum anderen die system-

technische Ebene. Erst durch die Systemkomponenten wird aus der neutralen physikalischen Ebene eine für den Anwender nutzbare Infrastruktur.

Die Netzinfrastruktur in den Rundfunkgebäuden

muß flächendeckend, ein23

Fachbeiträge heitlich, systemneutral, managebar, übersichtlich dokumentierbar und abschnittsweise zu erstellen sein. Weitere zusätzliche Gebäude oder Neubauten müssen in die vorhandene Struktur einfügbar sein. Um ökonomischen Gesichtspunkten, Leistungsfähigkeit und Zukunftsicherheit bei der Realisierung gerecht zu werden, kommt nur eine sternförmige Topologie in Frage, die als Inhouse-Netz folgende Vorteile hat: -

Flexibilität, da die Vernetzung unabhängig von den benötigten Diensten ist,

-

dienstunabhängige, universelle und neutrale Infrastruktur,

-

hohe Zuverlässigkeit, da Anschlüsse individuell verwaltet und beschaltet werden können,

-

Kosten- und Zeitersparnis durch einheitliche Technik, insbesondere bei örtlicher Nutzungsänderung.

Diese sternförmige Netzstruktur muß

auch

durch

ein modulares

Anschluß-

konzept am Arbeitsplatz und in den Verteilerräumen sowie durch Konzentratoren,

die ein

portindividuelles

Netzmanagement

ermöglichen,

unterstützt

werden. Die aktiven Komponenten dieser Struktur sind die Sternkoppler, prozessorgesteuerte Einheiten, die alle im Netzwerk integrierten intelligenten Systeme/Stationen per 4-Draht-Kupferleitung zu einem logischen Knotenpunkt zusammenführen. Dabei gilt der Ethernet-Standard nach IEEE 802.3 unter Verwendung von 10BaseT. Die einzelnen

zusammenhängenden

Gebäudeteile

werden

über LWL-Kabel

erschlossen. Im primären Bereich sind metallfreie, geschützte LWL-Erdkabel verlegt worden. Um eine größere Planungssicherheit (Ausbau, Nutzungsdauer) zu erreichen, sollte ein Kabel mit zwölf Fasern gewählt werden. Über die zwölf Fasern werden die zusammenhängenden Gebäudeteile über ein

Ethernet- Backbone verbunden. Bei Bedarf kann zu einem späteren Zeitpunkt dieses Backbone durch ein Hochgeschwindigkeitsnetz ersetzt werden. Weiterhin stehen Faserpaare für z. B. abgesetzte Knoten der TK-Anlage, Videokonfe-

renz etc. zur Verfügung. Darüber hinaus sind Reservepaare für kommende Funktionserweiterungen sowie als Ersatz für defekte Fasern vorhanden.

Zur rechtzeitigen Erkennung von Störungen, zur Lokalisierung ihrer Ursache sowie für die Überwachung der Kapazität des Netzes steht ein Netzwerkmana-

gement zur Verfügung.

24

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich 3.2

Die Anwendung eines multimedialen Netzes im Rundfunk

„Asynchronous Transfer Mode“ (ATM), ursprünglich als übertragungstechni-

sche Basis für Breitband-ISDN

entwickelt, wird gerade in lokalen Netzen

(LAN) im Inhouse-Bereich die wirtschaftliche und uneingeschränkt flexible Technologie der Zukunft sein. Das gilt für alle Einsatzbereiche - von Hochgeschwindigkeitsbackbone-Netzen bis hin zu standortübergreifenden Multimedia-Anwendungen. Das strukturierte Verkabelungssystem bildet die Grundlage für eine einheitliche physikalische Netzinfrastruktur für Datenkommunikation, indem unterschiedliche Netztopologien in eine einheitliche Sterntopologie überführt wer-

den und die Kabelvielfalt auf zwei Medien reduziert wird: -

Lichtwellenleiter im Campus und im Steigbereich der Gebäude sowie

-

das geschirmte, symmetrische Kupferkabel im Etagenbereich.

Durch Anschlußsysteme können die Teilnehmer - unabhängig von individuell gewünschten Anwendungen oder vom benutzten Endgerät - an das Netz ange. schlossen werden. Parallel zur strukturierten Verkabelung wurden intelligente

Konzentratoren

(Sternkoppler)

eingeführt,

die über

Mehrfach-Bussysteme

Ethernet unterstützen und dadurch einen bedarfsgerechten Ausbau der Netze

unter Beibehaltung der installierten Systembasis ermöglichen. Da die Konzentratoren gleichzeitig Internetworking-Funktionen

und

ein Netzmanagement-

System bereitstellten, ist es möglich, alle LAN-Typen sowie integrierte Router und Brücken von einer zentralen Netzmanagementstation über eine gemeinsame Oberfläche zu steuern.

Die vorhandenen Ethernet-LAN's stoßen heute jedoch aufgrund neuer Anforderungen immer mehr an ihre Leistungsgrenzen: -

steigende Teilnehmerzahlen,

-

leistungsfähigere Endgeräte,

-

verteilte Anwendungen (z. B. Datenbanken),

-

Abkehr von den zentralen Mainframe-Umgebungen hin zu Client-ServerStrukturen.

Die Gründe für die auftretenden Kapazitätsprobleme sind einfach: LANs sind „Shared Media“-Netze: Alle Teilnehmer greifen auf ein gemeinsames Medium

zu und teilen sich die zur Verfügung stehende Bandbreite. Es kann immer nur ein Teilnehmer senden, so daß jede sendewillige Station warten muß, bis das Netz frei ist. Da das Netz in seiner Leistungsfähigkeit limitiert ist, sinkt mit je-

dem neu hinzukommenden Endgerät die verfügbare Bandbreite. Die heute üb25

Fachbeiträge

lichen

Lösungsansätze,

schnelleres

wie Netzsegmentierung

LAN-Medium

(z.B.

FDDI),

oder der Umstieg

verbessern

mittelfristig

auf ein zwar

die

Bandbreite, neue Nachteile bleiben aber nicht aus. Die Aufrüstung auf ein schnelleres Medium verursacht nicht nur bei der Netztechnik, sondern vor allem durch den Austausch der Endgeräte-Adapterkarten erhebliche Kosten. Die Segmentierung erfolgt in der Regel durch Router, die einen hohen Verwaltungsaufwand sowie neue Engpässe im Backbone-Bereich durch ihre begrenzte Transportrate mit sich bringen. Beide Verfahrensweisen lösen außerdem nicht das grundsätzliche Problem, das die „Shared Media“-Architektur hervorruft. Deshalb sind neue Technologien, wie „Frame Switching“ und ATM, notwendig. „Frame

Switching“

ist in der Übergangsphase

zu ATM

eine kostengünstige

Antwort auf die Performance-Probleme bestehender LAN. Dabei werden die Datenpakete variabler Länge (Frames) zwischen mehreren Eingangs- und Ausgangsports des Switch-Moduls durchgeschaltet, d. h., parallele Verbindungen sind möglich. Der Übergang

von

„Frame

Switching“-LAN

auf die zukünftigen

Netze

mit

ATM im Backbone-Bereich erfolgt durch Wandlung der LAN-Frames in ATM-Zellen. Dabei werden die Pakete variabler Länge aus dem LAN in Zellen fester Größe von 53 Byte aufgeteilt und über das ATM-Netz übertragen. An der Zielstation werden die ursprünglichen Pakete wiederhergestellt. In ATM-Netzen

ist jeder Teilnehmer über eine dedizierte Verbindung an das

Switch-System angeschlossen. Ihm steht für die Dauer einer Übertragung die gesamte Bandbreite zur Verfügung, die ihm außerdem je nach Anwendung fle-

xibel zugeteilt werden kann. Das Warten auf eine Zugriffsberechtigung für das Netz entfällt. Mehrere Verbindungen können zeitgleich abgewickelt werden. Switch-Systeme mit Parallelarchitektur sind im Vergleich zu Bus-Systemen außerdem einfacher zu erweitern und dadurch der wachsenden Teilnehmerzahl

flexibler anzupassen. ATM-Netze ermöglichen zeitkritische Dienste, wie Sprach- und Videokommunikation, was in den bestehenden lokalen Datennetzen nur mit hohem Aufwand oder unter speziellen Bedingungen zu realisieren ist. Vor allem Multimedia-Anwendungen werden in Zukunft für die ATM-basierten Netze eine besondere Bedeutung erhalten.

Ethernet-, Token-Ring- oder FDDI-Netze sind für sporadische Multimedia-Anwendungen gerade noch ausreichend. Mit zunehmender Verbreitung von Mul-

timedia-Anwendungen und den damit verbundenen hohen Datenmengen ist 26

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich ein Wechsel auf ATM unvermeidlich; dies vor allem dann, wenn z. B. auch Bewegtbilder übertragen werden müssen. Die Einführung von ATM -

wird auf zwei Wegen parallel erfolgen:

Shared Media-LAN werden um Switching-Funktionalitäten ergänzt und

dadurch für ATM vorbereitet. In bestimmten Bereichen, in denen die bestehenden Netze den Anforderungen nicht mehr entsprechen (z. B. im Backbone- oder Teilnehmeranschlußbereich), werden reine ATM-Umge-

bungen entstehen, die allerdings mit den bestehenden LANs kommunizieren müssen.

-

Internetworking-Systeme, wie Router, werden um ATM-Schnittstellenmodule ergänzt. Die Router übernehmen zusätzlich zu ihren bekannten Aufgaben im Vorfeld traditioneller Netzarchitekturen, wie IP-Subnetzbildung und Broadcast- Begrenzung, somit eine neue Funktion als ATMVerbindungsglied zwischen virtuellen Netzen.

Mit dieser Strategie ist der Übergang der bestehenden LAN-Technik in ATMNetze unter weitestgehender Beibehaltung der installierten Systembasis und unter Wahrung der bereits erfolgten Investitionen gewährleistet. 4 Multimedia als Wahrnehmungs-Phänomen 4.1

Von fünf Sinnen zu drei Medien

Die Natur gab dem Schmecken.

Menschen

fünf Sinne:

Hören,

Sehen,

Tasten,

Riechen,

Die Signale zur Versorgung der fünf menschlichen Sinne mit Informationen werden über fünf verschiedene natürliche Medien gungen, Lichtstrahlen, taktile Sinneszellen der schmacksnerven.

übertragen: SchallschwinHaut, Gasmoleküle, Ge-

Aus diesen fünf natürlichen Medien seiner Umgebung konnte der Mensch im Laufe der Jahrhunderte drei künstliche Medien schaffen: Text, Ton und Bild, die die materielle Grundlage der menschlichen Kultur bilden. Aus den drei Medien sind drei Branchen der Kommunikationsindustrie entstanden: die Verlagsbranche mit den Produkten Zeitung und Buch, die Audiobranche mit den Produkten Hörfunk und Schallplatte und die Videobranche mit den Produkten Fernsehen und Film. Dann kam der Computer - ein digitales Wesen. 27

Fachbeiträge Das Medium

„Text“, vom Wesen

dieses nützlichen Werkzeugs. Schreibmaschine.

her auch digital, bemächtigte sich als erstes

Der Computer

wurde

zu einer gigantischen

Als nächste machte die Audiobranche sich den Computer zunutze: CD Compact Disk -, die digitale Laserschallplatte, und DSR - Digital Satellite Radio -, der digitale Hörfunk, sind entstanden. Zuletzt kam die Videobranche und überforderte den Computer: zu viel Daten,

zu wenig Rechenleistung. Eine Datenreduktion wurde notwendig: Redundantes und Irrelevantes wurde entfernt. CD-I - die digitale Videoplatte -, und DVB

- Digital Video Broadcasting - befinden sich im Entstehen (vgl. Beiträge

von F.H. U. Frank, S. 97 ff., und D. Biere, S. 138 ff.. 4.2 Von Text, Audio, Video zu Multimedia Der Begriff „Multimedia“

soll sich nicht an seinen Werkzeugen,

sondern an

seinen Wirkungen definieren. Nach altbekannten psychologischen Wahrnehmungsgesetzen ist eine Gestalt mehr als die Summe

ihrer Teile. Das gilt auch

für Multimedia: Die gleichzeitige Verfügbarkeit von Text, Audio und Video muß eine Wirkung haben, die stärker ist, als jedes Medium

für sich allein be-

wirken kann. Ist diese Wirkung nicht erreichbar, so kann man auf den Gebrauch von Multimedia verzichten. Die Wirkung von Multimedia auf den Menschen und damit die Bewertung von Multimedia durch den Menschen ist ein mehrdimensionales Feld. Es können folgende drei Hauptdimensionen dieses Feld beschreiben: Operation, Information und Emotion. Die

Beurteilung

der

Handhabung

von

Multimedia

bewegt

sich

zwischen:

„nicht zu gebrauchen wegen zu vieler Tasten“ und „leicht beherrschbar dank der einheitlichen Benutzeroberfläche“. Die Beurteilung der nutzbaren Information reicht von: „es ist nett, auch dieses

zu wissen, lenkt jedoch von der eigentlichen Aufgabe ab“ bis „das ist eine unverzichtbare Information für meine tägliche Aufgabenbewältigung“. Die emotionelle Dimension der multimedialen Wirkung bewegt sich zwischen: „zu viel Geflimmer vor den Augen und zu viel Gequatsche in den Ohren“ und „es packt einen ganz, geht unter die Haut und macht Spaß“. Es entsteht somit eine doppelte Mehrdimensionalität des Multimedia-Einsat-

zes: die Auswahl der richtigen Werkzeuge für geeignete Anwender und adä28

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich

Operation

(Handhabun

“intuitive Bedienung 4 durch gute Benutzerführung,

"Bedienung Menüs

"genau die Information, die ich gesucht habe"

ist durch

zu viele Tasten und undurchschaubar"

"extrem langweilig”

"wirklich packen und spannend"

Bild 3: Wirkung von Multimedia

quate Aufgaben. Die spezifische Konfiguration kann somit nur durch fachkundig

betreute

Pilotprojekte

in

Zusammenarbeit

mit

motivierten

Nutzern

gefunden werden.

Für den Arbeitsplatz des Redakteurs in aktuellen Redaktionen von Hörfunk und Fernsehen können dennoch drei aufeinander aufbauende Anwendungsfelder für die Multimedia-Computer definiert werden: 1.

_Multimedia-Computer als Informationswerkzeug zur Integration von Informationsangeboten aus Textquellen, Audioquellen und Videoquellen auf einem Bildschirm unter einheitlicher Benutzeroberfläche und zur Erhöhung der Aktualität und der Vollständigkeit der Informationen für redaktionelle Arbeit.

2.

_Multimedia-Computer als Editierwerkzeug für Texte, Töne und Bilder zur Vorauswahl von Sendematerial nach inhaltlichen Gesichtspunkten. Eine Vorauswahl kann zu einer erheblichen Entlastung der professionellen Grafiker, Tontechniker, MAZ- und EB-Cutter von der inhaltlichen Sucharbeit führen, damit sie ihre hohe Qualifikation konzentrierter der

formal-ästhetischen Endmontage einer Sendung widmen können. 29

Fachbeiträge 3.

Multimedia-Computer als Vorläufer eines Heimfernsehers, der in der zweiten Hälfte der 90er Jahre das Sehverhalten der Zuschauer verändern könnte. Eine Konfiguration des redaktionellen Multimedia-Computers,

die einer zukünftigen Heimsituation angepaßt ist, würde dem Redakteur schon heute die Möglichkeit geben, Medienprodukte von morgen zu entwickeln. Der Redakteur könnte sich auf diese Weise in die Empfangssituation des Zuschauers von morgen versetzen.

Baut man diese drei Einsatzbereiche des Multimedia-Computers für Redaktionen im Hörfunk und Fernsehen aufeinander auf, so gibt man den Redakteuren

die Möglichkeit des Agierens zugleich im Funktionsfeld und im Lernfeld: Während der eine Einsatzbereich bereits Nutzen für die tägliche Arbeit bringt,

kann der nächste Einsatzbereich noch spielerisch erlernt und allmählich in die Arbeit integriert werden.

4.3 Multimedia-Netzwerke verändern die Arbeitsweise der Programmgestalter Die bisherige Arbeitsweise der Programmgestalter war unzertrennlich mit dem für die Verbreitung der Inhalte vorgesehenen Medium verbunden.

Es gab die

schreibende Zunft für Zeitungen und Zeitschriften, die Gestalter von Sprache und Musik für Radio und Schallplatte, die Film- und Videogestalter für Kino und Fernsehen. Die wirtschaftlichen, technologischen und organisatorischen Rahmenbedingungen,

die

durch

vernetzte

multimediale

Distribution

entstehen,

werden

nicht nur das Konsumverhalten der Verbraucher verändern. Die neuen Rahmenbedingungen werden sich noch viel stärker auf die Arbeitsweise der Programmgestalter auswirken. Der Wert einer Programmidee wird sich nicht mehr ausschließlich nach ihrer

Originalität richten. In multimedialen Distributionssystemen werden überwiegend jene Programmideen Erfolg haben, die sich gleichzeitig für die Verteilung

als Text, Ton und Bild eignen. Bei der zu erwartenden lawinenartigen Vermehrung der Zahl der audiovisuellen Werke, auf die gleichzeitig zugegriffen werden kann, wird sich ein origineller Inhalt nur dann von den mittelmäßigen Produkten unterscheiden können, wenn man auf ihn durch Lesen, durch Hören und schließlich durch Sehen aufmerksam geworden ist. Die Urheber solcher Programm-Ideen werden verstärkt auf den Schutz ihres geistigen Eigentums

30

in allen multimedialen

Realisationsformen

achten.

Die

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich Verwerter dieser Ideen werden ihrerseits bemüht sein, das Vertriebsrecht für alle Distributionswege gleichzeitig zu erwerben.

Die Möglichkeiten einer dezentralen individuellen Entwicklung von multimedialen Produktideen auf Personal-Computern wird neue Betriebs-Strukturen schaffen. Es entstehen neue Chancen für kreative Freiberufler, die ihre Programmidee nicht zu früh einem Verwerter offenbaren müssen, sondern selbständig oder mit anderen individuellen Partnern ihrer Wahl bis zur Produktrei-

fe durchentwickeln können. Dadurch entsteht ein weiterer Bedarf für vernetzte multimediale Arbeitsplätze nicht nur auf dem Gelände einer Fernsehanstalt oder Produktionsfirma, son-

dern im öffentlichen Netz. Die multimedialen Heimarbeitsplätze schaffen den „elektronischen Berufspendler“, der nicht sich, sondern die Ergebnisse seiner Arbeit in regelmäßigen Abständen an jene Orte versendet, wo diese Arbeitser-

gebnisse gebraucht werden. Die Fernsehanstalten und Produktionsgesellschaften sparen dabei Büroraum, die Verkehrsplaner können auf Entlastung des Straßenverkehrs zu Stoßzeiten in Ballungsgebieten hoffen. Die geänderte Arbeitsweise der Produzenten würde auch zu einer Änderung

der infrastrukturellen Einrichtungen in Fernsehanstalten und Produktionsgesellschaften führen. Das trifft vor allem auf Film- und Videoarchive zu, die sich von

Aufbewahrungsorten

von audiovisuellen

für zeitgeschichtliche

Dokumente

zu Lieferanten

Halberzeugnissen für neue multimediale Fertigprodukte

wandeln müssen. Das Maß für die Leistungsfähigkeit eines Filmarchivs wird in Zukunft nicht der Umfang seiner Bestände und die Systematik ihrer Erschließung sein. Im Zeitalter der multimedialen Datenautobahnen wird ein

Filmarchiv sein Geld dadurch verdienen können, daß es schnell und ohne großen personellen Aufwand die gesuchte Videosequenz über das Netz an einen Kunden ausliefert, der sich womöglich auf einem anderen Kontinent befindet. Neben der Schnelligkeit der Lieferung werden die Bildqualität des Archivma-

terials sowie die dokumentarische Erfassung des Inhalts und der Verwertungsrechte honoriert. Neben dem Archivieren wird das elektronische Akquirieren des verfügbaren Videomaterials zu einer der Hauptaufgaben von Video-Daten-

banken werden. Ein Wandel in der Arbeitsweise der Dienstleistungsbetriebe der Video-Produktionsbranche ist durch die multimediale Vernetzung ebenfalls zu erwarten. Gegenwärtig ist ein Dienstleistungsbetrieb der Videobranche, z. B. ein Post-Pro-

duction-Studio

oder

ein

Studio

für elektronische

Grafik

und

Animation,

dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einheit aus „drei M“ als den klassischen

31

Fachbeiträge Produktionsfaktoren bildet: aus Menschen, Maschinen und Material. Falls es jedoch durch die erwartete dramatische Erhöhung der Rechenleistung und der

Speicherkapazität von Multimedia-PCs bei ihrer gleichzeitigen massenhaften Verbreitung zu einem Preisverfall kommt, wird der Faktor „Maschinen“ keine besondere Rolle bei einem Dienstleister mehr spielen. Auch der Faktor „Mate-

rial“, früher als eine Filmrolle oder Bandspule körperlich manifestiert, wird sich in einer vernetzten digitalen Multimedia-Branche zu einer Datei entmaterialisieren. Damit bliebe nur das dritte „M“ - die besonderen Fähigkeiten und

Fertigkeiten einzelner Menschen, die multimedialen Dateien zu bearbeiten als Produktionsfaktor

für einen Dienstleister erhalten. Auch

für diesen

Pro-

duktionsfaktor „menschliche Kreativität“ bringt die multimediale Vernetzung eine Steigerung der Effektivität. Ein kreativer Cutter, Grafiker oder Tonmeister kann einem Produzenten über das Netz seine Fähigkeiten kurzfristig verleihen, indem eine Schnittliste, eine Tonblende, eine Bewegung des Lichtgriff-

fels von der Hand des Gestalters zum Computer des Produzenten übertragen wird.

5 Multimedia-Arbeitsplätze in Hörfunk und Fernsehen 5.1 Vom Fernschreiber zum News-Server die Anfänge der multimedialen Arbeitsplatzvernetzung

Multimedia ist derzeit ein verkaufsträchtiges Schlagwort auf dem PC-Markt. Wenn

man den vielschichtigen Begriff „Multimedia“ auf die Verbindung von

Daten, Text und Grafik einerseits mit Audio, Video und Animation andererseits konzentriert, ergeben sich interessante Entwicklungen und Verbindungen

zur professionellen Rundfunktechnik in Hörfunk und Fernsehen. Die klassischen Bereiche der Audio- und Videotechnik des Rundfunks treten in Verbindung mit der Kommunikationstechnik sowohl auf den Übertragungswegen als

auch am Arbeitsplatz, im Studio und in der Redaktion. Dabei hat die Datenreduktion zentrale Bedeutung für die professionelle Rundfunktechnik. Begonnen hat alles vor mehreren Jahren mit der elektronischen Verteilung von Agenturmaterial an die Redaktionen von Hörfunk und Fernsehen. Der gute

alte Ticker in der Redaktionsstube wurde durch einen Bildschirm ersetzt, der zunächst nur ein sogenanntes dummes

Terminal war und außer der Darstel-

lung von Texten keine weiteren Funktionen hatte. Die Verteilung von Nachrichtenmaterial in den Funkhäusern gab jedoch Anstoß zur Schaffung von lokalen Datennetzen, die von zentralen Servern bedient wurden. Die „dummen 32

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich Terminals“ in solchen Netzen wurden bald durch intelligentere Personalcomputer an den Arbeitsplätzen der Redakteure ersetzt. Dadurch konnte man nicht nur die Nachrichten abrufen, sondern auch eigene Meldungen formulieren und verteilen. Damit übernahm der Personalcomputer in der Redaktions-

stube nicht nur die Funktion eines Tickers, sondern auch die der Schreibmaschine.

Nachdem nun die Funktionen des Agenturentickers und der Schreibmaschine in einem PC vereinigt wurden und dieser PC durch ein LAN-Netz mit dem zentralen Nachrichtenserver, aber auch mit anderen Arbeitsplätzen in Redaktionen und Studios in Verbindung steht, kann der nächste Schritt auf dem Wege zur Integration von Computertechnologie, Kommunikationstechnik

und Fernsehproduktionstechnik vollzogen werden. In diesem nächsten Schritt werden die vom Redakteur geschriebenen Texte aus der Redaktionsstube in das Sendestudio nicht mehr per Papier und Laufboten transportiert, sondern auf elektronischem Wege weitergeleitet. Diese Texte können dann so gestaltet

werden, daß sie direkt vom Moderator vor der Kamera verlesen werden können. Der berühmte Teleprompter, der sich im Blickfeld des Moderators an der Kamera befindet, kann jetzt direkt angesteuert werden.

5.2

Elektronischer Bilderdienst via Satellit

Ein weiterer entscheidender Schritt war die Umstellung der Bilddienste der Nachrichtenagenturen auf digitale Übertragung über Satellit. Damit mußte der gute alte Bildempfänger in schwarzweiß durch einen farbigen Monitor eines Personalcomputers ersetzt werden. Hier konnte man erstmalig die weltweit ge-

normten

Verfahren

der Standbildkompression

nutzbringend

auch

für das

Fernsehen anwenden. Es handelt sich dabei um den sogenannten JPEG-Standard (Joint Photographic Expert Group). Die Fotografien von Papiervorlagen

oder auch von elektronischen

Still-Video-Kameras werden

digitalisiert und

komprimiert, um sie auf schmalbandigen Übertragungswegen in die Redaktio-

nen von Zeitungen, Zeitschriften und Fernsehsendern zu bringen. Nachdem nun diese elektronischen Standbilder an den Satellitenempfängerstationen in den Fernsehanstalten vorlagen, mußten sie gespeichert, klassifiziert, archiviert

und an die Grafikstationen der Fernsehproduktionsstudios verteilt werden, um in die Sendungen eingebunden zu werden. Hier mußte erneut die Verbindung von Daten, Text und Grafik nicht nur an einem Ort, sondern auch an mehreren Arbeitsplätzen - oft in verschiedenen Städten - durch moderne digitale Übertragungstechnik verfügbar gemacht werden.

33

Fachbeiträge

5.3 Integrierter Arbeitsablauf durch Vernetzung Damit wurde

der Arbeitsplatz des Redakteurs von

einem

einfachen Textar-

beitsplatz eines Personal-Computers durch die Hinzufügung von farbigen Standbildern zu einem multimedialen Arbeitsplatz. Die Umstellung auf die multimediale pixelorientierte Darstellung hatte noch weitere Vorteile. Man konnte

auch

die

Faksimileübertragung

von

Zeitungsausschnitten

aus

dem

Pressearchiv auf dem gleichen Bildschirm empfangen. Das gab Anstoß zur Schaffung von universellen Redaktionsarbeitsplätzen, wo unter einer Bedieneroberfläche Daten, Texte und Bilder in den redaktionellen Arbeitsprozeß eingebunden werden können. Auch Terminals ohne Eigenintelligenz der kommerziellen EDV für Abrechungszwecke, Dispositionszwecke und für Zwecke der Klärung von Honorar- und Lizenzrechten konnten mit dem gleichen Bildschirm abgewickelt werden. Damit diese Arbeitsplätze sinnvoll in den redak-

tionellen Arbeitsablauf eingebunden werden, mußte dafür gesorgt werden, daß mehrere

Redakteure,

Redaktionsassistenten,

Aufnahme- und Produktionslei-

ter mit ein und demselben Datenbestand arbeiten können. Hierzu wurde eine kommunikationstechnische Infrastruktur geschaffen, bei der im Rahmen der Local Area Networks (LAN) hochauflösende pixelorientierte Computerbildschirme von einem Redaktionsserver bedient werden. Diese Computerserver arbeiten unter dem Multiuser-Betriebssystem Unix, und das lokale Netzwerk übermittelt Daten unter Benutzung eines universellen Kommunikationsproto-

kolls. Die physikalische Struktur des lokalen Netzwerkes verwendet den Standard Ethernet in einer Variante, die die Mitbenutzung vorhandener Verkabe-

lungen erlaubt, die für Zwecke der Telefonkommunikation verlegt wurden. 5.4 Neue Kreativität durch „Non Linear Editing“ Der Datenreduktionsstandard JPEG, der für die elektronische Fotografie entwickelt wurde, fand eine weitere unerwartete Anwendung im Bereich des Fern-

sehens. Es handelt sich dabei um das sogenannte Non-linear-Editing, eine Technik des Videoschnittes, die der Bewegbildmontage neue kreative Möglichkeiten eröffnet. Ein Beispiel: Auf der Basis des Multimedia-PC Macintosh der Firma Apple hat das Softwarehaus Avid ein Programm entwickelt, das dem Videoproduzenten jene Arbeitsweise zur Verfügung stellt, die sich in den vergan-

genen 70 Jahren der Filmgeschichte als optimale Verbindung der ästhetischkreativen und der handwerklich-operationellen Leistungen bewährt hat. Am 31. März 1993 fand im Ersten Fernsehprogramm der ARD ein bedeutendes Medienereignis

34

statt. Heinrich

Breloer, Filmemacher,

Filmerzähler und

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich Fernsehhistoriker, rekonstruierte das Leben einer politischen Leitfigur aus der

jüngeren deutschen Geschichte, Herbert Wehner. Dieses Fernsehspiel wurde mit dem „Goldenen Gong“ und mit dem Adolf-Grimme-Preis ausgezeichnet. Der Preis ging an den Autor und Regisseur Heinrich Breloer und an die WDR-

Cutterin

Monika

Bednarz-Rauschenbach.

Aus

über 200

Stunden

Material

zwei packende Filme zu je 105 Minuten zu machen, sei auch ein Verdienst der Cutterin Monika Bednarz-Rauschenbach, heißt es weiter. Die von ihr geschnit-

tenen Übergänge zwischen eine „bemerkenswerte

szenischen und dokumentarischen Teilen seien

Leistung“. Dieser Film von Heinrich Breloer entstand

mit Hilfe des Avid-Mediencomposers. Rauschenbach

Die WDR-Cutterin Monika Bednarz-

hat mit diesem Film den Einstieg in den digitalen Bildschnitt

gewagt und gewonnen. Seit rd. 90 Jahren weiß man, wie ein Film geschnitten wird: Szene für Szene aneinandergeklebt, miteinander und ineinander verwo-

ben. Seit rd. 90 Jahren steht hinter der Filmcutterin oder dem Cutter der berühmte Galgen mit den Filmschnipseln, liegen hinter dem Schneidetisch die kleinen Filmrollen, aus denen das Werk entstehen soll. Die Cutterin greift da-

bei nach kreativen, ästhetisch-visuellen Gesichtspunkten auf die einzelnen Szenen des künftigen Filmes zu, ohne dabei auf die Linearität der zeitlichen Abfolge zu achten. Der Filmschnitt war somit schon immer ein nichtlinearer Schnitt, ein Non-linear-editing.

5.5 Seit

Der Multimedia-PC bewahrt die Bildqualität bei Nachbearbeitung 15 Jahren

- mit dem

Aufkommen

der Videotechnik

- sind

in vielen

Schneideräumen die Galgen verschwunden. Statt dessen türmen sich hier Videokassetten, und zwei oder drei Videorecorder spielen sequentiell linear die einzelnen Szenen auf das Mastergerät, auf dem der fertige Film entsteht. Will die Cutterin oder der Autor in den halbfertigen Filmen noch eine Szene einfügen oder eine Blende verfeinern, müssen alle Maschinen zurückgespult wer-

den, und der Kopiervorgang wird wiederholt. Die ästhetisch oft unangenehme Folge dieses Vorgehens ist, daß die Bildqualität mit jedem Kopiervorgang schlechter wird. Das führt zu einer unangenehmen ökonomischen Folge, daß

die Montage von vorn beginnen muß, wenn man die Qualität der Ausgangsbilder retten will. Mit dem Mediacomposer von Avid konnte die alte, von Ästhe-

tik und Handling her optimale Arbeitweise des Filmzeitalters wiedergeboren werden. Das gesamte Material - egal ob Film oder Video - wird digitalisiert und in datenreduzierter Form auf den Festplatten des Macintosh-Computers

gespeichert. Nun kann die Cutterin auf dem Bildschirm ohne nennbare Verzögerung, ohne Ausrollen oder Rückspulen jederzeit auf jene Szenen zugreifen, 35

Fachbeiträge die sie nach ästhetischen Gesichtspunkten für den Schnitt braucht. Es entsteht sozusagen ein elektronischer „Filmgalgen“, auf dem die Cutterin noch mehr sehen kann als auf dem alten Filmband.

Auf einem zweiten Bildschirm kann nun das Schnittergebnis betrachtet werden, wie früher auf dem Schneidetisch, wohl aber mit anderen Handgriffen. Der Computer leistet dabei einen weiteren entscheidenden Dienst. Er registriert und speichert alle Handgriffe der Cutterin, so daß alle Schnitte, Blenden

und andere Bildtricks auf Kommando jederzeit wiederholbar sind. Bisher sind das alles nur Hilfsfunktionen, die die Arbeit der Cutterin erleichtern, die Schnittbearbeitung beschleunigen, jedoch für den Zuschauer noch nicht bemerkbar sind. Erst in der letzten Phase macht sich ein weiterer Vorteil der digitalen Videotechnik allgemein, insbesondere aber der nichtlinearen Schnittechnik auf einem PC bemerkbar, ein Vorteil, den jetzt auch der Zuschauer sehen kann: Trotz x-facher Wiederholung einzelner Schnittvorgänge am Schluß der Arbeit besitzen die Bilder noch die gleiche Qualität wie das Ausgangsmaterial. Das wird dadurch erreicht, daß die elektronisch entstandene Schnittliste nun auf einen konventionellen, hochwertigen Studioschnittplatz übertragen wird und daß aus dem Originalmaterial ohne datenreduzierende Verfahren in einem einzigen Kopiervorgang die fertige Sendung entsteht. Trotz der optimalen Voraussetzungen für einen guten Bildschnitt konnten die WDR-Leute auch noch einige Mängel des neuen Systems feststellen, zu denen der Ton gehört. Der Ton läßt sich mit Avid noch nicht optimal aussteuern, aber ein weiteres

Softwareprogramm, bekannt als AudioVision, soll in Zukunft diesen Nachteil beseitigen.

5.6

Computerunterstütztes Radio durch Multimedia-PC

Bekanntlich macht im Fernsehen der Ton die meisten Schwierigkeiten. Offensichtlich hat sich das beim digitalen Ton auch noch nicht geändert. Im Gegen-

satz dazu werden im Hörfunk Computer-Work-Stations, die für den Audioeinsatz modifiziert sind, seit längerem problemlos eingesetzt. Wegen der geringeren Datenmenge, die für die Digitalisierung des Tons erforderlich ist

und unter Ausnutzung von Datenreduktionsverfahren, die genau den Wahrnehmungsleistungen des menschlichen Gehörs angepaßt sind, sind Standardgeräte der Computertechnik schon heute und in Zukunft unverzichtbare Bestandteile

der technischen

Ausrüstung

eines

Funkhauses.

Die

Innovations-

anstöße gehen hier allerdings nicht vom Rundfunk aus, sondern eindeutig von der Computerindustrie. Die Computerindustrie hat, aufbauend auf der digita-

len Schallplatte, neue Speichermedien für Daten und Bilder entwickelt (CD36

Multimedia / Einsatz im Rundfunkbereich ROM,

CD-I, MOD

usw.). Der Personalcomputer am Arbeitsplatz des Tonin-

genieurs und des Hörfunkredakteurs macht die Vorteile deutlich, die durch die Zusammenführung der Datentechnik mit ihrer alphanumerischen ASCII-Welt und der digitalisierten Audiowelt entstehen. Das Kommunikationsmedium, das diese beiden Welten am Arbeitsplatz des Radiogestalters vereinigt, ist das schmalbandige digitale ISDN-Netz, das bisher nur für Fernsprechen und Da-

tenübertragung benutzt wurde. Als Anwendungsbeispiele sind zu nennen Sendesysteme, die mit einer CD-Jukebox oder magnetischen Festplattensystemen ausgestattet sind, wobei die einzelnen Musikstücke in einer Datenbank erfaßt sind und somit computerunterstützt Sendeablaufplanschreibung, Honorarund Lizenzabrechnung, Meldungen der Presseagenturen usw. in sich vereini-

gen. Bei der Sendeablaufplanung kann der Redakteur bei Bedarf an seinem Arbeitsplatz in das eingeplante Audiomaterial - sei es ein Musikstück oder ein aktueller Reporterbeitrag - kurz hineinhören. Darüber hinaus kann er zu-

nächst mit Hilfe eines Tontechnikers und später auch selbständig die Audiobeiträge aus einem Aktualitätenspeicher schnittechnisch auf der digitalen Ebe-

ne bearbeiten. Für eine kompliziertere audiotechnische Bearbeitung können sowohl die digitalen Tondaten

als auch die dazugehörenden

Texte dezentral

im Rechner des Redaktionsarbeitsplatzes abgelegt werden. Sie stehen dort beliebig zur Verfügung, solange in ausreichender Weise Speicherkapazität vorhanden ist. Heute im Büro-PC übliche Festplattensysteme ermöglichen z.B.

eine Speicherdauer für Stereosignale von 30 bis 300 Minuten je nach Kompressionsgrad. Hierzu erhält der Redakteur im Hörfunk eine Benutzeroberfläche, die es gestattet, in intuitiver und ergonomisch günstiger Weise die Textund Audiodaten zu editieren. Es können Texte gelesen, geschrieben, modifiziert, übertragen und gesendet bzw. mit anderen Redaktionen ausgetauscht

werden. Ähnliches gilt für das Tonmaterial, das der Redakteur mit dafür eingerichteten Wandlern am Arbeitsplatz auch selbst erstellen kann.

5.7

Neue Vertriebs- und Archivierungsverfahren durch Multimedia

Die von den Multimedia-Computern in preiswerter Serienherstellung erschlos-

sene Technologie der CD-ROM oder CD-Interaktiv (CD-I) als Hauptarchivierungs- und Sendemedium kann auch für Rundfunkzwecke verwendet werden. Dieses Archivierungsmedium hatte seine Feuertaufe im Hörfunk des Westdeutschen Rundfunks am 17. Juni 1993 bestanden. Im 3. WDR-Hörfunkprogramm wurde ein Science-Fiction-Hörspiel ausgestrahlt, das in Kunstkopftechnik aufgenommen wurde. Bei der tontechnischen Nachbearbeitung dieses Hörspiels wurden ausschließlich digitale Schnittsysteme angewendet, und die 37

Fachbeiträge endgültige Sendefassung war auf eine nicht löschbare CD transferiert worden. Diese CD wurde nach der Produktion und Ausstrahlung als der endgültige Archivierungsträger für diesen Sendebeitrag verwendet. Falls man - wie der Westdeutsche Rundfunk es seit längerem erfolgreich tut - die Hörspiele nicht nur zur Radioausstrahlung, sondern auch zur späteren Nutzung zu Hause auf Tonträger verteilen möchte, so ist ein internationaler Standard hierfür bereits geschaffen, und hier schließt sich die Brücke zu Multimedia. Dieser Standard

ist CD-I (Compact Disc - Interaktiv). Geeignete Wiedergabegeräte mit Steuerund Datenschnittstelle gibt es schon bei mehreren Homecomputermodellen. Auf den CD-I-Platten können sich neben den Hörspieltönen auch Texte und Bilder befinden, die durch den Hörer zur Ergänzung seines Hörgenusses und

Vertiefung seiner Kenntnisse über den Inhalt eines Sprach- oder Musikwerkes benutzt werden. Sowohl die Programmacher als auch die Zuschauer können von dieser Entwicklung nur profitieren. Die Kosten werden geringer, die Qualität wird höher.

38

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom

Multimedia-Dienstekonzept von Telekom Erstellt vom Arbeitskreis VAT (Verteilte Anwendungen in der Telekommunikation)

1 Einleitung

Multimedia ist ein Begriff, der in der Öffentlichkeit und in den einschlägigen Computer- und Elektronikzeitschriften überall anzutreffen ist. Multimedia ist in aller Munde. Aber was verbirgt sich hinter dem Begriff „Multimedia“? Jeder Anbieter und Nutzer von Multimedia definiert den Begriff nach seinen ei-

genen Vorstellungen. Durch

die Annäherung

von

Nachrichtentechnik,

Datenverarbeitung,

Büro-

technik, Industrieautomatisierung und Unterhaltungselektronik wandelt sich die Telekommunikation in ihrer bisherigen klassischen Form zur neuen multimedialen Telekommunikation. Die Integration verschiedener Informationstypen, wie Daten, Text, Grafik und Audio- und Videokomponenten, stellt die Zukunft für einen großen, sich bereits entwickelnden Markt dar. Allgemein anerkannt als charakteristische Merkmale von „Multimedia“ sind: -

Integration von Daten, Text, Grafik, Audio und Video unter einer einheitlichen Benutzeroberfläche und

-

Interaktivität zwischen Benutzer und System.

Dabei handelt es sich nicht um eine eigenständige Technologie oder ein einheitliches Produkt, sondern um „enabling technologies“, die es ermöglichen, verschiedene

konkrete

Anwendungen,

wie

Multimedia-Konferenzen,

Multi-

media-Datenbanken, Multimedia-Desktop Publishing, Multimedia Mail usw. zu realisieren und als Dienstleistungen anzubieten. Im

Verständnis

eines

Telekommunikationsunternehmens

wird

dieser allge-

meine Begriff „Multimedia“ erweitert. Im Mittelpunkt der Betrachtung steht der Kunde mit seinen Bedürfnissen, die Kommunikation multimedial, verteilt

39

Fachbeiträge

und offen zu gestalten. Der besondere Inhalt für ein Telekommunikationsunternehmen

liegt in der Funktionalität

Kommunikation,

die den

Austausch

multimedialer Information zwischen Kunden im weitesten Sinne und das Editieren multimedialer Information in einer vernetzten Umgebung beinhaltet. Trotz der Unsicherheiten in der Begriffsdefinition Multimedia zweifelt kein Marktforschungsinstitut am künftigen Markt für Multimedia-Produkte und

-Dienste. Während es hinsichtlich des zu erwartenden Marktvolumens noch keine gesicherten Prognosen gibt, zeichnen sich doch bestimmte Schwerpunkte für Multimedia-Anwendungen ab: -

Desktop Videoconferencing,

-

Multimedia Desktop Kommunikation (Joint Viewing/Joint Editing),

-

Videotelefonie,

-

Verkaufsunterstützung (Point of Sale),

-

Informationsdienste (Point of Information), Präsentationsdienste (Point of Presentation), Interaktives Fernsehen (Video on Demand).

Diese Bereiche wird Telekom im Rahmen der technischen Möglichkeiten mit höchster Priorität angehen, um ihre Position in diesem Markt zu besetzen und zu behaupten.

Mittel- und langfristig sind weitere Multimedia-Einsatzgebiete erkennbar bzw. schon in der Entwicklung befindlich: -

Breitbandige Unterhaltungsdienste (z. B. Telezeitung, interaktive Videospiele),

-

Teleunterricht (z. B. Sprachkurse international),

-

Telemedizin (z. B. Zugriff auf multimediale Patientendaten in verteilten

Den

vorgenannten

Datenbanken).

Auflistungen

entsprechend,

läßt sich der Multimedia-

markt in je einen bedeutenden Bereich für Endgeräte und Dienste unterteilen.

Verschiedene kommerzielle Produkte beginnen heute, Erfolgsgaranten ihrer Anbieter

zu

werden.

Die

Marktforderung

nach

leistungsfähigen

Work-

stations, Kodierchips usw. geht einher mit steigendem Bedarf nach integrierten Systemen von verteilten Multimedia-Komponenten in telekommunikationsorientierten Diensten. Der

Löwenanteil

hierbei

wird

nicht

den

Produktherstellern,

sondern

den

Diensteanbietern zufallen (Bild 1). Daraus ergibt sich, daß Telekom mit ihrer 40

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom

E Endgeräte

Der Markt für Multimedia

1994 - 2000 in Mio. ECU

enans

o-&

8 Dienste

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

Quelle: Abschätzungen FTZ K12c auf Basis LVU SpV BBK Bild I: Geschätzte Endgeräte- und Diensteentwicklung im Bereich Multimedia

bundesweit vorhandenen Infrastruktur als Anbieter von multimedialen Kommunikationsendgeräten prädestiniert ist und daß das Angebot an multimedialen Diensten wegen des zu erwartenden Umsatzes tatkräftig ausgebaut wer-

den sollte. Ideal ist die Symbiose von beiden Aspekten, d.h. Telekom als „Rundum-Ansprechpartner“ für alle zukünftigen Bereiche der multimedialen interaktiven Kommunikation und der damit verbundenen

Dienstleistungen.

Das heißt, daß für Telekom in ihrer Domäne Kommunikation große Marktchancen im Bereich „Multimedia“ vorhanden sind. Die Bereitstellung zukünftiger Multimedia-Dienste zur Multimediakommunikation wird weltweit das Innovationsvermögen von Telekom in besonderem Maße demonstrieren. Der Zeithorizont zur Einführung kommerzieller Multimedia-Dienste auf Ba-

sis existierender Standards ist jedoch knapp; die Innovationszyklen in der Branche sind kurz. Dadurch ist aber die Bereitschaft der Nutzer durchaus vorhanden, bisherige Endgeräte durch leistungsfähigere Endsysteme zu ersetzen

und

innerhalb

dieses

Erneuerungsprozesses

die

bereits

vorhandenen

Hard- und Softwareapplikationen ebenfalls neu zu gestalten. Zur Akzeptanz41

Fachbeiträge steigerung müssen bereits existierende, durch technische Eigenschaften beschriebene Endgeräte, LANs und ggf. auch lauffähige Programmsysteme aus-

gereifter

individueller

Anwendungen

bei

der

Einführung

der

künftigen

Multimedia-Dienste berücksichtigt und soweit wie möglich einbezogen werden. Die Integrationskompetenz ist somit als eine entscheidende Vorausset-

zung für eine effektive Marktpräsenz anzusehen. Telekom als Netzbetreiber und modernes Telekommunikationsunternehmen besitzt mit ihren vorhandenen und zukünftigen Netzen die dafür notwendige Kompetenz, existierende Produkte in attraktiven Diensten und intelligenten Netzleistungen zusammenzufassen und im Markt zu etablieren. Das im folgenden vorgestellte Konzept für Multimedia-Dienste wurde im Ar-

beitskreis VAT (Verteilte Anwendungen bei der Telekommunikation) als Grundlage einer einheitlichen Vorgehensweise bei der Entwicklung von Multimedia-Diensten innerhalb Telekom entwickelt und erarbeitet. Aus Sicht von Telekom stellen Multimedia-Dienste Möglichkeiten zur Erstel-

lung und

Handhabung

von

Multimedia-Dokumenten,

die aus Multimedia-

Bausteinen in verschiedenen Zusammensetzungen bestehen, bereit. Dies geschieht unter besonderer Berücksichtigung weltweiter Kommunikation in offenen Systemen unter Einbeziehung intelligenter Netzkomponenten und in-

telligenter Netzzugangstechnik in Servern sowie in Endgeräten. Von ETSI, ITU-TS (CCITT) und ISO bereitgestellte Normen und Standards werden als Garant für offene Schnittstellen und modulare Endgeräte einbezogen und im Multimedia-Dienstekonzept angewandt. Zur Definition des Multimedia-Dienstes wurde ein spezieller Beschreibungsansatz verwendet. Der an-

zubietende Multimedia-Dienst ist modular aufgebaut und bietet damit dem Kunden große Flexibilität bei der Handhabung und endgültigen Gestaltung des Dienstes. Dabei wird nicht außer acht gelassen, daß sowohl im Bereich neuer Netztechnologien als auch im Endgerätesektor bereits erhebliche Entwicklungen und Investitionen von Telekom erfolgt sind, die im MultimediaDienstekonzept ihre Berücksichtigung finden. Angebote

von

Telekom

im

Bereich

Multimedia

bestehen

bereits.

Mit

dem

Bildtelefon und der Videokonferenz sind kommerzielle Dienste eingeführt. Als weitere Entwicklungen sind Multimedia-Collaboration (MMC) und Mul-

timedia-Mail (MMM) zu nennen.

Im folgenden Beitrag werden im Abscnitt 2 die Begriffe Multimedia-Daten und

Multimedia-Dokument näher erläutert. In diesem Zusammenhang werden an42

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom schließend im Abschnitt 3 Sicherheits- und in Kapitel 4 Datenkompressionsaspekte angesprochen. Abschnitt 5 beschreibt den grundsätzlichen Aufbau

des Multimedia-Dienstekonzeptes mit den Beispielen Multimedia-Collaboration und Multimedia-Mail. Im Abschnitt 6 wird das Kommunikationsmodell von Multimedia-Diensten vorgestellt. Den Abschluß bildet im Abschnitt 7 die prinzipielle Beschreibung von Multimedia-Endgeräten und Systemen. Für viele der im folgenden verwendeten englischen Begriffe ist es sehr schwie-

rig, eine treffende deutsche Übersetzung zu finden. Aus diesem Grunde werden überwiegend die englischen Fachausdrücke verwendet. 2 Multimedia-Daten

Ein Multimedia-System

ist ein (Computer-)System, das an seiner Benutzer-

oberfläche Informationen durch verschiedene Medien repräsentiert. Die Multimedia-Daten bestehen hierbei aus verschiedenen Informationstypen, die unterschiedliche Eigenschaften besitzen. Relevant sind vor allem:

Zur

zeitunabhängige Medientypen: Daten, Text, Grafik, Festbild, zeitabhängige Medientypen: Audio, Video. Charakterisierung

von

Multimedia-Daten

unterscheidet

man

zunächst

die einzelnen Medientypen hinsichtlich ihrer Erzeugung, Darstellung, Speicherung und Bearbeitung. Einem Multimedia-System kommt im wesentlichen die Aufgabe zu, die unterschiedlichen Medientypen

in einem Multimedia-Do-

kument

Kommunikationsdienste

zu integrieren

und die darauf aufbauenden

zu optimieren. Einige Aspekte dazu werden anschließend erläutert. 2.1

Medientypen

Multimedia-Daten liegen im allgemeinen im Rechner als formatierte Daten vor. Die verschiedenen Medientypen unterscheiden sich nach Dimension,

Format, Zeitaspekt usw. Außerdem variieren die einzelnen Vertreter eines Mediums von Fall zu Fall sehr stark in ihren spezifischen Eigenschaften (z. B. SchwarzweißQualitätsstufen sind:

-

oder

usw.).

Farbbild,

Mono-

Die wichtigsten,

oder Stereoton,

unterschiedliche

hier zu betrachtenden

Medientypen

Text, Grafik,

-

Festbild,

-

Audio,

-

Video.

43

Fachbeiträge

Verständlicherweise gibt es große Unterschiede in der Art ihrer Erzeugung bzw. Eingabe (Tastatur, Scanner, Zeichentablett, Mikrofon, Videokamera, Videorecorder etc.), Darstellung (Bildschirme verschiedener Auflösung, Lautsprecher, Drucker), Speicherung (unkomprimierte Daten (druckbare Textzeichen, graphische Elemente, Pixeldaten etc.) und komprimierte Daten (z.B. nach dem JPEG- oder MPEG-Kodierungsverfahren)) sowie Bearbeitung (mit

entsprechenden Anwendungsprogrammen und Editoren). Einzelne Medientypen werden daher meistens in der Form von -

Rohdaten (eine Folge oder Menge von Symbolen, Pixeln, Abtastwerten USW.),

-

Registrierungsdaten (Daten zur korrekten Interpretation der Rohdaten; z.B. Details über die Kodierung) und

-

Beschreibungsdaten (Inhaltsbeschreibungen; meistens in Form von Texten bzw. Schlagwörtern; dienen zum effektiven Auffinden der einzelnen Daten)

abgelegt. Außer den oben

vorgestellten

Datentypen

gibt es noch

einige andere Arten

von Daten, z. B. Radiowellen aus dem Weltraum, Radarmessungen, Meßwerte verschiedener Art und Eigenschaften. Sie sind generell eindimensionale und zeitabhängige Signale und können prinzipiell wie Audiosignale behandelt

werden. In solchen Fällen sind je nach Anwendungsfall Ausgabegeräte erforderlich. 2.2

spezielle Ein- und

Das Multimedia-Dokument

Ein Multimedia-Dokument ist eine sinnvolle Verknüpfung einer variablen Anzahl von Komponenten/Medientypen und somit ein Objekt höherer Ord-

nung. Es kann sowohl zeitunabhängige als auch zeitabhängige Medientypen enthalten. 2.2.1

Dokumentstruktur

Die Integration verschiedener Medientypen zu einem Multimedia-Dokument wird zunächst durch eine Aggregationsbeziehung dargestellt. Wie zuvor beschrieben, kann ein Dokument z. B. aus Texten, Grafiken, Fest- und Bewegt-

bildern sowie Ton bestehen. Außerdem sind enge Abhängigkeiten zwischen

44

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom einzelnen Medienobjekten zu beachten (z. B. Videoaufzeichnung mit Bildern

und Begleitton, Bild mit Textbeschreibung, Grafik mit akustischen Bemerkungen usw.). Sie werden

allgemein als Synchronisationsbedingungen

einzelner

Medienobjekte bezeichnet. Die einzelnen Medienobjekte sind selbst wieder aus mehreren Komponenten bzw. Zwischenstufen aufgebaut. So kann eine Grafik im Vektor- oder Rasterformat vorliegen und zusätzlich Texte (z. B. eine Bildüberschrift) bzw. Daten

enthalten; ein Text kann in Kapitel, Absätze und einzelne Worte hierarchisch aufgeteilt sein. Insgesamt stellt ein Multimedia-Dokument ein komplexes Objekt dar. Die logische Struktur wird oft in einer Baumform mit Wurzel, Zwischenknoten und

Blättern repräsentiert. Modelle Die Handhabung eines komplexen Multimedia-Dokumentes ist Grundlage für

die Leistungsfähigkeit des darauf aufbauenden Multimedia-Dienstes. Ein Multimedia-Dokument wird neben Inhalt und Struktur noch durch drei weitere Modelle

beschrieben,

nämlich

durch

Manipulations-,

Repräsentations-

und

Präsentationsmodelle. Manipulationsmodell Dokumente

werden

von

Benutzern

mit Hilfe entsprechender

Anwendungs-

programme (Werkzeuge) manipuliert. Es ist eine benutzerfreundliche Umgebung durch Unterstützung umfangreicher Werkzeuge zu erstellen, die die Erzeugung und Veränderung eines Multimedia-Dokumentes erleichtert. Dazu gehören

Editieren, Konvertieren, Erstellung von Informationsstrukturen und

Interaktionstechniken usw. Insbesondere sind erwünscht: -

Interaktive Schnittstelle zur effizienteren Mensch-Maschine-Kommunikation;

-

Mehrbenutzerbetrieb

zur Gewährleistung

von gleichzeitigen

Zugriffen

auf gleiche Daten in Multimediadatenbanken oder in Anwendungen der Telekooperation;

-

Inhaltsadressierung zur inhaltsorientierten Suche, Vergleich und Sortierung von Medienobjekten, Navigationshilfen.

45

Fachbeiträge Repräsentationsmodell Hierbei ist das Format zur Speicherung und zum Austausch von MultimediaDokumenten zwischen Rechnern zu definieren. Einige internationale Standards, z.B. SGML (Standard Generalized Markup Language) und ODA (Open Document Architectur) mit den dazugehörigen ODIF (Office Document Interchange Formats) bilden bereits die Grundlage für erste wirklich

neue offene Kommunikationsformen.

SGML beschreibt die Inhaltsstruktur eines Dokumentes (z. B. Text in einheitlicher Form von Titel, Tabellen usw.) ohne die eigentliche Darstellung (z. B. verwendete Zeichensätze, Zeilenabstände).

Es wird nur die Syntax zur Mar-

kierung des Textes festgelegt, dessen Bedeutung aber undefiniert ist.

Nach ODA besteht ein Dokument aus drei Teilen, dem Inhalt, der logischen Struktur (Kapitel, Abschnitte, einzelne Sätze) und der Layout-Struktur (Seiten, Satzblöcke). Beide Strukturen verweisen auf den Inhalt, der in einzelne Bausteine (Textstücke, Bilder, Grafiken usw.) aufgeteilt ist. Für offene Kommunikation ist ein genormter Dokumentenaustausch

notwen-

dig. Bei Multimedia-Dokumenten werden sicherlich einige Erweiterungen der oben genannten Normen notwendig. Präsentationsmodell Während die interne Darstellung eines Dokumentes sich z. B. nach der kompakten Speicherung und der effizienten Bearbeitung orientiert, ist die externe Darstellung (Layout) in geeigneter Präsentationsform festzulegen. Das Präsentationsmodell erfaßt die zusammenwirkende Darstellung verschiedener Medienobjekte. Es sind insbesondere die engen Beziehungen zwischen einzelnen Teilen der Information bei der Präsentation einzuhalten. Hierfür ergeben sich: -

Räumliche

Synchronisation:

Das

Bildschirmlayout

wird

in Seiten und

die im Zusammenhang stehenden Teile innerhalb einer Seite (meistens in rechteckigen Bildschirmfenstern) aufgebaut.

-

Zeitliche Synchronisation: Für den zeitlichen Ablauf der Präsentation (Audio,

Video)

sollen

mehrere

Medientypen

(bei getrennter

Übertra-

gung und Speicherung) naturgetreu bzw. inhaltspassend (Synchronisati-

on von Bildern, Texten und Ton) dargestellt werden.

Weitere Anforderungen sind u. a.:

46

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom

-

Einhaltung der Echtzeitbedingung: Große Verzögerungen sind sowohl zu Beginn als auch während der Präsentation unerwünscht.

-

Alternativdarstellung der gleichen Information: Dies beinhaltet die Konvertierung der Medienobjekte von einem Typ zum anderen und ermöglicht die Berücksichtigung der verfügbaren Geräte bzw. der Vorlieben und Fähigkeit der Benutzer.

-

Navigationsmöglichkeit: Dies ermöglicht dem Benutzer, schnell auf die

gewünschten Informationseinheiten zuzugreifen. Auf der Basis der Multimedia-Dokumente, die eine optimale Darstellung von Informationseinheiten durch eine sinnvolle Verknüpfung unterschiedlicher Medientypen (Texte, Grafik, Video usw.) anstreben, ist eine Reihe von neuen Kommunikationsdiensten

2.3

zu erwarten.

On-line-Multimedia-Kommunikation

Es ist bei vielen Anwendungen (z. B. Videokonferenzen, Bildfernsprechen) der Fall, daß Multimedia-Informationen (Audio, Video) von einer Nachrichtenquelle zur -senke übertragen werden, ohne die Daten in irgendeiner Form

zwischenzuspeichern. Solch ein On-line-Austausch von Informationen unterscheidet sich von

der dokumentenbasierten

Kommunikation

darin, daß die

Daten auf der gesamten Übertragungsstrecke nur in einem sehr kurzen Zeitraum existieren (technisch bedingt) und daher nicht als Dokumente vorhanden sind. Es kann sich hierbei um eine zeitabhängige Datenquelle (z. B. LiveVideo) bzw. eine kontinuierliche Datenübertragung handeln, deren Inhalte und Übertragungszeitpunkt von den Kommunikationseinrichtungen nicht be-

einflußt werden soll. Für die On-line-Kommunikation sind zu beachten:

-

Echtzeitbedingung: Die zeitliche Verzögerung bei der Datenübertragung zwischen Nachrichtenquellen und -senken soll so gering wie möglich gehalten werden. Dies gilt insbesondere für die bidirektionale Kommunikation.

-

Kontinuität: Unterbrechungen des Datenstroms während des Übertragungszeitraums sind grundsätzlich zu vermeiden.

-

Einmaligkeit: Da keine Daten in Form von Dokumenten werden, ist eine wiederholte Übertragung nicht möglich.

gespeichert

47

Fachbeiträge Aufgrund der Eigenschaften der On-line-Kommunikation sind Daten nur in ihrer Präsentationsform entscheidend. Deshalb werden hier hohe Anforderungen an die Echtzeitübertragung bzw. die naturgetreue Darstellung der In-

formationen gestellt. Weiter soll auch die Möglichkeit bestehen, daß der Empfänger die Datenquellen, falls mehrere gleichzeitig angeboten werden, selbst aussuchen und die Darstellungsformate der Quellendaten auf dem Monitor (in einem bestimmten Umfang) frei wählen kann (z. B. Bildgröße, Auflösung usw.). Beispiele für die On-line-Multimedia-Kommunikation sind u. a. verschiedenartige Überwachungsdienste, Telekooperationen usw.

3 Sicherheitsaspekte Der Sicherheit in Kommunikationsdiensten kommt ein zunehmend höherer Stellenwert zu. Es ist erforderlich, den vollständigen Informationsweg von der Quelle der Nachricht, dem Punkt der Erzeugung, bis zur Senke, dem Empfänger, gegen alle möglichen (passiven und aktiven) Angriffe zu schützen. Abhängig von den jeweiligen Anwendungen, sind zunächst Sicherheitsanforderungen zu erstellen. Nach der Festlegung einer bestimmten Sicherheitspoli-

tik, aus der ein Sicherheitsmodell

erstellt werden

kann, wird die Auswahl

einer Reihe von Sicherheitsdiensten vorgenommen. Jeder dieser Sicherheitsdienste kann mittels geeigneter Verfahren, sogenannter Sicherheitsmechanismen, realisiert werden. Schließlich ist ein Sicherheitsmanagement erforder-

lich, das den Betrieb der eigentlichen Sicherheitsmechanismen unterstützt. 3.1

Sicherheitsdienste

Die Sicherheitsdienste können grob in vier Gruppen nach Teilnehmer, Kommunikation, Datenbank und Prozeßsteuerung unterteilt werden:

3.1.1

Teilnehmer-Sicherheitsdienste

Diese Gruppe von Sicherheitsdiensten betrifft hauptsächlich aktive Netzkomponenten (Benutzer), um beginnende Teilnehmeraktivitäten dem Netz anzukündigen und sicheren Nachrichtenaustausch zwischen Teilnehmern zu ermöglichen. -

Teilnehmerauthentisierung (peer-entity authentication) * Teilnehmeridentifikation; Überprüfung der Teilnehmeridentität,

48

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom « Teilnehmerberechtigung; Festlegung des Gültigkeitsbereiches seiner Aktivitäten und der ihm zur Verfügung stehenden Betriebsmittel, * Überprüfung des Kommunikationskanals von Partner zu Partner (Verbindungsaufbau mit dem gewünschten Kommunikationspartner). -

Nicht-Zurückweisungsdienst (non repudiation)

« Nachweis (für Empfänger) über die Herkunft der Daten (non repudiation with proof of origin) bzw. für einen unverfälschten Dateninhalt, « Nachweis (für Absender) über den Empfang der Daten (non repudiation with proof of reception) bzw. den Empfang des unverfälschten Dateninhaltes.

3.1.2

Kommunikations-Sicherheitsdienste

Diese Gruppe von Sicherheitsdiensten beschäftigt sich mit dem Datentransfer, sofern ein Schutz der Daten auf dem Übertragungsweg benötigt wird.

Besondere Bedeutung kommt der Datenvertraulichkeit zu, d.h. dem Schutz gegen passive Angriffe, wie Abhören der Nachrichten bei Verkehrsanalysen. Bei Verkehrsanalysen wird der Nachrichtenfluß beobachtet, ohne den Inhalt zu verstehen, um die Standorte der Teilnehmer, die Länge der Nachrichten, den Zeitpunkt ihrer Auslieferung und die Übertragungsrate zu erfahren.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Wahrung der Datenintegrität, d. h. der Schutz vor aktiven Angriffen. Hierzu zählen die Veränderung des Nachrichtenstroms (data integrity); das Ablehnen von Nachrichtendiensten, d. h. der Versuch, alle die Verbindung passierenden Nachrichten entweder verschwinden zu lassen oder sie zumindest in einer Richtung zu verzögern (denial of service) sowie das Fälschen des Verbindungsaufbaus.

3.1.3

Datenbank-Sicherheitsdienste

Dies sind Sicherheitdienste, die sich mit der kontrollierten Datenspeicherung, Datenbenutzung

und

Informationserzeugung

beschäftigen.

Im wesentlichen

handelt es sich hier um genau festgelegte Regeln und Bedingungen für die Zugriffskontrolle (access control) und Autorisierung der Nutzung (Ausführung von Operationen auf Daten, wie lesen, ändern, kopieren und löschen). 49

Fachbeiträge

3.1.4

Prozeßsteuerungs-Sicherheitsdienste

Diese Sicherheitsdienste befassen sich mit dem Schutz, der Koordination der Synchronisation und Unversehrtheit der Prozesse im Netz. Es sind u. a. Maß-

nahmen zur Verhinderung illegaler Zugriffe auf die Netzbetriebsmittel, Konfliktfreiheit von Prozessen, Softwareschutz usw.

3.2

Sicherheitsmechanismen

Sicherheitsmechanismen dienen der Umsetzung der Sicherheitsdienste und sind Funktionen, die beispielsweise im Kern eines Betriebssystems oder in

der Kommunikationshardware implementiert sind. Im folgenden sind die vier wichtigsten Arten beschrieben.

3.2.1

Verschlüsselung

Effektiven Schutz gegen (passives) Abhören bietet die Verschlüsselung von übertragenen Daten. Es gibt zwei grundsätzliche Arten von Verschlüsselungsverfahren, die sowohl in der Bitstrom-Ebene (link encryption) als auch in einer höheren OSI-Schicht (z. B. Darstellungsschicht; man spricht von einer Ende-zu-Ende-Verschlüsselung (end-to-end encryption)) realisiert werden können.

Symmetrische

Verschlüsselung

Bei symmetrischen Verschlüsselungsverfahren sind die Chiffrier- und Dechiffrierschlüssel

dieselben,

oder sie sind leicht vom jeweils anderen

ableitbar.

Der Schlüssel muß daher geheimgehalten und durch einen sicheren Kanal zum Empfänger übermittelt werden. Man bezeichnet dies auch als konventio-

nelle oder Ein-Schlüssel-Methode. Asymmetrische Verschlüsselung Bei asymmetrischen Verschlüsselungsverfahren unterscheiden sich die Chiffrier- und Dechiffrierschlüssel insofern, als es rechnerisch nicht möglich ist,

einen Schlüssel vom anderen abzuleiten. Dadurch kann eine der Transformationen (Chiffrierschlüssel) veröffentlicht werden. Der Empfänger muß nur den Dechiffrierschlüssel geheimhalten. Hier spricht man von der ZweiSchlüssel-Methode. 50

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom 3.2.2

Datenintegritätsprüfung

Bekannte Methoden zur Nachrichtenüberprüfung sind z. B. das Hinzufügen eines Nachrichtenüberprüfungscodes oder einer verschlüsselten Prüfsumme zur Nachricht. Außerdem können die einzelnen Dateneinheiten noch Folgenummern und Zeitstempel (der Nachricht hinzugefügte Zeitangabe der Absendung) erhalten. 3.2.3

Authentikationsmechanismen

Hierbei werden konstante und dynamische Paßwörter bzw. kryptographische Protokolle verwendet. Zunehmend wichtig werden auch sogenannte ZeroKnowledge-Verfahren. Verschiedenartige Chipkarten zur Implementierung solcher Verfahren sind bereits verfügbar. Die Technik der digitalen Unterschrift, eine Zeichenkette abhängig sowohl von der Identität des Senders als auch vom Inhalt der Nachrichten, dient zum Beweis der Echtheit der erhalte-

nen Nachrichten. Paßworte Ein konstantes Paßwort ist eine beliebige Folge von Zeichen, üblicherweise Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen, die das exklusive, gemeinsame Ge-

heimnis einer Person und des Rechners ist. Beim Rechnerzugang gibt der Benutzer sein Paßwort ein und der Rechner überprüft, ob das im Rechner in verschlüsselter Form gespeicherte Referenzpaßwort mit dem eingegebenen

Paßwort übereinstimmt. Das

dynamische

Paßwort

bedeutet,

daß

sich die Daten,

die zwischen

dem

Rechner und dem Benutzer ausgetauscht werden, ständig ändern. Sowohl der Rechner wie der Benutzer verfügen über eine Rechenfunktion und einen gemeinsamen geheimen Schlüssel. Beim Rechnerzugang muß der Benutzer beweisen, daß er im Besitz dieses geheimen Schlüssels ist. Der Rechner schickt dem Benutzer zunächst eine Zufallszahl. Dann berechnet der Benutzer einen Parameter mit Hilfe der Rechenfunktion unter Verwendung des geheimen

Schlüssels. Gleichzeitig bildet der Rechner ebenfalls diesen Wert und vergleicht diesen mit dem vom Benutzer eingegebenen Wert.

5l

Fachbeiträge

Zero-Knowledge-Verfahren Die Sicherheit des Verfahrens beruht darauf, daß es außerordentlich schwie-

rig ist, die modulare Quadratwurzel einer Zahl v (v = s2 MOD (Die Zahl s ist das Geheimnis

des Benutzers,

n) zu finden.

und die Zahlen v und n sind

öffentlich.) Der Benutzer muß den Rechner davon überzeugen, daß er die Geheimzahl s kennt, ohne dem Rechner dabei das Geringste von s preiszugeben. Das Protokoll dafür ist interaktiv (beide Partner machen Zufallswahlen), und das Spiel muß über viele Runden wiederholt werden. Der Rechner verwendet hierbei nur die öffentlichen Informationen v und n, während der Benutzer das Geheimnis s ganz wesentlich einsetzt.

3.2.4 Zugriffskontrollmechanismen Ein weit verbreitetes Verfahren zur Implementierung der Teilnehmerberechtigung ist die Erstellung einer sogenannten Zugriffsmatrix im Rechnernetz, in der Zugriffsrechte auf Objekte (Daten, Files, Programme und weitere Be-

triebsmittel) einerseits und die Leistungsfähigkeit des Subjektes (Benutzer, Prozesse und andere aktive Komponenten) andererseits zusammen dargestellt sind (discretionary access control). Auf einer höheren Stufe ist ein systemweit festgelegter Zugriffsschutz, ein hierarchisches Schutzschema, zu realisieren (mandatory access control). Bei letzterem werden vor allem in vielen Systemen Subjekte in Supervision-Mode und Benutzer-Mode unterteilt. Subjekte

im

Supervision-Mode

besitzen

komplette

Zugriffsrechte.

Es

auch Systeme, in denen mehrere Stufen der Zugriffsrechte festgelegt sind.

gibt

3.3 Sicherheitsmanagement Um

alle

Sicherheitsmechanismen

in

einem

Rechnernetz

einfügen

und

sinnvoll nutzen zu können, wird ein Sicherheitsmanagement (security management) benötigt, das die Kontrolle und Verteilung von Information zur Versorgung von bzw. zur Berichterstattung über Sicherheitsdienste und heitsmechanismen ermöglicht. Dazu gehören u. a. -

-

Schlüsselverwaltung (key management): Verteilung von Schlüsseln im Netz,

Erzeugung,

Sicher-

Speicherung

und

Überwachungsdienst (audit service): Berichterstattung über sicherheits-

relevante Vorfälle im System. Dazu sind die Kontrollinformationen re52

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom gelmäßig

auszuwerten

und verdächtige

Ereignisse den betroffenen

In-

stanzen zu melden und

-

Alarmdienst (alarm service): Alarmieren bei Auftreten einer Gefahr.

Eine weitere Anforderung an das Sicherheitsmanagement, insbesondere bei einem Multimedia-Kommunikationssystem unter dezentraler Systemverwaltung, ist die Integration verschiedener Sicherheitsmechanismen. Ein einheitli-

ches Vorgehen bedeutet, daß alle Aspekte des Netzbetriebs unter Implementierung

und

Durchsetzung

einer

Sicherheitspolitik

(security

policy)

berücksichtigt werden. Alle benötigten und anfallenden Informationen werden in einer Datenbank (Security Management

Information Base) gesammelt

und verwaltet. 4 Datenkompression Bei Multimedia-Daten, insbesondere den Audio- und Videoinformationen, besteht ein hoher Bedarf an Speicherplatz bzw. Übertragungskapazität. Seit mehreren Jahrzehnten werden Kompressionsverfahren entwickelt, um diese Informationen in möglichst wenigen digitalen Daten darzustellen. Die Forschung auf diesem Gebiet wurde in der letzten Zeit immer intensiver. 4.1

Anforderungen an die Kompression

Beim Einsatz von Multimedia-Kommunikationssystemen werden hohe Anforderungen an die Datenkompressionsverfahren gestellt. Unter Beibehaltung ei-

ner für den Benutzer akzeptablen Qualität sind die wichtigsten Anforderungen: -

hoher Kompressionsfaktor: Zunehmend interessant wird die Videoübertragung

mit

extrem

niedriger

Bitrate,

z.B.

64 kbit/s

(ISDN-B-Kanal)

oder noch weniger, -

flexible Datenraten mit unterschiedlichen Qualitäten: kann an die jeweiligen Anwendungen angepaßt werden,

Die Datenrate

-

verschiedenartige Eingangsformate,

-

Skalierbarkeit des Bitstroms: Dies ermöglicht z. B. eine entsprechende Reduktion der Bildauflösung (örtlich, zeitlich) bei einer reduzierten Da-

tenrate, -

begrenzte Kodierungs- bzw. Dekodierungsverzögerung.

53

Fachbeiträge Außerdem soll die Komplexität der verwendeten Verfahren möglichst gering gehalten werden.

Es ist zu beachten, daß die Anforderungen an die Datenkompression meistens anwendungsabhängig sind. Sie sind z. B. für Dialog- und Abfragesysteme unterschiedlich.

4.2 Kompressionsverfahren Kompressionsverfahren nutzen die Eigenschaften sowohl der Datenquelle als auch des menschlichen Wahrnehmungsvermögens (natürliche Augenträg-

heit) aus. Grundsätzlich unterscheidet man zwischen: -

Redundanzreduktion: Sie beseitigt überflüssige Informationen aus der Datenquelle. Hierbei werden Ähnlichkeiten (örtlich, zeitlich) des Si-

gnals mit sich selbst ausgenutzt. Dies kann normalerweise nur einen relativ kleinen Kompressionsfaktor (selten größer als zwei) ergeben.

-

Irrelevanzreduktion: Gewisse Änderungen in der Darstellung bestimmter Informationen führen für den menschlichen Gesichtssinn zur gleichen oder fast gleichen subjektiven Wahrnehmung. Diese Irrelevanzreduktion ist prinzipiell ein verlustbehafteter Prozeß, ermöglicht aber

einen großen Kompressionsfaktor.

Weiter lassen sich Kompressionsverfahren in verlustfreie (Entropie-) und ver-

lustbehaftete (Quellen-)Kodierung unterteilen.

Für die Entropiekodierungsverfahren sind zu erwähnen:

-

Huffman-Kodierung: Die Anzahl benötigter Bits für ein zu kodierendes Zeichen hängt von seiner Auftrittswahrscheinlichkeit ab. Sehr häufig auftretende Zeichen werden mit kurzen und selten auftretende Zeichen mit längeren Bitsequenzen kodiert.

-

Lauflängenkodierung: Falls ein Signal aus einer Folge mit oft wiederhol-

ten Bytes besteht, kann die Kodierung jeweils durch die Angabe des sich wiederholten Bytes und der entsprechenden Anzahl erfolgen. An Quellenkodierungsverfahren finden in der Praxis Anwendung: -

DPCM

(Differential Pulse Code Modulation): Es wird nur die Differenz

zwischen dem Eingangssignal und einem Vorhersagewert (Prädiktion), abgeleitet von vorhergehenden (meistens örtlich und zeitlich benachbar-

ten) Signalwerten, übertragen. 54

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom -

Transformationskodierung

mit DCT

(Diskrete Cosinus Transformati-

on): Es wird das Eingangssignal (blockweise) mittels DCT in einen anderen Raum (auch Frequenzraum genannt) transformiert. Dadurch wird meistens eine Signalleistungskonzentration auf wenige Koeffizienten er-

reicht. Dies ist günstig für die anschließende Kodierung. -

4.3

Hybride Verfahren: Eine Kombination von DPCM

und DCT.

Einige standardisierte Kodierungsverfahren

Eine Kombination der vorgenannten Verfahren (Quellenkodierung + Entropiekodierung) kommt in den meisten Multimedia-Systemen zur Anwendung. Darauf basierend, wurden in der letzten Zeit die in den folgenden Abschnit-

ten beschriebenen Kodierungsstandards definiert. 4.3.1

JPEG (Joint Photographic Experts Group)

Der JPEG-Standard (IS (International Standard) 1992) ist für die Kodierung von Standbildern vorgesehen. Der Basisalgorithmus ist eine Transformationskodierung mit DCT. Das Bildsignal wird zunächst in Blöcke von 8x8 Pixeln unterteilt und DCT-transformiert. Die resultierenden Koeffizienten werden dann quantisiert (gewichtete Quantisierung), abschließend erfolgt eine Entropiekodierung. Der Standard wurde zusätzlich noch um Optionen zur prädiktiven Kodierung und progressiven Standbildübertragung erweitert. Dieses Ver-

fahren gibt typischerweise einen Kompressionsfaktor von 8:1 bis 18:1. 4.3.2

H. 261 (Video Codec for Audiovisual Services at px64 kbit/s)

Der CCITT-Standard ist für die Kodierung von Bildsequenzen für Videokonferenzen

und

Bildfernsprechen

(in ISDN-Netzen)

gedacht.

Das verwendete

Format ist CIF (Common Internmediate Format mit 352x288 Pixeln für das Luminanzsignal, bei Chrominanzsignalen wird die Auflösung in horizontaler

bzw. vertikaler Richtung jeweils auf die Hälfte von 276x144 Pixeln reduziert). Ein hybrider Kodierungsalgorithmus (eine Kombination von DPCM und DCT) wird dafür verwendet, wobei eine Interframe-Prädiktion mit Bewegungskompensation

eingesetzt wird. Zum

Schluß erfolgt eine Entropiekodie-

rung. Die Blockgröße beträgt für das Luminanzsignal 16x16 Pixel und für Chrominanzsignale 8x8 Pixel. Der Kompressionsfaktor beträgt ca. 190:1, um bei einer Bewegtbildsequenz (CIF-Format) mit einer Bildfolgefrequenz von

10 Hz eine Datenrate von 64 kbit/s zu erreichen.

55

Fachbeiträge

4.3.3

MPEG (Motion Picture Expert Group)

Der MPEG-Standard

(IS

1993) ist ein Standard zur Audio- und Bewegtbild-

kodierung für interaktive Multimedia-Systeme. Das MPEG-I-Kodierungsverfahren beschreibt einen

hybriden

Ansatz

mit Bewegungskompensation

ähn-

lich wie der H. 261-Standard. Die kodierten Bilder in einer Bildsequenz werden in drei Gruppen geteilt (z. B. jeweils mit 9 aufeinanderfolgenden Bildern in Form von IBBPBBPBB IBBPBBPBB ... ). I-Bilder (Intra Coded Picture) werden ohne zusätzliche Informationen anderer Bilder kodiert. P-Bilder (Predictive Coded Picture) benötigen dabei Informationen vorangegangener I-oder P-Bilder für die Kodierung und Dekodierung. Für B-Bilder (Bidirectio-

nally Predictive Coded Picture) sind Informationen sowohl vorangegangener als auch später auftretender I- oder P-Bilder zu seiner Rekonstruktion notwendig. Typischerweise ist ein Kompressionsfaktor von ca. 26: ] zu erzielen. Für

eine Sequenz mit 352x188 Pixeln für das Luminanzsignal, 25 Bilder/s, ergibt sich nach der Kompression eine Datenrate von 1,15 Mbit/s. Die Audiokodierung von MPEG ist kompatibel zu der Kodierung von CD-DA (Compact-Disc-Digital-Audio). Ähnlich zum Verfahren der DCT für Bildsi-

gnale wird hierbei eine Zeit-Frequenzbereich-Umsetzung vorgenommen. Über ein psychoakustisches Modell (es wird jeweils in kurzen Zeitintervallen für jede Spektralkomponente die Maskierungsschwelle des Eingangssignals berechnet) werden dynamische Rauschleistungszuweisungen angegeben, indem die erforderliche Anzahl der Quantisierungsstufen für jede Spektralkomponente und jedes Zeitintervall bestimmt wird. Für Quantisierung und Entropiekodierung werden bekannte Verfahren eingesetzt. Das

Einganssignal

ist wahlweise

mit

einer

Abtastrate

von

32,

44,1

oder

48 kHz (jeweils mit 16 Bit pro Abtastwert) möglich. Die komprimierten Signale für je einen Audiokanal (mono) erfolgen mit einer Datenrate von 96, 128 oder 192 kbit/s. Bei der Entwicklung des MPEG-II-Standards werden die Audio- und Videosignalqualitäten weiter erhöht. Die Datenrate für Bewegtbil-

der wird dann im Bereich von ca. 4 bis 10 Mbit/s liegen. Die oben vorgestellten standardisierten Verfahren sind größtenteils bereits in Soft- und Hardware realisiert und auf dem Markt verfügbar. Datenkompression spielt eine wichtige Rolle für Multimedia-Anwendungen. Die Entwicklung zeigt deutlich, daß durch neue Techniken, wie Objekterkennung,

Einsatz

von

Bildmusterbanken

und

Einbindung

von

KI-Methoden

(Künstliche Intelligenz), immer höhere Kodierungseffizienz erreicht werden 56

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom

kann.

Entsprechend

steigt auch die Komplexität der Koder und

Dekoder

ständig.

5

Multimedia-Dienstekonzept

Aus Sicht von Telekom stellen Multimedia-Dienste Möglichkeiten zum „Handhaben“ von Multimedia-Dokumenten bereit, dies unter besonderer Berücksichtigung der Kommunikation in offenen Systemen. Offene Kommunikation erfordert die Anwendung von bei ETSI, der ITU-T und bei ISO bereitgestellten Normen. Eigene Unternehmensziele machen gleichzeitig die aktive Mitarbeit in den relevanten Standardisierungsgremien erforderlich, um die Entwicklung künftiger Normen rechtzeitig entsprechend zu beeinflussen. Die im folgenden vorgestellten und in den Beispielen angewandten

Konzepte

werden z. Zt. in der ITU-T (SG 1) im Zusammenhang mit der Entwicklung der neuen Empfehlung F.700 „Audiovisual/Multimedia Services, General“ (derzeitiger Titel) diskutiert.

5.1

Modularer Aufbau von Multimedia-Diensten

Multimedia-Dienste ermöglichen dem Nutzer das Erzeugen, Präsentieren, Bearbeiten, Speichern und Kommunizieren multimedialer Informationen. Diese Funktionalitäten werden unabhängig von der genutzten Geräte- und Netzkonfiguration realisiert, um offene Kommunikation sicherzustellen.

Die von den Nutzern künftig projektierten Anwendungen und die zur Durchführung der darin enthaltenen Kommunikationsaufgaben notwendigen Telekommunikationsdienste werden immer komplexer. Es wird damit unmöglich, für nahezu jede Anwendung einen darauf zugeschnittenen Dienst bereitzustellen und diesen, um die internationale Anwendbarkeit zu ermöglichen,

auch noch zu standardisieren. Ein modularer Aufbau künftiger Telekommunikationsdienste bietet den einzigen Ausweg aus diesem Dilemma.

Künftige Telekommunikationsdienste werden dreierlei unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen haben:

-

Sie werden die Bearbeitung multimedialer Informationen im allgemeinsten Sinn (Multimedia-Dokumente) unterstützen müssen (multimedia aspects).

57

Fachbeiträge -

Dies wird zunehmend (multipoint aspects).

in Mehrpunktkonfigurationen

erforderlich

sein

-

Die gleichzeitige Erledigung mehrerer unterschiedlicher Kommunikationsaufgaben wird große Anforderungen an die Flexibilität dieser Dienste stellen (multitasking aspects).

Aus diesen Anforderungen können nun die wesentlichen Komponenten

(Mo-

dule) künftiger multimedialer Telekommunikationsdienste abgeleitet werden: -

der Dienst als Ganzes (Service),

-

die Kommunikationsaufgaben (Service Tasks (ST)), die Nutzer-Typen (User Types (UT)), die Informationsbearbeitung (Service Components (SC)) und

-

die Werkzeuge für den Nutzer zur Steuerung des Dienstes (Service Control Elements (SCE)).

Es ergibt sich somit folgender dreistufiger Aufbau multimedialer Dienste: -

Service Level,

-

Service Task- und User Type Level,

-

Service Component Level.

Die Service Control Elements stellen die Methoden zur Handhabung der Objekte Service, Service Task, User Type und Service Component bereit und

können daher keiner dieser drei Stufen direkt, sondern nur dem Service, den Service Tasks, den User Types und den Service Components zugeordnet werden.

5.2 Generische und Spezifische Multimedia-Dienste Es wird davon ausgegangen, daß viele Nutzer wegen ihrer höchst unterschiedlichen Anwendungen auch höchst unterschiedliche Vorstellungen bezüglich der spezifischen Ausprägung der gerade in ihrem speziellen Fall benötigten Services, Service Tasks oder Service Components haben werden. Der Definition

und

Beschreibung

von

Generic

Services,

Service Tasks und

Service Components und der Möglichkeit, von diesen die für den jeweiligen Einzelfall maßgeschneiderten spezifischen Ausprägungen herzuleiten, liegen ebenfalls objektorientierte Prinzipien zugrunde. Die generischen Objekte werden gemeinhin als Klassen (classes) bezeichnet, von denen die spezifischen Objekte (instances) unter Anwendung

können. 58

festgelegter Regeln abgeleitet werden

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom

Dem Nutzer selbst wird immer ein spezifischer Dienst (specific service) angeboten werden, der quasi eine Untermenge des zugehörigen generischen Dienstes (generic service) darstellt. Dieser kann dann im Rahmen der Möglichkeiten des generischen Dienstes genau den Anforderungen des Nutzers angepaßt werden.

5.3 Definition und Beschreibung von Multimedia-Diensten Die Beschreibung

von

Telekommunikationsdiensten

ist in der Empfehlung

1.130 der ITU-T wie folgt gegliedert: Stufe 1: Beschreibung des Dienstes aus der Sicht des Nutzers; Stufe 2: Beschreibung der erforderlichen Netzfunktionen;

Stufe 3: Definition der notwendigen Schalt- und Signalisierungsmöglichkeiten. Alle drei Stufen sind jeweils in mehrere Schritte unterteilt. 5.3.1

Beschreibung von Multimedia-Diensten aus der Sicht des Nutzers

Die Stufe 1 („Beschreibung des Dienstes aus Sicht des Nutzers“) der in der Empfehlung 1.130 beschriebenen Methode ist in folgende drei Schritte unterteilt: Schritt 1:Prosabeschreibung unter Verwendung von natürlicher Sprache; Schritt 2:Beschreibung der statischen Aspekte unter Verwendung der Attributmethode;

Schritt 3: Beschreibung der dynamischen Aspekte mit SDL-Diagrammen (vergleichbar mit Flußdiagrammen). Die oben genannten Module werden nun dementsprechend, aber separat beschrieben. Dies hat den Vorteil, daß bei der Beschreibung der Service Tasks

nur noch auf die Beschreibungen der Service Components und bei der Beschreibung des Dienstes nur noch auf die Beschreibungen der Service Tasks,

der User Types und der Service Components hinzuweisen ist. Es hat sich bei der Beschreibung der dynamischen Aspekte gezeigt, daß SDLDiagramme kein geeignetes Mittel zur Beschreibung der dynamischen Aspekte des Dienstes aus der Sicht des Nutzers sind. Diese Tatsache führte dann schließlich zur Entwicklung des Konzeptes der Service Control Elements. 59

Fachbeiträge

Beschreibung des Dienstes als Ganzes (Service) Die allgemeine Beschreibung des Dienstes kann in natürlicher Sprache erfolgen. Zur Beschreibung der statischen Aspekte erscheinen derzeit die folgenden Attribute notwendig und ausreichend. Einige mögliche Werte sind in Klammern

hinzugefügt. -

Mode of establishment (on demand, reservation); Interworking with other services;

-

List of supplementary services provided (Die Verwendung vieler für das ISDN vorhandener Supplementary Services (SS) ist denkbar.);

-

Mandatory service tasks (Alle ST sind prinzipiell möglich.); Optional service tasks (Alle ST sind prinzipiell möglich.);

-

Service task interrelation (z. B. die Synchronisation von ST).

Zur Beschreibung

der dynamischen

Aspekte

des Service

aus der Sicht des

Nutzers reicht es aus, die für den jeweiligen Dienst erforderlichen SCEs anzugeben. Diese Aussagen gelten sowohl für generic services als auch für specific services.

Beschreibung der Service Tasks Die wichtigsten Generic Service Tasks lassen sich im wesentlichen wie folgt beschreiben. Generell gilt, daß jeweils alle Informationstypen unterstützt werden. -

Generic ST 1: Conversation, gestattet die Punkt-zu-Punkt-Kommunikation zwischen zwei Nutzern.

-

Generic ST 2: Conferencing, gestattet die Kommunikation

zern.

-

zwischen (zwei oder) mehr als zwei Nut-

Generic ST 3: Sending, gestattet die Übermittlung von Information von einem Nutzer zu einem anderen Nutzer.

-

Generic ST 4: Distribution, gestattet die Übermittlung von Information von einem Nutzer zu (einem oder) mehr als einem anderen Nutzer.

60

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom -

Generic ST 5: Retrieving, ermöglicht den Abruf von Informationen durch einen Nutzer von einem anderen Nutzer oder einer Datenbank.

-

Generic ST 6: Collecting, ermöglicht

den

Abruf

von

Informationen

durch

einen

Nutzer

von

(einem oder) mehreren anderen Nutzern.

Von diesen Generic Service Tasks können die meisten aller erforderlichen Specific Service Tasks abgeleitet werden. Die statischen Aspekte aller Service Tasks können mit folgenden Attributen ausreichend beschrieben werden. Einige mögliche Werte sind in Klammern -

Symmetry

angegeben.

(unidirectional, bidirectional symmetric, bidirectional asym-

metric);

-

Information flow controlling entity (sink, source, sink & source);

-

Configuration

(point-to-point,

point-to-multipoint,

multipoint-to-point,

multipoint-to-multipoint); -

Time aspects (real time, non-real time);

-

Mandatory service components (alle möglich);

-

Optional service components (alle möglich);

-

Service component interrelation (z. B. Synchronisation).

Zur Beschreibung der dynamischen Aspekte der Service Tasks aus der Sicht des Nutzers reicht es wieder aus, die jeweils erforderlichen SCEs anzugeben.

Beschreibung der User Types Die Beschreibung der unterschiedlichen Nutzerklassen

(User Types) kann

durch die Angabe der unterschiedlichen Rechte der an der Nutzung von Telekommunikationsdiensten beteiligten Nutzer erfolgen. Als mögliche User Types sind Calling User (Anrufender), Called User (Angerufener), Conference Chairman

(Konferenzvorsitzender) usw. zu erwähnen.

Zur Beschreibung der statischen Aspekte muß zunächst die Liste der Service Level Attribute ergänzt werden, und zwar um die Attribute

-

List of user types und Number of instances of user types.

Diese Attribute beschreiben, welche User Types als Nutzer dieses Dienstes zugelassen sind.

61

Fachbeiträge

Die User Types selbst werden im Service Task- und User Type-Level beschrieben, und zwar mit einer Reihe von Attributen, die die Rechte der Nutzerklassen (User Types) beschreiben. Es handelt sich hierbei um: -

Rechte bezüglich des ganzen Dienstes;

-

Rechte bezüglich anderer Parties;

-

Rechte bezüglich sich selbst;

-

Rechte bezüglich der Service Tasks;

-

Rechte bezüglich der Service Components;

-

Rechte bezüglich der Supplementary Services.

Auf die Beschreibung der Einzelheiten wird an dieser Stelle verzichtet. Es sei nur erwähnt, daß unter „Rechte“ hier die Rechte, die einzelnen SCEs zu nutzen, d. h. die zugehörigen Module zu steuern, zu verstehen sind. Beschreibung der Service Components

Service Components beinhalten einen Informationstyp und die zu seiner Erzeugung, Präsentation und Bearbeitung notwendigen

Funktionen.

Die Bezie-

hungen zwischen einzelnen SCs, z. B. die Synchronisation von Bild und Ton, werden in der jeweils übergeordneten ST beschrieben.

Es wird zwischen

den

Informationstypen

Audio,

Video, Text, Grafik und

Festbild unterschieden. Die Unterschiede liegen in der Art ihrer kleinsten handhabbaren Teilchen (basic elements), die jeweils unterschiedliche Behandlung erfordern. Nur diese Informationstypen können vom Menschen un-

mittelbar aufgenommen werden.

Zusätzlich gibt es noch den Informationstyp Data, unter dem alle anwendungsorientierten Informationstypen zusammengefaßt werden. Diese müssen aber erst in einen der o. g. Informationstypen umgewandelt werden, bevor sie vom Anwender aufgenommen

werden können.

Es gibt demnach folgende Generic Service Components: -

Generic SC Audio:

akustische räusch);

-

Generic SC Video:

bewegte Bilder (Video, Film, Animation);

-

Generic SC Text:

zeichenorientierte Informationen;

-

Generic SC Graphik:

geometrische Grafik;

-

Generic SC Festbild:

pixelorientierte/Rasterinformationen;

-

Generic SC Data:

anwendungsorientierte Daten.

62

Informationen

(Sprache,

Musik,

Ge-

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom Die statischen Aspekte der Service Components können mit folgenden Attributen ausreichend beschrieben werden: -

Information type;

-

Traffic descriptor,;

-

Quality of service descriptor.

Zur Beschreibung der dynamischen Aspekte der Service Components aus der

Sicht des Nutzers reicht es wieder aus, die jeweils erforderlichen SCEs anzugeben.

Beschreibung der Service Control Elements Bei den Service Control Elements handelt es sich um die den Nutzern zur Steuerung/Handhabung des Dienstes bzw. der Module zur Verfügung gestell-

ten Werkzeuge. Der in Bild 2 dargestellte Ablauf gilt im Prinzip für alle SCEs.

Request

Nutzer

Indication

Diensteanbieter Confirmation

Nutzer Response

Bild 2: Flußrichtung der primitives

Die ausgetauschten Nachrichten werden allgemein als „primitives“ bezeichnet. Die wichtigsten Service Control Elements lassen sich in Paaren/Gruppen zusammenfassen. Die jeweils erforderlichen primitives request (Anforderung), indication (Anzeige), response (Erwiderung) und confirmation (Bestätigung) sind in Klammern aufgeführt. Die SCEs, bei denen die Angabe der erforderlichen primitives fehlt, werden zur Zeit noch studiert: -

zur Handhabung des Service:

« SCEs Setup (primitives: reg, ind, resp, conf) und Release (primitives: reg, ind);

« SCEs Split und Rejoin; 63

Fachbeiträge

-

zur Handhabung der Service Tasks: « SCEs Activate und Deactivate (primitives: jeweils req, ind, resp, conf);

-

zur Handhabung der User Types: « SCEs Add und Drop;

« SCEs Join und Leave; -

zur Handhabung der Service Components:

« SCEs Allocate und Deallocate (primitives: jeweils reg, ind, resp, conf); « SCE Modify (primitives: reg, ind, resp, conf);

-

im Fehlerfall vom Dienstanbieter: « SCE Report (primitives: ind, resp);

-

zur Handhabung der Supplementary Services: « SCEs Invoke und Cancel (primitives: ind, resp).

Beschreibung von Supplementary Services Bei Supplementary Services (SS) handelt es sich um bzw. zu den Service Tasks und Service Components nalitäten (z. B. Sicherheitsaspekt, Datenkompression, che Unterschied zum Dienst besteht darin, daß sehr d.h. ohne Supplementary Services, angeboten bzw.

zusätzlich zum Dienst bereitgestellte Funktioetc.). Der hauptsächliwohl der Dienst allein, genutzt werden kann,

nicht aber ein Supplementary Service ohne einen zugehörigen Dienst.

Für das ISDN wurde bereits eine große Anzahl von SSs standardisiert, deren Brauchbarkeit für in anderen Netzen angebotene Dienste derzeit untersucht wird.

5.4 Beschreibung einiger zukunftsrelevanter Multimedia-Dienste Im nachfolgenden werden die Prosabeschreibungen von zwei in der Entwicklung befindlichen Generic Services gegeben, die aus heutiger Sicht die wichtigsten

Anwendungen

von

Multimedia

unterstützen.

Auf

die

formale

Be-

schreibung der spezifischen und dynamischen Aspekte wird an dieser Stelle aus Platzgründen verzichtet.

Anschließend wird die Beschreibung je eines Specific Services gegeben, die von den zugehörigen Generic Services hergeleitet wurden. 64

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom 5.4.1

Multimedia Collaboration Service

Generic Multimedia Collaboration Service

Der vorgeschlagene Generic Service besteht aus den vorher bereits beschriebenen sechs Generic Service Tasks (ST). Er gestattet die zeitgleiche Betrachtung und Bearbeitung eines Multimedia-Dokumentes von mehreren Partnern

an unterschiedlichen Standorten, verbunden mit der Möglichkeit des Austauschs von (eventuell verteilt vorliegenden) Informationen aller Art. Die benötigten SCs werden generell in den STs genannt, die auf sie zugreifen. Weiterhin

stellt der Generic

Service zwei Gruppen

von

Supplementary

Ser-

vices (Sicherheit und Datenkompression) bereit. Zu Einzelheiten dieser SS wird auf die Ausführungen in den Abschnitten 3 und 4 verwiesen. Specific Multimedia Desktop Conferencing Service Der spezifische Dienst „Multimedia Desktop Conferencing“ gestattet mehreren Nutzern

das gemeinsame

Betrachten

und

die gemeinsame

Bearbeitung

von Multimedia-Dokumenten in Echtzeit. Zusätzlich ermöglicht er die Verteilung der bearbeiteten Multimedia-Dokumente, den Wünschen der Nutzer entsprechend, mit verschiedenen Geschwindigkeiten.

Er besteht aus den vier Specific Service Tasks Audiovisual Conferencing, Joint Viewing, Joint Editing und Distribution, die von den Generic Service Tasks Conferencing, Sending und Distribution hergeleitet wurden und von denen aus auf die erforderlichen Specific Service Components und die gewünschten

Supplementary Services zugegriffen wird.

Die Specific STs Audiovisual Conferencing, Joint Viewing und Joint Editing

können auch unter dem Oberbegriff „Computer Supported Cooperative Work“ (CSCW) zusammengefaßt werden. Eine sinnvolle Nutzung der STs Joint Viewing und Joint Editing erfordert die begleitende ST Audiovisual Conferencing.

-

Specific ST: Audiovisual Conferencing: Sie wurde von der Generic ST Conferencing abgeleitet und gestattet die audiovisuelle Kommunikation zwischen zwei oder mehr Nutzern.

Von dieser Service Task aus werden die SSs Komprimierung und Dekomprimierung genutzt. 65

Fachbeiträge Die Specific SCs Audio und Video werden bereitgestellt: Specific

SC

Audio:

G.728 angeboten.

Es

werden

Specific SC Video: Es werden

Werte

der

Standards

Werte der Standards

MPEG angeboten.

G.711,

H.261,

G.722,

H.320 und

Specific ST: Joint Viewing:

Sie wurde von der Generic ST Distribution abgeleitet und erlaubt die Verteilung des gerade bearbeiteten Teils des Multimedia-Dokuments, der auf dem Bildschirm des „Besitzers“ dargestellt wird, an die anderen Konferenzteilnehmer. Sie gestattet dadurch mehreren Partnern an unter-

schiedlichen Standorten die zeitgleiche Betrachtung eines MultimediaDokumentes. Da das Multimedia-Dokument grundsätzlich Informationen aller Informationstypen beinhalten kann, werden alle Informationstypen stützt. Folgende Specific SCs werden bereitgestellt:

Specific

SC Audio:

Es werden

Werte

der Standards

G.711,

unter-

G.722,

G.728 angeboten.

Specific SC Video: Es werden Werte der Standards H.261, H.320 und MPEG

angeboten.

Specific SC Text: Es werden Werte der Standards der T.410-Serie angeboten.

Specific SC Festbild: Es werden Werte des Standards JPEG angeboten. Specific SC Graphik: Es werden Werte des Standards CGM angeboten. Specific ST: Joint Editing: Sie zer tur ein

wurde von der Generic ST Sending abgeleitet und erlaubt einem Nutdas Bearbeiten des Multimedia-Dokumentes. Es wird quasi die Tastades Editors bzw. das Zugriffsrecht weitergereicht. Obwohl immer nur Nutzer das Multimedia-Dokument zur selben Zeit bearbeiten kann,

gestattet diese

ST

insgesamt

doch

die gemeinsame

Bearbeitung

eines

Multimedia-Dokumentes von mehreren Partnern an unterschiedlichen Standorten.

Da das Multimedia-Dokument grundsätzlich Informationen aller Informationstypen beinhalten kann, müssen

stellt werden:

66

folgende Specific SCs bereitge-

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom Specific

SC Audio:

Es werden

Werte

der Standards

G.711,

G.722,

G.728 angeboten.

Specific SC Video: Es werden Werte der Standards H.261, H.320 und MPEG angeboten. Specific SC Text: Es werden Werte der Standards der T.4 10-Serie ange-

boten.

Specific SC Festbild: Es werden Werte des Standards JPEG angeboten. Specific SC Graphik: Es werden Werte des Standards CGM angeboten. Specific ST: Distribution:

Sie wurde von der Generic ST Distribution abgeleitet und gestattet das Verteilen des bearbeiteten Multimedia-Dokuments an alle Beteiligten, je

nach Anforderung, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Von dieser ST aus werden die SSs Komprimierung

und Dekomprimie-

rung genutzt. Da das Multimedia-Dokument grundsätzlich Informationen aller Informationstypen beinhalten kann, werden folgende Specific SCs bereitgestellt:

Specifice SC

Audio:

Es werden

Werte

der Standards

G.711,

G.722,

G.728 angeboten.

Specific SC Video: Es werden Werte der Standards H.261, H.320 und MPEG angeboten. Specific SC Text: Es werden Werte der Standards der T.410-Serie (Con-

tent Architecture) angeboten.

Specifice SC Festbild: Es werden Werte des Standards JPEG angeboten.

5.4.2

Multimedia Mail Service

Generic Multimedia Mail Service

Der Generic Multimedia Mail Service ermöglicht das Verteilen multimedialer Informationen

entsprechend

einem

vorgegebenen

Verteiler in die elektroni-

schen „Postfächer“ der Empfänger. Die Empfänger rufen die ihnen dorthin übermittelte „electronic mail“ dann zu einem von ihnen gewählten Zeitpunkt dort ab. Der Generic Multimedia Mail Service besteht aus den Generic Service Tasks

Sending, Distribution und Retrieving, von denen aus die erforderlichen Gene67

Fachbeiträge ric Service Components men werden.

und

Supplementary

Services

in Anspruch

genom-

Specific Multimedia Mail Service Der Specific Multimedia Mail Service ermöglicht das Verteilen multimedialer Informationen entsprechend einem vorgegebenen Verteiler. Der Dienst besteht aus den Specific Service Tasks Distribution, Retrieval und Storage, die von den Generic Service Tasks Distribution, Sending und Retrieving abgeleitet wurden und von denen aus die erforderlichen Specific Service Components und Supplementary Services in Anspruch genommen Bei

Multimedia-Dokumenten

geringen

Umfangs

wird

im

werden. allgemeinen

die

Specific ST Distribution genutzt werden, d. h., die Multimedia-Dokumente werden direkt in das Postfach des Empfängers übermittelt. Dieser kann sie dann dort „abholen“ (ST Retrieval).

Umfangreichere Multimedia-Dokumente, die z. B. größere Videosequenzen enthalten, werden mit Hilfe der Specific ST Storage in einem riesigen zentralen Speicher abgelegt. Den Empfängern wird mit Hilfe der Specific ST Distribution mitgeteilt, daß für sie Informationen im zentralen Speicher zur Abholung oder zur Ansicht bereit liegen. Die weitere Bearbeitung dieser Dokumente, d.h. Abholen und Speichern oder nur Ansehen und wegen der Größe nicht speichern können, hängt im wesentlichen von den Möglichkeiten der jeweiligen Endgeräte ab.

-

Specific ST: Distribution: Sie ist von der Generic Service Task Distribution abgeleitet und gestattet

die Verteilung multimedialer Informationen unter Anwendung

der in

X.400 beschriebenen Standards. Da Multimedia-Dokumente grundsätz-

lich Informationen aller Informationstypen beinhalten können, werden folgende Specific SCs bereitgestellt: Specific

SC Audio:

Es werden

Werte

der Standards

G.711,

G.722,

G.728 angeboten. Specific SC Video: Es werden

MPEG angeboten

Werte der Standards H.261,

H.320 und

Specific SC Text: Es werden Werte der Standards der T.410-Serie (Content Architectur) angeboten.

Specific SC Festbild: Es werden Werte des Standards JPEG angeboten. 68

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom Specific SC Graphik: Es werden Werte des Standards CGM angeboten. Specific ST: Storage: Sie ist von der Generic Service Task Sending abgeleitet und gestattet die Übermittlung und das Abspeichern umfangreicher multimedialer Informationen in einen zentralen Speicher.

Da dieser Weg grundsätzlich für Informationen aller Informationstypen möglich ist, werden folgende Specific SCs bereitgestellt: Specific

SC

Audio:

Es

werden

Werte

der

Standards

G.711,

G.722,

G.728 angeboten.

Specific SC Video: Es werden Werte der Standards H.261, H.320 und MPEG

angeboten.

Specific SC Text: Es werden Werte der Standards der T.410-Serie angeboten.

Specific SC Festbild: Es werden Werte des Standards JPEG angeboten. Specific SC Graphik: Es werden Werte des Standards CGM

angeboten.

Specific ST: Retrieval: Sie ist von der Generic Service Task Retrieving abgeleitet und gestattet

das Abrufen umfangreicher multimedialer Informationen aus einem zentralen Speicher. Dieser Weg ist grundsätzlich für Informationen aller Informationstypen möglich. Von dieser ST aus werden die SSs Zugriffsberechtigung und Authentizie-

rung genutzt. Da dieser Weg grundsätzlich für Informationen aller Informationstypen möglich ist, werden folgende Specific SCs bereitgestellt: Specifice SC

Audio:

Es werden

Werte

der Standards

G.711,

G.722,

G.728 angeboten.

Specific SC Video: Es werden Werte der Standards H.261, H.320 und MPEG angeboten. Specific SC Text: Es werden Werte der Standards der T.410-Serie angeboten.

Specific SC Festbild: Es werden Werte des Standards JPEG angeboten. Specific SC Graphik: Es werden Werte des Standards CGM angeboten. 69

Fachbeiträge 6 Kommunikationsmodell von Multimedia-Diensten Hier werden Multimedia-Dienste aus Nutzersicht als konkrete Ausprägungen

von Generic Service Tasks und Service Components beschrieben. Die Kommunikationsaufgaben sind in den Service Tasks und die Informationsverarbei-

tung der einzelnen Informationstypen in den Service Components erläutert. Standardisierte Multimedia-Dienste definieren im allgemeinen für die Realisierung der Generic

Service Tasks und

denden Protokolle und Datenformate schiedene

Multimedia-Dienste

Service Components

die zu verwen-

(vgl. Multimedia Mail Service). Ver-

basieren

stacks. Ziel eines Kommunikationsmodells

auf

unterschiedlichen

Protokoll-

ist es, für die unterschiedlichen

Protokolle eine gemeinsame Zugangsschnittstelle zu definieren. Eine Realisierung eines Multimedia-Dienstes kann damit die definierten Protokolle in einer einheitlichen Weise ansprechen. Für das Kommunikationsmodell sind die Festlegung der Anforderungen an einen Protokollstack, der verschiedene Kommunikationsdienste realisiert, sowie die Spezifikation der Zugangs-

schnittstelle zu den bereitgestellten Kommunikationsdiensten, im folgenden XAPI genannt, von Bedeutung. Eine konzeptionelle Grundlage

für ein Kommunikationsmodell

bildet dabei

das prinzipielle Modell von Kommunikationssystemen, wie es u.a. Gegenstand der ITU-T-Empfehlung T.611 ist. Danach lassen sich Multimedia-Systeme grundsätzlich

munikation“

in die beiden

trennen.

Unter

Bereiche „lokale Anwendungen“

„lokale Anwendung“

ist dabei

und „Kom-

eine spezielle

Funktionalität und Semantik (z. B. Speicherung von multimedialen Daten, Bearbeitung der Daten, Steuerung von Datenströmen), verbunden mit ihrer

Darstellung am Bildschirm (user interface), zu verstehen. Um mit einem zweiten System zu kommunizieren, setzt eine Anwendung auf einer Kommunikationsplattform auf. Die Rolle dieser Plattform übernimmt der entsprechende Protokollstack. Diese Kommunikationsplattform bietet den Zugang zu geeigneten Netzen, unabhängig von der Semantik der zu transportierenden Service Components. Aus der Aufteilung in den Anwendungsund den Kommunikationsbereich leitet sich die konkrete Ausprägung der Schnittstelle (im nachfolgenden XAPI genannt) her, sie ist das Bindeglied

zwischen beiden Bereichen. Über die an der XAPI verfügbaren Funktionen werden Basiskommunikationsdienste für Anwendungen bereitgestellt. Die Parameter der zu nutzenden Dienste werden, soweit möglich, von der Anwendung bestimmt. Das heißt, 70

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom die angebotenen

Kommunikationsdienste

sind zugänglich

für beliebige, dar-

über angesiedelte Applikationen.

In der XAPI werden, neben dem Zugriff auf standardisierte OSI-Kommunikationsdienste der Ebene 7 des OSI Referenzmodells, auch Zugriffe auf darunterliegende Ebenen

im Referenzmodell (z. B. für FAX

oder Filetransfer), ge-

währt. Das Modell sieht prinzipiell die Möglichkeit vor, auf jedes gewünschte Protokoll (bzw. den entsprechenden Service) über die XAPI zuzugreifen, unabhängig davon, für welche Ebene des Referenzmodells der Zugriff definiert ist. Damit kann auf die Anforderungen zukünftiger multimedialer Anwendungen (auch mit neuen standardisierten Protokollen) eingegangen werden.

Das Modell der integrierten Kommunikationsplattform kann eine Reihe von offenen und proprietären Protokollen beinhalten, die sich den Ebenen

] bis 7

gemäß dem OSI-Referenzmodell zuordnen lassen. Die Kommunikationsplattform eröffnet den wahlweisen Zugang zu den Netzen X.25, X.21, ISDN, B-ISDN und LAN. Es stehen jeweils verschiedene Protokollvarianten auf Transport- und Sessionebene

zur Verfügung,

die im

Kontext

unterschiedlicher

Anwendungen

nutzbar sind (z. B. abhängig von der gewünschten Qualität des Dienstes; QoS-Parameter). Eine Vielfalt von Protokollen findet sich auch in der Ebene 7 des Referenzmodells wieder. Das Modell sieht prinzipiell die Möglichkeit vor, auf jedes gewünschte Protokoll (respektive den entsprechenden Service) über die XAPI direkt zuzugreifen, unabhängig davon, auf welcher Ebene des Modells sich das Protokoll befindet. Damit können beliebige Mul-

timedia-Anwendungen über die XAPI, entsprechend den Nutzeranforderungen (QoS), kommunikationsfähig gemacht werden.

Bild 3 stellt das Gesamtmodell der integrierten Kommunikationsplattform dar. In diesem Gesamtüberblick ist es nicht möglich, die Beziehungen zwischen den einzelnen Protokollen angemessen in einer Abbildung zum Ausdruck zu bringen; insbesondere die Protokolle der Anwendungsschicht sind zusammengefaßt, ohne ihre Beziehungen untereinander und zu unterliegenden Kommunikationsdiensten auszudrücken. Aus dieser Darstellung sind keine Rückschlüsse auf die konkrete Zuordnung in Systemnkomponenten gezogen worden.

Bild 4 zeigt, auf welche Dienste innerhalb des Protokollstacks von der XAPI aus in einer initialen Version zugegriffen werden kann. Dies ist nicht als Einschränkung zu verstehen, sondern ist einerseits aus den Anforderungen derzeit existierender Anwendungen zu sehen, andererseits spiegelt es den Stand 71

Fachbeiträge

Telefon Gr 722

. ae

728

Fesibild estbutdüber-

Fe

telefon

Mul ultimedia-

tragung

Interakti nterakliver Zugriff auf

E-Mail

Mail

Datenbanken Anwendungen

BTX

Decoder u. Terminallemulation

Bewegi-

Confereneing

bildübertragung

Mausbewegungl

AUTITITIIDDI

PIRTETETDTETE]

!

!

DFR

.

MHS

Dinurer ran nsier

i

Ip

Joint Editing

FAX 4

T.563, T.503

Document Transfer T.433, T.521

ACSE X.227

CSCW

BFT T.434

RTSE xX.228

Anwendungsschicht

ROSE xX.229

Darstellungsschicht

|

T.62

|

X.225

|

T.70

|

x.224

Kommunikationsslteuerungsschicht

|

| TCP

T30

xX.25

x.21

HDLC

xaı

LAPB

1.363 (AAL) 1.432 /1.361 FAX 3

B-ISDN

x25

ıpre |

LAPB

ıso 8208

|Hader |gemT.70

\nprelire

" X.21

H.230)

2a] |

||

Vermittlungsschicht Sicherungsschicht

:H.221

X217

xıBis

X.25

n.230| | 150 880273

1.430 11.431

H.242|

ISDN (B-Kanal)

Bild 3: Modell einer integrierten Kommunikationsplattform

72

1SO 8802/2

LAPB | LAPB

11.221

x21ı

IP

Transportschicht

| ISO 8802/4

ISO 880275

LAN

Bitübertragungsschicht

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom der Technik bezüglich

OSI-basierender Applikationen

(FAX,

DATEX-J,

Ba-

sisdienstelemente der Schicht 7) wider. Das System kann jederzeit ergänzt werden, um den Kommunikationsanforderungen recht zu werden.

weiterer Anwendungen

ge-

In bezug auf die Beschreibung eines Multimedia-Dienstes aus Nutzersicht bedeutet dies, daß ein Protokollstack bestimmte Kommunikationsaufgaben (Service Tasks) übernehmen kann (z. B. Senden von Information, Retrieval von Informationen). Grundsätzlich ist ein Protokollstack unabhängig von den zu transportierenden Informationstypen (Service Components). Praktisch sind jedoch gewisse Abhängigkeiten gegeben, vor allem wegen der unterschiedlichen Anforderungen von isochronen (z.B. Audio und Video) und asynchronen Datenströmen (z.B. Text, Grafik und Daten) an die Übertra-

gungssysteme.

Dies hat zur Folge, daß spezielle Protokollstacks nur für be-

stimmte Informationstypen bevorzugt zum Einsatz kommen. Im folgenden wird ausführlicher dargestellt, welche Anwendungen auf welche Dienste innerhalb des Protokollstacks zugreifen können sollen.

6.1

Durchgriff auf den Dienst der OSI Schicht 1

Ein Durchgriff auf die physikalische Ebene geeigneter Netze ermöglicht die Übertragung isochroner Datenströme in audiovisuellen Konferenzdiensten. Sind für kontinuierliche Medien (Audio, Video) keine Realzeitanwendungen vorgesehen, so ist ein Durchgriff auf die Schicht | nicht nötig. In diesem Fall können kontinuierliche Medien wie diskrete Medien (z. B. Text, Grafik) übertragen werden. Der Zugriff auf die physikalische Ebene eignet sich nicht für diskrete Medien (Text, Grafiken, Daten), weil damit keine Netzunabhängigkeit erreicht wird und zudem keine Sicherungsmechanismen vorliegen. Als geeignete Netze kommen dabei X.21, ISDN und B-ISDN in Frage.

6.2

Durchgriff auf den Dienst der OSI Schicht 4

Ein Durchgriff auf die Transportschicht ist für alle Anwendungen chronem

Datenstrom

geeignet,

die

eine

gesicherte

und

mit asyn-

netzunabhängige

Übertragung brauchen, aber keine der auf höheren Ebenen des OSI-Referenz-

modells bereitgestellten Features benötigen. Eine mögliche Anwendung

ist

die Übertragung von Maus-, Tastatur- und Bildschirmdaten, wie sie im Rahmen von Multimedia-Diensten wie Joint Viewing oder Joint Editing ge-

braucht werden.

73

Confereneing

ACSE| x.227|

|RTSE |X.228

ROSE| | BFT x.229| |T.434

Mail

tragung

Bewegt-

bewegung

übertragung

Anwendung

BTX

np

cscw

Decoder u.

Pinärer

Maus-

bild-

Terminal . emulation

transfer

FAX4 T.563 T.503

Schicht 7

Schicht 6 X.225

[

Schicht 5

x.224

VW

| TCP|

YNWNAMV

ISO

en

Schicht 4 [Header

8208 | T.70

\

,

Schicht 3

VW

H221 1363 (AALS)|| H.221° H.230: vll] #230| H242: 7

1430 7131| | BLEI

..H.242.:.N

X TBis

B-Kanal PSTN

ISDN

B-ISDN

x.21

Schicht 2 Schicht 1

SdensqyseT

124

G.711 T22 T28

.

Kaling

E-Mail

media-

über-

Server

.

Multi-

Festbild-

Fax

ild-

relefon

Telefon

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom 6.3

Durchgriff auf den Dienst der OSI Schicht 5

Der Zugriff auf die Dienste der Sitzungsschicht ist für interaktive Anwendungen geeignet, die neben der gesicherten und netzunabhängigen Übertragung ihrer Daten auch eine Dialogsteuerung benötigen. Beispiele für derartige Anwendungen

sind die Übertragung von Tastatur- und

Mausdaten beim gemeinsamen Editieren (Joint Editing) oder gemeinsamen Betrachten

(Joint Viewing) von

Dokumenten.

Hier ist eine Dialogsteuerung

erforderlich, um lokale Eingaben und Eingaben des entfernten Kommunikationspartners sinnvoll zu koordinieren. Die Anforderung der Sendeberechtigung ist an der Benutzerschnittstelle in angemessener Weise zu realisieren.

6.4 Durchgriff auf den Dienst der OSI Schicht 7 6.4.1

Zugriff auf den Binären Dateitransferdienst (BFT)

Mit dem standardisierten BFT-(Binary File Transfer-}JKommunikationsdienst können beliebig geartete Binärdateien zwischen zwei Anwendungen übertragen werden. Prinzipiell lassen sich damit alle Informationstypen übertragen (Audio, Video, Text, Grafik, Daten), sofern es sich nicht um isochrone Datenströme handelt.

6.4.2

Zugriff auf den FAX3/FAX4-Dienst

Auf Basis des Zugriffs auf den FAX-Dienst über die XAPI-Schnittstelle läßt sich ein FAX-Server beispielsweise mit Eingangs-/Ausgangsjournal, Adreßbuch und Verteildienst realisieren. Der übertragende Informationstyp ist dabei Rastergrafik, wobei für die Kodierung T.4 oder T.6 vorgeschrieben ist. 6.4.3

Zugriff auf den DATEX-J-Dienst

Oberhalb der XAPl ist ein DATEX-J-Decoder zu implementieren, darauf aufbauend läßt sich dann ein DATEX-J-Terminal (abhängig von der Betriebssystemumgebung X.11 oder Windows) emulieren.

Bild 4: Zugriff auf Dienste der integrierten Kommunikationsplattform

75

Fachbeiträge 6.4.4 Zugriff auf Basisdienste der Anwendungsschicht Auf die Basisdienste ACSE,

RTSE

und ROSE

lassen sich vielfältige Anwen-

dungen aufsetzen. Je nach Auswahl ergeben sich dabei verschiedene Einsatzgebiete. Remote Operations (ROSE) sind für komplexe interaktive Anwendungen geeignet. Eine mögliche Anwendung ist der interaktive Zugriff auf entfernte Do-

kumentendatenbanken. Dabei kann es sich um reine Textdokumente, Festbilder, Multimedia-Dokumente etc. handeln. ACSE wickelt dabei den Verbindungsauf- und -abbau ab. Anwendungen,

die lediglich auf Reliable Transfer Service Element (RTSE)

basieren, stellen im wesentlichen Dateitransfers dar. Hier steht die Übertragung von großen Datenmengen im Vordergrund. Dabei kann es sich um beliebige Informationstypen handeln. Anwendungen,

tronische ROSE

die auf ACSE,

Post (X.400),

den

RTSE und ROSE

Multimedia-Mail

Zugriff auf eine

basieren, sind z. B. die elek-

und ein Festbilddienst,

Festbilddatenbank

erlaubt

und

mit

der über Hilfe

von

RTSE eine gesicherte Übertragung des Festbildes ermöglicht. Für die Übertragung von

Festbildern

ist, im Gegensatz

zu Bewegtbilddaten,

kein

Durch-

griff auf die physikalische Ebene nötig. Es handelt sich nicht um Realzeitdaten und damit auch nicht um isochrone Datenströme. Vielmehr müssen die komprimierten digitalen Daten, ergänzt mit qualifizierenden Informationen, gesichert übertragen

werden.

Es bestehen

sehr viele Parallelen

zur Übertra-

gung von FAX-Dokumenten.

7 Multimedia-Endgeräte und Endsysteme Sowohl bei Telekom als auch bei nationalen und internationalen Firmen haben im Bereich Forschung und Entwicklung umfangreiche Entwicklungen von Multimedia-Endgeräten/-Systemen

eingesetzt. Die hohe Bereitschaft zur

Entwicklung derartiger Systeme zeigt, daß der Markt bereits jetzt und viel mehr noch in der nahen Zukunft derartige Systeme verlangen wird. Die ersten Entwicklungen

bauen zunächst aufgrund fehlender internationaler Nor-

men auf firmeneigenen Standards auf. Es ist jedoch zu erkennen, daß die Bereitschaft zur Anwendung von internationalen Standards wächst und daß damit eine Kompatibilität der einzelnen Firmenlösungen untereinander ange-

strebt wird. Dies ist Grundvoraussetzung für eine offene Kommunikation. Die bisherigen Erfahrungen

76

lassen erwarten, daß sich mittelfristig vier Klas-

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom sen von Multimedia-Endeinrichtungen/-Systemen herausbilden lokal und/oder über Netze miteinander kommunizieren können:

werden,

-

Multimedia-Personal Computer (Wohn-/Arbeitsbereich),

-

Informationssysteme,

-

Komforttelefon mit Text- und Bildkomponenten (Wohnbereich),

-

Fernseher mit Speicher und Intelligenz (Wohnbereich).

7.1

die

Multimedia-Personal Computer

Unternehmen, die herkömmliche Personal Computer und Telekommunikationstechniken im Büro nutzen, werden in Zukunft zur Steigerung ihrer Pro-

duktivität Multimedia-PCs

einsetzen. Dabei spielen Möglichkeiten, wie die

Bildkommunikation, gleichzeitiges Betrachten und Bearbeiten von Dokumen-

ten, Versenden und Empfangen von Nachrichten, ggf. mit Video-/Audiounterstützung in lokalen und öffentlichen Netzwerken, eine große Rolle. zeigt die Funktionsgruppen und den Aufbau eines Multimedia-PCs.

Bild 5

Die zur Zeit auf dem Markt und in der Entwicklung befindlichen MultimediaEndgeräte/-Systeme unterstützen folgende Funktionalitäten: Specific ST. Audiovisual Conferencing Die audiovisuelle Kommunikation zwischen zwei oder mehr Nutzern ist möglich. Die Informationstypen Video und Audio werden unterstützt. Die Sende-

und

Empfangsbilder

können

auf dem

Monitor

eingeblendet

werden.

Die

Sprache wird entweder über ein Headset oder über Freisprecheinrichtungen ein- und ausgegeben.

Specific ST: Joint Viewing Die Darstellung der Anwendung des Partners A auf dessen Monitor wird parallel und (nahezu) zeitgleich auf den Monitoren weiterer Partner angezeigt, so daß eine gleichzeitige Betrachtung eines Dokumentes möglich ist, welches nur bei einem der miteinander kommunizierenden

Partner vorhanden ist.

Specific ST. Joint Editing Die auf den Bildschirmen der beteiligten Kommunikationspartner dargestellte Anwendung ist simultan von allen Beteiligten editierbar. Die Koordinie71

Fachbeiträge rung der Zugriffsrechte ist von großer Bedeutung, da gewährleistet sein muß, daß jeweils nur ein Partner Änderungen am Dokument vornehmen kann. Die Anwendung braucht nur bei einem Partner vorhanden zu sein.

Specific ST: Distribution Durch einen in den kodierten Bitstrom der A/V-Kommunikation eingeflochtenen Datenkanal ist die Fernsteuerung von entfernten, auch unbesetzten Multimedia-PCs bzw. daran angeschlossenen peripheren Geräten möglich, wie Kameras, Druckern, Bildplattenspielern usw.

Kamera

LDPp

Doku

lleadseı

Mikro

Drucker

Bild 5: Funktionsgruppen und Aufbau eines Multimedia-Personal Computers

7.2

Informationssysteme

Bereits heute befinden sich in großer Zahl sogenannte Informationsterminals im Einsatz, mit denen sich Handel, Industrie, Handwerk und öffentliche Ver-

waltungen auf elektronischem Wege präsentieren. Die Öffentlichkeit bzw. die potentiellen

Kunden

können

an diesen Informationsterminals

speiste Informationen jeglicher Art abrufen. 78

vorher einge-

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom Die Besonderheit der jetzt entwickelten Informationssysteme besteht darin, daß sich der Benutzer mit Hilfe der Bildkommunikation Beraterleistungen von einem entfernten Berater einholen kann, indem dieser die angeforderten Informationen auf dem Bildschirm des Informationsterminals entsprechend

darstellt. Damit wird es möglich, daß der Kunde sich sowohl allgemeine Informationen aus dem Informationsterminal abrufen als auch über eine Verbindung im öffentlichen Netz spezielle Informationen von einem externen Berater geben lassen kann. Die Informationsinhalte der Informationsterminals können von zentral erstellter Stelle über das öffentliche Netz aktualisiert werden.

Bild 6 zeigt diese

wesentlichen

Bestandteile

eines

Informationssy-

stems. Für derartige Informationssysteme sind eine Fülle von Einsatzgebieten und Aufgaben denkbar. Überall dort, wo Informationen dargestellt bzw. übermittelt werden sollen, kann das System zur Steigerung der Effektivität und damit zur Ersparnis von Personalausgaben beitragen. Der wesentliche Teil der In-

formationen kann in optimal aufbereiteter Form direkt aus dem Terminal abgerufen werden.

Im Bedarfsfall ist die Inanspruchnahme

eines Beraters sehr

leicht möglich.

Info-Terminal

Beraterplatz

Bild 6: Bestandteile eines Informationssystems

79

Fachbeiträge

7.3 Komforttelefon mit Text- und Bildkomponenten Bereits jetzt ist die Funktionalität von Telefonen gegenüber denen der Vergangenheit enorm gestiegen. Diese Tendenz wird sich in den nächsten Jahren

weiter fortsetzen. So werden künftige Telefone Funktionen wie Fax, Bewegtbild, E-Mail, Anrufbeantworter dia-Komforttelefon entwickeln. 7.4

usw. bereitstellen und sich so zum

Multime-

Neue TV-Empfangsgeräte

Für den Wohnbereich werden zunehmend Multimedia-Endgeräte für das interaktive Fernsehen an Bedeutung gewinnen. Vor allem in den USA, aber auch in Deutschland werden derzeit in Pilotprojekten derartige Systeme getestet. Weitere Hinweise zu diesem Themenbereich sind im Beitrag von Klaus Lohse in diesem Buch enthalten.

8 Verwendete Abkürzungen ACSE ADPCM BFT B-ISDN CAD CCEITT CD-DA CGM CIF CSCW DATEX-J DCT DeTe Berkom DOS DPCM ETSI FAX IS ISDN ISO ITU JPEG Kfz Kl LAN MAN MMC MMM MPEG

80

Association Control Service Element Adaptive Differential Pulse Code Modulation Binary File Transfer Breitband-ISDN Computer Aided Design Comite Consultatif International Telegraphique et Tel&phonique Compact Disk Digital Audio Computer Graphics Mode Common Internmediate Format Computer Supported Cooperative Work Bildschirmtext der DBP Telekom Diskret Cosinus Transformation Deutsche Telekom BERKOM Disc Operating System Differential Puls Code Modulation Europäisches Institut für Standardisierung Faksimile International Standard Integrated Services Digital Network International Organization for Standardization International Telecommunication Union Joint Photographic Expert Group Kraftfahrzeug Künstliche Intelligenz Local Area Network Metropolitan Area Network Multimedia Collaboration Multimedia Mail Motion Picture Expert Group

Multimedia / Dienstekonzept von Telekom Open Document Architecture Office Document Interchange Formats Open System Interconnection Operating System/2 Personal Computer Quality of Service Remote Operation Reliable Transfer Service Element Service Component Service Control Element Standard Description Language Studienkommission Standard Generalized Markup Language Switched Multi-megabit Data Service Supplementary Service Service Task Transmission Control Protocol/Internet Protocol Telekommunikation User Types Verteilte Anwendungen in der Telekom Benutzerschnittstelle

8l

Fachbeiträge

Multimedia in BK- und CATV-Anlagen Von Klaus Lohse, Hildesheim

Dipl.-Ing. Klaus Lohse, Jahrgang 1946, ist Leiter der Entwicklung von Übertragungssystemen bei der Firma FÜBA, Hans Kolbe & Co.

1 Einleitung Mit der Einführung des digitalen Fernsehens ergeben sich eine Vielzahl von Anwendungen, welche über die des bisherigen Fernsehdienstes hinausgehen.

Für diese neuen Angebote wird allgemein der Begriff Multimedia verwendet. Multimedia ist im Bereich der Datenwelt mit der exakten Definition versehen, daß es sich um einen Service in der Kombination von Video, Audio und Daten in einem Endgerät handelt. Für die nachfolgenden Betrachtungen zu den Anwendungen mit der Nutzung von Video, Audio und Daten in Kabelanlagen soll der Begriff so erweitert werden, als es sich nicht um die Darstellung

auf nur einem Endgerät handelt, sondern um die Verwendung schiedlichen Einrichtungen beim Teilnehmer (Bild 1).

von unter-

In vielen Ländern ist der Ausbau von CATV-Netzen sehr weit fortgeschritten, und der hohe Versorgungsgrad erlaubt die kurzfristige Einführung von neuen attraktiven Diensten. Das größte Kabelnetz der Welt, das BK-Netz der DBP

Telekom

mit

einer

Reichweite

12,5 Mio. genutzten Anschlüssen,

von

mehr

als

20 Mio.

Teilnehmern

und

eignet sich aufgrund der klaren Planungs-

vorgaben und des hohen Qualitätsstandards besonders gut für die neuen Dienste, da sich die notwendigen Erweiterungen relativ einfach einführen lassen. Wegen

der grundsätzlichen Eignung für die Rückkanalübertragung kön-

nen auch die interaktiven Dienste im Netz selbst realisiert werden, und eine Kopplung an das Fernsprechnetz ist nicht notwendig. 82

Multimedia / BK- und CATV-Anlagen

digitale TV-Programme Daten

PAL TV-Programme

Audio Programme

Daten vorwärts (

>

__Daten rückwärts

Teilnehmerschnittstelle (Anschlußdose)

Bild I: Multimediaeinrichtungen beim Teilnehmer

Der neue Standard des digitalen Fernsehens mit der Realisierung der Datenreduktion erlaubt, die Anzahl der Programme gegenüber den heutigen Übertragungsnormen

zu

vervielfachen.

Nicht

nur

Fernsehen

ist möglich,

der

MPEG-Transportlayer ist so allgemein definiert, daß auch die wahlfreie Übertragung von Audio und Daten erlaubt wird. Die Kabelnetze werden zu leistungsfähigen

Datenverteilnetzen

erweitert.

Die Übertragung von bis zu ca.

40 Mbit/s Nutzdaten in einem 8-MHz-Standardkanal ist geplant und realisierbar. 2 Die Dienste Welche

Dienste sind in Kabelanlagen möglich? Nachfolgend werden die zur

Zeit diskutierten Anwendungen vorgestellt. Zu unterscheiden ist zwischen den Diensten, die mit Video- und Audioübertragung arbeiten, und denen, die nur Datenübertragung erfordern. Bei den meisten Anwendungen ist ein Rückkanal für die Datenübermittlung vom

Teilnehmer

zum

Diensteanbieter not-

wendig.

83

Fachbeiträge 2.1

Dienste, die Audio- und Video-Übertragung erfordern

VIDEO ON DEMAND

(VOD):

die Möglichkeit eines Teilnehmers, sich aus einem Angebot von Spielfilmen einen auszuwählen und diesen nach kurzer Wartezeit in einem eigens bereit-

gestellten Übertragungskanal zu empfangen und auf seinem Fernsehgerät zu sehen. NEWS ON DEMAND: die Möglichkeit, sich aus einem Angebot von Nachrichtenthemen eines nach Wunsch

auszuwählen

darstellen zu lassen.

und auf dem

Fernsehgerät als Video, Audio und Text

MUSIC VIDEO ON DEMAND: der

Abruf

eines

Musikvideos

aus

einem

bereitgestellten

Angebot.

Dieser

Dienst ist ähnlich dem Video on Demand, die Beiträge sind jedoch im allgemeinen kürzer und erfordern auf der Sendeseite andere Einrichtungen.

MUSIC ON DEMAND: Ähnlich

wie bei Video

on

Demand

bestellt der Teilnehmer

hier individuell

Musikprogramme. Es können in einem 8-MHz-Kanal ca. 200 Stereoprogramme in MPEG-Kodierung übertragen werden. NEAR VIDEO ON DEMAND

(NVOD):

Unter diesem Begriff wird ein Service verstanden, bei dem ein einziger Spielfilm zeitversetzt auf mehreren Programmkanälen ist, durch Datenreduktion acht Programme mit einem 8-MHz-TV-Kanal zu übertragen, kann man beitrag von zwei Stunden Länge alle 15 Minuten

parallel läuft. Da es möglich Standardqualität (SDTV) in in diesem einen Programmerneut starten.

PAY PER VIEW (PPV): Natürlich sind auch die heute bekannten Formen von Pay per View möglich. Der Teilnehmer erwirbt durch Gebühr, pauschal oder für eine bestimmte Zeit, den Zugang zu Programmen.

ELEKTRONISCHER VERSAND: Im Prinzip ist das der Ersatz der Kataloge der Versandhäuser durch den Bildschirm. Es lassen sich jedoch eine Reihe von interessanten Möglichkeiten schaffen, die ein gedruckter Katalog nicht bieten kann. In einer komfortablen 84

Multimedia / BK- und CATV-Anlagen Ausbaustufe beispielsweise können die angebotenen Bekleidungsartikel in der Farbe variiert, in der Ansichtsform gewählt oder in einer kurzen Sequenz sogar vorgeführt werden. Die Bestellung der Ware erfolgt direkt durch Tasten-

wahl der TV-Fernbedienung. Der Katalog kann durch den Anbieter immer auf aktuellem Stand gehalten werden, und kurzfristige Preisänderungen sind möglich.

Interessant sind solche Verkaufsformen sicher auch für Reisebüros, da sich der Kunde in seiner Wohnung die angebotenen Reiseziele per Standbild oder als Videosequenz zeigen lassen kann. Eine direkte Buchung über die Fernbedienung unter Verwendung einer Kundennummer ist denkbar.

VIDEOSPIELE: Im einfachsten Fall wird nur die Software von Videospielen zum Teilnehmer übertragen, welche dann autark in einem Endgerät läuft. Durch einen geeigneten zusätzlichen Rückkanal kann aber auch interaktiver Datenaustausch mit der Zentrale oder mit einem anderen Teilnehmer eingerichtet werden.

ANZEIGENDIENSTE: Insbesondere für den lokalen Bereich sind Anzeigendienste interessant. Hier können, Verkauf

ähnlich wie heute bei den aktuell und werbewirksam

Suchprogramme

Tageszeitungen, Angebote für An- und dargestellt werden. Durch Menü- und

kann der Teilnehmer schnell zu den Informationen gelan-

gen, welche für ihn von Interesse sind.

INFORMATIONSDIENSTE: Hierunter ist ein erweiterter Videotext zu sehen. Es sind eine Reihe von zusätzlichen Anwendungen vorstellbar, beispielsweise Fahrplanauskunft, Gelbe-

Seiten-Service, Restaurantführer, Veranstaltungskalender und anderes mehr. Eine besondere Bedeutung liegt bei diesem Service in der Möglichkeit, lokale Dienste einzurichten. 2.2 Dienste, für die nur die Übertragung von Daten erforderlich ist ELECTRONIC

MAIL:

Das ist ein Service, wie er aus der Rechnerwelt bekannt ist. Als Übertragungs-

medium wird aber das Breitbandkabelnetz genutzt. 85

Fachbeiträge HOME

BANKING:

Der Teilnehmer verwendet sein Fernsehgerät oder einen PC, um über den Datenverbund des Kabelnetzes sein Bankkonto einzusehen oder um Buchungen zu tätigen.

SICHERHEITSDIENSTE: Unter diesem Begriff lassen sich eine Vielzahl von Anwendungen

einordnen.

Als ein Beispiel sei hier die Möglichkeit erwähnt, daß ein Teilnehmer für eine begrenzte Zeit seine Wohnung elektronisch überwachen läßt und die Daten über einen Rückkanal periodisch oder im Ereignisfall an eine Zentrale oder an einen anderen Teilnehmer im Netz übertragen werden.

SOZIALDIENSTE: Bei diesem Dienst wird vor allem an behinderte Personen, welche allein in ihrer eigenen Wohnung leben und fallweise Hilfe benötigen, gedacht. Es besteht die Möglichkeit, Hilferufe an die zentrale Stelle eines Sozialdienstes oder an einen anderen Teilnehmer im Netz zu übertragen.

HES (HOME ELECTRONIC

SYSTEM)

Da sich der Abschluß des Kabelnetzes innerhalb der Wohnung des Teilnehmers befindet, kann das Kabelnetz in einfacher Weise für die Übertragung von HES-Daten genutzt werden. Unter dem Begriff HES sollen alle Einrichtungen für Ablesedienste, Energiesteuerung und technische Überwachung von Geräten verstanden werden. Weil die zu übertragenen Datenmengen sehr

gering sind und sie teilweise nur sporadisch anfallen, ergibt sich erst eine Wirtschaftlichkeit dieser Dienste, wenn sie mit anderen Anwendungen, zum Beispiel mit den oben aufgezählten Videodiensten, kombiniert werden. Natürlich kann die vorstehende Aufzählung nur eine unvollständige Momentaufnahme sein. Es werden mit der möglichen Kombination von Video, Audio und Daten noch weitere Anwendungen hinzukommen. Die Gesetze des

Marktes von Angebot und Nachfrage und die Wirtschaftlichkeit der Dienstleistungen bestimmen die weitere Entwicklung. 3

Das Kabelnetz

Mit der Einführung der vorstehend beschriebenen Anwendungen müssen die Kabelnetze technisch angepaßt werden. Abhängig von den vorgesehenen

Diensten sind zusätzliche Geräte für die Signalaufbereitung in der Kopfstelle 86

Multimedia / BK- und CATV-Anlagen

erforderlich. Das Kabelverteilnetz muß für die Rückwärtsübertragung erweitert werden.

3.1

Die Kopfstelle

Für die verschiedenen Dienste sind in der Kopfstelle einer Kabelanlage die Einrichtungen

zu schaffen, welche die über Satellit oder über Leitung zuge-

führten digitalen Signale aufbereiten und in das Verteilnetz einspeisen. Für einen Teil der Angebote, wie etwa VOD, kann es erforderlich sein, auch Videooder Audio-Server in der Kopfstelle selbst zu installieren. Zur Steuerung der

Geräte und für die Teilnehmerverwaltung sind ferner Rechner notwendig. Die für die neuen Dienste in der Kopfstelle notwendigen Systeme werden nachfolgend als Multimedia-Kopfstelle bezeichnet. 3.2

Das Kabelverteilnetz

Für einen Teil der Anwendungen

vorhandene

ist ein Rückkanal erforderlich. Viele heute

Kabelnetze sind hierfür vorbereitet. Für die BK-Netze sind ein

Schmalband- und ein Breitband-Rückbereich vorgesehen (Bild 2). Der Schmalband-Rückbereich zwischen 4 MHz und 9,8 MHz wird zur Zeit nur für die Netzüberwachung und die Dienstleitung genutzt. In diesem Frequenzbereich arbeitet auch der Rückkanal des FUÜBA-OMNIBUS-Systems. Die Da-

tenraten sind vergleichsweise gering und daher vornehmlich nur für Teilnehmerverwaltung gedacht.

und für die Übertragung von zeitunkritischen

Der Breitbandbereich

zwischen

14 MHz

und 28 MHz

Informationen

ist bisher für analoge

PAL-Signale vorgesehen. Für künftige Anwendungen sollte überlegt werden, ob hier nicht schnelle Datenkanäle eingerichtet werden sollten. Wenn man als Datenübertragungsformat den MPEG-Transportlayer grundsätzlich einführt, können bei Bedarf auch weiterhin Videosignale eingespeist werden. Die Übertragung der Daten für die Steuerung von Geräten und die Kontrolle

des Systems in Vorwärtsrichtung geschieht zweckmäßigerweise im Bereich der unteren Pilotfrequenz, also bei 75 MHz. Die Verteilung der Signale für das digitale Fernsehen und die anderen neuen Dienste sollte zunächst im er-

weiterten Sonderbereich (ESB) zwischen 302 MHz und 446 MHZ erfolgen, da dieser Bereich bisher weitgehend freigehalten wurde und von vorhandenen PAL-Endgeräten nur zu einem sehr geringen Teil genutzt werden kann. Nicht

87

Fachbeiträge

75,5

300

BK 450 MHz Überwachung BK 450 MHz Dienstleitung

302 18 Kanäle a’ 8 MHz je 8 Programmkanäle = 144 Programmkanäle

20 Kanäle a’ 8 MHz je 8 Programmkanäle = 160 Programmkanäle

Bild 2: Frequenzbelegung im BK-Netz

mehr als 5 % bis 15 % der angeschlossenen nen geeigneten Hyperband-Empfangstuner.

Fernsehgeräte

verfügen

über ei-

Nimmt man an, daß die Signalqualität des digitalen Fernsehens der Qualität heutiger PAL-Signale (SDTV) entsprechen soll, ist für das nach MPEG kodierte TV-Signal eine Datenrate von ca. 4 Mbit/s erforderlich. Mit der beabsichtigten 64stufigen Quadratur-Amplitudenmodulation (64QAM) ergibt sich im betrachteten Frequenzbereich bei 18 Kanälen je 8 MHz Bandbreite und mit 8 Programmen je Kanal eine Kapazität von 144 Programmkanälen. Sollte der Bereich auf 606 MHz erweitert werden, kommen bis zu 160 Programmka-

näle hinzu. Die genannte Anzahl der Programmkanäle erscheint im Vergleich zu den bisher vorhandenen PAL-Kanälen als sehr groß. Betrachtet man aber die ins Auge gefaßten Anwendungen, es werden für verschiedene Dienste ja zur selben Zeit mehrere Programmkanäle benötigt, reduziert sich die verfügbare Kapazität bei Nutzung der unterschiedlichen Dienste erheblich. Insbesondere Video on Demand (VOD) benötigt eine Vielzahl von parallelen Kanälen, wenn die Anwendung den Erwartungen entsprechen soll.

88

Multimedia / BK- und CATV-Anlagen 3.3

Die notwendige Übertragungskapazität im Kabelverteilnetz

Wird unterstellt, daß die Einführung des Digitalen Fernsehens wesentlich von den neuen Diensten getragen wird und nicht die technische Ablösung des PAL-Standards ist, müssen für eine erfolgreiche Einführung im Vorfeld Überlegungen

über die Anzahl

der für den Betrieb notwendigen

Kanäle gemacht

werden.

Betrachtet wird die Belegung des Frequenzbereiches mit Verteildiensten und mit VOD.

VOD

ist hier als Beispiel für alle Anwendungen

mit temporärem

individuellem Kanal für einen Teilnehmer gewählt, da diese Dienste die meisten

Kanalressourcen

benötigen.

Um

zu

ermöglichen,

daß

zu

Zeiten

der

Nachfragespitze das System allen Anforderungen gerecht wird und nicht durch Unterkapazität blockiert ist, werden für die Berechnung statistische Annahmen über die generelle Akzeptanz des Dienstes und der Nachfragehäufigkeit gemacht. Das Ergebnis der Betrachtung ist die maximal an eine mit

den

Multimedia-Einrichtungen

ausgestattete

Kopfstelle anschließbare Teil-

nehmerzahl. Sicher ist es schwierig, schon heute verläßliche Zahlen über Akzeptanz und Nachfrage der geplanten Anwendungen zu finden. Basis unserer Annahmen sind verschiedene Untersuchungen aus Europa und den USA. Insbesondere

die in den amerikanischen

Pilotprojekten ermittelten Werte können

nähe-

rungsweise übertragen werden. Die Unterschiede in den Fernsehgewohnheiten zwischen West-Europa und den USA sind ohnehin nur noch gering. Diese

Annahme wird auch durch eine im Rahmen eines RACE-Projektes gemachte Umfrage bei europäischen Kabelbetreibern über deren Investitionsabsichten im Bereich der vorgestellten Dienste unterstützt. Es kann davon ausgegangen werden, daß die Nachfrage nach VOD oder vergleichbaren Diensten in den ersten Jahren der Einführungsphase etwa bei 8 % bis 10 % aller angeschlossenen Teilnehmer liegen wird. Optimistische Schätzungen sagen sogar, daß langfristig bis zu 30 % aller Teilnehmer diese Dienste

nutzen werden. Wichtig für die Netzkonfiguration ist ferner die Spitzennutzungsrate für VOD. Amerikanische Untersuchungen (Bild 3) zeigen den Höchstwert der Nachfrage mit 6 % aller VOD-Teilnehmer für Samstag zwischen 20:00 Uhr und 22:00 Uhr. Dieser Wert sollte auch für Europa gelten. Die Zusammenfassung der Werte ist im Bild 4 dargestellt. Für die Ermittlung der notwendigen VOD-Kanäle wird einschließlich einer Reserve für Akzeptanz und Spitzennutzungsrate eine Nutzungsrate von | % gewählt. Mit diesem Wert könnte bei 89

Fachbeiträge

Nutzung 6%

Spitzennutzungsrate

5% 4% 3% 2% Tagesdurchschnitt

1%

0

2

4

6

8

10

12

14

16

20

22

24

Tageszeit

Quelle: ICTV Inc. ©

18

Copyrigth 1993, 1994

ICTV Inc. - All Rigths Reserved

Bild 3: Untersuchungsergebnis der Nutzung von VOD an einem Samstag in einem amerikanischen Pilotprojekt

6 % Spitzennutzungsrate die Akzeptanzrate bis zu 16,7 % betragen. Weil angenommen wird, daß für die betrachteten Dienste jeweils ein 8-MHz-Kanal mit 8 Programmen

bereitgestellt wird,

ergibt sich eine Netzgröße

von

800

Teilnehmern je 8-MHz-Kanal (1 % von 800). Die für eine gegebene NetzgröBe notwendige

Zahl der Kanäle

kann

einfach durch

Division ermittelt wer-

den.

Bild 5 zeigt die Abhängigkeit der maximal an ein Netz anschließbaren Teilnehmerzahl von den bereitgestellten Übertragungskanälen. Geht man bezüglich der heutigen Nutzung des ESB von der Situation aus, daß die unteren drei Kanäle mit PAL-Signalen und die oberen drei noch mit

HDMAC belegt sind und daß drei weitere Kanäle für Verteilkanäle mit digital kodierten Programmen vorgehalten werden, läßt sich für VOD mit den verbleibenden neun Kanälen eine Netzgröße von nur 7200 Teilnehmern realisieren. Übersteigt die Zahl der angeschlossenen Teilnehmer diesen Wert, ist entweder eine weitere Multimedia-Kopfstelle im Netz erforderlich, oder der

Frequenzbereich muß zu höheren Frequenzen, beispielsweise bis 606 MHz, erweitert werden. Es ist zu beachten, daß die Anzahl der benötigten VOD-Kanäle unabhängig von der Anzahl der Programmanbieter ist. Die bereitzustellende Anzahl der Kanäle wird allein von der Nachfrage der Teilnehmer nach diesen Diensten und der Netzgröße bestimmt.

90

Multimedia / BK- und CATV-Anlagen

Nutzungsrate

in %

2,0

—

18

—

1,6

—

14

—-

1,2

—

11

—

Akzeptanzrate

20%

14,0

16,7%

0,8

—

0,8

—

10%

0,4 — 02 — I 1

I 2

T

I

I

I

I

3

4

5

6

7

—-

Spitzennutzungsrate in%

Bild 4: Nutzungsrate in Abhängigkeit von der Spitzennutzungsrate und der Akzeptanz der Dienste mit individuellem temporärem Prograrnmkanal zwischen Kopfstelle und Teilnehmer.

4

Das Endgerät

Wie in der Einleitung erläutert, soll unter Multimedia im Kabelnetz die Nutzung verschiedener

Endgeräte,

wie Fernsehgerät,

Stereoanlage,

PC

oder Vi-

deorecorder, verstanden werden.

Mit der Einführung der neuen Dienste ist jedoch mindestens ein neues Gerät für die Demodulation und Dekodierung der Digitalsignale erforderlich. Da ferner davon ausgegangen wird, daß es sich um nicht allgemein zugängliche

Programme, sondern überwiegend um Pay-Programme handelt, sind Einrichtungen für Entschlüsselung und Zugangsverwaltung notwendig. All diese Funktionen wird mindestens in der ersten Phase ein separates Endgerät wahr-

nehmen (Bild 6). Das Gerät enthält einen Tuner für den genutzten Frequenzbereich und einen Demodulator, um die QAM-modulierten Signale nach der 9]

Fachbeiträge

Programme

8 MHz Kanäle

320 7

40

240 |]

30

160 |

20

80-

410

302 MHz -606 MHz

14.400 ——>

Netzgröße (Teilnehmer)

Bild 5: Notwendige Anzahl der VOD-Kanäle für vorgegebene Netzgrößen

Demodulation dem Transportstream-Demultiplexer zuzuführen. Nach Freigabe durch

die Conditional-Access-Prüfung

und,

falls erforderlich,

nach

dem

Descrambeln wird der Transportmultiplex in die PES (Paketized Elementary Stream) für Video, Audio und Daten im Demultiplexer zerlegt. Die PES wer-

den getrennt, in den Video- oder Audiodekodern dekodiert und über D/AWandler dem Fernsehgerät, dem Audiogerät oder (bei reinen Datendiensten) einem PC zugeführt.

Das Empfangsgerät sollte ferner über einen leistungsfähigen Video-GrafikProzessor verfügen, damit durch eine einfache und anschauliche Darstellung auf dem Bildschirm des Fernsehgerätes die Auswahl des gewünschten Dienstes aus dem umfangreichen Angebot möglich wird. Es ist vorstellbar, daß 92

Multimedia / BK- und CATV-Anlagen

|

Tuner

|

Y

extern analog Video

T

Y

DEMUX

D \

Cond. Access Contr.

DEMUK

[Omnibe: HES — >.

Interface

| Lee]

N

4 Y

extern digital Video

I) HF

u

Dekoder Yıdas

Zi

|

er

|

|

MuX

1

TV —

0

Dialog Controller

A

Li

y

HUX For "1

Remota

Comrol Receiver]

Bild 6: Blockschaltbild eines Teilnehmerendgerätes

Anzeige und Bedienung ähnlich wie bei heutigen Rechnern mit Icons oder in Menüform

gestaltet werden. Die Programme und die anderen Anwendungen

werden als Bildsymbole gezeigt, und sie lassen sich durch die Fernbedienung des Fernsehgerätes direkt oder indirekt durch angezeigte Ziffernkombinatio-

nen anwählen. Der europäische DVB-Standard wird Optionen enthalten, welche die Daten für eine solche Anzeigeform liefern. Die analogen PAL-Programme werden gleichfalls im Gerät aufbereitet, und die Auswahl wird mit in

die grafische Bedienoberfläche einbezogen. Alle Funktionen werden durch einen zentralen Dialog-Rechner gesteuert. Dieser steht auch bezüglich der Steuerdaten über ein eingebautes Modem in bidirektionaler Verbindung mit der Zentrale. Für die Kommunikation kann

das FUBA-OMNIBUS-System verwendet werden. OMNIBUS ist ein Datenkommunikationssystem, welches speziell für die Anwendung in CATV-Anlagen entwickelt wurde und auf die dort verwendete Technik Rücksicht nimmt.

Als externes Modem kann die OMNI-BOX eingesetzt werden, welche dann auch zusätzlich die Übertragung von HES-Daten ermöglicht. Die HES-Anwendungen werden schon heute so vielfältig angeboten, daß sich leider auch eine Vielzahl von unterschiedlichen Bus-Systemen (EIBA, A-BUS, BATI-BUS, M-BUS, CAN-BUS, LON etc.) etabliert hat. Da im allgemeinen eine anwendungsspezifische lokale Vorverarbeitung der HES-Daten erforder93

Fachbeiträge lich ist, sollte der Anschluß aller unterschiedlichen Systeme an das Kommunikationssystem über eine gemeinsame Schnittstelle, zum Beispiel V.24, mit

einer Telegramm- oder Datagrammfunktion durchgeführt werden. 5

Das Hausverteilnetz

Mit den neuen Anwendungen

werden

verschiedene

Bereiche der modernen

Wohnungsausrüstung eng miteinander verknüpft. Interaktives Fernsehen erfordert die bidirektionale Datenübertragung zwischen der Wohnung und einer Zentrale. Komfort- und Sicherheitsdienste, Energiemanagement und weitere Anwendungen im privaten Haushalt machen eine Anzahl von neuen Installationen erforderlich. Die Probleme der gegenseitigen Störbeeinflussun-

gen müssen bedacht werden. Für Neuinstallationen wird deshalb empfohlen, die Hausverteilnetze vom Übergabepunkt oder einer ähnlichen Einrichtung der Verteilanlage zu den einzelnen Wohnungen

sternförmig auszuführen. Es

bedarf nicht besonderer Erwähnung, daß innerhalb der Wohnung für die verschiedenen Geräte separate Antennensteckdosen oder Datenanschlüsse notwendig sind. Die Wohnungsinstallation selbst kann bei mehreren Anschlüssen baum- oder sternförmig erfolgen, wobei auch hier die Sternverteilung zu bevorzugen ist (Bild 7).

6 Zusammenfassung Die bevorstehende Einführung des Digitalen Fernsehens wird nicht von der technischen

Weiterentwicklung

eines vorhandenen

Standards,

sondern

von

der Realisierung neuer Dienste getragen. Die mögliche Datenreduktion von digitalisierten Videosignalen und Kodierung in einem Transportlayer nach MPEG -Standard erlaubt nicht nur die Vervielfachung der in einem Kabelnetz übertragbaren Programme, sondern stellt vielmehr transparente Datenüber-

tragungskanäle zwischen einer Zentrale und den Kabelnetz-Teilnehmern bereit. Damit können künftig über die Verteilung von Rundfunkprogrammen hinaus völlig neue Dienste angeboten werden.

Mit den schon

heute bei den

Teilnehmern vorhandenen Geräten und einigen notwendigen Erweiterungen, wie dem beschriebenen Endgerät zur Demodulation und Dekodierung von digitalen Signalen und integriertem Modem, wird ein multimedialer Verbund aller Kabelteilnehmer möglich.

Die Nutzung des Rückwärtsfrequenzbereiches für Schmalband- und Breitband-Datenkanäle erlaubt ohne Inanspruchnahme eines verteilvermittelten

94

y©

Multimedia / BK- und CATV-Anlagen

Wohnung3

Bild 7: Wohnungsinstallation für bidirektionale Signalübertragung

Netzes

die Kommunikation

zwischen

den Teilnehmern

und

zentralen

Ein-

richtungen. Anwendungen wie VOD

erfordern individuelle temporäre Verbindungen zwi-

schen einer Programmaquelle und einem Teilnehmer. Um hinreichende Kapazität vorhalten

zu

können,

müssen

Betrachtungen

zur Akzeptanz

und

der

Nachfragehäufigkeit der Dienste angestellt werden. Für eine geforderte Netzgröße ist eine bestimmte Anzahl von Übertragungskanälen

erforderlich. Die

heute für die neuen Dienste verfügbaren freien Kanäle im ESB stellen bei BKNetzen die Frage nach einer Frequenzbereichserweiterung in den UHF-Bereich. Der

Qualität der Hausinstallation

muß

mehr

Beachtung geschenkt werden.

Die insbesondere in der sogenannten Netzebene 5 bekannten Installations95

Fachbeiträge probleme müssen künftig vermieden werden, damit die geplanten Dienste erfolgreich realisiert werden können. 7 Verwendete Abkürzungen CATV DVB ESB HES IRD MPEG NVOD PES PPV QAM SDTV VOD

96

Community Antenna Television Digital Video Broadcasting (The European Digital Broadcasting Project) Erweiterter Sonderbereich Home Electronic System Integrated Receiver Decoder Moving Picture Expert Group Near Video on Demand Packetized Elementary Stream

Pay per View Quadratur Amplituden Modulation Standard Definition Television Video on Demand

Multimedia / CD-I

Compact Disc-Interactive als Endgerät im Konsumenten/Multimedia-Bereich - Eine anwendungstechnische Analyse mit strategischer Projektion Von F. H. Ulrich Frank, Eindhoven (NL)

Dipl. Phys. F.H. U. Frank, Jahrgang 1940, ist Leiter der Abteilung „Advanced Projects & Concepts“ bei Philips Media.

1 Einleitung Auf der Grundlage des digitalen Fernsehstandards MPEG entwickelt sich die Compact Disc nach ihrem Siegeszug im Audiobereich nun auch als CD-I zu einer Schlüsselkomponente für Multimedia-Anwendungen, mit der sich Text, Grafik, Standbilder und digitales Video, Animationen

sowie Ton und Musik

bei hoher Speicherdichte mit guter Qualität wiedergeben lassen. Die Compact Disc-Interactive (CD-I) ist -

eine neue Generation interaktiver, auf Fernsehgeräte orientierter Konsu-

mentenprodukte, -

ein auf Compact Disc (CD) orientierter Multimedia-Publikationsstandard und

-

eine Anwendungsdefinition, die technisch auf der Basisdefinition CDROM

Extended Architecture (CD-ROM

XA) aufbaut.

CD-I hat sich seit der Einführung im Konsumentenbereich Ende 1991 in den USA

schnell

als das familienorientierte

Multimedia-Gerät

durchgesetzt.

In

diesem Sinn ist CD-I eine Basis für eine neue Klasse von Konsumenten-Endgeräten; CD-I-Geräte

sind sowohl für Input/Output-(I/O-)Anschluß als auch

für Systemerweiterungen („Extension“) vorbereitet. 97

Fachbeiträge Im Sinne der Systemarchitektur ist CD-I eine „virtuelle Maschine“, die durch das Anwendungsprogramm-Interface (API) des „Green Book“, herausgegeben von Philips und Sony, definiert wird. Das „Green Book“ beschreibt arithmetische und datenmanagementorientierte Funktionen, Video und AudioFunktionen, 1/O- und Kommunikations-Funktionen sowie systemmanagementorientierte Funktionen. Geschlossene und offene Systeme

CD-I als Abspielgerät und die Klasse der CD-I-Discs können als ein geschlossenes Systemkonzept gesehen werden. CD- stellt ein offenes System-Konzept dar, wobei über Book“ die nötigen Kompatibilitäten sichergestellt werden.

das

„Green

Kompatibilität kann auch durch zusätzliche API-Absprachen auf einem höheren Niveau erreicht werden, wenn sich

- der „CD-I- und Kommunikations“-Disc-Ersteller und - der „Anwendungs-Dienste-Ersteller binden.

2 CD-I als System-Konzept und Multimedia-(MM-)Anwendungsträger

Wir teilen die CD-I-Plattform ein in das CDI-Abspielgerät das CD-I-Handbedienungsmodul (Fernbedienung mit Zeigefunktion), über Infrarot mit der CD-I-Plattform verbunden, um auf 1/O-Niveau zu kommunizieren,

den TV-Anschluß (Video/Audio, z. B. SCART) der Plattform und die CD-I Disc; als Optionen:

das Extension-Modul (für „Digital Video/MPEG-1“)

oder das Kombi-

modul mit „Digital Video/MPEG-1

(s. Abschnitt 3.3)

und

und Networking“

ein /O-Anschlußgerät mit serieller Schnittstelle, z. B. ein Modem.

98

Multimedia / CD-I Die CD-I-Philosophie beinhaltet die Funktion „Plug & Play“, d. h., der Benutzer braucht in keinem Falle System- oder Hilfs-Software in der Plattform zu installieren; wenn nötig, geschieht dies automatisch von der betreffenden CDI-Disc aus. Neben

den genannten,

für den

Benutzer

sichtbaren

CD-I-Komponenten

ist

von großer Bedeutung -

die Autoren-Software (SW), d. h. Software (SW), die vom professionel-

len Ersteller des CD-IInhaltes auf einer professionellen Workstation oder auf einem leistungsfähigen Personal Computer (PC) installiert werden kann.

Die

Funktionsverteilung

zwischen

einer CD-I-Disc

und

der CD-I-Plattform

ist folgende: -

Prinzipiell enthält die Multimedia-Disc die Anwendungs-Software.

Die ASW beinhaltet als Informationen: -

das Programm;

-

die Multimedia-Daten

* Video, Standbild; « Video, bewegt; « Text; « Grafik; « Daten und Parameter; ° Audio. -

Ebenfalls enthalten in der Plattform

sind die System-Software

(SSW)

und (selbstverständlich) die Hardware. Die SSW, vornehmlich das Operation-System „CD-Real Time Operating System“ (CD-RTOS), ist ROMresident. -

Ausnahmen

Bestimmte SSW-Routinen, wie Tele CD-I (s. Abschnitt 3), können sich auf der CD-I-Disc befinden, und es wird bei Bedarf automatisch mit CDRTOS darauf zurückgegriffen.

-

Eine spezielle ASW-Task, die „Player Shell“, ist ebenfalls ROM-resident in der Plattform enthalten. Die „Player Shell“ ist die initale Benutzeroberfläche, die unmittelbar nach Anschalten des Geräts, d. h., noch bevor eine CD-I-Disc-residente ASW gestartet wurde, verfügbar ist. Die 99

Fachbeiträge

„Player Shell“ sorgt für die benutzerfreundliche Ein- und Überleitung zur Disc-ASW.

Im wesentlichen ist ein CDI-Gerät ein interaktiver Multimedia-Spieler, d.h. ein Abspielgerät für interaktive Video-, Text-, Daten-, Grafik- und Audio-Anwendungen.

Die Auswahl, die der Benutzer dabei treffen kann, ist in dem CD-I-Anwendungsprogramm, das grundsätzlich Disc-(Kategorie-)spezifisch ist und sich auf der Disc befindet, vorgegeben. Wir kennen zwei grundsätzliche Interaktions-Arten („Interaction Styles“): -

Anzeigen und Wählen („Point & Click“) und

-

Manövrieren (z. B. Fahren, Schieben, Steuern).

CD-

ist von der Philosophie her, also im obengenannten

PC’s sind geeignet für „Productivity Applications“,

massivem Text-, Daten- und und -bedienung.

Grafik-Output,

Sinne, kein PC:

d.h. Anwendungen

beruhend

mit

auf Tastatureingabe

Die Hauptanwendungsbereiche von CD-I sind dann auch -

Unterhaltung und Information,

-

Lernen und Training,

-

Ausführen und Verwalten von einfachen Transaktionen.

Eine Übersicht der CD-I-Softwarearchitektur ist in Bild 1 dargestellt. 2.1

Elemente der CD-I-Architektur

Die Basis der CD-I-Architektur ist durch die Forderung bestimmt, interaktive Video- und Audiowiedergabe in TV- beziehungsweise CD-Qualität zu realisie-

ren. Sie stützt sich dabei auf die technischen Pfeiler -

CD-I Disc-Format und

-

CD-RTOS

Real

Time/Multi

Tasking

Operating

System

(Betriebssy-

stern).

Das CD-I-Disc-Format beruht auf dem CD-ROM-Format Mode 2 mit 2336 freien Bytes pro Sektor und einer Spielzeit (Real Play Time) pro Sektor von 13,333 Millisekunden. Der Datendurchsatz beträgt 175,204 kByte/s. Innerhalb dieses Hüllenformates sind zwei zusätzliche Funktionen definiert: der sogenannte Subheader und die CDI-Formen, Form 1 oder Form 2. 100

Multimedia / CD-I

Bild 1: CD-I-Systemstruktur (Soft- und Hardware)

Ein Sektor beginnt mit zwölf Sync-Bytes, denen vier Bytes „Header“ folgen (Bild 2).

Der

Header

dient

der

genauen

Adressierung

in

der

bekannten

CD-ROM-Adressierungsweise: Minuten/Sekunden/Sektoren (CD-Audio-Frames). Das letzte Header-Byte gibt für CD-I immer Mode = 2 an. Bis hierhin ist die CD-]

dem

CD-ROM-Format

äquivalent

- danach

folgen

acht Bytes

CD-I-spezifischer Subheader. Der Subheader identifiziert den Sektor jeweils als einen Audio-, Video- oder allgemeinen Daten-Sektor. Das ermöglicht ein unmittelbares Weiterleiten der

gelesenen Information von der CD-Disc-Drive (das CD-Laufwerk mit Kontrollelektronik und Datenpfad, inklusive Fehlererkennung und Fehlerkorrektur-Algorithmen

für die Lesedaten

von der Disc) zur entsprechenden Verar-

beitungslogik. Der Subheader ist dahingehend optimiert, daß von Programm und

Logik

gewisse

Data-Management-Entscheidungen

„ad

hoc“

getroffen

werden können. Das spart Zeit, da nicht, wie sonst üblich, die gesamte Directory-Hierarchie durchlaufen werden muß. Für die interaktiven Fähigkeiten

und das Real-Time-Management (Echtzeitverarbeitung) ist insbesondere das Submode-Byte im Subheader verantwortlich. Dieses Byte enthält die Real-Time- Identifikation und die Trigger-Information, die das direkte Ausführen von

Audio oder Video erlauben (Bild 3). Damit neben Audio- auch Video- und an101

Fachbeiträge

Byle Number

Layoui

Sync 12 byles

11 12 13 14

16 17 18 19 20 21

Header4 bytes

Subheader 8 bytes

24

Data 2336 bytes

2350

2351

Layout of Ihe Header Field

102

Byte Number

Byte Value

12 13 14 15

Minutes Seconds Seclors Mode

Bild 2: Die Strukturen eines CD-I-Sektors

Multimedia / CD-I

Zlololol&2lolo||5[slalelZ2lols|s!5|lojeje!Sjle|ls|>|5Sje/e|e slu|wIwlSe[s Is] [Se lafu uf Su] wi Sju[uiufojuluin Siam ii s(|2]2|8[]2|2]2 el2|2 |] >eIe|Q2 eIi2e|s|g|S|2|2 eı2]Qa |> I? Iz]> | > 1>12 | >>> [>> ||? |>I< >> |> |>

=>

ENGLISH

FRENCH

u

LT

ne

C-LEVEL AUDIO Bild 3: Die Datenorganisation im Subheader

dere Dateninformationen auf der Compact Disc Platz haben, wird der Sound in einem speziellen Datenreduktionsverfahren komprimiert, das nicht die volle CD-I/O-Kanalkapazität beansprucht (Bild 4). Beim Einschalten des Gerätes wird zunächst die Player Shell (Basis-Benutzeroberfläche) aktiv. Sie erlaubt Grundeinstellungen, z. B. einer Echtzeit-Uhr, bevor die eigentliche „Applikation“, die CD-I, gestartet wird. Das Betriebssy-

stem CD-RTOS beruht auf dem Industrie-Kernel OS-9 von Microware, einer „Real Time/Multi Tasking“-Umgebung. Es befindet sich, in einem ROM gespeichert, resident im CD-I-Spieler. Außer dem Kernel, der für das Real-Time-

Management der 16 möglichen aktiven Tasks (Parallel-Abläufe innerhalb eines Anwendungsprogramms) sorgt, beinhaltet CD-RTOS das File- sowie das Input/Output-Management. Neben dem Kernel sind die zwei wichtigsten Module von CD-RTOS der User Communication Manager (UCM) und das CD-File-Management (CDFM).

103

Fachbeiträge

Bild 4: Die variable Informationsverteilung im CD-I-Input/Output-Kanal

Der UCM unterstützt die Videoanwendung, den „Pointer“ (Maus oder Handbedienungs-Modul) und optional auch eine Tastatur. Das CDFM steuert dagegen das Compact-Disc-Management und die Sounderzeugung. Nun eine Einführung in die CD-I-MM-Hardware

(Bild

5):

Im CD-I-Standard kennen wir neben der Möglichkeit, CD-Audio gemäß dem „Red Book“ zu verarbeiten, noch drei Adaptive Pulse Code Modulation- (AD-

PCM-)Sound-Levels: A, Bund C, und darin jeweils Mono oder Stereoanwendung. Im Mono-Fall benutzt Level A 25 %, Level Bnnoch 12 % und Level C nur noch 6 % der Kanalkapazität. ADPCM-Sound kann direkt von der CD-I kommen oder aber von sogenannten Soundmaps, die durch das aktive CD-IProgramm aus dem Hauptspeicher (1 MByte) geladen werden. Damit sind programmierbare Soundfolgen realisierbar, beispielsweise Songs oder gespro-

chene Sätze, wobei einzelne Worte „on the flight“ durch andere Begriffe ersetzt werden können. Auch umschaltbare Mehrsprachigkeit läßt sich so erreichen. Außer ADPCM beinhaltet CD-I auch noch (optional) die Dekodierung von MPEG-I-Sound-Sequenzen.

104

Multimedia / CD-I

Video

Decoder

ROM CD-ATOS « Kernel + System Modules + File Managers

e Drivers * Device

Descriplors . Ion Handlers

« Foni Modules + Player Shell

. MPEG

-

0.5M RAM

Bild 5: Die Base-Case-Definition des Green Book

Bei den Videoanwendungen im CD-I-System sind vier Still-Video-Formate zu unterscheiden: -

Bei RGB 5,5,5 sind pro Bildschirmpixel alle drei Farben mit jeweils fünf Bit kodiert. Dadurch ist prinzipiell ein individuelles Pixel-Management möglich. Pro Standardbild wird ca. 200 KByte Speicherkapazität benötigt.

-

Die Stärke von Delta YUV-Video liegt in der Kodierung von natürlichen Bildern, beispielsweise Gesichtern. In Landschaften sind gleitende Übergänge in den Farben möglich, beispielsweise im Blau des Himmels. Der Nutzen ist die mit 100 KByte pro Bild gegenüber RGB um die Hälfte reduzierte Speicherkapazität. Denn

„Delta“ bedeutet hier nichts anderes,

105

Fachbeiträge

als daß anstelle der Absolutwerte für Y, U und V nur deren Veränderungen innerhalb einer „Video-Scan-Line“ gespeichert werden. Am Anfang

der jeweiligen Scan-Line sind natürlich die Absolutwerte als Ausgangsbasis angegeben. -

Das Colour Look Up Table-(CLUT-)Video erlaubt, die in einem Videobild auftretenden Farbkategorien zentral zu kodieren. So sind zwischen

zwei Video-Line-Scans Manipulationen durch das CD-I-Programm möglich; darüber hinaus benötigen CLUT-Bilder weniger Speicherkapazität als DYUV-kodierte. Für ein CLUT-8-Bild stehen aus einer Palette von 16 Millionen Farben maximal 256 verschiedene Töne zur Verfügung. -

Mit einigen KBytes pro Bild ist das Run Lenght Picture (RL), was seine Kodierung betrifft, am effizientesten. Bei RL werden sich wiederholende Pixelwerte innerhalb einer Bildzeile nicht einzeln, sondern gebündelt kodiert. Dieser „Trick“ führt bei großen gleichmäßigen Farbflächen zu extremer Verkleinerung des Datenaufkommens; die Größenordnung ist für

einfache Bilder fünf bis zehn KByte. Das Verfahren eignet sich für die Wiedergabe von einfachen Cartoons, Grafiken und visualisiertern Text. Ingesamt können vier (oder optional fünf) Video-Ebenen überlagert werden. Abhängig von der Transparenz in der jeweils übergeordneten Ebene, können

alle vier gleichzeitig sichtbar sein.

Die vorderste Ebene ist die Cursor-Ebene. Der Cursor ist demnach immer sichtbar, wenn er vom Programm aktiviert wird. Es folgen die beiden Gesamtbildebenen A und B, gefolgt von der Hintergrundfarben-Ebene. Die Steuerung der Gesamtbildebenen bewirken das CD-RTOS und der CD-I-Mikroprozessor vom Typ 68000. Programmgesteuert lassen sich Video-Effekte, wie beispielsweise Bildübergänge von A nach B, mit Wipes (Wischen), Fades

(Ausblendung)

oder

Dissolves

(Überblendung)

nicht nur für Video-Gesamtbilder,

für Teilbilder oder einzelne

sondern

Bildelemente

realisieren.

Das

gilt aber

über „Mattes“-Maskierung

(Matte

auch

= zusammenhängendes,

möglicherweise unregelmäßiges Gebiet innerhalb einer logischen BildschirmEbene). Operationen wie Updates und Transparenz können darauf Bezug

nehmen. Eine Überlappung mehrerer Mattes ist möglich, beispielsweise zur Erzeugung von Pixel-Durchschnitts- oder Vereinigungsmengen). Die Videopräsentation wird so abwechslungsreicher und lebendiger. Für die Erweiterung von CD-I zu Digital Video (= Gesamt- Bewegtbild-Video) (DV) ist eine Extension möglich, die auf der Basis der MPEG-I arbeitet.

106

Dekodierung

Multimedia / CD-I Die Kontroll-Architektur richtet sich nach dem RTOS

Befehlssatz,

der von CD-

zur Verfügung gestellt wird. Hierzu gehören auch die Mikroprozessor-

Instruktionen des 68000. Diese können von der Applikation durch CD-RTOS hindurch direkt angesprochen werden.

2.2

Alle

CD-I als standardisiertes Disc-Format zur Multimedia-Publikation

CD-I-Architekturelemente

bilden

zusammen

den

CD-I

Base

Case

(Bild 5). Dieser wohldefinierte Funktionsumfang garantiert in der Praxis die

Kompatibilität aller CD-I-Systeme. Dazu gehören die Festlegung des RAMUmfangs auf ein bzw. zwei (als „Extension“) MByte, verbunden mit der Ver-

pflichtung der Anwendungsdesigner, nicht mehr als diese Speichermenge zu fordern. Ebenso sind die im „Green Book“ beschriebenen Funktionen und Performance-Grenzen für die CD-I-Gerätehersteller und Programmentwickler bindend. Nur so läßt sich erreichen, daß alle CD-I-Discs mit allen CD-I-Spie-

lern wirklich kompatibel sind, was auf den Erfolg des Systems großen Einfluß hat.

Von der Basisphilosophie her ist das „Green Book“ im wesentlichen eine formale und funktionale Beschreibung eines Disc-Formates. Es ist dem Plattformhersteller überlassen, wie er diese Funktionalität in Technik umsetzt. Daß er sich jedoch dabei an den gegebenen De-facto-Lösungen weitgehend orientiert,

ist wohlweisliche

Praxis, diktiert von

der Ökonomie

bestehender

VLSI-Key-Komponenten. Mit dem CD-Träger als Replikationsmedium ist es möglich, zu technisch opti-

malen Kosten eine breite Konsumentenschicht zu erreichen. Im Sinne von „D-Mark pro Kilo-Byte mit Random-Zugriff“ ist CD extrem kostengünstig, nicht zuletzt im Vergleich zum Transport größerer Datenmengen über jede Form der Daten-Kommunikation. Hierdurch läßt sich im Multimedia-Bereich leicht eine Optimierung angeben zwischen „langfristig-aktualisierbaren Informationen mit möglichem hohen Multimedia-Anteil“ im Gegensatz zu „kurzfristig aktualisierbaren Informationen mit vorzugsweise sehr niedrigem Multi-

media-Anteil“ (s. Abschnitt 3.1). 3 CD-I und Kommunikation: Anwendungs-Alternativen Das CD-I-System ist „Networking prepared“, d.h, Kommunikationen der verschiedensten Art können im Laufe der Zeit in die Basisgeräte einbezogen werden, oder bereits bestehende Basisgeräte können nachgerüstet werden.

107

Fachbeiträge Unter Kommunikation wird hier verstanden: (v}

Modem-Kommunikation bis 9600 bit/s über das Telefon-Netz,

(w)

ISDN-Kommunikation/Basic Rate,

(x)

Prime Rate-Kommunikation (ca. 1,5 bis 2 Mbit/s) auf der Basis von z. B. ISDN-Prime Rate, TI-Anschluß zu ADSL geeignet für MPEG-I-Video-

Kodierung, (y)

in der Zukunft

erwartete digital-komprimierte Video-Kommunikation

(1,5 bis ca. 10 Mbit/s auf der Basis der MPEG-2-Kodierung), vorzugsweise über ein digitales, geschaltetes Kabelnetz, Satelliten-Übertragung mit Rückkanal, Zellular-Netze, ATM o. dgl.

Im Rahmen dieses Beitrages werden (v), (w) und (x) diskutiert; (y) muß strategisch als nächster Schritt gesehen werden, wobei CD-I populärer Konsumentenendgeräte übernehmen kann.

ebenfalls die Rolle

Die Verbindung von CD-I und Kommunikation ist interessant sowohl aus -

anwendungstechnischer Sicht und aus

-

ökonomischen Gründen als auch aus Marketingüberlegungen.

Anwendungstechnisch: Eine Disc kann, praktischerweise, einem Benutzer wöchentlich, monatlich oder beispielsweise jährlich zugestellt werden. Das schließt die Überbringung von hochaktualisierter Information aus. Darüber hinaus sind leicht CD-I-Anwendungen denkbar, die Transaktionen, d. h. minimalen Text/Daten-Austausch über Kommunikation mit Dritten beinhalten. Beispiele hierfür sind: Home-Banking, Versandhaus-Bestellung, Reservierungen. Ökonomisch: Das Transportieren von Multimedia-Informationen über Netzwerke ist relativ teuer; das Transportieren von Multimedia-Informationen via Disc ist sehr ökonomisch, wenn die Editions-Periode nicht zu kurz angesetzt

wird. Das Transportieren von Text und Daten in kleinen Mengen ist über Kommunikation dagegen „ad hoc“ möglich und ökonomisch. Daraus ergeben sich für viele Anwendungen

interessante Optima, wie ein Beispiel unter dem

Abschnitt 3.1 (Tele-CD-J) zeigt.

Es kann auch leicht berechnet werden, daß ein individuelles Anschauen von

Filmen in Form vonVideo On Demand (VOD) über digitale, geschaltete Kabelnetze für viele (beinahe alle) Infrastrukturen im Vergleich mit den gängi-

108

Multimedia / CD-I

gen Marktpreisen für VCR-Kassetten bzw. Verleihgebühren zu teuer ist. Filme, die MPEG-I-kodiert auf einer oder zwei Video-CDs

(d. h. bis zu jeweils

74 min oder 148 min) vorhanden sind, lassen sich über einen Home Service „auf telefonischen Wunsch“

auch ausreichend schnell zum Kunden bringen.

Zur Erläuterung: Die Video-CD (V-CD) ist eine linear abspielbare Film-CD, da jede Video-CD

obligatorisch ein kleines CD-I-Playprogramm

enthält (sie

ist eine sogenannte Bridge Disc) und damit auf einem CD-I-Spieler mit DVExtension abspielbar ist. Marketing: Mit Hilfe des Verbundes „Disc und Kommunikation“

sind interes-

sante Informations-Verteiler-Strukturen denkbar, z.B. Kombination von „Kauf“ und „Pay per item“, Benutzung auf Zeit, Entschlüsselung für den individuellen Benutzer je nach Wunsch und Bezahlung, spezielle InformationsVerfügbarkeit für Mitglieder eines Klubs analog zu Buch-Klubs usw.

3.1

CD-I und PSTN, „Tele-CD-I“

„Tele-CD-I“ besteht aus den Basis-CD-I-Elementen -

Plattform,

-

Handbedienungsmodul,

-

TV-Anschluß

und zusätzlich einem -

Tele-CD-I-Assistant-Modul,

der im

wesentlichen

eine Standard-PSTN-

Modem-Funktion beinhaltet, typisch 2400 bit/s. Soweit die Elemente, die der Konsument kennenlernt.

Daneben wird ein spezieller Autoren-SW-Modul zur Verfügung gestellt, womit eine

-

Tele-CD-I-Disc erstellt werden kann.

Mit Tele-CD-I sind typisch zwei Verbindungsstrukturen möglich: -

Client/Server-Relation und

-

Terminal/Terminal-Relation.

Client Server-Relation (Bild 6): Diese erlaubt Anwendungen wie etwa Versandhaus-Verbindungen. Dabei enthält die Tele-CD-I-Disc: den Versandhaus-Katalog in Multimedia-Form, die

109

Fachbeiträge

Bild 6: Client/Server-Relation

Benutzeroberflächen-Routine („Zeige an & Wähle“), das CD-I-MultimediaZugriffsprogramm („Navigation through the Disc“), die Tele-CD-I-Routine und speziell ein auf die versandhausseitige Server-Programmierung abgestimmtes Service-Zugangs- und Transaktions-Programm. Da erwartungsge-

mäß die Herausgabe einer solchen Tele-CD-I-Disc unter der Verantwortung und Redaktion des Versandhauses geschehen wird, kann die Harmonisierung des Zugangs- und Transaktions-Programms auf der Disc mit dem Server-Programm vorzugsweise unter derselben Gesamtverantwortung geschehen, was eine wesentliche organisatorische Voraussetzung für die routinemäßige Erstellungs-Logistik der Tele-CD-]-Discs ist. Wie sieht das Tele-CD-I-Konzept von der Architektur her aus? Die Forderungen, die gestellt werden, sind:

-

standarddefinierte Application

Programming

Interface-(API-)Ausbrei-

tung des „Green Books“,

-

Modem- und Modem-Driver-Definition so, daß weitgehend multinationale Lösungen unter Beachtung der Telefonvorwahl, lokaler Hausanschluß-Varianten, nationaler Approbations-Verordnungen usw. möglich sind,

-

festes Format für « Benutzer-Name und Anschrift sowie

110

Multimedia / CD-I « Telefon-Nummer des Benutzers, d. h. Registrierung im Non-Volatile-RAM (NV-RAM) der Plattform, wodurch der Benutzer diese Daten nur einmal (pro Plattform und Wohn-

sitz) eingeben muß, -

vorgesehenes Format für den Austausch eines PIN-Codes z. B. innerhalb einer Bestellungs-Transaktion, womit es nichtermächtigten Personen unmöglich ist, eine Transaktion zu veranlassen.

Der wesentliche Architektur-Inhalt der Tele-CD-I ist durch die Semantik der API-Ausbreitung gegeben. Die folgenden Funktions-Klassen („Calls“) sind definiert:

-

Parameter Setting,

-

Link Set up/Terminate,

-

Control & Accounting, Buffer Management,

-

System Management.

Mit der Möglichkeit dieser API-Funktionen, nämlich ein ausgebreitetes und von der Benutzerberfläche her komfortables Tele-CD-I-Programm leicht auf einer CD-I-Disc unterzubringen, kann das Ausführen einer Tele-CD-I-Transaktion sehr benutzerfreundlich gestaltet werden. Man denke dabei vor allem

an die Einfachheit der „Zeige an & Wähle“-Funktion zusammen mit einem gut entworfenen grafischen User-Interface (GUI). Darunter (im Sinne der Systemhierarchie) ist es möglich, Emulationen

bestehender Terminal-Protokol-

le, z. B. Minitel oder Videotext, auf der Disc unterzubringen.

Die PSTN-Verbindungskosten können dadurch minimiert werden, daß -

im GUI kontinuierlich durch ein Symbol angezeigt wird, ob die Verbindung besteht,

die Verbindung bei Zeitüberschreitungen gegebenenfalls abgebrochen werden kann und die Verbindung, sobald sie wieder benötigt wird, automatisch durch das Tele-CD-I-Programm wieder aufgebaut werden kann,

und das alles ohne Erhöhung der Bedienungs-Komplexität. Soweit die Diskussion der Client/Server-Struktur mit Tele-CD-I. Die zweite genannte Struktur ist die der

Terminal/Terminal-Relation (Bild 7): 111

Fachbeiträge

CD-i

(en

Assistant

Bild 7: Terminal/Terminal-Relation

Diese erlaubt Anwendungen wie das gemeinsame Ausführen eines Zwei-Personen-Spiels über willkürliche Entfernung. Daneben sind Kombi-Relationen denkbar, wobei ein Spiel zwischen zwei Personen und einem Spiele-Server ausgeführt werden kann.

z.B.

Wichtig für Tele-CD-I ist auch, daß die jeweiligen MM-Daten lokal verfügbar sind und daß über PSTN tenverkehr, stattfinden.

nur Transaktionen, d. h. beschränkter Text- und Da-

3.2 CD-I und ISDN Tele-CD-I ist so aufgebaut, daß der Transmissionlayer unabhängig vom API

implementiert werden kann. Es wird damit einfach sein, Tele-CD-I-Discs über ISDN zu benutzen; dazu wird eine einfache Portation der Tele-CD-I-Anwendung nötig sein, wobei eine Protokoll-Emulation eingebracht wird und z.B. die Anwählnummern

geändert würden.

In der Zukunft sind ISDN-bezogene CD-I-Anwendungen zu erwarten, die von den beschränkten Multimedia-Funktionen von ISDN Gebrauch machen, wie etwa Transaktionen mit Person to Person-Videophone „Picture-In-Picture“(PIP-JBegleitung, wo direkte Assistenz oder Sozialbezug wünschenswert ist, z.B. bei Lehrgängen auf CD-I mit der Möglichkeit der besseren Sozialkon-

112

Multimedia / CD-I trolle durch einen Fernlehrer. Marktforschung auf diesem Gebiet ist jedoch noch nötig.

3.3

CD-I und Breitband-Verbindungen

Auch hier gelten -

anwendungstechnische,

-

ökonomische und

-

Marketingargumente.

Aber sprechen wir erst einmal über die Architekturvoraussetzungen. CD-I wurde konzipiert mit einer System-Extension-Möglichkeit. Diese wurde erstmalig für die „DV/MPEG-I-Bewegtbild-Video-Ausbreitung“ benutzt.

Eine weitere Entwicklung von CD-l, die in Kleinserie verfügbar ist, betrifft die Kombifunktion „DV/MPEG-I plus Tl-Anschluß“. Der TI-Anschluß wird z.B. für die Multimedia-Verbindung

über ADSL

sierbar ist. Damit ist ein Primärratenbedarf von Im

Gegensatz

zu

Lösungen

mit

diesem

benutzt, womit VOD

reali-

1,5 bis 2 Mbit/s verbunden.

beschränkten

Durchsatz

werden

Koax-Anschlüsse erwartet, die neben MPEG-I- auch MPEG-2-fähig sind, also Datenraten von 6 bis zu ca. 10 Mbit/s übertragen können. Damit sind in Zu-

kunft auch MPEG-2-Informationen über digitale Kabel-Netzwerke zu empfangen und durch CD-l zu verarbeiten bzw. zu präsentieren. Hinsichtlich der Softwarearchitektur ist zu sagen, daß für die obengenannten

Verkehrsverbindungen ein spezieller Network-File-Manager unter CD-RTOS benötigt wird, der das Managen der Transfer-Block-Längen und das Error Management ausführt. Bereits implementierte Produkte beweisen, daß z.B. für VOD-Services über Breitbandnetze die zusätzlichen API-Funktionen des „Green Book“ mit Hilfe des Kombifunktionsmoduls „DV/MPEG I plus TIAnschluß” leicht zugefügt werden können, womit auch in diesem Sinne CD-I der „Network prepared“-Philosophie genügt. Jetzt zur Diskussion der verschiedenen genannten Kriterien: Anwendungstechnisch: Im Sinne von Netzwerk-Verkehrsgrenzen (Bandbreite, Wartezeiten) kann es essentiell sein, diverse „Concurrend Tasks“ von zwei a priori verschiedenen Trägern aus ausführen zu können, nämlich von der Disc und dem Netzwerk.

Dabei können initiierende und überwachende Aufgaben besser von der Disc 113

Fachbeiträge

ausgeführt werden (wegen der essentiellen Lokalität aller Ressourcen), was architekturgemäß zum Entwurf besserer und befriedigenderer User Interfaces

führt, auch oder gerade im Falle von Error Management-Situationen. (Nachbem.: Das „Dumb Terminal-Syndrom“ tritt dann und damit der Benutzer - bleibt handlungsfähig.)

nicht auf, das Terminal

-

Ökonomie: Hier gilt dieselbe Überlegung wie unter 3.1, wobei jedoch das Breitbandnetz per Definition multimediafähig ist, mit der Maßgabe, daß ökonomische Grenz-

fälle damit jedoch sogar schneller erreicht oder überschritten werden: ein Grund mehr, die Kombination von Disc und Breitbandnetz zu favorisieren. Marketing: Hier gelten erstens dieselben Argumente wie unter 3.1. Zweitens: Breitbandnetz-Terminals werden hinsichtlich Kosten-Preis größenordnungsmäßig auf

dem Niveau von CD-I-Spielern liegen (wegen der geforderten Processing Power, dem RAM-Speicher und der Video Kodierungs- und Präsentations-Funktionen). Das bedeutet, daß die Realisierung einer Breitband-Terminal-Funktion als CD-I-Erweiterung ein wesentlich einfacherer Marketingschritt sein kann angesichts der bestehenden

und erwarteten

Population von CD-I-Spie-

lern im Markt. Außerdem denke man an die Tatsache, daß für den Benutzer die Verminderung

des

„Box

Counts“,

d.h.

der

Zahl

ähnlicher

Geräte

im

Haus, ein Beurteilungskriterium werden wird.

4 Schlußfolgerung zur Markteinführung CD-I ist eine gute Basis für Konsumenten-Terminals im Multimedia-Bereich. Tele-CD-I-Vermarktung findet auf Pilot-Niveau und für Sonderanwendungen seit einem

Jahr statt. Es wird erwartet, daß ein Durchbruch

von Tele-CD-I,

d.h. der PSTN-Vernetzung an CD-I, im Laufe der Jahre 95/96 stattfindet, und zwar in der Richtung von breiter Konsumentenakzeptanz. Erste Anwen-

dungen ergeben sich im Home Marketing-/Homeshopping- und Informationsbereich.

Offensichtlich weniger deutlich ist der Planungshorizont des Durchbruchs von digitalen Breitbandanwendungen: Die Infrastruktur-Entwicklung und die besonderen

Multimedia-Serviceinvestitionen

sind die Problemgebiete;

CD-I

kann hierbei natürlich nicht als Schrittmacher auftreten, sondern als strategischer Folger mit dem katalysierenden Effekt der breiten Verfügbarkeit kosten-

114

Multimedia / CD-I günstiger

Terminal-Funktionen

durch

vorgeplante

Plattform-Erweiterungs-

möglichkeiten („Network prepared“).

5 Abkürzungen API

Application Programming Interface

ASW

Anwendungs-SW

CD-

Compact Disc-interactive („Green Book“)

CLUT

Colour Look Up Table (Farben-Palette, optimierbar pro Bild, Bildteilbereich und über eine Klasse von Bildern)

DV

Digital Video, CD-I-MPEG-1-Bewegtbild

DYUV

Delta-YUV; differentielle Vektor-Repräsentation eines Bildelementes (bei erwarteter serieller Präsentation: bezüglich des vorhergehenden Bildelements), auf der Basis einer Helligkeits-Komponente und zweier Farbkomponenten

„Green Book“

Allgemeines CD-I-API- und Disc Format-Definition für Programm und Multimedia-Daten (Video/Standbild, Video/bewegt, Audio, Text/Daten, Grafik)

GUI HW 1/0 PC PIP

Grafisches User Interface Hardware Input/Output (= Ein/Ausgabe) Personal Computer Picture in Picture; Bildschirm-Fenster-Technik zur simultanen Präsentation von zwei MM- Informationsströmen (einer davon mit Audio- Wiedergabe möglich)

RGB

Rot, Grün, Blau

RL

Run Length

RS

RS232-kompatible 1/O-Serienschnittstelle

SSW

System-SW

SW

Software

V-CD

Video-CD („White Book“)

VOD

Video On Demand

6 Schrifttum [1]

Frank, F.H. U.: Die technische Realisierung von CD-I. Funkschau (1992), 17

[2]

Introducing CD-I/Philips IMS. Addison-Wesley Publishing, 1992, ISBN 0-201-62748-5

[3]

The CD-I Design Handbook/Philips IMS. Addison Wesley Publishing, 1992, ISBN 0-20162749-3

[4]

The CD-I Production Handbook/Philips IMS. Addison Wesley Publishing, 1992, ISBN 0201-62750-7

[5]

_ v.d. Drift, J.: CD-Matics, Tele CD-I Information for Studio’s and Producers. Amsterdam

1993

115

Fachbeiträge

Interaktives Fernsehen:

Neue Perspektiven im Netz von Telekom Von Paul Bathe und Heinrich E. Haase, Nürnberg

Dipl.-Ing. Paul Bathe, Jahrgang 1957, ist technischer Ansprechpartner „Digitales TV und Video on

Demand“ bei Philips GmbH Video Communications. Heinrich E. Haase, Jahrgang

1956,

ist Niederlassungsleiter von Philips GmbH Video Communications.

1 Einleitung Der Beitrag befaßt sich mit dem Thema des zukünftigen interaktiven Fernsehens. Ausgehend

von ersten Anwendungen,

wird das interaktive

Fernsehsy-

stem in seiner Struktur und seiner Funktion beschrieben. Systemelemente wie Video-Server, Endgeräte und deren Netzanbindungen werden vorgestellt und in Verbindung mit einer flächendeckenden Netzinfrastruktur, bezogen auf die Situation in Deutschland, diskutiert. Ebenso werden neue Möglichkeiten und

Kommunikationshilfen bei der Benutzerführung erläutert, und ein flexibles Konzept für Endgeräte wird vorgestellt, das eine systemübergreifende Anpassung neuer Dienste und Anwendungen

1.1

ermöglicht.

Anwendungen

Das interaktive Fernsehen wird eine ganze Reihe neuer Impulse in vielen Bereichen

auslösen.

Im

Unterhaltungsbereich

läßt

sich

„Video

on

Demand“

(VoD), wie das interaktive Fernsehen zum Teil auch genannt wird, mit einem „Fernsehkiosk“ mit unbegrenzten Öffnungszeiten vergleichen. Hier wird die 116

Interaktives Fernsehen

Auswahl Taste der kunft aus viduelles

des Wunschfilms vom Wohnzimmersessel aus durch Druck einer Fernbedienung vorgenommen. So kann der Endverbraucher in Zueiner nahezu unbegrenzten Zahl von aktuellen Videotiteln sein indiVideoprogramm zusammenstellen. Wartezeiten oder Antworten wie

„dieser Videofilm ist bereits verliehen oder derzeit leider vergriffen“ werden mit der Einführung von „Video on Demand“ der Vergangenheit angehören. Alle angeschlossenen Teilnehmer können gleichzeitig oder in beliebig gestaf-

felter Reihenfolge auf denselben Videofilm zugreifen. Neben dem eigentlichen Unterhaltungswert wird das interaktive Fernsehen aber auch Dinge des täglichen Lebens einfacher gestalten. So lassen sich z. B. zeitraubende Einkäufe mit dem „Videokatalog* viel bequemer gestalten als bisher. Sogar ein Spaziergang

in einer virtuellen Einkaufsstraße,

in der man

durch interaktiven Eingriff mit der Fernbedienung an interessanten Geschäften stoppen und einkaufen kann, läßt sich mit Hilfe der neuen Technologien realisieren.

Ebenso wird die Wahl des Urlaubsortes durch bildgestützte Reiseinformationen oder Reiseführer erleichtert. Dabei kann sich der Kunde zunächst mit Standbildern über den gewünschten Urlaubsort detailliert informieren und danach einen Videoclip des Urlaubsortes von einer Videodatenbank abrufen, der sogar den Blick von seinem Balkon auf das Meer wiedergeben könnte. Die anschließende Buchung der Reise ist dann gleiche Medium direkt möglich.

selbstverständlich

über das

Es sind aber auch Anwendungen im professionellen und geschäftlichen Bereich interessant. So läßt sich z.B. eine in Zeit und Aufwand ökonomische Verteilung

neuer Produktinformationen

Die Anwendungspalette

für Zwischenhändler

reicht dabei von Automobilhändlern

verwirklichen.

über Waren-

hausketten bis hin zum Bildungsbereich. Bildgestützte Informationen können auch bei der Vermittlung von Immobilien behilflich sein. Im Medizinbereich können durch direkten Zugriff auf Vi-

deodatenbanken neue Operationsverfahren und -techniken bekannt gemacht und ausgetauscht werden. Die Möglichkeiten von interaktivem Fernsehen

sind nahezu unbegrenzt und

können deshalb hier nur beispielhaft beschrieben werden.

117

Fachbeiträge 1.2

Benutzerführung

Der Erfolg einer Anwendung im interaktiven Fernsehen wird im wesentlichen durch die Art der Benutzerführung bestimmt. Je einfacher, ansprechender, interessanter und „spielerischer“ Zugriff und Bedienung einer Anwendung sind,

um so größer wird die Akzeptanz dieser Anwendung sein. Die Benutzerführung wird daher auf Erfahrungen, die bereits mit CD-I (Compact Disc-Interactive) und mit weitverbreiteten Anwendungen im PC-Bereich gemacht wur-

den, aufbauen, und sicher werden bekannte

Konzepte und

Methoden

aus

diesen Bereichen, mit denen eine ganze Reihe von Anwendern bereits vertraut sind, zur Benutzerführung im interaktiven Fernsehen weiterentwickelt. Zunächst aber stehen dem Anwender im interaktiven Fernsehen die vom Videorecorder bekannten Funktionen wie Vorlauf, Rücklauf, Standbild usw. zur Verfügung. Mit der hier angewandten digitalen Speichertechnik werden die Zugriffsfunktionen ähnlich übersichtlich, reaktionsschnell und umfangreich ablaufen, wie sie von den erfolgreichen CD-Geräten für Audiosignale bekannt sind. So ist auch die direkte Anwahl einer bestimmten Stelle im Film mög-

lich. Der Zugriff auf digitale Videodatenbanken wird bei Einführung von Video on Demand zunächst von der Datenbank zum Teilnehmer erfolgen. Interaktive Funktionen und die Kommunikation mit weiteren Teilnehmern lassen sich aber durch intelligente Editierfunktionen, die auf gemeinsame digitale Videodatenbanken angewandt werden und später auch durch Computeranimation unterstützt werden können, vornehmen. Den Anwendern können somit neben interaktiven Videospielen weitere zum Teil noch nicht erschlossene Möglichkeiten angeboten werden.

1.3

Kommunikationshilfen

Damit der Teilnehmer die zu erwartende Vielzahl der Dienste, Anwendungen

und

Programme

überhaupt

beherrschen

kann,

müssen

ihm

elektronische

Hilfsmittel zur Verfügung gestellt werden, die es ihm ermöglichen, in überschaubarer und einfacher Weise ein auf seine speziellen Interessen und Bedürfnisse hin ausgerichtetes Angebot abrufen zu können. Hierzu sind bereits verschiedene Systeme entwickelt worden. Sie reichen von einer menügesteuerten Programmführung bis hin zu neuen elektronischen Medien, mit denen dienste-, anwendungs- und netzübergreifend der individuelle Zugriff für den Anwender des interaktiven Fernsehens erfolgt.

118

Interaktives Fernsehen 1.3.1

Elektronische Programmführer

Elektronische Programmführer werden bereits zunehmend

mit der Vielzahl

der Verteildienste besonders in Amerika angeboten, wo bereits ein wesentlich

größeres Programmangebot existiert. Oft werden diese Kommunikationshilfen auch

als Navigations-Systeme

bezeichnet.

Mit dieser Bezeichnung

wird

bereits die Aufgabe einer Programmführung deutlich. Sie soll den Teilnehmer durch den „Dschungel“ von Programmangeboten führen. Die Unterstützung des Teilnehmers bei der Auswahl eines seinen Wünschen entsprechenden

Programms reicht bei diesen Systemen von einer in Kategorien sortierten Übersicht über abrufbare Zusatzinformationen (Herstellungsjahr, Schauspieler, Regisseur usw.) bis hin zu kurzen Einspielungen von besonders attrakti-

ven Filmausschnitten oder Videoclips und Trailern.

1.3.2 Telescript Die Kommunikationsplattform für ein sehr vielversprechendes neues elektronisches Verfahren bildet die von „General Magic“ entwickelte Programmiersprache Telescript. Es handelt sich hierbei um eine Programmiersprache, die speziell

für die elektronische

Anwendungen

Kommunikation

konzipiert wurde.

und

die damit

verbundenen

Sie wird in Zukunft für alle intelligenten

Kommunikationsdienste als gemeinsame Plattform eingesetzt. Dies ist zumin-

dest die Vorstellung namhafter Firmen wie Apple, AT&T, torola, NTT,

Sony sowie France Telecom

Matsushita, Mo-

(Beteiligung ist in Diskussion) und

Philips als europäischen Partner in diesem Zusammenschluß. Diese Unternehmen haben sich zusammengetan, um die Möglichkeiten einer einheitlichen objektorientierten Programmiersprache für intelligente Kommunikationsdienste aufzubauen. Der Anwender

ist dann in der Lage, unbequeme,

zeitraubende Aufgaben

an

einen sog. elektronischen Agenten zu vergeben, der z. B. im Auftrag des Teilnehmers die „elektronischen Informationsbörsen“ (Netzknoten, Schaltzentralen der Informationszentren), je nach gewünschter Konfiguration, einmalig oder fortlaufend durchsucht und so die für den Anwender wesentlichen und zutreffenden Informationen herausfiltert. Mit Telescript ist der „elektronische

Agent“ auch zur Ausführung komplexer Funktionen befähigt. Seine Möglichkeiten reichen von der Darstellung einer nach bestimmten Gesichtspunkten geordneten

Übersicht der vom

Teilnehmer bevorzugten

Programmangebote

bis hin zur selbsttätigen Abwicklung von komplexen Aufgaben und Diensten. 119

Fachbeiträge

So kann z.B. der Agent einen Programmablauf zusammenstellen, der an einem bestimmten Tag zu einer gewünschten Zeit das für den Anwender interessanteste Angebot enthält. Hierbei wählt der Agent nach anwenderspezifi-

schen Vorstellungen aus, die in einem individuellen Profil festgelegt sind, das z. B. eine Liste bevorzugter Schauspieler oder bestimmte Kategorien, wie Kultur, Unterhaltung, Sport und Nachrichten mit weiteren speziellen Auswahl-

kriterien (z. B. keine Gewalt, keine Werbung), enthält. Bei Teleshopping-Diensten ist der Agent dann auch in der Lage, im Auftrag des Teilnehmers den Kauf eines bestimmten Produkts mit der Vorgabe einer bestimmten Preisgrenze durchzuführen. Ebenso kann der Agent mit der Buchung einer Reise beauftragt werden, die zuvor durch Videos mehrerer Veranstalter und Veranstaltungsorte ausgesucht wurde und danach selbstätig vom Agent entsprechend den Komfort-, Termin- und Preisvorstellungen des Teilnehmers gebucht wird.

Hierbei werden im besonderen Maße Sicherheitsansprüche für den Teilnehmer, Netzbetreiber und Diensteanbieter sowie die Datenschutzbestimmungen

berücksichtigt. Beispielsweise läßt sich der Verfügungsrahmen und auch die Berechtigung eines Agenten begrenzen. Persönliche Daten werden nicht im Netz, sondern auf einer dem teilnehmereigenen, gegen unberechtigten Zugriff gesicherten Magnetkarte (Smart card) gespeichert.

2 Systemarchitektur

2.1 Übersicht Ein interaktives Fernsehsystem setzt sich aus einer digitalen Videodatenbank, gekoppelt mit einer Verteil- oder auch Vermittlungseinheit, aus hierarchischen Netzschnittstellen und entsprechenden Endgeräten zusammen. Mit digitalen Datenbanken

- im Computerbereich auch unter dem Begriff „Server“

bekannt - lassen sich zuvor digitalisierte und komprimierte Videosignale speichern und auf Abruf auslesen. Die Datenkompression wird nach dem MPEG-

Standard vorgenommen. Mit einem Multimedia-Decoder wird der vom Server gelieferte Datenstrom in Echtzeit in die ursprünglichen Video-, Audiound Zusatzsignale zurückgewandelt. Dem Teilnehmer wird so der Anschluß seines Fernsehers über die üblichen Schnittstellen (SCART oder UHF-Eingang Kanal 36) ermöglicht, so daß das bestehende Fernsehgerät mit vertretbaren Kosten zum „interaktiven Fernsehgerät“ aufgerüstet werden kann.

120

Interaktives Fernsehen 2.2

Funktionale Beschreibung

Bild I zeigt den funktionalen Ablauf einer Anwendung im interaktiven Fernsehen. Auf der linken Seite sind die Elemente des Videoservers dargestellt und auf der rechten Seite die Elemente, die das Endgerät für das interaktive

Fernsehen betreffen. Das Netz, das die einzelnen funktionalen Kommunikationswege gewährleistet, ist als transparentes System durch eine vertikale Linie

angedeutet. Die breitgezogenen Linien stellen die hochratigen Datenverbindungen für die MPEG-Signalströme dar. Alle anderen Linien kennzeichnen die verschiedenen Steuerungs- und Signalisierungswege. Aktive Funktionselemente sind durch Ellipsen dargestellt, während die Speicherelemente durch Rechtecke gekennzeichnet sind.

Videoserver Anwendungs

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2.

Bild 1: Funktionsablauf im „interaktiven Fernsehen”

Wie bereits erwähnt, lassen sich im interaktiven Fernsehen durch die Datenkompression nach dem MPEG-Verfahren die Programme, Anwendungen und Dienste auf digitalen Datenspeichern unterbringen. In Bild I wird dieser Speicher des Videoservers als Programmspeicher bezeichnet. Der Programmspei-

cher besteht aus Festplatten-Arrays und Zwischenspeichern. Er liefert die digitalen

MPEG-Signalströme

für die einzelnen

Anwendungen,

die für jeden

Teilnehmer individuell ausgeführt werden können. 121

Fachbeiträge

Um eine Anwendung zu starten, ist im Endgerät des interaktiven Fernsehens eine Software integriert, die den Aufbau einer Verbindung mit dem Videoserver abwickelt und den Programmführer, der ebenfalls im Programmspeicher abgelegt

ist, aktiviert.

Der

Programmführer

ist eine

hochentwickelte,

aber

sehr leicht zu bedienende Schnittstelle zwischen Teilnehmer und Videoserver, die dem Teilnehmer in einfacher und ansprechender Weise den Zugriff auf einen Dienst oder eine Anwendung ermöglicht. Die Programmführung wird durch den Inhalt der „Repertoire“- Datenbank vorgenommen. Diese Datenbank enthält die hierfür notwendigen Informationen, z. B. den Preis eines

Films, einer Anwendung oder eines Dienstes, die Namen

der Schauspieler,

der Kategorie, das Herstellungsjahr usw. Der Programmführer

ist aber auch

für die Erteilung der Berechtigung eines Teilnehmers verantwortlich. Die Berechtigung läßt sich, abhängig vom

Alter, mit einer Kundenliste, einem

per-

sönlichen Codewort oder einem PIN-Code vornehmen. Sofort nachdem der Teilnehmer die Auswahl einer bestimmten Anwendung vorgenommen hat und hierzu als berechtigt erkannt wurde, wird diese Anwendung vom Programmspeicher ausgelesen und gestartet. In der Anfangsphase des interaktiven Fernsehens wird wohl die häufigste Anwendung im Anschauen eines bestimmten Videos oder Films bestehen. Weitere Anwen-

dungen werden, wie bereits beschrieben, folgen: in Form von interaktiven Videospielen oder dem Einkaufen und Bestellen von Produkten, die in einem Videokatalog präsentiert und über ein Menü mit Hilfe der Fernbedienung an-

gewählt werden können. Die vom Anwender ausgeführten Ereignisse werden in einer weiteren Datenbank, der „statistischen“ Datenbank gesammelt. Diese Informationen werden

zusammen mit der Kundenkartei zur Ermittlung der für den Teilnehmer erbrachten Leistungen und zur Erstellung einer Rechnung herangezogen, die z. B. wöchentlich

oder monatlich

beim Teilnehmer eingeht. Die statistische

Datenbank kann aber auch zur Analyse des bevorzugten Programmangebots und zur Auswertung und Erforschung von Kundenverhalten und Marktgesichtspunkten benutzt werden.

Zu den funktionalen Einheiten eines interaktiven Fernsehens gehört auch eine menügeführte Bedienschnittstelle für den Betreiber des interaktiven Fern-

sehsystems.

Mit dieser Bedienerschnittstelle

Kundenkartei aufgenommen

können

neue

Kunden

in der

oder Berechtigungscodes eines Teilnehmers ge-

ändert werden. Darüber hinaus sind hiermit auch Einstellungen der Systemund Netzkonfiguration möglich. 122

Interaktives Fernsehen Eine ganz wesentliche Rolle kommt auch dem „Repertoire-Manager“ zu. Er übernimmt das Ergänzen von Programmen und Inhalten sowie das Löschen von Programmen und auch das Ändern von Preisen eines Programms, das

z. B. bereits länger im Angebot war und so an Attraktivität verloren hat. Eine weitere Funktion im System nehmen der Programmanwendungs- und der Programmdatenspeicher wahr. Mit den hier gespeicherten Daten können in Zusammenarbeit

mit dem

„Repertoire-Manager“

alte und

neue

Programme

im Programmspeicher in einfacher Weise verwaltet werden.

3 Videoserver

3.1 Übersicht Videoserver bestehen aus einzelnen „Discarrays“, die je nach Bedarf konfiguriert werden können. Je nach Größe und Struktur des Netzes können verschiedene Videoserver gewählt werden. Für erste Feldversuche im Netz von Telekom werden Videoserver benötigt, die eine sehr flexible Struktur besitzen und für Netze mit bis zu einigen hundert Teilnehmern (300 bis 500) ausgelegt sind. In einem Netz mittlerer Größe wird nach ersten Erfahrungen in Spitzenzeiten eine gleichzeitige Versorgung von mindestens 30 % der insgesamt am interaktiven Fernsehen beteiligten Teilnehmer gefordert. Dieser Wert gibt zusammen mit dem Beteiligungsgrad am interaktiven Fernsehen die Anzahl der vom Server gleichzeitig abzuwickelnden Datenströme an. In der Anfangsphase des interaktiven Fernsehens werden daher zunächst Server mit relativ kleiner Transferrate, die die Summe der gleichzeitig ausführbaren Datenströme angibt, ausreichen. Für eine flächendeckende Versorgung - auch bei einem kleinen oder mittleren Beteiligungsgrad der interaktiven Fernsehdienste - werden Serverkonzepte mit weitaus größeren Teilnehmerzahlen benötigt. Bisher liegen aber über die Größe und Struktur dieser Server keine gesicherten Erkenntnisse vor. Da

die Wahl der Größe und Struktur eines Videoservers in hohem Maße von der Netzstruktur

(siehe

Abschnitt 4) abhängig

ist, werden

sicher

parallel

eine

Vielzahl von Serverkonzepten entstehen. So sind auch Serverkonzepte in der Diskussion, die zur Erhöhung der Programmkapazität Bildmaterial, das nicht aktuell benötigt oder nur von wenigen Teilnehmern genutzt wird, auf Bandmaschinen auslagern und im Bedarfsfall auf den Videoserver zurückspielen. Bei diesen Verfahren muß der Kunde unter Umständen Wartezeiten in Kauf nehmen. Da die Bandüberspielungen aber mit einer um den Kompressions123

Fachbeiträge

u

Eu

SpeicherEinheit —— (100GB)

]

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8

:.\/IT

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100, F

Steuerung & Überwachung u

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\

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\

300

es

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=

u

Philips Midi Server

-

Bild 2: Blockschaltbild des Midi-Servers

faktor

höheren

Überspielgeschwindigkeit

ablaufen,

beschränken

sich

die

Wartezeiten für den Teilnehmer auf nur wenige Minuten.

3.2

Die Architektur eines Midi-Servers

Beispielhaft für verschiedene Serverkonzepte wird ein von Philips entwickelter Videoserver beschrieben. Entsprechend seiner Größe wird dieser Server als Midi-Server bezeichnet. Der Aufbau ist in Bild 2 wiedergegeben. Dieser Server besitzt in seiner Grundvariante eine 70-GByte-Datenbank, die bis zu ei-

ner Größe von 420 GByte aufrüstbar ist und damit den Zugriff von 50 bis hin zu über 200 Videofilmen

voller Länge

ermöglicht.

Das Discarray liefert ein

burstartiges Datensignal mit einer Datenrate von 1,2 Gbit/s. Dieses Signal wird von einem Zwischenspeicher aufgefangen, der das 1,2-Gbit/s-Signal in bis zu hundert einzelne kontinuierliche Datenströme umwandelt. Da nach

statistischen Gesichtspunkten nicht alle Teilnehmer gleichzeitig Zugriff zum Videoserver haben, kann die Anzahl der Teilnehmer um den Auslastungsfaktor des Dienstes erweitert werden. In einem VoD-System kleiner bis mittlerer

Größe wird etwa eine Auslastung in Spitzenzeiten von max. 25 % bis 30 % erwartet. 124

Interaktives Fernsehen Durch Einsatz einer Verteil- oder Vermittlungseinheit lassen sich die einzelnen Signalströme an die von den angeschlossenen Teilnehmern aktivierten

Verbindungen durchschalten. Hierzu wird ein SDH-„Cross Connect“-System eingesetzt,

das die digitalen Videodaten

über einen

internen

Datenbus

bei-

spielsweise an eine 2-Mbit/s-Schnittstelle zur Verteilung der teilnehmerindividuellen Datensignale heranführt. Für die Signalisierung wird jedem Teilnehmer ein l6-kbit/s-Kanal zugewiesen. Die Transferrate des Midi-Servers beträgt entsprechend der STM-1-Schnittstelle (STM-1 = Synchronous Transfer Mode level-1) 155 Mbit/s. Für größere Netze kann die Transferrate durch eine parallele Anordnung von Videoservern und STM-I-Schnittstellen angepaßt werden.

Zum Aufbau einer Verbindung wird zunächst das „Protokollhandling“ zwischen dem Endgerät beim Teilnehmer und der Steuereinheit für die Vermittlungseinrichtung und dem Videoserver vorgenommen. Kommt es zu einem erfolgreichen Verbindungsaufbau, so führt die Steuereinheit entsprechend den Signalisierungsinformationen die direkte Steuerung des Videoservers durch. Die sogenannten End to End-Funktionen laufen dann ohne zusätzliche Zeitverzögerungen und damit ohne vom Anwender wahrnehmbare

Reak-

tionszeiten ab.

Beim Verbindungsaufbau, bei der Programm- und Titelauswahl und bei der allgemeinen

Benutzerführung

liefert

die

Signalisierung

in Verbindung

mit

dem Multimedia-Decoder grafikgestütze Hinweise, die für den Teilnehmer eine einfache, ansprechende sowie zum Teil spielerische Bedienung gewährleisten. Die Benutzerführung

kann, wie beschrieben, auch durch weitere Kom-

munikationshilfen (Programmführer, Telescript) ergänzt werden. 3.3 Betrieb und Wartung Das Discarray im Midi-Server ist mit einer sogenannten RAID-3-Redundanz Array

Inexpensive

Disk

Level-3-Struktur aufgebaut.

Bei diese

Struktur wird

die 8-Bit-Information eines Datenstroms um ein neuntes Bit erweitert. Jedes Bit dieser 9-Bit-Information wird auf einer im Array angeordneten Disc gespeichert. Fällt eine beliebige Disc im Array aus, so kann mit Hilfe der zuvor hinzugefügten

Redundanz

auch weiterhin ein fehlerfreier Betrieb aufrechter-

halten werden. Das defekte Bit kann in der verbleibenden Information korrigiert werden. Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit läßt sich der Server auch mit weiteren, redundanten oder gedoppelten Einheiten aufrüsten. Des weiteren stehen umfangreiche Testprozeduren zur Verfügung. Mit einer 125

Fachbeiträge dieser Testroutinen ist es beispielsweise auch möglich, die Netzanbindungen und Endgeräte beim Teilnehmer zu überwachen. Der Systembetreiber kann

eine fortlaufende Überwachung aller Geräte oder aber eine gezielte Überwachung eines bestimmten Gerätes vornehmen.

4 Netzaspekte 4.1

Allgemeines

In Deutschland gestaltet sich die Situation der Netze für die Einführung des

interaktiven Fernsehens besonders vorteilhaft. Müssen in anderen Ländern die Betreiber enorme Summen für die Netzinfrastruktur aufbringen, die generell den weitaus größten Kostenfaktor für den Aufbau eines neuen Dienstes darstellt, so kann in Deutschland von einem CATV-Netz von Telekom ausgegangen werden, an das bereits ca. 14 Millionen Haushalte angeschlossen sind. Das Breitbandverteilnetz von Telekom ist damit weltweit das größte CATV-

Netz überhaupt. Eine Besonderheit dieses Netzes ist der erweiterte Sonderkanalbereich zwischen 300 und 446 MHz, der auch als Hyperband bezeichnet wird. Dieser Frequenzbereich war für neue Fernsehdienste vorgesehen und kann jetzt mit der Einführung eines rein digitalen Fernsehstandards zum gro-

Ben Teil für Pay-TV-Dienste und interaktive Fernsehdienste genutzt werden. Aber auch das bestehende Telefonnetz, das in seiner Struktur im Anschlußbereich noch über Jahrzehnte Bestand haben wird, kann durch neue digitale Modulationsverfahren, auf die im weiteren Text näher eingegangen wird, für interaktive

Fernsehdienste

genutzt

werden.

Eine

weitere

Besonderheit

der

Netzinfrastruktur in Deutschland sind die sog. OPAL-Netze. Vorwiegend in den neuen Bundesländern wurden bereits Glasfasernetze installiert, die für die neuen Dienste in besonderer Weise (große Bandbreite, flexible Struktur, digitale und analoge Dienste, interaktive Dienste) geeignet sind.

Ohne weitere Anpassungen der bestehenden Netze wird ein interaktives Fernsehen in Deutschland flächendeckend aber nicht zu realisieren sein. Wie im einzelnen eine flächendeckende und kostenoptimierte Netzlösung aussieht, kann derzeit aus technischer wie aus gebührenpolitischer Sicht niemand beantworten. Für das interaktive Fernsehen sind verschiedene Feldversuche ge-

plant, aus denen für das weitere Vorgehen wichtige Parameter ableitbar sein werden.

Der Netzaufbau wird aber im wesentlichen

der in Bild 3 angegebe-

nen Struktur entsprechen. Die bestehenden Netze werden hier durch einen zweiten Netzknoten (Access node 2) erweitert. Sie lassen sich daher in einen

Anschlußbereich und einen Zuführungsbereich untergliedern. 126

Interaktives Fernsehen Va

Quelle: Telekom B-ISDN oriented ‚compatible with Broadband distribution Networks: (i.e. coaxial copper network)

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At

video

5

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|Server | |Switch

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Customef

3

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|

Mget

premises

—'

Network architecture

Bild 3: Netzkonzept für das interaktive Fernsehen

4.2 4.2.1

Anschlußbereich Anschluß über Telefonleitung

Kupfernetze im Ortsbereich wurden bisher für die Übertragung analoger nie-

derfrequenter Signale ausgelegt. Zunehmend

werden

im ISDN

auch digitale

Daten- und Sprachsignale über Kupfernetze bis hin zum Teilnehmer übertra-

gen.

Digital

komprimierte

Audio-

und

Videosignale

benötigen

aber

immer

noch zu hohe Bandbreiten, um größere Streckenabschnitte ohne Zwischen-

verstärker und Entzerrer überbrücken zu können. Um dennoch digitale Signale über längere Strecken übertragen zu können, kann ein Kompromiß zwischen der benötigten Bandbreite des Digitalsignals und den bisher für das

Analogsignal geforderten Güteparametern, wie Linearität von Phase und Amplitude und Signal/Rauschverhältnis, eingegangen werden.

Dieser Kompromiß läßt sich mit mehrstufigen digitalen Modulationsverfahren (Quadratur Amplituden Modulation - QAM) oder auch mit Mehrträger-

verfahren (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - OFDM) erreichen. Für die Kupferanschlußtechnik sind zur Zeit verschiedene Verfahren im Gespräch. Für Video on Demand

te Multitone-)Verfahren

setzt sich aber immer mehr das DMT-(Discre-

für die „Asymmetrische

digitale Anschlußleitung“

127

Fachbeiträge

Asymmetric Digital Subscriber Line

Ss POT

In16 RER

2,048 MBit/s

_

A DSL

_—/

Bild 4: Anschluß über Kupfernetze (Frequenzspektrum lür ADSL)

(Asymmetric

Digital Subscriber Line - ADSL)

durch. Bei diesem Verfahren

werden dem analogen Telefonsignal, der 16-kbit/s-Signalisierungsinformation und der eigentlichen digitalen Videoinformation verschiedene Frequenzfenster zugeteilt (siehe Bild 4).

Die digitale Videoinformation wird dann in einem weiteren Schritt durch Einsatz digitaler Signalverarbeitung auf mehrere diskrete Träger aufmoduliert.

Die Übertragung der Telefon- und Signalisierungssignale erfolgt bei ADSL bi-

direktional, während die digitalen Videoinformationen unidirektional (asym-

metrisch), d. h. von der Zentrale zum Teilnehmer übertragen werden. Für die

Bereitstellung aller drei Signale wird nur ein Kupferadernpaar benötigt, wobei

bei 2,048 Mbit/s und 0,4 mm Durchmesser der Kupferadern eine Übertragungsstrecke von bis zu 4 km angestrebt wird. Die Parameter des DMT-Ver-

fahrens nach Angabe von AMATI

für den 2-Mbit/s-Signalstrom und für den

16-kbit/s-Signalisierungskanal sind in Tabelle

| angegeben.

Bei ADSL ist die benötigte Infrastruktur bereits mit dem verlegten Telefonka-

bel verfügbar. Die Installation dieser Technik beschränkt sich daher auf das

Zwischenschalten von einem sendeseitigen und einem empfangsseitigen ADSL-Modem. Sendeseitig wird das Telefonsignal wie zuvor an die Ortsver128

Interaktives Fernsehen Tabelle 1: ADSL-Parameter

Kanal

2 Mbit/s

16 kbit/s

Anzahl der Träger

244

5

Bandbreite pro Teilkanal Taktrate

4 kHz

2kHz

2,208 MHz

288 kHz

Übertragungsband

50 kHz...

Symbolrate Bits pro Teilkanal

4 kHz 0..1]

mittlung

angeschlossen,

während

1,1 MHz

[30 kHz ... S0 kHz

2 kHz 0..10

das Signalisierungssignal

und

das digitale

Videosignal der Video on Demand-Einheit zugeführt werden. Empfangsseitig werden entsprechend die drei getrennten Signale für Telefon, Signalisierung und Videodaten bereitgestellt.

4.2.2

Anschluß über CATV-Netze

Die Zuführung der individuellen MPEG-Signale ist auch über das CATVNetz (BK-Netz) möglich. Diese Lösung ist besonders dann wirtschaftlich,

wenn

fahren

auch

hier zur besseren Frequenzausnutzung digitale Modulationsvereingesetzt werden. Untersuchungen haben gezeigt, daß mit 64QAM

ca. 30 bis 40 Mbit/s in einem Standard-TV-Kanal mit 8 MHz Bandbreite untergebracht werden können. Für die Zuführung von Video on Demand in CATV-Netzen kann so rein rechnerisch pro MHz Bandbreite ein Videokanal

mit ca. 4 Mbit/s Datenrate untergebracht werden. Allein im Hyperband beste-

hender BK-Netze ließen sich im Frequenzabschnitt von 350 bis 446 MHz bis zu zwölf 8-MHz-Kanäle unterbringen. Bei einer Nutzdatenrate von ca. 32 Mbit/s pro 64QAM-Kanal werden mit Hilfe eines Transportmultiplexers 16 x 2,048 Mbit/s oder 8 x 4 Mbit/s in einen QAM-Kanal

„gemultiplext“, so

daß sich je nach Datenrate des MPEG-Signals eine Kapazität von ca. 100 bis 200 individuellen Video on Demand-Kanälen

ergibt (siehe Bild 5). Bei einer

Netzauslastung von max. ca. 30 % ließe sich dann die Versorgung von bis zu 600 Teilnehmern erreichen. Für die Übertragung

der

16-kbit/s-Signalisierungsinformation

stehen

in eini-

gen BK-Netzen bereits Rückkanäle zur Verfügung. Die Signalisierungsinformation kann aber auch mit handelsüblichen Modems über das normale Telefonnetz übertragen werden.

129

Fachbeiträge

64QAM 6

und »

2,048MBit/s 1»

I

an U

-->

X

>»

16 kBit/s

Transportmultiplexer

.

\__CATV - Netzanschluß

mopuL.

Modul. r®

Em

|

Modem

|

IE

Bild 5: Anschluß über CATV-Netze

4.3 4.3.1

Zuführungsnetze Übersicht

Für die Zuführungsnetze der neuen interaktiven Dienste findet man in der Presse oft Superlativen wie „Datenautobahnen“

oder „Super-Highways“. Tat-

sächlich müssen über diese Netze nach bisherigen Vorstellungen unvorstellbare Datenmengen geführt werden. So ist im Vergleich zum bisherigen digitalen Nettodatenstrom im ISDN für ein Telefonsignal der 32- bis 64fache Wert

für die Übertragung eines bereits nach dem MPEG-Verfahren komprimierten, digitalen Videosignals notwendig. Diese „Datenautobahnen“ werden aber erst mit zunehmendem Beteiligungsgrad der Teilnehmer an interaktiven Breit-

banddiensten an Bedeutung gewinnen. Schon heute liegen ausgereifte Konzepte und Verfahren verschiedener Zuführungsnetze vor. Zudem haben erste

Realisierungen gezeigt, daß die neuen Möglichkeiten und Vorteile dieser Net-

ze auch unter dem Aspekt einer Kostenoptimierung für bestehende Dienste bei gleichzeitiger Erprobung und wachsender

Integration neuer, interaktiver

Breitbanddienste sehr vielversprechend eingesetzt werden können.

130

Interaktives Fernsehen

4.3.2

FITL

Unter dem

Begriff FITL

- Fibre in the Loop

- werden verschiedene Glasfa-

serübertragungssysteme zusammengefaßt, die schiedlicher Netzebenen zur Verfügung stehen. Bei FTTH

- Fibre to the home

für

die

Verbindung

unter-

- wird die Glasfaser direkt bis ins Haus ge-

führt, bei FTTO - Fibre to the Office - wird die Glasfaserverbindung für kleinere Nebenstellen

im Geschäftsbereich

eingesetzt und bei FTTC

- Fibre to

the Curb - wird die Glasfaser bis zum Bürgersteig geführt. Zur weiteren Signalverteilung werden die bestehenden Koax- und Kupferleitungen verwendet. Diese Variante ist auch für das interaktive Fernsehen von großer Bedeutung. Mit FITL sind Zuführungsstrecken von bis zu 30 km möglich, zudem

decken FITL-Netze Bandbreiten bis zu 860 MHz ab. Für ein interaktives Fernsehnetz werden daher Konzepte erarbeitet, die zur Stützung der KoaxNetze eine Glasfaserverbindung bis zum letzten aktiven Verstärker (C-Verstärker) vorsehen. Diese Glasfaser/Koax-Netzstruktur wird als „hybride Netzstruktur“ bezeichnet und stellt eine relativ kostengünstige Variante für interaktive Fernsehnetze dar. Die Kapazität der Glasfaserstrecke kann bei Verwendung der bereits beschriebenen digitalen QAM-Modulationsverfahren auf über 500 x 4-Mbit/s- bzw. auf über 1000 x 2-Mbit/s-Kanäle ausgebaut werden. Bei größeren Netzausbaustufen des interaktiven Fernsehens wird dann nicht,

wie bisher üblich, jedem Teilnehmer ein eigener Kanal oder eine separate Leitung zur Verfügung gestellt, sondern es werden die individuellen Signalverbindungen durch Punkt-zu-Multipunkt-Verbindungen geschaltet. Bei diesem Verfahren erfolgt der Zugriff auf einen teilnehmerindividuellen Datenstrom im digitalen Empfangsgerät des Teilnehmers. Die Signalströme des interaktiven Fernsehens werden daher verschlüsselt gesendet und nur den berechtigten Teilnehmern durch Frequenz- und Kanalzuweisung gänglich gemacht.

im Multiplexrahmen

zu-

Die Netzinfrastrukturkosten reduzieren sich daher bei größeren Netzstrukturen um den Beteiligungsgrad eines Dienstes und um den max. geforderten Auslastungsfaktor eines Netzes. Für das interaktive Fernsehen würden daher

bei einem Beteiligungsgrad von z. B. 40 % und einem Auslastungsfaktor von z.B. 25 % nur ca. 10 % der bei einer starren Zuordnung erforderlichen Über-

tragungskapazität benötigt.

131

Fachbeiträge 4.3.3

ATM-Netzkonzept

Eine weitere, auch in Verbindung mit den bereits beschriebenen Netzstruktu-

ren anwendbare Methode zum Aufbau eines wirtschaftlichen und flexiblen interaktiven Fernsehnetzes, die auch unter dem Gesichtspunkt eines flächendeckenden Netzausbaus Vorteile bringt, stellt die ATM-Technologie dar. ATM steht für „Asynchronous Transfer Mode“ und bietet nicht nur für die Signalzuführung günstige Eigenschaften. ATM garantiert die Unabhängigkeit

der Dienste und Anwendungen von der physikalischen Struktur eines digitalen Übertragungssystems. Bei ATM wird die Information in fest strukturierte Zellen verpackt. Ausgestattet mit einer „Header“-Information, suchen sich

die Zellen selbsttätig ihren Weg durch das Netz zur Anschlußeinheit des Teilnehmers. Hierdurch ist es möglich, alle Arten einer Verbindung für Kommu-

nikationsdienste

abzuwickeln.

schränkt permanente

Multipunkt-Verbindungen Konferenzdienste

und

Es

Verbindungen

in beiden

lassen

sich

sowohl

permanete,

als auch Punkt-zu-Punkt- und

Richtungen

Individualdienste

können

aufbauen.

einge-

Punkt-zu-

Verteildienste,

so vermittelt

werden.

Im

Vergleich zu bestehenden Verfahren ist es mit der ATM-Zellstruktur möglich, eine beliebige Datenrate bereitzustellen, die von wenigen Bits/s bis fast hin zur maximalen physikalischen Datenrate eines Netzes reichen kann. In einigen Anwendungsfällen ist sogar eine Überschreitung der physikalischen Da-

tenrate erlaubt. Bei ATM sind Mechanismen enthalten, die den Verlust von Zellen oder Paketen unter bestimmten Umständen zulassen. Mit ATM kann so die Statistik einer Signalquelle ausgenutzt werden. Für das Zuführungsneiz ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß neben dem Beteiligungsgrad und Auslastungsfaktor eine weitere Einsparung der Datenkapazität im Zuführungsnetz berücksichtigt werden kann. Bezogen auf das interaktive Fernsehen heißt das, daß in Kommunikationspausen,

bei Aufruf von Grafiken oder bei der Wahl

einer geringeren Bildqualität weitere Kapazitäten im Zuführungsnetz eingespart werden können, die bei größeren Ausbaustufen zu erheblichen Kosteneinsparungen beitragen. In Zusammenhang mit ATM wird als physikalisches Transportmedium das weltweit standardisierte SDH (Synchronous Digital Hierarchy) eingesetzt, in dem Datenraten von 1,5 Mbit/s bzw. 2 Mbit/s bis hin zu einigen Gbit/s definiert sind. Mit sog. Medienadaptern lassen sich aber auch Anpassungen an bestehende PDH- (Plesiochronous Digital Hierarchy-)Netze (34/140 Mbit/s) vornehmen und so die ATM-Vorteile auch in diesen Netzen nutzen. Wie eine ATM-Netzstruktur für den Zuführungs- und

Anschlußbereich aussehen könnte, zeigt Bild 6.

132

Interaktives Fernsehen

Anschlußbereich

|

Access Node 2 Coax

Access Node 2

QAM ke.

D|

D|

ID|

ADSL/HDSL I > C-Verstärker sa

>|

C-Verstärker

Bild 6: Struktur für Zuführungsnetze

5 5.1

Endgeräte Signalpfad

Die Funktionsblöcke eines Multimedia-Decoders zeigt Bild 7. Da ist zunächst die Schnittstelle für das digitale MPEG-Signal, die den Anschluß an das ADSL-Modem oder den Zugang zum CATV-Netz (64QAM-Demodulator)

ermöglicht. Die digitalen Daten gelangen zum MPEG-Demultiplexer, der Video-, Audio- und Datenpakete an die entsprechenden Funktionsblöcke verteilt. Die digitalen Videoinformationen werden vom MPEG-Decoder in analoge

Signale

decodiert.

Im

Falle

einer

16:9-Bildübertragung

können

je nach

Fernsehgerät 16:9- oder auch 4:3-Bildsignale dargestellt werden. Bei dem 4:3Bild wird mit Hilfe von

„Panning Vektoren“

der „wichtigste“

Bildausschnitt

definiert und in dem 4:3-Fernsehgerät dargestellt. Audio-Datenpakete können entsprechend dem MPEG-Layer-I- oder auch dem MPEG-Layer-Il-Format decodiert werden. Bevor die decodierten Video- und Audiosignale von einem PAL-Encoder in ein normiertes PAL-Signal umgewandelt werden, können dem eigentlichen Videosignal auch Grafiken überlagert werden (On Screen Display). Die Grafiken werden vom Steuerungspfad generiert und aufbereitet. Der Aufruf zur Einblendung der Grafiken kann direkt über die Signalisierung

oder aber durch die gerätespezifische Benutzerführung erfolgen. 133

Fachbeiträge

5.2 Steuerungspfad Die Zentraleinheit des Steuerungspfads bildet der Mikroprozessor. Er steuert die Signalisierungsschnittstelle, den Grafikprozessor und evtl. weitere Einheiten, z.B. eine PC-Schnittstelle oder - bei Einspeisung ins CATV-Netz zur Kennung der Teilnehmerberechtigung oder der persönlichen Benutzerführung durch Telescript - auch ein Lesegerät für Magnetkarten (Stichwort:

Smart Card). Zur bequemen

Benutzerführung werden dem Mikroprozessor

Signale von einem Infrarotempfänger zugeführt. Mit Hilfe einer Infrarotfern-

bedienung kann so die Menüführung des Multimedia-Decoders, die Auswahl der Videotitel und Programme und die Steuerung der „End to End“-Funktionen vorgenommen werden. 5.3

Softwarekonzept

Damit auch Anwendungen, die erst im nächsten Schritt des interaktiven Fernsehens angeboten werden, mit demselben Decoder verarbeitet werden

können, muß der Multimedia-Decoder mit einer flexiblen und offenen Software-Architektur ausgestattet werden. Außerdem ist es das ureigene Interesse der Programm- und Diensteanbieter, ihre Dienstleistungen system- und netzübergreifend anzubieten, um so möglichst viele Interessenten und Kunden zu

gewinnen. Um diese Forderung erfüllen zu können, wird im Multimedia-Decoder ein sogenanntes API - Application Programmer Interface - definiert. Die Struktur, auf die das API aufbaut, ist in Bild 7 dargestellt. Den

Kern die-

ser Struktur bildet das OS/9-Betriebssystem von Microware. Mit diesem Betriebssystem

werden

Basisfunktionen

wie

Prozessor-Management,

Prozeß-

Verwaltung, -Kommunikation und -Ablauf sowie die Speicherverwaltung aus-

geführt. Die Schnittstelle für die Ein- und Ausgabefunktionen der Hardware zum „File Manager“ erfolgt über verschiedene „Device“-Treiber. Der Multimedia-Decoder besitzt hierzu „Device“*-Treiber für die MPEG-Schnittstelle, für die serielle Schnittstelle der Signalisierung, für eine Schnittstelle zur Infrarot-Fernbedienung und für die Grafik. Der „File Manager“ entspricht im wesentlichen dem File Manager des OS/9-Systems. Bezogen auf den Decoder des interaktiven Fernsehens, wird jeweils ein MPEG-File-Manager zur Abwicklung der MPEG-Audio/Video-Decodierung, zur Steuerung der Schnitt-

stelle, zur Signalisierung und zur Benutzerführung und Kommunikation benötigt. Damit bereits bestehende „CD-I“-Anwendungen ausgeführt werden können, ist ebenso ein File Manager zur Nachbildung der Compact Disc FileStruktur integriert. Kundenspezifische Daten, die der Server zur Abwicklung bestimmter Anwen-

134

Interaktives Fernsehen

(

N SCART

I) Netz -

_ MPEG

‚MPEG

‚ Schnittst. J/ Demun DV

PAL

"Decoder|

Encoder

| Grafik|

Speicher

Prozessor

Tu

Erweiterung. +

M

5

ı

hni

|

hr ich Speicher

Infrarot-

| Smart Card Schnittst.

Spannungs-

L s versorgung

Bu

\_ Multimedia-Decoder

)

Bild 7: Blockschaltbild des Multimedia-Decoders

dungen

und

zur

Erkennung

der

Berechtigung

eines

Teilnehmers

benötigt,

sind im Block, der mit Multimedia Client Support bezeichnet ist, abgelegt. Das API ist in dieser Struktur an oberster Stelle angeordnet und wird von den darunterliegenden Blöcken unterstützt. Das API stellt den festen Bestandteil einer ausführbaren Software dar (Bild 8). Vom Multimedia-Decoder selbst

wird nur eine „Startup-Routine“ unterstützt. Alle anderen Anwendungen werden über das API gesteuert. Der Multimedia-Decoder besitzt daher einen Mechanismus, um die Anwendungs-Software (API) über das Netz auf den Deco-

der

herunterzuladen.

Mit

dieser

„Software-Download“-Funktion

beschriebenen Software- und Hardware-Struktur wird eine vom abhängige Anwendungs- und Diensteplattform sichergestellt.

und

der

Decoder un-

6 Zusammenfassung Aus technischer Sicht, so ist die Meinung vieler Experten, sind die Anforde-

rungen für ein interaktives Fernsehen zu lösen. Zwar sind noch viele Detailfragen offen, müssen verschiedene Konzepte auf ihre Wirtschaftlichkeit und

Machbarkeit hin geprüft werden, sind geplante Vorhaben und Aufwandsschätzung

den geplanten

neu zu überdenken,

Feldversuchen

hinsichtlich Zeit-

müssen neue Erkenntnisse aus

ausgewertet und in weitere Vorhaben

einge135

Fachbeiträge

Application

Programmer

Multimedia

Client

05/9

Interface

Support

File

Manager

Kern

Device

Driver

Hardware

Bild 8: Struktur und Plattform für die Anwendersoftware

bracht werden, doch die Konzepte liegen vor, und einer technischen Realisierung steht nichts mehr im Wege. Weitaus größere Hürden müssen Programmanbieter, Fernsehanstalten und Aufsichtsorgane nehmen, damit der Übergang vom klassischen Verteilfernsehen zum interaktiven Fernsehen vollzogen werden kann. Hier spielen Gebührenfragen und eine unübersehbare Zahl von rechtlichen Fragen, die von der Definition eines interaktiven Fernsehdienstes

bis hin zur Klärung der Frage nach den Rechten eines durch das interaktive Fernsehen veränderbaren Bildmaterials reichen, eine große Rolle. Die Kundenakzeptanz der neuen interaktiven Dienste ist ein Unsicherheitsfaktor, der erst in Feldversuchen genauer ausgewertet werden kann. Erst dann lassen sich auch offene Fragen, die die zukünftige Wahl des bevorzugten Endgerätes (Fernsehgerät oder PC) betreffen, beantworten.

Ein wesentlicher Vorteil wird in der Bewegtbildunterstützung der Dienste in bekannter PAL-Qualität oder besser gesehen. Bisherige, nicht bildgestützte Verfahren lassen den Zugang zu den gewünschten Informationen nur mühsarn oder mit großem Zeitaufwand zu. Ein Großteil der Einahmen wird deshalb auch aus bereits bestehenden Diensten zugunsten des interaktiven Fernsehens kommen. Ebenso sind Verlagerungen von Gebühreneinnahmen aus dem bisherigen Telefongeschäft mit Auskunftssystemen zu erwarten.

136

Interaktives Fernsehen

Wird Telekom bestehende Verteilnetze durch neue Techniken und damit attraktivere Anwendungen und Dienste aufrüsten, so können die zu erwartenden Entwicklungen im Dienstebereich genutzt und neue Märkte und Einahmequellen erschlossen werden. Das interaktive Fernsehen bietet hierfür eine große Chance.

ftp

137

Fachbeiträge

Digitales Fernsehen Die Verteilung über Satellit, Kabel und terrestrische Sendernetze Von Dietmar Biere, Bad Salzdetfurth

Dr.-Ing. Dietmar Biere, Jahrgang

1954,

ist Leiter des Produktmarketings bei der Fa. FUBA Hans Colbe & Co.

1 Der europäische Weg zum digitalen Fernsehen Mit der Einführung des digitalen Fernsehens in Europa 1995 wird ein neues Fernsehzeitalter beginnen. Bei der Verarbeitung und Übertragung von Videound Audiosignalen wird es sich um ein volldigitales Verfahren handeln. Mit der neuen Technik läßt sich eine große Programmvielfalt mit hohen Signalansprüchen direkt bis zum Teilnehmer übertragen, ohne daß unterwegs auf der Übertragungsstrecke Qualitätseinbußen auftreten. Das gilt in gleicher Weise

sowohl für die Übertragung über Kabel und Satellit als auch für terrestrische Sendernetze. In diesem Beitrag werden die Systemstandards und die dazu notwendigen Techniken für die drei Verteilvarianten vorgestellt. Seitdem im Jahre

1962 das Farbfernsehen

eingeführt wurde, ist an den drei

wichtigsten TV-Normen PAL, SECAM und NTSC nichts Wesentliches mehr verändert worden. Die europäische Initiative MAC (Multiplexed Analog Components) Verfahren

versuchte,

die meisten

Nachteile

dieser veralteten

analogen

- Cross-Luminanz und Cross-Color - zu beseitigen, und D2-MAC

verbesserte auch den Ton erheblich durch digitale Übertragungstechnik. Das der Norm zugrunde liegende Verfahren ist das wohlbekannte D2-MAC. Heute muß man jedoch feststellen, daß weder D2-MAC noch HDMAC - ein weiterentwickeltes Verfahren für das hochauflösende Fernsehen - erfolgreich eingeführt werden konnten, da es inzwischen entscheidende Fortschritte in der digitalen Video-Kompression gegeben hatte. Es ist mittlerweile sicher, daß

138

Digitales Fernsehen sich weder D2-MAC

noch HDMAC

zu einer europaweiten

Norm

durchset-

zen werden. Die Situation läßt sich mit vier Worten beschreiben: „The World Goes Digital“. Die Nachteile von D2-MAC im Vergleich zu volldigitalen Verfahren sind seine große Kanalbandbreite sowie die Abhängigkeit seiner Signalqualität vom Übertragungsweg. In einem 8-MHz-Kanal lassen sich bis zu vier Digitalkanäle in Studioqualität nach CCIR 601 unterbringen, die dann

fehlerfrei unmittelbar bis zum Teilnehmerendgerät übertragen werden können. Zu diesem Zweck wird das Video- und Audiosignal nach der MPEG-2Norm komprimiert und nach einem neuen Verfahren über Kabel und Satellit übertragen.

Es können sogar bis zu zehn solcher Kanäle in einer Bandbreite

von 8 MHz

übertragen werden, wenn man bereit ist, dafür einen mäßigen

Rückgang der Signalqualität in Kauf zu nehmen. Man erreicht trotzdem die Qualität, die gegenwärtig von PAL bekannt ist, allerdings ohne Cross-Lumi-

nanz- und Cross-Color-Störungen. Diese bedeutenden Vorteile der digitalen Kompression und Übertragungstechnik werden auf breiter Front, bis hin zu den Studio-Anwendungen, den Übertragungswegen und den Teilnehmerendgeräten, die bisher bekannte „Welt des Fernsehens“ vollständig verändern. Der Schlüssel zu diesen Veränderungen ist die digitale Videokompression.

1.1

Digitale Aufbereitung auf allen drei Übertragungswegen: Satellit, Kabel

und terrestrisch

Bild 1 zeigt das künftige Szenario „Digitales Fernsehen“ auf allen drei Übertragungswegen.

Im Studio werden Audio- und Videosignale digitalisiert und komprimiert. Zu-

sarnmen mit anderen Begleitdaten wird daraus dann ein Multiplexsignal gebildet. Dieser Multiplex-Datenstrom - der MPEG-Transportdatenstrom - wird fehlerschutzcodiert, QPSK-moduliert und über Satellit verteilt. Das SAT-Si-

gnal kann direkt mit einer SAT-Empfangsanlage empfangen oder in eine Kabelkopfstelle eingespeist werden. Im letzteren Falle wird es demoduliert und

für die Kabelstrecke QAM-remoduliert. Der Empfang dieses QAM-Signals erfordert einen speziellen Kabel-Tuner. Ebenso könnte das QAM-Signal auch terrestrisch ausgestrahlt werden.

Wenn in der Kabelkopfstelle der Informationsinhalt des Multiplex verändert werden soll, benötigt man zusätzlich einen intelligenten Multiplexer. Mit einer solchen Zusatzeinrichtung kann dann unter Verwendung des Rückkanals im Kabelnetz interaktives Fernsehen angeboten werden. 139

Fachbeiträge

Quelkoder

Innerer, äußerer FEC Verschlüsselung

Datenrate Anzahl von Programmen

OPSK Mod,

"Kaber-

Kopfstatlon“

Terrestrische Vertallung

Elnspefsung

System Manage-

ment

Bild 1: Verteilung von digitalen Fernsehsignalen

1.2 Digitales Fernsehen in Europa Bereits in einer frühen Phase der MPEG-2-Entwicklung unter dem Dach der

ISO hat das deutsche Bundesministerium für Post und Telekommunikation (BMPT)

Vertreter

aus

der Industrie,

von

Programmanbietern,

Ministerien

und Netzbetreibern aus ganz Europa zusammengebracht, um den Grundstein für das europäische digitale Fernsehen zu legen. Unter

dem

Namen

„European

Launching

Group“

wuchs

diese

Gruppe

schnell zu einer wichtigen Institution heran. Sie arbeitet Hand in Hand mit anderen Normungsorganisationen wie ISO, ETSI und CENELEC. Das ge-

meinsame Ziel ist, das digitale Fernsehen so schnell wie möglich einzuführen. Dabei war es natürlich von herausragender Wichtigkeit, sich der Mitarbeit 140

Digitales Fernsehen der führenden europäischen Unternehmen Ministerien zu vergewissern. Nach

der Branche, Netzbetreiber und

eineinhalbjährigen Vorgesprächen

schließlich das DVB-Projekt auf den Weg gebracht. Rund

wurde

150 Organisationen

aus ganz Europa unterzeichneten bisher ein Memorandum of Understanding und arbeiten in dem Projekt Digital Video Broadcasting (DVB) zusammen. Die Struktur dieses Projekts geht aus Bild 2 hervor. Das DVB-Projekt wird für die drei Übertragungswege, die in diesem Beitrag angesprochen werden, einen europäischen Entwurf für einen Telekommunikations-Standard (ETS) vorlegen. Ein Normungsvorschlag für die SAT-Ver-

teilung wurde bereits erarbeitet. Ein entsprechender Entwurf für die Kabelübertragung ist ebenfalls vor kurzem verabschiedet worden. Für die terrestrische Verteilung sind noch erhebliche Vorarbeiten erforderlich. Daher

kann ein Entwurf für ein Übertragungsverfahren voraussichtlich frühestens 1997 erwartet werden. Im Lenkungsausschuß sind Mitglieder aus allen vier Interessengruppen vertreten. Er sammelt die Vorschläge der einzelnen Arbeit-

sgruppen, bringt sie zur Abstimmung und leitet die mehrheitlich genehmigten Vorschläge an ETSI

zur endgültigen Standardisierung weiter. Man

kann mit

ziemlicher Sicherheit davon ausgehen, daß diese Vorschläge ohne wesentliche Einwände durch die nachfolgenden Gremien den Status eines ETS erhalten werden.

Zum

DVB-Projekt gehören vier Hauptgruppen.

„Technical

Module“

unter

der Leitung

von

Die größte Gruppe

Professor

Reimers,

TU

ist das Braun-

schweig, mit mehreren Untergruppen, die im Laufe des Projekts ständig erweitert wurden.

Die Arbeitsgruppen -

Modulation und Kanalcodierung für SAT-Verteilung,

-

Modulation und Kanalcodierung für Kabel-Verteilung, Service-Information, Conditional Access

und

weitere untersuchen

Verfahren

für Video- und Audiocodierung

für alle

Qualitätsstufen einschließlich HDTV, die Multiplex-Struktur für Video, Audio und Daten, Kanalcodierungs- und Modulationsverfahren für SAT- und Kabel-Verteilung

sowie für terrestrische Abstrahlung,

Verarbeitung

der Ser-

vice-Informationen, Conditional Access, Scrambling-Verfahren und Schnittstellen.

Zusätzlich zum „Technical Module“ bestehen drei weitere Hauptgruppen: 141

DVB Steering Board P. Kahl MPT/D

—

.

adeıyaqydey

Imyanspolosg-gAqA :T PId

Hl

DVB General Assembly P. Kahl MPT/D

AHG* Budgat

G. Waters EBLICH

AHG“* Rules ol Procedure B. Callin Canal+/F

l

AHG* Publicity/ Communicatons H. Stein Nokis/CH

DVB Terrestrial Commercial Module P. Levrier TDF/F

+3

AHG* User

Requirements

A. Bagat TDFIF

SRG’ Aue.

" ride BBCAU

AnG*

Transiton

Scenarios P.Meunlor TCE/F|

SAG* Torrostria

DVP Sumoruung IDEE

DVB Technical Module

DVB Commercial Satellite/Cable Module

U. Reimers TUB/D

AHG*

|

A

m

A

Commonality with

TM Report |_P. Malberg TCsw

r

J. Forrest NTU/UK

Gebie Sysloms L. Stenger DBPIO

i SAG*1“ Service|

;

G. MÖLIATD

; |sAG°2. Satellite,

Modulali M. Cominei i

ne kor

SAG’3 AGs

C. Ehzroih ACT/B T. Peak Philps NL

AHG* Regulation Aspecıs S. Tempe DTWUJK

AHG" Conditional Aceress E. Labr CECB

ER ak

N uöpleing . Mani a

AHG* Intellectuel Property Rights

Dic SAG* . Digital

i Gili es T TCEIF D. . Gilies

SAG’ . Code ot [| |S AG Ascai jeceiven

Perctice MPEG: .2 NTLUK

Interlaces F. Vreoswik se

Conditional

Acces SG

. Crosslay

DIGISMATV Euro-Image Ad-Hoc Group on Tests

C. Scal DBTD

*SAG-Special Rapporteurs Group

AHG-Ad-Hoc Group *1eenlarged V3/SI "2 enlarged V4-MOD-B

"3 enlarged V4-MOD-A

Digitales Fernsehen Das „Commercial Module Satellite/Cable“* kümmert sich um Grundsatzfragen bezüglich der erfolgreichen Markteinführung und hat speziell die Anforderungen an die Teilnehmerendgeräte für SAT- und Kabelempfang erarbeitet. Das „Commercial Terrestrial Module“ verfolgt ganz ähnliche Zielsetzungen. Die Einführung des digitalen Fernsehens beginnt mit Pay-TV. Ein einheitliches Conditional Access- und Scrambling-Verfahren ist daher unabdingbar.

Gewöhnlich dauert die Schaffung von Standards solcher Tragweite sehr viel länger. Die schnelle und effiziente Zusammenarbeit aller Beteiligten sorgt dafür, daß die Zeitvorgabe für die Veröffentlichung des ETS-Standards eingehal-

ten werden kann. 1.3 Zeitvorgaben und Empfangsvoraussetzungen Die Zeitvorgabe für die Fertigstellung der ETS-Standards ist der Zeitpunkt des Sendebeginns des digitalen Fernsehens. Einer der führenden Sat-Betreiber hat die Aufnahme des DVB-Betriebs für 1995 angekündigt. Parallel dazu sollen die gleichen Programme auch über Kabel zur Verfügung stehen. Sie werden in das Hyperband der BK-Netze der deutschen Telekom eingespeist. Dadurch werden neue Endgeräte erforderlich, sogenannte IRDs (Integrated Receiver Demodulator). Die wichtigsten Merkmale dieser Geräte werden in einem weiteren Abschnitt beschrieben.

2 Das MPEG-2-System 2.1

Digitalisierung, Kompression und Multiplexbildung

Mit MPEG-2

hat die ISO in fünfjähriger, bemerkenswerter Zusammenarbeit

das wichtige

Normenwerk

MPEG-2

(ISO

13818),

den

neuen

international

verbindlichen Standard für digitales TV, geschaffen. MPEG, Kürzel für Moving Picture Experts Group, wurde ursprünglich gegründet, um eine Vorschrift für interaktive Multimedia-Anwendungen auf CD-ROM zu erstellen. Der

folgende

pression

Abschnitt

sowie

der

beschreibt

Übertragung

die Abläufe

der Video- und

(Kanalcodierung

und

Audiokom-

Modulation).

Die

grundlegenden Verfahren dabei sind folgende: 1. Digitalisierung eines analogen Eingangssignals, 2. Kompression,

3. Bildung eines PES (Packetized Elementary Stream), 143

Fachbeiträge

4. Bildung des Multiplex und der Transportpakete, 5. Verschlüsselung, 6. Kanalcodierung, 7. Modulation. In den folgenden Unterabschnitten werden die Schritte | bis 7 im einzelnen näher erläutert. Bild 3 zeigt den gesamten Ablauf der Übertragung.

Anal Ja

>]

digitalisieren

|

komprimieren] PES Erzeugung

Multiplenahldın 3

>

p—>|

. verwürfeln

Forward Error Correclion

Modulation

Digital in

Bild 3: Signalfluß im Systern

Video

Analogin

Audio komprimieren

Digitatın |

.eder.. „|

Video/Audio Daten

paketieren i transporlieren

--— _

verwürfein »-|

mulliplexen p

[Ttink „I TDM

Fec

m

modulieren

aPsK

TOM III

ransar PES

Bild 4: Digitalisierung

2.1.1

Video- und Audiodigitalisierung und -kompression

Digitalisierung: Zunächst werden die analogen Eingangssignale digitalisiert (Bild 4). Durch die Kompression wird die digitale Datenrate um einen ganz erheblichen An-

teil verringert, wobei aber die ursprüngliche Qualität der Video- und Audiosignale, je nachdem, wie hoch der Reduktionsfaktor gewählt wird, erhalten bleibt. Die vertikale Austastlücke (VBI) wird vom Videosignal getrennt, digitalisiert

und zu einem separaten Elementardatenstrom formatiert.

144

Digitales Fernsehen Analoge

Audioanteile

werden

abgetastet,

PCM-codiert

und

danach

kompri-

miert. Videokompression:

Die MPEG-2-Norm wurde international von der ISO als Weltstandard verabschiedet und wird in Europa ohne Einschränkungen akzeptiert. An dieser Stel-

le sollen die wesentlichen Kompressionsverfahren kurz beschrieben werden: Video

digitalisieren

Analog [Audio IN

Digital IN

Video/Audio

Dalen

n

p

„.oder.. „|

--

—

__

p 1 ransporlieren

verwürfeln >|

T-Link TDM

FEC

>

Em

modulieren

p multiplexen

aPsK

>

Tranan PES

Bild 5: Kompression

-

Intraframe DCT Transformation;

-

Ausnutzung visueller Modelle;

-

Farbraum-Transformation;

-

Unterdrückung hoher Ortsfrequenzen (Quantisierung);

-

Interframe Bewegungsschätzung;

-

Prädiktion;

-

DCT-Transformation des Prädiktionsfehlers;

-

Interpolation (forward and backward prediction B-frames);

-

Huffman-Coding (VLC).

Zur

effektiven

Codierung

und

Datenübertragung

besitzt

MPEG-2

eine ge-

schichtete Übertragungsstruktur: -

Sequenz/Gruppe von Bildern;

-

Bild/primäre Codiereinheit;

-

Slice-16 Pixels H x Pixels W (Anzahl der Pixel pro Zeile) (Resynchronisierungseinheit zur Fehlerkorrektur);

-

Macro Block 16 x 16 Pixels (Bewegungs-Kompensationseinheit, Bewegungsvektoren);

-

Block 8 x 8 Pixels (DCT-Einheit). 145

Fachbeiträge

kodierte

Daten

Bild 6: Blockschaltbild Encoder

Bild 6 zeigt ein Blockschaltbild

operationen dargestellt sind.

Die Bildqualität in Abhängigkeit Bild 7 dargestellt.

des Coders,

von

der

in dem

Datenrate

die erwähnten

ist im

Codier-

Diagramm

in

Der Videokompressor übernimmt den Videodatenstrom mit 216 Mbit/s nach CCIR 656 und gibt einen erheblich verlangsamten Datenstrom im Format MPEG-2

mit einer Rate zwischen

| und

15 Mbit/s ab, der die komprimierte

Videoinformation enthält. Die Videokompression erfolgt nach dem MPEG-2Standard. Die Codierung beruht auf den Differenzen zwischen benachbarten

Bildern.

Unabhängige und nur unwesentlich komprimierte Intraframe-Bilder (Frames)

werden beim Codierstart und beim Szenenwechsel verwendet. Sie werden periodisch eingefügt, um den Prädiktionsprozeß wieder aufzufrischen. Die prädiktive (P-Frames) und die bidirektionale (B-Frames) Codierung werden grundsätzlich während der gesamten Übertragung angewendet. P- und B-Fra-

mes liegen jeweils zwischen den I-Frames. 146

Digitales Fernsehen

CEIR 601

. CCIR Resolulion

BelaCam

SVHS SIF Resolution VHS

l

l

l

l

l

l

2 Mbps

4 Mbps

6 Mbps

8 Mbps

10 Mbps

12 Mbps

Bild 7: Bildqualität in Abhängigkeit von der Datenrate

Die prädiktive „P-Rahmen“-Codierung nimmt jeweils auf das vorlaufende Bild Bezug und erzielt ein erhebliches Maß an Kompression. Die bidirektionale Codierung verwendet das jeweils voraus- und nacheilende

Bild zur Prädiktion und ermöglicht einen weiteren Kompressionsgewinn. Das ist einer der wesentlichen Vorteile von MPEG-2 mit B-Rahmen-Verarbeitung (Bild 8).

PEEEERE

Do

Au

IAAAVYAAAVAA ANY Bild 8: MPEG

2 mit B-Rahmen

147

Fachbeiträge Die Codierraten sind ebenfalls sehr stark abhängig vom Programmaterial so-

wie von der Frage, ob die Codierung in Echtzeit oder off line in einem Studio erfolgt. Programmaterial mit hohem Bewegungsanteil, wie etwa eine Sportveranstaltung, in der sich die Akteure recht schnell bewegen, verlangt eine höhere Datenrate. Spielfilme haben dagegen mehr statische Szenen und einen eher ruhigen Hintergrund und benötigen eine weitaus geringere Datenrate. Weitere

Informationen

zum

Thema

„Bildcodierung“

sind u. a. auch

trag von Peter List im „taschenbuch der telekom praxis“, Ausgabe halten.

im Bei-

1992, ent-

Audiokompression: Nachfolgend wird der Standard für die Audio-Übertragung unter MPEG

kurz

skizziert. Abtastraten

48; 44,1; 32; 24; 22,5; 16 (kHz) Quantisierung:

bis 24 Bits pro Kanal

Codier-Raten: 16 bis 96, 128, 192 (kBits pro Kanal) -

Mehrsprachenübertragung;

-

psychoakustische Anpassung;

-

Subband-Codierung;

-

Joint Stereo and Surround Coding;

-

Fehlerkorrektur;

-

Schutz kritischer Daten;

-

Fehlerverdeckung.

2.1.2

Bildung des Packetized Elementary Stream (PES)

Ein Packetized Elementary Stream (PES) enthält jeweils einen Video-, Audiooder Datendienst innerhalb des Multiplex. Gruppen von untereinander syn-

chronen PES bilden Programme (Bild 9). Am Beginn des Paketierungsprozesses steht ein unpaketierter Elementardatenstrom (Elementary Stream), d. h. also ein komprimiertes Video-, ein kom-

148

Digitales Fernsehen

Video

Analog IN

Audio

Digital IN

„.Oder...

»-|

digitalisieren komprimieren --—r

Video/Audio

Daten

verwürfeln | Link

multiplexen

TDM

FEC

modulieren

>

Transen PES

Bild 9: PES-Bildung

primiertes Audiosignal oder ein Datenstrom. Am Ausgang steht dann ein zeitmarkierter PES (Bild 10). Der

Grundbaustein

von

MPEG

ist der

paketierte

Elementardatenstrom

(PES). Beim Videosignal enthält ein PES den Inhalt eines komprimierten Bildes. Deshalb besitzen die PESs keine konstante Länge. wählbare Video-Paketlänge x

wählbare Audlo-Pakatlänge y ”

Bild

10: Bildung des paketierten

Elementardatenstromes

2.1.3 Transportpaketierung und Multiplexbildung Bei der Transportpaketbildung werden die PESs so „umgepackt“, daß sie mit dem MPEG-2-Standard für die Transportschicht übereinstimmen (Bild 11).

Der Transportpaketierer übernimmt den PES als transparenten Datenstrom und paketiert ihn neu, diesmal in einen MPEG-2-Standard-Transportstrom von Transportpaketen zu je 188 Bytes. Dieses Standardformat ist deshalb wichtig, weil in der MPEG-2-Welt

Informationen

unabhängig vom Übertra-

gungsmedium transportiert werden können. Alle Transportströme sind unab149

Fachbeiträge

Video

Analog IN

Audio

| digitalisieren komprimieren)

Digital In |

—.oder..„| pakelieren

Video/Audio

--—!

Daten

verwürfeln | T-Link TDM

mulliplexen

FEC

PsK

modulieren | @PSK„ TDM

Transen PES

Bild 1 1: Transportpaketierung

hängig voneinander und lassen sich anhand ihrer Paketkennung (PID) in der Paketkopfzeile zuordnen. Damit ist es möglich, die Pakete auf der Transportebene zu identifizieren.

Der Multiplexer übernimmt Transportpakete mit verschiedenen Eingangsdatenraten und erzeugt ein Zeitmultiplexsignal mit höherer Übertragungsgeschwindigkeit. Durch Hinzufügen eines Steuerdatenstroms mit Programmverwaltungs-, Verschlüsselungs- und Netzmanagementinformationen entsteht

das fertige Ausgangsmultiplexsignal. Die Informationsrate des Multiplexers ist variabel (Bild 12).

Analog IN

Video

Audo_

| digitalisieren komprimieren

Digital IN |Oder...„| paketieren Video/Audio Dalen

FEC __

transporlieren

modulieren

gps

Transen PES

Bild 12: Multiplex-Bildung

Bild 13 zeigt das Bilden, Multiplexen und Verschlüsseln von Transportpaketen.

150

Digitales Fernsehen Standardtänge der Transportpakete

Video PES

Audio PES

V+A+CMbps

PES’s

Transport-Datenströme

TDM

Bild 13: Erzeugung, Multiplex-Bildung und Verschlüsselung von Transportpaketen

2.1.4

Verschlüsselung

Durch die Verschlüsselung der Paketinhalte werden Informationen für Teilnehmer ohne Zugangsberechtigung unbrauchbar gemacht (Bild 14).

Video Analog IN

Audio

„

digilalisieren komprimieren

ü . DigilalIn [oder... | Pakelieren Video/Audio

Daten

FEC

arsK

-

lransporlieren

mulliplexen

modulieren rm”

Transgn PES

Bild 14: Verschlüsselung

Der Scrambler übernimmt das Zeitmultiplexsignal und verwürfelt den Inhalt

aller Transportpakete, die ihn passieren. Die Verschlüsselungsart ist wählbar. Grundsätzlich können sämtliche Informationen verschlüsselt werden, Video, Audio, Daten, Netzzugangs-, Überwachungs-

und

Steuerungsfunktionen.

Durch

die Verschlüsselung

wird

weder

151

Fachbeiträge

die Struktur der Transportpakete verändert noch der Übertragungsweg der Pakete beeinflußt, da lediglich der Inhalt der Pakete verschlüsselt wird. Im DVB-Projekt wurde eine Kombination aus Block- und Streamverschlüsselung gewählt. In der DVB-Terminologie heißt dies „Super Scrambling“.

2.1.5

Kanalcodierung

MPEG-2 legt zwar fest, wie einzelne Dienste komprimiert, paketiert und gemultiplext werden sollen, beschreibt jedoch nicht die Kanalcodierung.

Satellitenübertragung: Bei der Kanalcodierung für die Satellitenübertragung von MPEG-2-Datenströmen werden zwei wichtige Funktionen benötigt: -

die Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC, Bild 15) und

-

die Modulation. Video

Analog IN

Audio

„|

digitalisieren komprimieren

Digital IN

„..oder... Video/Audio Daten

paketieren ransportieren

-- — __ »-|

verwürfeln muliiplexen

| TOM

rare PES

Bild 15: Forward Error Correction

Die Vorwärtsfehlerkorrektur oder FEC fügt dem Informationsdatenstrom Zu-

satzbits hinzu. Die Anzahl der Zusatzbits ist abhängig von dem für die SATStrecke erstellten Link-Budget, einer Kalkulation, bei der der Datendurchsatz und die Bandbreite für eine bestimmte Übertragungsqualität eine bestimmte Bitrate) optimiert werden.

(im

Klartext:

Die im DVB-Projekt festgelegten Verfahren arbeiten mit einem verketteten FEC (zwei Codierschichten); dabei besteht der innere Code aus einem ReedSolomon-Block-Code, der äußere Code besteht aus verschiedenen ViterbiCodes. Das Verhältnis zwischen Gesamt- und Nutzdatenrate des Reed-Solomon-Codes beträgt 204 zu 188, und der Viterbi-Code arbeitet mit Raten von 152

Digitales Fernsehen 1/2, 5/6, 2/3, 3/4 oder 7/8. Es wird ein Convolutional Interleaver mit Tiefe 12 verwendet.

Bild 16 zeigt die Transpondernutzung durch Nutz- und FEC-Datenrate sowie das Verhältnis zwischen FEC-Bits und Nutzdatenbits. Der nutzbare Datendurchsatz ist abhängig vom Link-Budget: Antennengröße, SAT-Bandbreite und -Leistung, Signal-Feldstärke am Antennenstandort usw. Reed-Solomon

204, 188 & Rate 1/.

FEC

Bits

Viterbi FEC Bits

204, 188 & Rate 3/4

Informations-

Bits

23 %

23%

4%

11,5%

4%

11,5%

4%

Transponder —

4%

Transponder—

Bild 16: Verkettete Vorwärtsfehlerkorrektur

Das auf der SAT-Strecke angewendete Modulationsverfahren ist das Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)

mit einem

Roll-off von 35 %. Für die SAT-

Kommunikation ist dieses Verfahren das am weitesten verbreitete, da es die

bestmögliche Bilanz zwischen SAT-Kanalbandbreite und -leistung und infolgedessen den optimalen Datendurchsatz bietet (Bild 17).

2.1.6

Kabelübertragung

Für die Kabelübertragung gelten die gleichen Prozeßschritte wie für die Übertragung über Satellit. Bei der Fehlerkorrektur entfällt jedoch das „Convolutio-

nal Coding“.

Statt der QPSK-Modulation wird im Kabel die QAM-Modulation benutzt. 153

Fachbeiträge Video

Analog ın

H—°-s-| digitalisieren komprimieren

„...Oder... er.. Digital IN |_...od „| Video/Audio

Daten

verwürfeln

paketieren transporlieren

--—

__

>|

-

multiplexen

Transar PES

Bild 17: Modulation

Die Übertragungsverfahren werden in einem gesonderten Abschnitt beschrieben. Die Tabellen

I und 2 geben die Durchsatz- und Benutzerdatenraten sowie die

notwendigen C/N-Verhältnisse wieder. Tabelle I: Kanal-Durchsatzraten Kanalbandbreite

.

Kanaldurchsatzrate (Mbit/s)

16QAM

64QAM

256QAM

6 MHz

20,9

31,3

41,7

7 MHz

24,3

36,5

48,7

8 MHz

27,8

41,7

55,6

Tabelle 2: Schwellenwert C/N bei einer Blockfehlerrate von 103 QAM-Vektoren | Schwellenwert C/N (dB)

16

18,8

64

25,5

256

31,7

3 SAT-Übertragung für den Direktempfang und die BK-Zuführung 3.1

Übertragungsstandard

Das Übertragungsverfahren für digitale Fernsehsignale über Satellit ermöglicht den SAT-Direktempfang (DTH) und die Einspeisung in Kabelkopfstellen und SMATV-Anlagen.

154

Digitales Fernsehen 3.1.1

Allgemeines

Da der Direktempfang durch die begrenzte Leistung der Satellitentransponder bestimmt ist, mußte beim Entwurf eines Fehlersicherungs- und Modulati-

onsverfahrens insbesondere die Sicherheit gegenüber Rauschen und Störeinflüssen berücksichtigt werden. Die Spektrumseffizienz war damit nur von sekundärer Bedeutung.

Ein guter Kompromiß ist daher immer die QPSK-Modulation (Quaternär Phase Shift Keying) in Verbindung mit sogenannten Concatenated Codes. Bild 18 zeigt das Blockschaltbild des Systems.

Audiocodierer

AS

Convol.

(204, 188) Pe

npas.

-

Code

c

OnV,

& Außerer . Innerer [11 Energie- []|Codlerer' | inter [ |Codlererf | Ver-

Basi

asıs-

Band sion. .

QPSK | | Modulat.

> zum itenHFkanal

MPEG-2: Quellkodlerung und Mulliplexen

Satellitenkanal-Adapter

Bild 18: Blockschaltbild des Systems

Das eingeführte Fehlersicherungsverfahren garantiert eine sogenannte Quasi Error Free-Übertragung mit einer Bitfehlerrate von 1019 bis 101! am Eingang des MPEG-2-Demultiplexers.

3.1.2

Kanalcodierung

Zum Prozeß der Kanalcodierung gehören mehrere unterschiedliche Schritte: -

Energieverwischung;

-

äußere Codierung;

-

Interleaving;

-

innere Codierung;

-

Basisbandformung.

Die Energieverwischung erfolgt aufgrund von ITU-Regularien und zur Sicherstellung von genügend Binärübergängen durch eine Zufallsfolge. Wird keine gültige MPEG-2-Sequenz gesendet, so moduliert die Zufallsfolge den Träger.

155

Fachbeiträge

SYNC 1 Bylo

187 BYTES 8) MPEG-2-Transport-MUX-Pakel

sync t

HH

R 187 BYTES

SYNC2

R 187 BYTES

dl 77

7

synca

dl

N 187 BYTES

R 197 BYTes

SYNG1|

7

ji

J>

Ss D

PRBS-Dauer = 1503 Byles

7

di

b) Gescrambelle Transportpakele: Syrchron-Byles und gescrambalte Sequenz A 204 Bylos 187 Srtes

RS{204, 188,8)

c} Reed-Solomon-AS(204,188, T=8) fehtergeschütztes Paket

wi

77

SYNCI ‚oder LSYNon

203 BYTES

r

oder SYNCn

syncı]

203 BYTES

oder

SYNCn

Y

77

m 77

d) Verschachlelte Rahmen; Verschachlelungsliele 1=12 Byles SYNC1

= nicht-gescrambelles, ergänztes Synchron-Byle

SYNCn = nichl-gescrambelles Synchron-Byle, n = 2, 9, ...,. 8

Bild 19: Rahmenstruktur

Der Rahmenaufbau

des Datenstroms (Bild 19) orientiert sich an der MPEG-

Transport-Paket-Struktur (188 Bytes). Ein sogenannter verkürzter RS-Code (RS = Reed Solomon) (innerer Code) der Länge (204, 188) (Original [255, 239]) wird eingesetzt, um einen hohen Fehlerschutz insbesondere bei Bün-

delfehlern zu erreichen. Der verkürzte Code ist auf die Länge des MPEGTransportpaketes (188 Bytes) angepaßt. Mit dem RS-Code wird ein Fehlerschutz erreicht, mit dem es gelingt, eine BER von 10°* auf 10"!! zu verbessern. Burstfehler, die nicht korrigierbar sind, können durch einen sogenannten Faltungscode beseitigt werden, wenn vorher ein Interleaving durchgeführt wird. Die Interleavingtiefe beträgt in diesem Fall I = 12 (12 Bytes). Dadurch gelingt es, daß Burstfehler vereinzelt werden, Fehler korrigieren kann.

so daß

Der Faltungscode basiert auf einer Rate von stroms besteht aus Schutzbits.

ein Faltungsdecodierer

diese

1/2, d. h., die Hälfte des Daten-

Unterschiedliche Coderaten (1/2, 2/3, 3/4, 5/6) können durch Punktierung 156

Digitales Fernsehen erreicht werden. Auf diese Weise gelingt es, sich auf unterschiedliche „LinkBudgets“ anzupassen.

Das Interleaving und die Punktierungstabelle sind im Standard detailliert beschrieben und sollen an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden. 3.1.3

Modulation

Bevor die QPSK-Modulation durchgeführt wird, erfolgen eine Gray-Codierung und eine direkte Abbildung der Bits auf die vier QPSK-Symbole (Bild 20).

serieller

Bitstrom

konv.

x

Codierer

1

Sasiband

asısband-

punktieren Y

QPSK-

Dimensionierung

Q

Modulator

Q I=1 Q=0

I=0 Q=0 I

I=1

I=0

Q=1

Q=1

Bild 20: QPSK-Konstellation

Vor den so erzeugten I-(Inphase-) und Q-(Quadrature-)Komponenten erfolgt eine Filterung mit einem „square root raised cosine“-Filter mit einem Roll-off-

Faktor von 0,35. Durch

alle beschriebenen

Operationen

gelingt

es, die in der Tabelle

nach

Bild 21 angegebenen Datenraten zu erzielen.

3.2 Kompressions- und Übertragungssystem Ein System für die Übertragung von digitalen Video- und Audiosignalen muß

157

Fachbeiträge

Bw

BW'

R,

(at-3 dB)|

(al -3 dB)

(for

[MHz]

BWIR, =1,27)

[MHz] | [Mbaud]|

R, (for

OPSK+ | 1/2 convol.) |

R,

A,

R,

R,

(for

(for

(for

(lor

QPSK+ | 2/3 convol.) |

OPSK+ | 3/4

GPSK+ | 5/6

convol.) |

convol.) |

[Mbits/s] | [Mbits/s]|

QPSK+ 718 convol.)

[Mbits/s]|

[Mbits/s]|

[Mbits/s]

42,5

39,2

52,2

58,8

65,3

68,5

54

48,6

46

41,4

36,2

33,4

44,5

50,0

55,6

58,4

40

36,0

31,5

29,0

38,7

43,5

48,4

50,8

36

32,4

28,3

26,1

34,8

39,1

43,5

45,6

33

29,7

26,0

24,0

31,9

35,9

39,9

41,9

30

27,0

23,6

21,7

29,0

32,6

36,2

38,1

27

24,3

21,3

19,6

26,2

29,4

32,7

34,4

26

23,4

20,5

18,9

25,2

28,3

31,5

33,1

R, steht für die Nutz-Bitrate nach dem MPEG-2-MUX-Standard R, (Symbol Rate) entspricht der beidseiligen Nyquist-Bandbreite des modulierten Signals

Bild 21: Transponderbandbreiten und Bit-Raten

auf allen Ebenen der Verarbeitung ISO-MPEG-2-Kompatibilität und eine industrieübergreifende Standardisierung gewährleisten. Neben der MPEG-2-Kompatibilität muß das System die vollständige Einhaltung der innerhalb des europäischen DVB-Projekts entwickelten Übertragungsstandards für Satellit und Kabel sowie in Zukunft die terrestrische Übertragung ermöglichen.

Ein Gesamtsystem setzt sich aus einer Reihe von Uplink-Geräten zusammen für die Codierung, Kompression, Verschlüsselung und Verteilung von Rundfunkprogrammen und Mehrwertdiensten und einer weiteren Reihe von Gerä-

ten für den Downlink zur Übergabe der Signale an BK-Kopfstellen, Lokalsender und

Endnutzer

über

Satellitenverbindungen,

Koaxialkabel

oder

LWL-

Netze. 3.2.1

Systemmerkmale

Mit Hilfe des Systems ergibt sich für Programm- und Diensteanbieter die Möglichkeit, alle denkbaren Arten von Video-, Audio- und Datendiensten zu

synchronisierten Programmen zu kombinieren, die Datenraten auf die jeweili158

Digitales Fernsehen

gen Verwendungszwecke zuzuschneiden und die Kompressionsparameter entsprechend anzupassen, um so die erforderliche Programmaqualität zu gewährleisten, die Zugriffsberechtigung von der Steuerzentrale des Programmanbieters aus zu überwachen und die entstehenden Signale über Kabel und Satellitenstrecken zu übertragen.

Die Programm- und Servicedatenströme sind bis hinunter zur Teilnehmerebene adressierbar und werden - unabhängig von der Übertragungsstrecke - im digitalen Format übertragen. Die Leistungsmerkmale eines solchen Systems beinhalten: -

Kompression;

-

Multiplexen;

-

Modulation auf der SAT-Strecke; Modulation auf dem Kabel; Verschlüsselung und Netzüberwachung; kostengünstige Receiver für Satellit und Kabel.

Im folgenden werden schrieben. 3.2.2

all diese Leistungsmerkmale

im einzelnen näher be-

Kompression

Als Anhaltspunkt für die weiteren Betrachtungen wird ein von FUBA, TV/ COM und Nokia entwickeltes System dienen. Im folgenden wird dieses System mit Compression Networks bezeichnet. Die Datenraten, bei denen Compression Networks zur Videokompression eingesetzt werden kann, lassen sich stufenlos von 1 bis 15 Mbit/s einstellen. Die Kompressionsdatenraten und MPEG-Codierparameter sind in Echtzeit wählbar. So kann der Programmanbieter die Qualitätsstufen und Bandbreiten der verschiedenen Programmarten selektiv zuordnen. 3.2.3 Multiplexbildung

Das Hauptmerkmal des Compression Networks-Multiplex besteht darin, daß der Anwender selbst die Qualität und die Kombination der zu übertragenden Video-, Audio- und Datendienste festlegt. Dies bedeutet, daß die Geschwindigkeit, gemessen in Mbit/s, innerhalb des Multiplex variabel gestaltet wird, je nach den Gesamtdatenraten der im Multiplex transportierten Dienste. Echtzeitänderungen der Kompressionsraten können von der flexiblen Struktur des Multiplex ebenfalls abgefangen werden.

159

Fachbeiträge Tabelle 3: Vorgeschlagene Datenraten für typische Dienste

Dienste-Komponenten MPEG-Video PPV Film Film/Broadcast Live Sports „16:9“ Wide Aspect Studio-Qualität CCIR 601 HDTV

Datenrate 1.152 3.456 4.608 5.760 8.064 14.0+

Musicam Audio Mono Mono Stereo Daten Digitale Daten

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

0.128 Mbit/s 0.192 Mbit/s 0.256 Mbit/s N x 0.0096 Mbit/s

Vertical Blanking Interval-(VBI-)Daten Digital-VBI Analog-VBI

N x 0.0096 Mbit/s N x 0.1728 Mbit/s

Service-Steuerdaten Service-Steuerdaten

N x 0.03072 Mbit/s

Allgemeine Komponenten-Kennungsdaten

2 % der Gesamtdatenrate

Die Übermittlung der Multiplexströme zwischen den einzelnen Compression Networks-Komponenten geschieht über eine koaxiale Hochgeschwindigkeitsverbindung mit 266 Mbit/s unter der Bezeichnung T-Link. Über den T-Link kann eine Vielzahl verschiedener Multiplex-Ströme zwischen den einzelnen Systemkomponenten

transportiert

werden.

Die

meisten

der Systemkompo-

nenten sind mit PID-Filtern ausgestattet, die die Geräte in die Lage versetzen,

nur diejenigen Dienste aus dem jeweiligen auf dem T-Link befindlichen Mul-

tiplex herauszulösen, die sie weiter aufbereiten oder übertragen wollen. Das Multiplex-Konzept, gekoppelt mit der T-Link-Architektur und den PID-FilterFunktionen der meisten Compression Networks-Geräte, erleichtert erheblich die Multiplex-Neubildung an Kabelkopfstellen und Uplink-Stationen. 3.2.4

Modulation

Bei der Übertragung über SAT-Strecken unterstützt Compression Networks

stufenlos regelbare SCPC- und TDM-Übertragungsraten von

1 bis 90 Mbit/s.

Diese Datenraten können einen 26-, 27-, 33-, 36- oder 54-MHz-Transponder 160

Digitales Fernsehen entweder vollständig oder einen beliebigen Teil davon und Demodulator in den Sende- und Empfangssystemen

belegen. Modulator passen sich automa-

tisch der Übertragungsrate an. Die Modulatoren (Bild 22) sind vollständig mit integrierten Schaltkreisen aufgebaut, einschließlich der Filter.

fette dem I m Hessen] a I

‚SamputerSchniltatels

Fechner

Bild 22: Blockschaltbild Modulator

Sie haben eine außerordentlich hohe Zuverlässigkeit und sind äußerst kosten-

günstig. Ferner kann, anders als bei analogen Geräten, der Preis für digital arbeitende Demodulatoren durch Fortschritte in der Hochintegration und Bausteinherstellung leicht noch weiter gesenkt werden. Bild 23 zeigt eine mögliche Anordnung für einen 36-MHz-Transponder, der mit einer Gesamtdatenrate von 60 Mbit/s belegt ist. In diesem Fall wird ein TDM-Signal übertragen, das die gesamte Transponderbandbreite belegt. Weiterhin sind SCPC-Signale mit Tei-TDMs möglich. Alle Konfigurationen kön-

nen vorgenommen werden, ohne daß Geräteänderungen erforderlich werden. 1 Video-Kanal

2 oder mehr Video-Kanäle

viele Video-Kanäle

weniger als 60 Mbps

bis zu 60 Mbps

Bruchteil der Datenrate eines

vollen Kanals

L-

I

!

I ı

|

|

]

„—Iıansponder „

„Transponder„

„__Iransponder „

SCPC

Teilkanal

voll belegter Kanal

Bild 23: Nutzung von SAT-Transpondern

161

Fachbeiträge 3.2.5 Verschlüsselung und Netzsteuerung Die Konfiguration, Überwachung sowie die Steuerung der Codier- und Verteilfunktionen

sämtlicher Geräte erfolgen über ein Netzmanagementsystem.

Dazu sind alle Uplink-Stationen und optionell auch Downlink-Stationen mit einem entsprechenden Terminal ausgerüstet. Ein lokales Überwachungsnetz

auf LAN-Basis verbindet sämtliche lokalen Geräte mit dem Netzmanagementsystem. Die Überwachungsterminals sind über ein terrestrisch aufgebautes oder SAT-gestütztes WAN untereinander verbunden. Die einzelnen Überwachungs-Terminals wiederum können mit einem Systembetriebsterminal verbunden und von dort gesteuert werden.

3.2.6

Uplink-Geräte

Tabelle 4 liefert eine Kurzbeschreibung

der Systemkomponenten

zur Kom-

pression, Multiplexbildung und Uplink-Übertragung der Programme. Die anschließenden Bilder erläutern dann die Konfiguration. Tabelle 4: Uplink-Geräte und deren Funktionen Uplink-Produkt Uplink Service Prozessor (USP)

Funktion «

Umfaßt Module zur Kompression von Video, Audio und Daten.

«

Das Modul control/multiplex/encrypt (CME) bildet den Multiplex, verwürfelt die Dienste und liefert ein T-Link-TDMSammelsignal aller Dienste (der T-Link überträgt ein Zeitmultiplexsignal auf einer Koax-Leitung im MPEG-2-Transportstrom-Format).

T-Link Multiplexer

« «

Satelliten-Modulator

Ein externer Mux zur Z-Schaltung der T-Link-Ausgänge meh-) rerer USPs (falls erforderlich) oder auch beliebiger anderer Geräte, die mit T-Link-Ausgängen versehen sind. Er kann einen Teilabgriff des übertragenen TDM vornehmen und ein neues TDM bilden.

«

Erkann an den Ausgang eines USP oder eines T-Link-Mux an-ı geschlossen werden und moduliert auf einen Teilbereich bzw. einen vollständigen SAT-Träger.

Netzmanagementterminal

«

Konfiguriert, überwacht und steuert die Uplink-Komponenten und sendet über den im TDM enthaltenen Steuerkanal Steuerinformationen an die Empfangsstellen.

Verschlüsselungsterminal

«

Verwaltet die Berechtigungsdatenbank für die Zugriffskontrolle und sendet über den TDM-Steuerstrom Daten über den Berechtigungsstatus, so daß den einzelnen Decodern jeweils die Zugangsberechtigung zu bestimmten Programmen erteilt werden kann (schaltet die Verwürfelung ein und aus).

162

Digitales Fernsehen 3.2.7

Basiskonfiguration

Die Basiskonfiguration mit einem USP und Modulator zeigt Bild 24. Codieren Multiplexen Verschlüsseln Steuern .— h

MehrlachVideo Audio Daten

T-Link

OPSK

MehrlachVideo Audio Daten

MehrfachVideo — Audio ——| Daten ——

93

Conditional Accass

Sg —Netzmanagement

Bild 24: Basiskonfiguration

Auf diese Weise kann eine Grundversion mit 70- bzw. 140-MHz-Schnittstelle in einem USP untergebracht werden. So können z. B. sechs Videocoder mit je zwei zugehörigen

Stereo-Audiocodern, einem CME-Board

und einem Modu-

lator in einem USP realisiert werden.

3.2.8

Basiskonfiguration mit terrestrischer Zuführung zum Uplink

Es gibt Anwendungsbeispiele, bei denen der Encoder und der Modulator an unterschiedlichen Orten benötigt werden. Für diesen Anwendungsfall zeigt Bild 25 einen Lösungsvorschlag. Der Ausgang des USP (Transportstreamsignal) wird über einen Adapter E3 (PDH) mit dem Modulator verbunden. Die Kontroll- und Steuersignale werden über eine normale Telefonleitung übertragen.

163

Fachbeiträge Codleren

MehrfachVideo Audio

Multiplexen Verschlüsseln Steuern

T-Link

E3 (PDH)

Daten

Verbindung ı ı

TDM 7

ı ı LONWORKS

I

|

Lonnbnk

Conditional Access

GPSK Uplink nn Se

a

x

Tomi |

Ho P,

.

MA

LONWORKS Netzmanagement Bild 25: Basiskonfiguration mit terrestrischer Zuführung zum

Uplink

Für den Betreiber stellt sich dieses Konzept als nach wie vor geschlossene Lösung dar, da keine Unterschiede in der Bedienung bestehen. 3.2.9

Erweiterte Konfiguration mit drei USPs

Wie bereits an anderer Stelle beschrieben, läßt das System die Übertragung von SCPC- und TDM-Signalen auf einfache Weise zu. Auch eine Kombination von SCPC- und TDM-Signalen auf einem Transpon-

der ist möglich. So läßt die in Bild 26 dargestellte Konfiguration die Zweifachnutzung im Frequenzmultiplex zu. In diesem Fall werden zwei QPSK-Signale von einem Transponder übertragen. Das erste Signal wird von einem USP erzeugt. Es kann eine Vielzahl von

Programmen enthalten, je nachdem, wie der erste USP konfiguriert wird. Das zweite Signal unterscheidet sich prinzipiell nur durch die Bandbreite. In diesem Fall werden jedoch so viele Programme Transportmultiplexer notwendig ist.

164

codiert, daß ein zusätzlicher

Digitales Fernsehen

MehrlachVideo Audio Daten

Codieren Multiplexen Verschlüsseln Steuern

T-Link

OPSK

MehrfachVideo Audio Daten

MehrfachVideo Audio Daten

0

Condltional Access

Z

Netzmanagement

Bild 26: Erweiterte Konfiguration mit drei USPs

3.3

IRD für den Satellitenempfang

Das Teilnehmerendgerät für Satelliten-DTH und das Kabelendgerät unterscheiden sich durch den Tuner und den Demodulator. Daher wird der IRD für Satellitenempfang in Abschnitt 4 beschrieben. 4

Kabelübertragung

4.1 4.1.1

Der Kabelstandard Allgemeines

Beim Entwurf des Übertragungsstandards für CATV-Netze gab es insbesondere folgenden Leitgedanken:

Die zukünftigen digitalen Fernsehsatelliten besitzen eine Bandbreite von 33 MHz. Damit es nun gelingt, ein Multiplexsignal, welches einen kompletten Transponder belegt, auch im Kabel zu übertragen, mußte zunächst ein höherstufiges Modulationsverfahren gefunden werden. Man hat sich für die 165

Fachbeiträge Quadratur-Amplitudenmodulation (QAM) entschieden. Während bei QPSK jeweils zwei Bit zu einem Symbol zusammengefaßt werden, sind es z.B. bei 64QAM gleich sechs Bit. Damit kann ein digitales Multiplexsignal, das einen

Transponder voll ausfüllt, ohne Probleme auch im Kabel übertragen werden. 4.1.2 Das

Kanalcodierung Multiplexsignal

und der Rahmenaufbau

bleiben unverändert.

Für die

Übertragung erfolgen die Operationen: -

Energieverwischung, äußere Codierung,

-

Interleaving, Basisbandformung.

Die innere Codierung entfällt, da eine zusätzliche Faltungscodierung durch einen höheren Trägerpegel ausgeglichen werden kann. Damit gelingt es, die eingesparte Kanalschutzrate als zusätzliche Informationsrate zu nutzen.

Die Energieverwischung wie die äußere Codierung entsprechen den Verfahren, wie sie bei der Satellitenübertragung angewendet werden. Auch das Interleaving ist identisch. 4.1.3

Modulation

Nach dem Interleaving erfolgt die Abbildung auf die QAM-Symbole. Die beiden ersten Bits werden differentiell codiert, um

varianz in der QAM-Konstellation zu erhalten (Bild 27).

eine r/2-Rotationsin-

qbits (ba4..-..Do) —,, vom

konvolutionellen

\

Interleaver

Byte zur

m-fachen

Konvertierung

=)

k

Q,

9

A,=MSB

„_f

differentielle Codierung

I.

|

> _

.

Mapping

Q

2 für 16 QAM

q=3 für 92 QAM 4 für 64 QAM

Bild 27: Beispiel einer Byte-zu-m-fachen Konvertierung und differentielle Codierung von zwei MSBs

166

>

Digitales Fernsehen

64-QAM 101100 101110 100110 100104 001000 001001 001101 001100 IkQx = 10

°

°

°

o

oO

101111

100111

100101]

001010

001011

001111

101001

101011

100011

100001]

000010

000011

000111

101000

101010

100010

100004

000000

000001

000101

110100

110101

110001

110000

010000

010010

011010

110110

110111

110011

110010]

010001

010011

011011

111110 °

111111. o

111911. o

111010] 010101 010111 ° o [e]

111100

111101

111001

1110001

°

°

o

°

oO

°

o

°

= 11

o

101101

o°

kQx

o

°

o

o°

°

o

°

°

°

o°

°

o

o

°

o

o

°

°

°

o

oO

010100

°

°

oO o

[0] o

010110

o

o

o°

°

o °

o

«Qu = 00

001110

°

000110

o

000100

o

011000

°

011001

o

011111 011101 o o 011110

[0]

O11100

IkQx = 01

o

IkQx sind die beiden MSBs in jedem Quadrant

Bild 28: Konstellationsdiagramm für 64QAM

Die

Modulation

ist eine Quadratur-Amplitudenmodulation

(QAM)

mit

16,

die I- und Q-Signale gefiltert. Dabei kommt

ein

32 oder 64 Punkten im Konstellationsdiagramm (Bild 28). Vor der Modulation

werden

„square roote raised cosine filter“ mit einem Roll-off-Faktor von 0,15 zur Anwendung. Mit dem genannten Roll-off-Faktor wird eine maximale Symbolrate

von 6,96 MBaud in einem 8-MHz-Kabelkanal erreicht, welches einer Bitrate von 41,76 Mbit/s entspricht. Tabelle 5 gibt einen Überblick über die erzielbaren Datenraten. Mit den hier beschriebenen Übertragungsstandards ergibt sich ein vielfältiges

Anwendungsszenario, das einen erheblichen Einfluß auf die existierenden Satelliten- und BK-Netze haben wird. 4.2

QPSK-Demodulator - QAM-Modulator

Die

Einspeisung

von

digitalen

Fernsehsignalen

in

Kabelnetze

erfolgt

zu-

nächst über Satellitenempfangseinrichtungen. Dabei werden die Multiplexdatenströme, die als QPSK-modulierte Signale übertragen werden, im 7- bzw.

167

Fachbeiträge Tabelle 5: Datenraten und Bandbreitebedarf für die Kabelübertragung Nutzbare Bitrate Ru (MPEG-2Transportschicht)

Gesamtbitrate | Kabelsymbolrate Ru’ einschi. |RS (204, 188)

|Belegte Bandbreite | Modulationsschema

[Mbit/s]

[Mbit/s]

[MBaud]

[MHz]

38,1 31,9 25,2

41,34 34,61 27,34

6,89 6,92 6,84

7,92 7,96 7,86

64QAM 32QAM 16Q0AM

31,672 PDH

34,367

6,87

7,90

32QAM

18,9 16,0 12,8

20,52 17,40 13,92

3,42 3,48 3,48

3,93 4,00 4,00

64Q0AM 32QAM 16QAM

9,6 80 6,4

10,44 8,70 6,96

1,74 1,74 1,74

2,00 2,00 2,00

64QAM 32QAM 16QAM

8-MHz-Raster

nächst

neu

aufbereitet.

unverändert.

Später

Der

wird

Multiplexdatenstrom

auch

in der

tiplexsignal verändert. Die dafür notwendigen zum gegebenen Zeitpunkt beschrieben. 4.2.1

bleibt

Kabelkopfstation Einrichtungen

dabei

zu-

das

Mul-

werden

dann

QPSK-Satellitenempfänger

Beschreibung Der QPSK-Empfänger

ermöglicht den Empfang

Satelliten-Signalen, die mit digitalen, nach MPEG moduliert sind.

und die Demodulation

von

2 codierten Datenströmen

Das von der Außeneinheit gelieferte Signal der ersten SAT-ZF wird demoduliert, der Fehlerschutz wird entfernt, und es werden normgerechte Ausgangs-

signale generiert. Die Ausgangssignale stehen in serieller Form mit fester Datenrate (T-Link, 266 Mbit/s) zur weiteren Signalbearbeitung zur Verfügung. Alle

Geräteeinstellungen

sind

softwaregesteuert,

dadurch

lassen

sich

eine

Vielzahl von Betriebseinstellungen (z. B. Datenraten) problemlos anpassen. Alle funktionsrelevanten Baugruppen sind in komplexen ASICs realisiert. Die Steuerung und Überwachung

der Funktionen und Betriebszustände überneh-

men Mikrocontroller. Bild 29 zeigt das Blockschaltbild des QPSK-Satellitenempfängers. Erste ZF, zweite ZF Die erste SAT-ZF (950 bis 1750 MHZ) wird verstärkt und dem Mischer zuge-

168

Digitales Fernsehen

-----

- -----------------

----

----------

------

YE

=----

A

2

____-__

%

ıA.__

F=------

ODC = Quadratur Down Converler

DEM = Digitaler QPSK-Demodulator FEC = R$-Decoder und Deinterleaver

Bild 29: QPSK-Satellitenempfänger

führt. Der PLL-gesteuerte Oszillator (VCO) Umsetzung in die zweite ZF von 479,5 MHz.

liefert die

Mischfrequenz

zur

Demodulation

Vor dem eigentlichen Demodulator wird das ZF-Signal zunächst im Quadratur-Down-Converter Baustein ausgeregelt (AGC). Nach der Regelung erfolgt

die Umsetzung in die I- und Q-Anteile. Die Steuerung des integrierten VCO übernimmt der Demodulator-Baustein.

Damit wird eine einfache Anpassung

an die Matched-Filter des Demodulators ermöglicht. Digitale Tiefpaßfilter mit einstellbarer Grenzfrequenz befreien die umgesetzten Signale von störenden Oberwellen und Mischprodukten und verhindern Alias-Effekte, die sonst bei der anschließenden Analog/Digital-Umsetzung eintreten. Am

Ausgang des Quadratur-Down-Converters stehen die Vektoren

I’ und Q’

mit 6 Bit codiert zur Weiterverarbeitung im Demodulator-Baustein zur Verfügung. Der

Demodulator

gungsfunktion off-Faktor

beinhaltet

die Matched-Filter

für I und

Q.

Die

der Filter hat eine Wurzel-Cosinus-Charakteristik.

beträgt

nominell

35 %.

Andere

Rotl-off-Faktoren

sind

Übertra-

Der Rollprogram-

mierbar im Bereich von 20 % bis 50 %. 169

Fachbeiträge Fehlerschutz

Die Fehlerschutz-Decodierung erfolgt im wesentlichen mit zwei integrierten Bausteinen, dem eigentlichen Fehlerschutz-Decoder-IC mit Deinterleaver, Reed-Solomon-Decoder und Descrambler sowie dem Viterbi-Decoder-IC für den inneren Fehlerschutz. Der Reed-Solomon-Decoder ist optimiert für die Erkennung und Korrektur von Bündelfehlern. Bis zu acht fehlerhafte Bytes können korrigiert werden. Treten mehr als acht Byte-Fehler in einem MPEG-Transportpaket auf, so

wird automatisch

das Transport-Error-Indicator-Flag

im MPEG-Transport-

header gesetzt und gleichzeitig eine Fehlermeldung ausgegeben. Die letzte Stufe der Signalverarbeitung im Fehlerschutz-Decoder-IC beinhaltet den Descrambler zur Entfernung des Energieverwischungssignals.

Ausgangssignale Als serieller Ausgang steht der sog. T-Link zur Verfügung (ANSI X3 T9.3Standard (ANSI = American National Standards Institute)): Fibre Channel Physical and Signalling Interface. Die zu übertragenen Datenbytes werden nach einer Valid Data-Character-Tabelle zu einem 10-Bit-Datenwort codiert und seriell gesendet. Die Codierung der Daten sichert die Gleichstromfreiheit auf der Übertragungsstrecke und ermöglicht die Taktrückgewinnung im Empfänger, zusätzlich können Übertragungsfehler erkannt werden. Als Transportmedium kann Koaxkabel oder LWL verwendet werden. Die Übertragungsgeschwindigkeit

beträgt 266 Mbit/s (exakt: 265,625 Mbit/s). Die Nutzdatenrate kann maximal 80 % der Übertragungsdatenrate betragen. 4.2.2

QAM-Modulator

Beschreibung Die Modulationseinrichtung für die QAM-Signalaufbereitung wird zur Verbreitung datenkomprimierter, digitaler Fernsehsignale und deren Begleittöne in Breitbandverteilnetzen (Kabelfernsehnetzen) eingesetzt.

Hierzu werden Datensignale in einen dafür vorgesehenen Eingang eingespeist und standardgerecht in eine Zwischenfrequenzlage (ZF) moduliert, anschlieBend wird das ZF-Signal mit Hilfe eines ZF/HF-Umsetzers in den gewünschten HF-Ausgangskanal umgesetzt. Die so erzeugten HF-Kanäle

170

können über

Digitales Fernsehen Zusammenführungsnetzwerke

(ZfN)

in

Breitbandverteilnetze

eingespeist

werden. Die eingespeisten Datensignale sind gemäß

MPEG

2 datenkomprimiert. Die

Modulationsart ist QAM (Quadratur-Amplituden-Modulation). Die maximale Modulationsbandbreite beträgt 8 MHz.

Der QAM-Modulator ist das Herzstück der QAM-Signalaufbereitungseinheit. Er beinhaltet folgende Funktionsgruppen: -

Eingangsschnittstellen,

-

Basisbandaufbereitung,

-

Modulationsstufe,

-

Steuereinheit.

Basisbandaufbereitung Der Synchronisations-Decoder erkennt durch das periodische Auftreten des MPEG-2-Synchronbytes die normgerechte MPEG-2-Transportpaket-Struktur und liefert die Synchroninformationen für die weitere Datenverarbeitung. Synchronitätsverlust wird mationen festgestellt.

nach

mehreren

nicht gefundenen

Synchroninfor-

MPEG-2-Nullpakete werden automatisch erkannt und entfernt. Ein Leerlaufen des Puffers wird durch das Einfügen von Nullpaketen verhindert. Der Ausgang des Randomizers übergibt damit Daten, die aus Synchronbytes (invertiert bzw. nichtinvertiert) und den verwürfelten 187 Datenbytes bestehen,

an den Fehlerschutzcoder. Hier werden

für die

188-Byte-Pakete jeweils

16 Paritätsbytes berechnet und

angefügt, so daß (204,188) Reed-Solomon-Codewörter entstehen. Notwendigerweise muß ein verkürzter Code implementiert werden, realisiert durch das Anfügen von 51 Nullbytes, die nach der Codierung entfernt werden. Die codierten Daten

werden

dann

in einer FIFO-Speichereinheit einer byteweisen

Verschachtelung (Convolutional Interleaving) unterworfen. Modulationsstufe In dieser Modulationsaufbereitung (Bild 30) erfolgen die Bit-Symbol-Wandlung (Mapping) und die differentielle Codierung unter Berücksichtigung des gewählten Modulationsverfahrens:

16-, 32-, 64-, 128- oder 256QAM.

Die Spektrumsformung mit Wurzel-Cosinus-Charakteristik wird in digitalen Filtern (Polyphasenfilter) realisiert. 171

Fachbeiträge Nach dem DDS-Verfahren (Direct Digital Synthesis) wird dann die Modulation durchgeführt.

>

Tine

T-unk

>

Takı

PRBS

i

ı

| ‘

= „Das f ı ’ ı 1

—Y

|

X

.

re

KC

HD

8

‚

3

DDS

m]

Taktregane-

Kl}

ı

KC

MOD

Ze

' \ ’ 4.>

=

1 1

Autornann

= Kanakoglerer [AS-Interlaaver)

AND 03.1

JAM-Modulalor

DDOS . Digtele Direklaynihose

Bild 30: Modulationsstufe

Verarbeitung digitaler SCPC-Signale Neben der Alternative für die Verarbeitung von TDM-Signalen kann der Modulator auch zur Modulation von SCPC-Signalen (SCPC, Singie Channel Per Carrier) verwendet werden. Der Demodulator stellt sich automatisch auf diese Betriebsart ein. Im Gegensatz zum TDM-Signal, bei dem verschiedene Programme zu Paketen zusammengefaßt werden, transportiert ein SCPC-Signal einzelne Programme. Die weitere Verarbeitung dieser Signale erfolgt mit den gleichen Geräten.

4.3 Interaktive Kabelkopfstelle In nicht allzu ferner Zukunft werden die alten Kabelnetze durch das digitale

Fernsehen

zu Multimedia-Netzen

ausgebaut.

Eine Vielzahl

neuer

Dienste

wird dem Teilnehmer auf dem Netz zur Verfügung stehen. Dazu gehören insbesondere Video on Demand (VOD) und „Electronic Selling“. Die Anforderungsdatensignale, die solche Dienste erfordern, können Schmalbandträger im Rückkanal des CATV-Netzes übertragen werden.

über

Diensteanbieter stellen eine Vielzahl von Videoquellen zur Verfügung. Die Filme, die auf Sendung gehen sollen, werden im Dienste-Prozessor zu einem MPEG-Transportdatenstrom

172

zusammengefaßt

und

zur Kopfstelle gesendet.

Digitales Fernsehen In der Kopfstelle besteht eine Möglichkeit, den Multiplex umzubilden oder zur direkten Verteilung durchzuschleifen. Die Kopfstelle, in der die analogen und digitalen Programme in das Netz eingespeist werden, ist mit einem Rechner zur Netzsteuerung und Ressourcenverwaltung ausgestattet (Bild 31). SCPC-

Downlink

TDM-

Downlink

Downlink N YıD

Laub =]

Kaber

Lokale TVMullirmedieDienste

scT

8 tischer plänger

Au

.

Daten-Ganerator

o

Video-

Server

Lokale Daten

|

Injermatlons-

Diensteanbleter TellnehmerAückkanat-

Informationen

BEDIENERSTEUER-RECHNI

Talk

nehmer-

Daten

7

3

N

Netzbetreiber

2

Bild 31: Geräte einer Multimedia-Kopfstelle

Im Mittelpunkt steht der Service-Multiplexer, der die verschiedenen digitalen Quellen aufnimmt und einen Transportdatenstrom erzeugt. Die Quellen können ein SCPC-Satellitensignal, ein TDM-Satellitensignal, lokale Programme, Video-Server-Signale oder über Glasfaser zugeführte Programme sein. Der IRP

(Integrated

Receiver

Processor)

(Downlink

N)

stellt einen

Programm-

Multiplex zur Verfügung, der über eine erneute QAM-Modulation (SCT = Single Channel Transcoder) direkt in das Kabel eingespeist wird. Darüber hinaus können einzelne Signale (SCD = Single Channel Decoder) decodiert, erneut gescrambelt oder als analoge Signale mit freiem Zugriff in das Kabel eingespeist werden. Für die Kopfstelle ist ein Kopfstellen-Management-System erforderlich, das auf dem Steuerrechner des Betreibers läuft und alle signalverarbeitenden Einheiten steuert. Die lokale Datenbank des Systems enthält Geräteinformationen, mögliche Dienste und eine Statistik-Datenbank für

das Fehlermanagement. 173

Fachbeiträge Der Informations-Prozessor trägt die für das Service-Management-System bereitgestellten verwaltenden Dienste und fordert Empfangs- und Kunden-

stammdaten an. Das System verfügt über Schnittstellen zum Programmierer und über einen CATV-Rückkanal zum Kunden. 4.3.1

Anwendungsbeispiele in der Kopfstelle

Die genannten Geräte in der interaktiven Kopfstelle werden anhand von Anwendungsbeispielen näher erläutert. Analog: Siehe hierzu Tabelle 6. Tabelle 6: Dekompressionsgeräte für analoge Einspeisung

Kabelkopfstelle Dekompressionsgeräte

Funktion

Integrierter EmpfängerProzessor (IRP)

|*

Demoduliert ein SAT-TDM aus einem L-Band-Eingang vom SAT-Receiver.

«

Decodiert ein Programm,

® Einzelkanal-Decoder

(SCD)

Signal, bis zu gnal niedriger Am Ausgang andere Geräte

bestehend aus einem Video-

sechs Audiosignalen und einem DatensiGeschwindigkeit. steht ein T-Link des Eingangs-TDM für (Verkettung von SCD).

«

Zum Anschluß an einen T-Link (ein TDM-Kana!).

®

gnal niedriger Geschwindigkeit. Am Ausgang steht ein T-Link des Eingangs-TDM für

« Decodiert ein Programm, bestehend aus einem Video-

Signal, bis zu sechs Audiosignalen und einem Datensi-

andere Geräte (Verkettung von SCD).

Der Integrated Receiver Processor (IRP) gibt neben einem analogen Video-

und Audiosignal auch das digitale Multiplexsignal aus. Dieses kann nun im Durchschleifbetrieb werden.

zu

mehreren

Single-Channel-Decodern

(SCD)

geführt

Auf diese Art und Weise können leicht alle im digitalen Multiplex übertragenen Programme dekomprimiert werden. In der Abbildung „Kabelkopfstellen-Operationen“ kann man sehen, wie der IRP das TDM | selektiert und demoduliert. Der IRP decodiert ein Programm und gibt das TDM auf eine SCD-Kette, wo dann die verbleibenden Programme decodiert werden.

174

Digitales Fernsehen Die

Konfiguration

einer

Kabelkopfstelle:

Digitale

Übertragung

- Analoge

Einspeisung zeigt Bild 32.

TDM2

TDM1

bestehende analoge Kabelgeräte

Demodulieren

Entschlüsseln

Consumer

Demultiplexen Decodieren

GPSK

Prog A InP

TDM1&2 T-Link

koaxial koaxiales Kabelnetz

TDM 1 sco

T-Link

KabelModulator

ProgB

KabelModulator

koaxial

Eernsehgerät lo

‘

(analog)

°

SCD

Progn

KabelModulalor

koaxial

Bild 32: Konfiguration der Kabelkopfstelle (analog)

Digital: Die im MPEG-2-Transportstrom enthaltenen TDMs können über Satellit an einer Kabelkopfstelle empfangen und von der SAT-spezifischen QPSK-Modulation in die kabelspezifische QAM-Modulation

umgesetzt werden, ohne daß

dazu die im Multiplex enthaltenen Dienste dekomprimiert und wieder rekomprimiert werden müssen. Das digitale Signal gelangt über das Kabel bis in die Wohnung des Endnutzers, wo dann die Programme von einem Kabelbeistellgerät empfangen werden. Dabei stehen 16-, 64- oder auch 256QAM zur Verfügung. Für diese beschriebenen Funktionen gibt es den IRT und den SCT. Das erste Gerät (IRT) empfängt und demoduliert das L-Bandsignal. Aus dem

so gewonnenen Multiplex können füllt werden. Auf diese Weise sind werden sollen, im Multiplex nicht lassene Multiplexsignal wird nun 16-, 32-, 64- oder 256QAM-Signal Das

zweite

Gerät

Programme entfernt und mit Nullen aufgeProgramme, die nicht im Kabel übertragen mehr vorhanden. Das veränderte oder beeinem QAM-Modulator zugeführt, der ein bei einer ZF von 36 MHz erzeugt.

stellt prinzipiell einen

QAM-Modulator

dar (SCT).

Es 175

Fachbeiträge nimmt das Multiplexsignal auf, entfernt Programme oder beläßt es unverändert. Danach erfolgt die QAM-Modulation bei einer ZF von 36 MHz. Die Geräte werden kurz in Tabelle 7 beschrieben. Tabelle 7: Digitale Geräte

Digitale Kabelgeräte für den Kopfstelleneinsatz

Funktion

integrierter Receiver (IRT)

Demoduliert ein SAT-TDM-Transcoder aus einem L-Band-Eingang. Moduliert ein TDM (Auszug aus dem Eingangs-TDM) in ein QAMI6-, 64- oder 256-digitales Format. Für andere Geräte wird ein T-Link mit dem kompletten Eingangs-TDM ausgegeben.

Einzelkanal-Transcoder (SCT)

Koppelt ein T-Link aus (ein TDM-Kanal). Moduliert ein TDM (Auszug aus dem Eingangs-TDM in ein QAM I6-, 64- oder 256-digitales Format. Ausgabe eines T-Link des Eingangs-TDM für andere Geräte.

Die Konfiguration einer Kopfstelle: Digitale Übertragung sung ist in Bild 33 dargestellt.

TDM

- Digitale Einspei-

rom Transcodieren QPSK

It

TDM1&2

TDM2,

digitale

koaxlales

Koaxialverbindung

Kabelnetz

. T-Link | Tom1

sct T-Unk

| digilale Koanlalverbindun

3

Entschlüsseln Demulliplexen Decodieren Kabel abel-

®

Beistell-

gerät

(digital)

®

digitale Koaxialverbindun

ScT

Bild 33: Konfiguration der Kabelkopfstelle (digital)

Der IRT selektiert das TDM-Signal und demoduliert den SAT-QPSK- Träger.

Aus einem Teil vom TDM 176

2 bildet er ein neues Multiplex zu TDM

2A und

Digitales Fernsehen moduliert

TDM

2A

auf einem

QAM-Kabelträger.

Ferner

gibt der IRT

das

TDM auf eine SCT-Kette. Auch die SCTs erzeugen und modulieren jeweils ein Unter-TDM. Ein SCT übergibt das TDM immer an den nachgeschalteten SCT. Der Grund, weshalb der IRT und der SCT immer nur einen Teil des Downlink-TDM selektieren, besteht in der Tatsache, daß alle auf einem SATTransponder übertragenen Daten manchmal eben nicht auf einem 8 MHz breiten Kabelkanal untergebracht werden können. Der IRT und auch die SCTs beugen daher vor und selektieren diejenigen Dienste im Multiplex, die

sie für das Kabelnetz QAM-modulieren wollen, im PID-Verfahren, d. h., die Programme werden durch die Interpretation des PID (Packet Identifier) selektiert.

Einspeisung lokaler Programme Wie die folgende Abbildung zeigt, können Programme auch lokal eingespeist werden. In diesem Fall werden die Programme von einem USP komprimiert. Er erzeugt TDM4. Das vom Satelliten ankommende TDM | wird mit TDM

4 über

einen

T-Link-Mux

verkoppelt.

Das

abgehende

TDM 5

ist ein

Zwitter aus den beiden Eingangs-TDMs, welches dann mit Hilfe einer SCTKette decodiert und QAM-moduliert ins Kabel eingespeist wird. Die Konfiguration einer Kabelkopfstelle für die Zusatzprogrammeinspeisung von Lokalsendern zeigt Bild 34. X

TDM 5 Demodulieren

QPSK

.

| &

TDM1

_

Demodulieren 5

SCT

TDM 5A

koaxial

Programmeineinspeisung

' Video

—f

Daten

—»

Audio

—o

USP

T-Link

link W n!

TDM4

koaxial

ux

7

Zusammenführen ı

\ '

Sr

oder auswählen aus TDM 1 &

..

#

{

|

TDM4

SCT

Koskiaf

a

. . koaxial

2

I

=

Netzmanagement

Bild 34: Kabelkopfstelle plus lokale Einspeisung

177

Fachbeiträge 4.4 IRD für den Kabelempfang 4.4.1

Empfänger für digitales Fernsehen und Multimedia

Der Beginn

der Übertragung von komprimierten

Video- und Audiosignalen

wird gleichzeitig über Satellit und über Kabelnetze erfolgen. Die Zusammensetzung der digitalen Datenströme ist für beide Medien identisch. Video, Au-

dio und Daten werden gemäß der im MPEG-2-Standard festgelegten Multiplex-Struktur codiert und übertragen. Das Modulationsverfahren ist für Kabel- und Satellitenübertragung jedoch unterschiedlich. Aus diesem Grund

enthält der Empfänger je nach Anwendung unterschiedliche Tuner und Demodulatoren. Für die drei Übertragungsmedien

Satellit, Kabel und terrestrisch lauten, wie

bereits beschrieben, die Modulationsarten QPSK, QAM

und OFDM.

Bevor

nun das Blockdiagramm detailliert besprochen wird, sollen die Anforderungen für das Endgerät noch einmal kurz zusammengefaßt werden. Gemäß den

Erkenntnissen des „Commercial Module Satellite and Cable“ im europäischen DVB-Projekt muß das Endgerät folgende Anforderungen erfüllen: -

Verarbeitung eines Quell-Datenstroms nach MPEG-2 main-profile/main layer;

-

Erzeugung von 4:3- und 16:9-Bildern;

-

für den Audio-Decoder Decodierung von mindestens MPEG-Layer (MUSICAM);

-

Erkennung aller Änderungen in der Zusammensetzung des Multiplex, automatische Umschaltung auf verschiedene Dienste und Qualitätsstu-

II

fen (bzw. diese müssen dem Teilnehmer wenigstens angezeigt werden);

-

Lesen von TELETEXT mit einer Graphikqualität, die mindestens VGA vergleichbar ist;

-

Interpretieren und Anzeigen aller Diensteinformationen im Dienste-Informationskanal (SIC, Service Information Channel), Programmart und

-dauer, Sprache, Gebühren und nächstes Programm; -

Kanalumschaltung mit kurzer Einschwingzeit;

-

wahlweise Telefon- oder Kabelmodem für interaktive Dienste;

-

mindestens eine Datenschnittstelle, z. B. für den Anschluß eines PC.

Das Bild 35 zeigt die wesentlichen Endgeräte-Komponenten.

178

Die gerasterten

Digitales Fernsehen

Control Board

MPEG

Video Decoder

| |

y

terrestr.

Tuner

I I

y

OFDM

Demod.

MPEG

’ reg]

BED

H

!

Audio Decoder

O Data FEC 1 = Convolutional Decoder

FEC 2 = Reed Solomon Decoder

Bild 35: Empfänger

Blöcke sind die Einheiten, die für Satelliten-, Kabel- und terrestrische Empfänger unterschiedlich sind. Die Geräte haben verschiedene Tuner (entspre-

chend den unterschiedlichen Frequenzbändern). Die Signale werden im digitalen Basisband gemischt und dann zum Demodulator geleitet. Anschließend erfolgt eine Kanal-Decodierung gemäß dem Übertragungsmedium. Die Signalverarbeitung für Video, Audio und Daten ist in allen Empfängern identisch und besteht aus einem Demultiplexer, einer Conditional-Access-Einheit, dem Video- und Audio-Decoder, einem Text- und Graphikmodul (OSD), einem PAL-Codierer, einem HF-Modulator und einer Datenschnittstelle. Im

Hinblick auf die Verarbeitung des MPEG-Transportdatenstroms sind die Geräte für Satellit und Kabel identisch. Hier soll der Kabelempfänger beschrieben werden. Zunächst verfügt der Kabelempfänger über einen Tuner für den Bereich 47 bis 860 MHz. Das Grundsystem für die Kabelübertragung verwen-

det QAM-Modulation für 16-, 32- und 64QAM. Höhere Stufen sind möglich, jedoch nicht vorgeschrieben. Programmauswahl und Benutzersteuerung sind menügeführt. Diese Funktionen werden vollständig über die Fernbedienung ausgeführt. Das System bietet einen Info-Kanal mit Programmenü

an.

Wenn der Benutzer seine Auswahl bestätigt hat, wird der entsprechende Programmkanal eingeschaltet und für die Darstellung decodiert. Der IRD verfügt über Schnittstellen zum Kabelnetz, zu den Video- und Audiogeräten, zur

Fernbedienung, zum Kartenleser und zu externen Systemen. Er enthält außer179

Fachbeiträge dem einen Rechner mit Dialog-Controller sowie einen Text- und Graphik-Anzeigemanager, durch den der IRD weitere Steuerfunktionen für andere Syste-

me ausführen kann. Viele dieser beschriebenen Funktionen sind nützlich zum Anzeigen lokaler Benutzerprozesse, Spiele, Unterhaltung usw. Das vom Tuner kommende ZF-Signal kann so geschaltet werden, nen digitalen oder einen analogen Modulator treibt (Bild 36).

daß es ei-

AF out

SCART

analog Video IN

Zentrale

Transpon-

Dialog

Demultl-

sroam

Steuerung

ee

plaxer-

Controller

aslog "Audio out

analog Audio In Card

ou Daten In PC-Ansenkufl 1 -___-o

digal IN

Bild 36: Digital- bzw. Analog-Modulator

Nach der analogen Demodulation steht das Signal als Basisbandsignal zur Verfügung.

Das

Videosignal

geht zum

Overlay-Prozessor,

der das Bild ent-

sprechend seiner Komplexität manipuliert und, falls erforderlich, Graphikinformationen hinzufügt. Das so gemischte Bild wird als RGB-Signal zur Verfügung

gestellt.

Die

vielfältige

Funktionalität

des

Video-Overlay-Processors

(z.B. PIP) ist Stand der Technik und braucht hier nicht näher erläutert zu werden. Wenn ein digitales Signal empfangen werden soll, wird es auf den digitalen Modulator (QAM) geschaltet. Nach Demodulation und Fehlerkorrektur gelangt das Signal zu einem intelligenten Demultiplexer, der eine im Signal

enthaltene

Paketkennung

verwendet,

um

das

ausgewählte

Programm

abzutrennen. Nach Prüfung des Conditional Access wird dieses an einen weiteren Demultiplexer weitergereicht, der die Elementardatenströme erzeugt, die dann

von

einem

beliebigen

Decoder

weiterverarbeitet

werden

können.

Nach der D/A-Umwandlung wird das dekomprimierte Videosignal an den Video-Overlay-Prozessor weitergeleitet, während das Audiosignal zum Beispiel 180

Digitales Fernsehen

an einer SCART-Buchse zur Verfügung steht. Das Videosignal kann auch über einen Remodulator auf einen HF-Träger aufmoduliert werden. Darüber hinaus haben die Endgeräte einen Dialog-Controller, der im wesentlichen

dem Kern eines PCs (Mikroprozessor, Speicher und Peripheriegeräte) gleicht. Diese Recheneinheit ist an eine Infrarot-Fernbedienung und einen SMART-Card-Leser angeschlossen und führt alle Steuerfunktionen des Endgeräts durch. Die Kommunikation mit den zentralen Einrichtungen des Anbieters erfolgt über ein intelligentes Modem und wird von dem Dialog-Con-

troller verwaltet.

4.4.2 Verarbeitung des MPEG-Transportdatenstroms Der Transportdatenstrom enthält alle Video-, Audio- und Datensignale, die in standardisierter Form übertragen werden. Darüber hinaus trägt er die Serviceund Common-Service-Informationen,

aus denen

der Benutzer Programmde-

tails und viele weitere Informationen ableiten kann.

4.4.3

Conditional Access

Der Zugang zum Transportdatenstrom kann über ein Conditional Access-System geschützt werden. Der MPEG-2-Multiplex ermöglicht den Schutz einzelner Programme mit unterschiedlichen Conditional Access-Systemen oder den Schutz des gesamten Transportdatenstroms.

Die Architektur des MPEG-2-Demultiplexers, der für das Descrambling und Conditional Access benötigt wird, umfaßt auch die programmspezifischen Informationen (PSI, program-specific information), die durch das Lesen des Transport-Paket-PIDs abgetrennt werden können. Die PSI dient zum Programmieren des Demultiplexers in solcher Weise (uP), daß die Daten

zum

CA-Modul

(SMART

Card)

durchgelassen

werden.

Das

CA-Modul verwendet die Daten, um ein Steuerwort zu erzeugen, das der Descrambler für die Entschlüsselung verwendet. Es werden nur die TransportPakete entschlüsselt, die dafür ausgewählt wurden. Der PID definiert das zum Descrambeln zu verwendende Steuerwort.

Wenn

die ausgewählten Transport-Pakete den Descrambler durchlaufen ha-

ben, werden

sie in Elementardatenströme

(PES,

Program

Elementary

Stre-

ams) konvertiert und an die Decoder weitergeleitet. 181

Fachbeiträge 4.4.4

Video-/Audio-Decoder

Die „Header“ der PES enthalten Informationen, die als PTS und DTS bezeichnet werden. PTS steht für „Presentation Time Stamp“ und gibt die Zeit für die Anzeige eines decodierten Bildes oder Audiorahmens an, während DTS die Zeit für die Decodierung angibt. Die Nutzlast der PES enthält die

eigentlichen zu decodierenden Video- und Audiodaten.

5 Terrestrische Übertragung 5.1

Übertragungsstandard

Aufgrund der Tatsache, daß terrestrisch abgestrahltes digitales Fernsehen nicht vor 1997 auf Sendung geht, bleibt Zeit genug, um einen Normierungsvorschlag zu erarbeiten. Terrestrisches digitales Fernsehen ist auch für den Mobilempfang geplant. Aus diesem Grund benötigt man ein Modulationsverfahren, das auch mit Mehrwegeempfang gut funktioniert. OFDM hat sich als geeignet erwiesen. Diese Modulationsart, die bereits für DAB (Digital Audio Broadcasting) in einer Norm festgehalten wurde, kann auch für digitales Fernsehen verwendet werden. Die Systemparameter, wie Anzahl der Träger, Guard-Intervalle, abgestrahlte Leistung und räumliche Entfernung zwischen den Stationen, müssen festgelegt werden. Das gleiche gilt für den Fehler-

schutz und die Verschachtelung.

5.2

OFDM-Modulation für Gleichwellennetze und Mobilempfang

Um hohe Datenraten in einen terrestrischen 8-MHz-Kanal übertragen zu können, muß für die digitale Modulation mindestens 64QAM verwendet werden, während die Anzahl der so erzeugten QAM-Symbole (charakterisiert durch Amplitude und Phase), die dann einer umgekehrten Fourier-Transformation unterworfen werden, noch zu bestimmen

eine Funktion dieses Parameters sind. Das

OFDM-Signal

werden.

muß

von

sind, da die zu erzeugenden Träger

einer terrestrischen

Sendestation

abgestrahlt

Dieser Sender muß eine hohe Linearität besitzen, um sicherzustellen, daß die abgestrahlten Träger nicht zu stark intermodulieren. Die Folge

davon wären Nachbarkanalstörungen, die um jeden Preis vermieden werden müssen. Die Nichtlinearitäten können in gewissem Maße durch eine Vorver-

zerrung des Signals ausgeglichen werden, bevor dieses zum Leistungsverstär-

ker gelangt. Dies kann schon bei der Erzeugung des OFDM-Signals erfolgen. Dadurch werden teure Techniken für die analoge Vorverzerrung vermieden. 182

Digitales Fernsehen 5.3

Der OFDM-Modulator und -Demodulator

Die Schaltung enthält eine flexible Modulationseinheit nach Bild 37 (DAPSK = Differential Amplitude Phase Shift Keying), die eine mehrstufige Modulation durchführen kann (z. B. 16QAM, 32QAM und 64QAM). Es ist Aufgabe des FIFOs, die Verarbeitungsgeschwindigkeit an die Datenrate anzupassen. Die nachfolgende Fourier-Transformation wird zur Erzeugung der OFDMTräger verwendet, deren Bandbreite von den kaskadierten Digitalfiltern be-

grenzt wird. Dann folgen der D/A-Umsetzer, die Filterbaugruppe und die Quadratur-Umsetzung auf die gewünschte ZF-Ebene. Der Demodulator (Bild 38) kehrt den gesamten Prozeß um.

DAPSK|

zF I»

Mischer ©,

Igitales

wg

ter

FilterElnapalsung sleuerung | |von nlederfrequ. > Signalen zur

[so ]

vom Kanalcodlerar

Synthesizer

Steuerung, Eingangsdalenrate,

Modulstlonsinder, Anzahl DAPSK = = Diff: Different tal Amplitude

6 Phase IFFT= Invarsa Fast Founer Translorm Phase

Shift Kı

e

yo

Fa di elle Kanalbandbreit

i in TU Braunschweig Prof, Rohling Quelle:

mebreiie

Institut für Nachrichtentechnik

Bild 37: Blockschaltbild des Modulators

LP ‘Zr ——]

ı

A

Q

A

D

I

Mischer

ı

digitales

Q@ ,]

digitales

Filter

FIFO

17

a

EFT

FIFO

DAPSK I

ö

S Ss

Taktsynchronisallon

zum Kanaldecoder

vco

Trägerregelung

DaPsk DSP

= = mw

Fası Fourier Transtorm Diflerential Amplitude Phase Shift Keying Digital Signal Processor

Ausgangsdalenrate Modulatlonsindex Anzahl der Unterträger

Kanalbandbreite Fiterkenniinie

Quelle: Institut für Nachrichtenlechnik TU Braunschweig Prol. Rohling

Bild 38: Blockschaltbild des Demodulators

183

Fachbeiträge Nach der Quadratur-Mischung wird das analoge Signal in ein digitales umgesetzt und durch digitale Filterung bandbegrenzt. Wieder sorgen FIFOs für die Datenratenanpassung. Das Signal wird transformiert, und die Symbole wer-

den mit Hilfe der FFT (Fast Fourier Transformation) wiedergewonnen. Der folgende Demodulator (DAPSK) stellt dann die original parallelen Bits wieder her. Nach der parallel/seriellen Umsetzung steht der Datenstrom wieder zur Verfügung. Für Träger- und Taktrückgewinnung wird ein DSP verwendet. Diese Einheit erzeugt die notwendigen Signale für Takt- und Blocksynchronisierung

sowie ein weiteres für die Trägerregulierung.

Die beschriebene Gerätschaft wird zur Zeit für Versuchszwecke eingesetzt. Die weiteren Ergebnisse aus den technischen und kommerziellen Gruppen werden in den nächsten Monaten Klarheit über die technischen Möglichkei-

ten und ein Einführungsszenario des digitalen terrestrischen Fernsehens aufzeigen.

184

Endgeräte / Zulassung

Zulassungsverfahren unter dem Aspekt des europäischen Marktes Aufgaben und Dienstleistungen des BZT Von Winfried Pohl, Saarbrücken

Dr.-Ing. Winfried Pohl, Jahrgang 1949, ist als Abteilungsleiter im Bundesamt für Zulassungen tätig.

1

Einleitung

Der Bereich der Telekommunikation wurde lange Zeit durch meist nur eine Betreibergesellschaft für die öffentliche Infrastruktur national abgedeckt. In den USA vollzog sich mit der Auflösung des Monopols der AT&T weltweit

der erste Schritt zu mehr Wettbewerb. In Europa waren die Betreibergesellschaften zumeist öffentliche Post- und Fernmeldeverwaltungen,

die oft noch

das Vertriebsmonopol an den Telekommunikationsendgeräten für sich beanspruchen durften. In Deutschland waren beispielsweise die Telefone am Hauptanschluß und die dort eingesetzten Modems noch bis vor wenigen Jah-

ren vom Vertriebsmonopol der Deutschen Bundespost betroffen. Private Geräte durften nur in Nebenstellenanlagen oder in privaten Netzen angeschaltet und genutzt werden. Dagegen waren die Nebenstellenanlagen selbst schon seit dem

Jahre

1900

in Deutschland

für den

privaten

Vertrieb freigegeben

worden, während sie in vielen Nachbarländern erst in den 80er Jahren liberalisiert worden sind. Heute ist es kein Geheimnis

mehr, daß mit der Freigabe der Endeinrichtun-

gen für den privaten Vertrieb der Markt einen enormen Schub erhalten hat, der sich auch im Sinne der Verbraucher in einer entsprechenden Gerätevielfalt und einem Nachgeben der anfangs hohen Preise ausdrückt. Als für viele nachvollziehbares Beispiel seien hier nur die schnurlosen Telefone genannt. Aber noch ein anderer positiver Aspekt sei hier erwähnt, der trotz aller Unkenrufe eingetreten ist: Durch die anfangs hohen Preise provoziert, schauten sich viele Verbraucher nach billigeren Alternativen

um

und fanden diese in

185

Fachbeiträge

hier nicht zulässigen Geräten, die mit viel zu hoher Leistung in dafür nicht freigegebenen Frequenzbereichen arbeiteten und deren Qualität und Funktionalität den heutigen Ansprüchen bei weitem nicht gerecht wurden. Die Verbraucher machten sich dadurch strafbar, verursachten aber auch Störungen

des öffentlichen Fernseh-Rundfunks und des Flugfunks. Aufgrund der heutigen Gerätevielfalt und des hohen Qualitätsstandards ist diesen nicht zulässigen Geräten die Attraktivität genommen weitgehend behoben.

und das damit verbundene Ärgernis

Daß mit der Einführung von mehr Wettbewerb in der Telekommunikationsinfrastruktur ein nochmaliges Pushen des Endgerätemarktes einhergeht, wird aktuell durch die Lizenzierung privater Mobilfunkbetreiber unter Beweis ge-

stellt. Die Dynamik des Marktes in den digitalen, zellularen Mobilfunknetzen (in Deutschland DI, D2 und EI sowie die Datenfunknetze) stellt die kühnsten Erwartungen in den Schatten. Mit der Dynamik des Endgerätemarktes werden die Lebenszyklen neuer End-

geräte immer kürzer. Inzwischen schen

Segmenten

muß

die Industrie in besonders dynami-

jedes halbe Jahr ein völlig neues

Produkt auf den

Markt

bringen, um nicht den Anschluß zu verlieren und zu wettbewerbsfähigen Preisen produzieren zu können.

Damit erlangt auch das Thema

Zulassung

eine

neue Dimension. Bei allem Verständnis für die Notwendigkeit, die grundlegenden Schutzziele einzuhalten, darf die Zulassungspflicht aber nicht zu einer Behinderung

chen

des Marktes

Ansprüche

vorliegendem

an

das

führen.

Deshalb

Zulassungsverfahren

sind insbesondere

sehr

hoch

die zeitli-

geworden.

Bei

Nachweis über die Konformität des Produktes mit den Anfor-

derungen erwartet die Industrie inzwischen, daß das Zulassungsverfahren innerhalb von

14 Tagen abgeschlossen ist, und sie hat absolut kein Verständnis

für zusätzliche Verzögerungen. Um als Behörde diesen gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden, ist es erforderlich, Abschied zu nehmen von hoheitlichem

Denken

und

subjektiver

Ausgestaltung

von

Ermessensspielräu-

men. Vielmehr sind Planbarkeit, Transparenz und Einfachheit der Spielregeln gefragt. Weiterhin werden Flexibilität, ziel- und kundenorientiertes Handeln und Termintreue erwartet. Wie

Ordnungspolitik

unter

diesen

völlig veränderten

Rahmenbedingungen

dennoch betrieben werden kann, ohne daß der Industrie dadurch unzumutbare Härten entstehen, soll am Beispiel der Zulassung von Telekommunikationsendeinrichtungen gezeigt werden.

186

Endgeräte / Zulassung 2 Historischer Abriß Das Bundesamt für Zulassungen in der Telekommunikation (BZT) - vormals Zentralamt für Zulassungen im Fernmeldewesen (ZZF) - besteht seit dem Jahre 1982, als die Funktion der Zulassung von Telekommunikationsendein-

richtungen aus dem

Fernmeldetechnischen

Zentralamt (FTZ)

(heute: For-

schungs- und Technologiezentrum) der Deutschen Bundespost ausgegliedert und dem neu gegründeten ZZF in Saarbrücken zugeordnet wurde. Mit der Neuordnung des Fernmeldewesens

nehmerischen

Funktionen

der DBP

im Jahre

1989 wurden die unter-

von den hoheitlichen

Bundesministers für Post und Telekommunikation

Funktionen

des

(BMPT) getrennt. Die Zu-

lassung wurde als hoheitlicher Akt begriffen, und damit wurde das ZZF mit seinen Prüflaboratorien als Bundesoberbehörde dem BMPT unterstellt. Die übrigen als hoheitlich definierten Aufgaben der DBP wurden dem BMPT und dem

neugegründeten

überantwortet.

Bundesamt

für Post und Telekommunikation

(BAPT)

Bild I zeigt die Struktur des öffentlichen Fernmeldewesens

nach der Neustrukturierung.

BMPT

BZT

BAPT

DEUTSCHE BUNDESPOST POSTDIENST

POSTBANK

TELEKOM

Bild 1: Struktur des öffentlichen Telekommunikationswesens

Um der neuen Einordnung als Bundesamt auch im Namen Rechnung zu tragen, wurde das ZZF am 10. 3. 1992 in Bundesamt für Zulassungen in der Telekommunikation umbenannt.

187

Fachbeiträge

3 Zweck der Zulassung 3.1

Rechtliche Grundlagen

Die Zulassung von Telekommunikationsendeinrichtungen ist im Fernmeldeanlagengesetz (FAG) als Voraussetzung für das Anschalten und Betreiben von Endeinrichtungen an den öffentlichen Telekommunikationsnetzen bzw. das Betreiben von Funkanlagen genannt.

Die Aufgabe der Zulassung weist das FAG explizit dem BZT zu. In der Telekommunikationszulassungsverordnung (TKZulV) sind das Zulassungsverfahren, die Gebühren sowie die Voraussetzungen für das Erteilen der

Zulassung weiter ausgeführt. Das durch

dieses Gesetz und die Verordnung gesetzte Recht ist inzwischen

durch Europäisches Recht ergänzt worden. Dieses Europäische Recht wird in Form

von

Richtlinien

erlassen,

die von

den

Mitgliedstaaten

in nationales

Recht umgesetzt werden müssen. Dies ist durch Verfügungen des Bundesministeriums für Post und Telekommunikation geschehen. Anläßlich der Postre-

form II werden diese Änderungen auch bei der Novellierung von FAG und TK ZulV berücksichtigt.

3.2 Anforderungen der Zulassung Die Telekommunikationszulassungsverordnung sagt - übrigens wortgleich mit der Endgeräterichtlinie der EU - aus, daß durch die Zulassung folgende grundlegende Anforderungen sichergestellt werden sollen:

-

Sicherheit der Benutzer, insoweit diese Anforderung nicht durch das Gerätesicherheitsgesetz abgedeckt ist;

-

Sicherheit des Personals der Betreiber öffentlicher Telekommunikationsnetze, insoweit diese Anforderung nicht durch das Gerätesicherheitsgesetz abgedeckt ist;

-

Anforderungen

-

Schutz des öffentlichen Telekommunikationsnetzes vor Schaden;

-

effiziente Nutzung des Funkfrequenzspektrums, wo dies angebracht ist;

-

Kommunikationsfähigkeit der Endeinrichtungen mit Einrichtungen des öffentlichen Telekommunikationsnetzes zur Herstellung, Anderung, Ge-

188

an die elektromagnetische Verträglichkeit, insoweit sie

für Endeinrichtungen spezifisch sind;

Endgeräte / Zulassung bührenberechnung, Aufrechterhaltung und Auflösung einer realen oder virtuellen Verbindung und

-

Kommunikationsfähigkeit von Endeinrichtungen untereinander über das öffentliche Telekommunikationsnetz in gerechtfertigten Fällen.

Gerechtfertigt sind die Fälle, in denen die Endeinrichtung

.

einen gemäß Gemeinschaftsrecht reservierten Dienst,

.

einen Dienst, für den der Rat der Europäischen Union beschlossen hat,

daß er gemeinschaftsweit verfügbar sein soll, .

einen Dienst, der durch Verordnung der Bundesregierung als Pflichtleistung der Deutschen Bundespost TELEKOM festgelegt worden ist,

unterstützt.

Gerade in dieser Hinsicht sind die Zulassungsbedingungen wesentlich erleichtert worden,

denn

keit von Modem

noch vor wenigen

Jahren galt die Kommunikationsfähig-

zu Modem oder von Fernkopierer zu Fernkopierer als not-

wendige Voraussetzung für die Zulassung. Inzwischen sind nur noch Endeinrichtungen, die am Telefondienst teilnehmen, diesen sogenannten

Diensteanforderungen unterworfen. Dies heißt jedoch nicht, daß die Anforderung der Kommunikationsfähigkeit zwischen Endeinrichtungen über das Netz keine Bedeutung mehr hat. In einigen Fällen hat die Industrie sogar erkannt, daß es notwendig oder zumindest sinnvoll ist, zusätzliche Konformi-

tätsprüfungen durchzuführen. Die Zulassung fordert aber nur die Kompatibilität mit den Netzzugangsbedin-

gungen, die elektrische Sicherheit sowie die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)

der Einrichtungen.

4 Geltungsbereich der Zulassung Bislang war der Geltungsbereich der Zulassung rein national. Dies ändert sich mit dem

Erreichen des europäischen

Binnenmarktes grundlegend.

Ent-

sprechend dem Ziel der Europäischen Union, die nationalen Märkte zu einem großen Binnenmarkt zu vereinigen, wird die Zulassung künftig den Zugang zum gesamten Binnenmarkt aller Mitgliedstaaten ermöglichen. Voraussetzung dafür ist die Angleichung der Rechtsvorschriften und der technischen Voraussetzungen

für das Betreiben der Telekommunikationsendein-

189

Fachbeiträge richtungen in allen Mitgliedstaaten. Letzteres ist durch cher Normen und Zulassungsbedingungen erreichbar. Die Angleichung

der Rechtsvorschriften

ist durch

das Einführen

glei-

die „Richtlinie des Rates

vom 29. April 1991 zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten über Telekommunikationsendeinrichtungen einschließlich der gegenseiti-

gen Anerkennung ihrer Konformität (91/263/EWG)“ initiiert worden. Diese „Endgeräterichtlinie* wurde zum 22. Dezember 1993 durch die erwähnte Verfügung 275/1993 im Amtsblatt des Bundesministeriums für Post und Telekommunikation in nationales Recht umgesetzt.

Die Hersteller sind natürlich sehr daran interessiert, daß die erteilte Zulassung europaweite Gültigkeit hat. Leider ist dies bislang erst im Mobilfunkbereich (GSM) geglückt. Generell ist der Geltungsbereich abhängig vom handensein europäischer Zulassungsbedingungen (Bild 2). =

Verfahren nach

nö

| Anhänge 182, 183 i

oder 4

Existleren CTRa ?

>

-

nein

]

sun

|

.

i

Verfahren

i

B1263/EEC Anhänge 1&2, 183 oder 4

\

Übliches

nationales

\! |

Zunge

_

|

Vor-

KENNZEICHNUNG

oo KENNZEICHNUNG mit |

mit

B A999] Din

CE 0188xX.

Bild 2: Anwendbarkeit des nationalen und der europäischen Zulassungsverfahren

Existieren nur nationale Zulassungsbedingungen, so hat die Zulassung nur nationale Gültigkeit. Liegen aber europäisch harmonisierte Zulassungsbedin-

gungen, die „Common Technical Regulations (CTR)“, vor, so hat die Zulassung

europaweite

Gültigkeit,

Verkehr gebracht werden.

190

und

die

Endeinrichtung

kann

europaweit

in

Endgeräte / Zulassung

5 Europäische Standardisierung Da der offene Binnenmarkt für Güter vom Abbau auch der technischen Handelsbarrieren abhängt, kommt der Harmonisierung der technischen Normen eine hohe Bedeutung zu.

Bereits 1983 hat die Europäische Gemeinschaft mit der Richtlinie 83/189/ EWG des Rates vom 28.März 1983 über ein Informationsverfahren auf dem Gebiet der Normen und technischen Vorschriften die Pflicht aller Mitgliedstaaten eingeführt, sich gegenseitig über Normungs- bzw. Standardisierungsvorhaben zu unterrichten. Die Europäische Union sowie die anderen Mitgliedstaaten haben somit die Gelegenheit und das Recht, derartige Vorhaben

zu stoppen, wenn diese dem Gemeinschaftsgedanken zuwiderlaufen sollten oder es sinnvoll ist, auf diesem Gebiet eine europaweit gültige Norm

zu set-

zen. Zusätzlich

wurde

die Standardisierungsarbeit,

die im Bereich

der Telekom-

munikation vormals in Arbeitsgruppen der CEPT (Conference europeenne des Administrations des postes et telecommunications) lief, auf eine neu geschaffene Institution konzentriert, in der nun auch die Industrie und die Anwender mitarbeiten können, das Europäische Institut für Standardisierung in

der Telekommunikation ETSI. ETSI hat die Aufgabe übernommen, harmonisierte europäische Telekommunikationsnormen zu erarbeiten. Diese Normen (ETS) haben im Gegensatz zu

Zulassungsbedingungen freiwilligen Charakter, d. h., die Hersteller sind nicht verpflichtet, diese Normen zu befolgen. Europäische Zulassungsbedingungen (CTR) haben dagegen verpflichtenden Charakter. Sie werden von der EUKommission auf der Basis der von ETSI vorgelegten TBR (Technical Basis for Regulation) festgelegt. Seit dem

1. 1. 1994 gibt es solche CTRs für den di-

gitalen, zellularen Mobilfunk nach dem GSM-Standard (in Deutschland die Mobilfunknetze DI und D2), seit dem 1. 3. 1994 auch für schnurlose Telefone nach

dem

DECT-Standard

(Digital

für 2-Mbit/s-Monopolübertragungswege. weitere CTRs

zügig vorzulegen.

European

Cordless Telephone)

Die Kommission

Diese CTRs

und

ist aber bestrebt,

wird es vor allem für moderne

Telekommunikationsnetze, wie das europäische ISDN und paketvermittelte Datennetze (X.25) geben. Für das ISDN sind inzwischen sogenannte InterimCTR (I-CTR) verabschiedet worden, die es erlauben, ISDN-Endeinrichtungen europaweit zu vermarkten. Allerdings ist in Deutschland und in Frankreich vorläufig noch wegen technischer Besonderheiten die nationale Zulas-

191

Fachbeiträge

sung

vonnöten.

(ERMES)

Darüber

hinaus

sind

CTRs

geplant

für Paging-Systeme

und für Mietleitungen.

Für die älteren bestehenden Netze, wie das Telefonnetz, ist es sehr schwierig,

solche harmonisierten technischen Vorschriften zu erstellen, da diese Netze in allen Mitgliedstaaten unterschiedlich realisiert wurden und da eine technische Veränderung der nationalen Infrastrukturen aus Kostengründen ausscheidet. Dennoch wird in mühsamer Kleinarbeit versucht, auch hier voranzukommen. Hemmend wirkt sich dabei aus, daß meist eine Beschreibung der

bestehenden

Netze fehlt. Eine Initiative ist das sogenannte CTS 5-Projekt,

das die EU unterstützt. CTS

steht für „Conformance Testing Services“, und

das CTS 5-Projekt befaßt sich mit der Implementation eines europäischen Prüfdienstes auf dem Gebiet von Endgeräten, die an das analoge Telefonnetz angeschaltet werden sollen. Vorläufig muß allerdings im Fall des Telefonnetzes ein Weiterbestehen der nationalen Zulassung und damit nationaler Märkte in Kauf genommen werden. Dies ist aus Sicht des anzustrebenden Binnenmarktes besonders schmerzlich, da mit dem analogen Telefonnetz zur Zeit

noch der größte Teil des Marktes an Telekommunikationsendeinrichtungen verknüpft ist. 6 Zulassungsverfahren nach TKZulV (national) Das FAG bestimmt, daß das BZT kostendeckend arbeiten, d. h. seine Kosten von den Einnahmen aus der Zulassungstätigkeit bestreiten muß. Das

Zulassungsverfahren

und

die

Gebühren

für

die

vom

Zulassungsamt

durchgeführten Zulassungsprüfungen sowie das Ausstellen der Zulassungsurkunde sind in der Verordnung über die Zulassung von Telekommunikationsendeinrichtungen (TKZulV) festgelegt. Das nationale Zulassungsverfahren

beruht auf einer Baumusterprüfung

einer stichprobenweisen Kontrolle der Serienproduktion.

und

Die Zulassung setzt grundsätzlich eine technische Prüfung des Zulassungsobjektes voraus. Diese technische Prüfung kann im BZT selbst oder in einem dafür anerkannten externen Prüflabor durchgeführt werden. Für die Anerkennung - im Fachjargon Akkreditierung genannt - hat das BAPT eine Ak-

kreditierungsstelle eingerichtet, die interessierte Prüfstellen bei Vorliegen der technischen

und

formalen

Voraussetzungen

autorisiert,

die Zulassungsprü-

fungen durchzuführen. Die Prüfergebnisse dieser Labors werden vom BZT anerkannt. Um Interessenkonflikte von vornherein auszuschließen, wurden 192

Endgeräte / Zulassung

die Aufgabenbereiche Prüfung und Zertifizierung im BZT organisatorisch getrennt. Die Prüflabors des BZT sind ebenso wie die privaten Prüflabors akkre-

ditiert. Anträge auf Zulassungen können von jedermann gestellt werden, sei er Hersteller, Vertreiber oder Anwender des Gerätes. Auf der Basis der vorgelegten Dokumentation und des angegebenen Verwendungszwecks wird entschieden, welche technischen Prüfungen erforderlich sind. Vorgelegte Prüfberichte an-

erkannter Prüflabors werden ebenso wie die der BZT-internen Prüflabors ausgewertet.

Sind alle Prüfergebnisse positiv, wird die Zulassung in Form

einer

Urkunde erteilt. Werden eine oder mehrere Prüfungen nicht auf Anhieb bestanden, erhält der Antragsteller Gelegenheit, sein Gerät nachzubessern.

In der Folge kennzeichnet der Zulassungsinhaber jedes mit dem Prüfmuster bau- und funktionsgleiche Gerät mit dem nationalen Zulassungszeichen und

bringt es in Verkehr. Nachprüfungen braucht er nur zu fürchten, wenn Verdacht auf Mißbrauch der Zulassung oder ungenügende gung der Geräte besteht.

Sorgfalt bei der Ferti-

7 Verfahren der Endgeräterichtlinie Diese rein nationale Ausprägung der Zulassung hat in jüngerer Zeit eine Ergänzung erfahren durch die Umsetzung der Endgeräterichtlinie der EU in na-

tionales Recht. Am 22.12.1993 ist diese EU-Direktive (91/263/EWG) mit der Verfügung 275 im Amtsblatt 26/1993 des Bundesministeriums für Post und Telekommunikation in Deutschland inkraftgesetzt worden. Danach

kann

schriften durch

die Konformität

entweder

das Verfahren

durch der

das

einer

Endeinrichtung

Verfahren

der

mit

technischen

EG-Baumusterprüfung

EG-Konformitätserklärung

nachgewiesen

Vor-

oder

werden

(Bild 3). Beide Alternativen erfordern das Einschalten einer unabhängigen Überwachungsautorität. Die Wahl zwischen den beiden Verfahren hat der Hersteller oder derjenige, der beabsichtigt, die Endeinrichtung auf den Markt zu bringen.

7.1

EG-Baumusterprüfung

Die EG-Baumusterprüfung führt zu einer EG-Baumusterprüfbescheinigung, die im gesamten EG-Raum gültig ist.

193

Fachbeiträge

Hersteller

|

Anhang I f Hersteller “„ entscheidet

\ /

Anhang iv

EU-Baumusterprüfung

eubamin

— BZT

bescheinigung i

vn

| |

:

,

Bewertung,

Anhang — openachung . as

konformitätserklärung Produktüberwachung

|

!

Anhang,’\ entscheidet Hersteller Baumuster-

l

Produktion E

BZT

os-

Produktion .

!

Baumusterkonformitätserklärung

|

i

Baumusterkonformitätserklärung

Markt Bild 3: Die drei alternativen Zulassungsverfahren der Endgeräterichtlinie 91/263/ EWG

Um sicherzustellen, daß die hergestellten Produkte auch dem geprüften Muster entsprechen, gibt es wiederum zwei Alternativen, nämlich die Konformität mit dem Baumuster zu erklären oder ein Qualitätssicherungssystern zu unterhalten.

7.1.1

Konformität mit dem Baumuster

Die Konformität mit dem Baumuster ist der Teil des Verfahrens, bei dem der Hersteller oder sein in der Union niedergelassener Bevollmächtigter sicherstellt und erklärt, daß die betreffenden Produkte dem in der EG- Baumusterprüfbescheinigung beschriebenen Baumuster entsprechen und die für sie gel-

194

Endgeräte / Zulassung tenden Anforderungen der Richtlinie erfüllen. Der Hersteller kennzeichnet jedes Produkt in der in der Richtlinie geforderten Form und stellt eine Erklärung über die Konformität mit dem Baumuster aus. Eine vom Hersteller gewählte benannte Stelle führt in unregelmäßigen Abständen Produktkontrollen durch oder läßt diese durchführen. Dazu muß der Hersteller einen Vertrag über die Produktüberwachung abschließen.

7.1.2

Qualitätssicherungssystem Produktion

Unterhält der Hersteller ein zugelassenes Qualitätssicherungssystem für die Herstellung und Prüfung seiner Produkte, dann kann er mit diesem Verfahren sicherstellen und erklären, daß die betreffenden Produkte dem in der EGBaumusterprüfbescheinigung beschriebenen Baumuster entsprechen und damit die für sie geltenden Anforderungen der Richtlinie erfüllen.

7.2 EG-Konformitätserklärung Die EG-Konformitätserklärung basiert auf einem zugelassenen Qualitätssicherungssystem für Entwicklung, Herstellung sowie Endabnahme und Tests. Diese umfassende Qualitätssicherung erlaubt eine horizontale Integration al-

ler Überwachungsverfahren über alle Schritte der Herstellung hinweg. Dieses Verfahren

kommt

ohne

EG-Baumusterprüfung

aus, da davon

ausgegangen

wird, daß der Hersteller diese Prüfungen ebenso kompetent und sorgfältig wie ein unabhängiges Prüflabor ausführen kann. Die Zulassung von Qualitätssicherungssystemen ist eine Aufgabe des BZT, wobei aber - ähnlich wie bei der Baumusterprüfung - der überwiegende Teil der in diesem Zusammenhang zu erbringenden Dienstleistungen auch von

privatwirtschaftlichen QS-Zertifizierern angeboten wird. Bild 4 erläutert nochmals die Zuständigkeiten der beiden Ämter BZT und BAPT im Rahmen der europäischen Zulassungsverfahren. 8 Organisation des BZT Zum I. Februar 1994 hat sich das BZT neu strukturiert. Ziel war dabei die strenge Trennung zwischen Prüfung und Zertifizierung sowie die Optimierung der Kundenschnittstelle. Bild 5 zeigt die innere Struktur des BZT mit einer Kurzbeschreibung der Aufgaben der einzelnen Organisationseinheiten. Die unmittelbaren Prüfaufgaben

195

Fachbeiträge

BMPT BZT

- Baumusterprüfung

BAPT

- Baumusterprüf-

u.a.

wachung - Zulassung und

- Akkreditierung von Prüflabors und Bu QS-Zertifizierern

bescheinigun - Produktüber. a

Überwachung der

QSS-Produktion

- Zulassung und

Überwachung der

umfassenden QSS

Bild 4: Aufgaben des BZT und des BAPT im Rahmen des Zulassungsverfahrens

werden in der Abteilung | wahrgenommen. In der Abteilung 2 sind in zwei Referaten die Aufgaben der Zulassung und Zertifizierung zusammengefaßt. 9 Dienstleistungen des BZT Alle Verfahren der Konformitätsbewertung werden vom BZT angeboten. Die Beurteilung und Zulassung von Qualitätssicherungssystemen ist ein für das BZT neues Feld, das dafür notwendige Know-how ist bereits vorhanden, und

die ersten Auditierungen und Zulassungen sind inzwischen bereits erfolgreich abgeschlossen worden. Das Tätigkeitsfeld des Prüfens und Zertifizierens, auf dem das BZT seinen an-

gestammten Platz hat, wird künftig sowohl im Bereich des Prüfens als auch im Bereich

des Zertifizierens von

starkem

Wettbewerb

geprägt sein. Schon

heute gibt es in Deutschland mehrere akkreditierte Prüflabors. Es werden

in

ganz Europa weitere dazukommen. Im Bereich des Zertifizierens wird das BZT mit allen anderen Zulassungsstellen Europas wetteifern. Daher stehen 196

Endgeräte / Zulassung

|

ORGANISATION

PERSONALRAT

DES

BZT

| as

DIREKTOR

INTERNAT. ANGEL.

PR, AKQUISITION

PRÜF-

ZULASSUNG &

ABTEILUNG

VERWALTUNG

ANALOGER NETZZUGANG

ÖFFENTL. FUNK (ET, CT1+, DECT,

INFORMATIONSVERARBEITUNG RECHENZENTRUM

ZULASSUNG & ZERTIFIZIERUNG DRAHT & QS

DIGITALER NETZZUGANG; EMV

QS-AUDITIERUNG & ZERTIFIZIERUNG

CONTROLLING, FINANZEN, BESCHAFFUNG

ZULASSUNG & ZERTIFIZIERUNG FUNK

ÖFFENTL & NICHT ÖFFENTL. FUNK (GSM, PMR, SAT, ...)

PERSONAL, ORGANISATION

Bild 5: Aufbauorganisation des BZT

die Dienstleistungen des BZT unter starkem Kosten- und Zeitdruck, denn nur

wer schnell und kostengünstig arbeitet, hat eine Überlebenschance. Deshalb bietet das BZT

seinen

Kunden

auch

neue

Möglichkeiten

der Terminierung

an, die es dem Hersteller erlauben, die Zulassung verläßlich in seine Produktplanung zu integrieren und damit zum vorgesehenen Zeitpunkt mit dem neu-

en Produkt auf den Markt zu kommen. Das BZT legt Wert darauf, seinen Kunden ein umfassendes Dienstleistungsangebot zu machen. Daher bieten wir neben den eigentlichen Konformitätsprüfungen schon im Vorfeld entwicklungsbegleitende Unterstützung an. Ferner

soll der Kunde

auch

in den

Bereichen,

in denen

der europäische

Markt nach wie vor zersplittert ist, unterstützt werden. Gerade hier bemühen wir uns beim

BZT besonders, unseren Kunden

dennoch

ein One-Stop-Shop-

ping zu ermöglichen, und bieten Zulassungsprüfungen nach den Vorschriften anderer Länder an. Ein Vertrag besteht zwar erst mit der Schweiz, aber Österreich wird in Kürze folgen, und mit Frankreich stehen wir in Verhandlungen.

197

Fachbeiträge

Darüber hinaus unterstützen wir den Kunden auch im administrativen Verfahren mit den Zulassungsbehörden anderer Länder bis hin zur völligen Abwicklung des Antragsverfahrens in seinem Namen. Dazu nutzt das BZT seine vielfältigen Kontakte zu den Zulassungsstellen anderer Länder. Die Bilder 6 und 7 geben einen Überblick über das Dienstleistungsangebot des BZT im Zertifizierungs- und im Prüfbereich. Die Bilder 8, 9 und 10 stellen die Meß- und Prüfmittel in den verschiedenen technischen Bereichen dar. Besonders zu erwähnen sind hierbei die hochwertigen technischen Ausstattungen im Funkbereich (zwei Absorberhallen mit 10-m-Meßmöglichkeit EMV, GSM-Simulator, Compact Range-Meßplatz für die Messung an Antennen sowie DECT-Tester).

DIENSTLEISTUNGSANGEBOT DES BZT

| ZERTIFIZIERUNG

]

Zuständige Stelle nach EMV-Gesetz Benannte Stelle nach EMV-Gesetz und Benannte Stelle nach Endgeräterichtlinie der EU Zulassungsstelle nach nationalen Vorschriften Zertifizierung nach freiwilligen Standards

| TECHNISCHE PRÜFUNGEN | > Konformitätsprüfungen in den akkreditierten Prüflabors des BZT in allen zulassungsrelevanten Bereichen der drahtgebundenen Telekommunikation und des Funks nach deutschen, europäischen und anderen nationalen Vorschriften > Meßunterstützung bei Fremdnutzung der Labors > Implementationsunterstützung in der Phase der Produktentwicklung > Vermietung von Testeinrichtungen > Witness-tests im außereuropäischen Ausland > Nachprüfungen im Rahmen der Produktüberwachung Bild 6: Zertifizierung und Prüfung von Telekommunikationsendgeräten durch das BZT

198

Endgeräte / Zulassung

DIENSTLEISTUNGSANGEBOT DES BZT

QUALITÄTSSICHERUNG

|

> Auditierung von QS-Systemen nach ISO 9001 und ISO 9002 > Auditierung von QS-Systemen nach telekom-

munikationsspezifischen Anforderungen > Zulassung von QS-Systemen

| BEREITSTELLUNG VON EXPERTEN | > für die Akkreditierung von Prüflabors

durch das BAPT und andere Akkreditierungsstellen (Begutachter)

> für die Auditierung von QS-Systemen durch QS-Zertifizierer im In- und Ausland

(Fachauditoren)

Bild 7: Auditierung und Zertifizierung von Qualitätssicherungssystemen sowie Begutachtung von Prüflabors

Zu

den

einzelnen

Bereichen

kann

spezifisches

Informationsmaterial

beim

BZT abgefordert werden. Um wirtschaftlich arbeiten zu können, hat das BZT ein privatwirtschaftliches Kostenrechnungssystem und Controlling eingeführt, das es erlaubt, jede ein-

zelne Dienstleistung hinsichtlich ihrer Güte, der Einnahmen und Kosten sowie des Kostendeckungsgrades transparent zu machen. 10

Zusammenfassung

Das Zulassungsamt ist im Rahmen der Neustrukturierung des Fernmeldewesens aus dem Verbund der Deutschen Bundespost herausgelöst und der Bundesregierung zugeordnet worden. Mit der Endgeräterichtlinie der Kommission der Europäischen Union wird der Binnenmarkt auch im Telekommu199

Fachbeiträge

LABORDIENSTLEISTUNGEN DES BZT (Draht- analog) IA. Analoger Netzzugang

|

> für einfache Endeinrichtungen (z.B. Modems, Anrufbeantworter) > für Telekommunikationsanlagen mit/ohne Durchwahl > für Monopolübertragungswege

| B. Akustikmeßplätze >für Prüfungen an Telefonen >für Prüfungen an Freisprecheinrichtungen Bild 8: Dienstleistungen des Laborbereiches Draht analog

nikationsbereich

eingeläutet.

Dies

wird

im

Zulassungswesen

neben

neuen

Verfahren, liberalen und vor allem einheitlichen Zulassungsvorschriften auch mehr Wettbewerb zwischen den europäischen Prüfinstituten bedeuten. Die Hersteller

und Vertreiber von

Telekommunikationsendgeräten

werden

sich

für die Zulassungsstelle entscheiden, die ihren Bedürfnissen am ehesten gerecht wird. Schnelligkeit, Kundenorientierung und Preiswürdigkeit werden den Ausschlag geben. Daher bedient sich auch das Bundesamt der Instru-

mentarien, die in der Privatwirtschaft schon lange üblich sind. Dazu gehören aktives Marketing, Akquisition, kundenfreundliche Terminplanung und im internen Bereich Controlling, Qualitätssicherung, Rechnungswesen und Finanzbuchhaltung.

200

Endgeräte / Zulassung

LABORDIENSTLEISTUNGEN DES BZT (Draht - digital)

IA. Digitaler Netzzugang

|

> ISDN- Basisanschluß S, ISDN-Primärmultiplexanschluß S,,, > Monopolübertragungswege

B. Protokolltests > für digitale Netze: ISDN, X.21, X.25, G.703 Schicht I Schichten 2 und 3

> an Endeinrichtungen Telefax Gruppe 3 und 4 Modem Bild 9: Dienstleistungen des Laborbereiches Draht digital

201

Fachbeiträge

LABORDIENSTLEISTUNGEN DES BZT (Funkbereich)

> >

Emission nach deutschen und internationalen Normen Immunität

B. Mobile Funkdienste

|

> Mobiltelefone C-Netz, GSM

> Pager (EUROSIGNAL, Cityruf, ERMES) > Betriebs- und Bündelfunk

> Flugfunk, Seefunk > Satellitenfunk

IC.-Navigation > Radar

|

> GPS

D. Ortsfeste Funkdienste

|

> Rundfunksender > Mobilfunk-Basisstationen > Richtfunk Bild 10: Dienstleistungen des Laborbereiches Funk

ttp

202

EURESCOM

Gemeinsame Entwicklung von neuen Diensten und Netzen in EURESCOM Von Otto Baireuther

Dipl.-Wirtsch.-Ing. (FH) Otto Baireuther, Jahrgang 1952, ist „Project Supervisor“ für Forschungs- und Entwicklungsprojekte im Netzinfrastrukturbereich bei EURESCOM.

1

Einleitung

In einer Zeit, in der die Telekommunikation im allgemeinen einem radikalen Wandel unterliegt, gründeten eine Reihe von Betreibern öffentlicher Telekommunikationsnetze in Europa ein gemeinsames Institut zur Abstimmung

Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten (F + E). EURESCOM aufgrund

einer Initiative der DBP

Telekom

von

mehr

ihrer

wurde 199]

als 20 europäischen

Netzbetreibern mit dem Ziel gegründet, gemeinsam neue Dienste und Netze zu entwickeln. Dieser Beitrag stellt das Institut vor und beschreibt anhand von beispielhaften Aussagen eine Vision der Dienste- und Netzentwicklung, die ge-

eignet ist, einen Rahmen für die gemeinsame Forschung und Entwicklung zu bilden. 2 Hintergrund Verschiedene Studien stimmen darin überein, daß sich das stürmische Wachs-

tum der Telekommunikation in diesem Jahrzehnt mit jährlichen Zuwachsraten von ca. 8 % fortsetzen wird. Traditionelle Industrien, wie etwa die Automobilindustrie, erwarten dagegen lediglich Zuwächse von ca. 2 %. Für Geräte und Dienstleistungen zusammen besitzt der europäische Telekommunikationsmarkt eine vergleichbare Größe wie der nordamerikanische (jeweils 1/4 bis 1/3 des Weltmarktes), unterliegt aber ca. 30 unterschiedlichen regulatorischen

Bestimmungen; so viele wie es europäische Staaten gibt. Eine andere Eigenart Europas

im

Bereich

der Telekommunikation

ist die außerordentlich

unter-

203

Fachbeiträge

schiedliche Verbreitung selbst von Basisdiensten, wie Telefon (z. B. Schweden, verglichen mit Portugal oder Ungarn). Diese und andere, auch historische

Gründe verhindern eine effektive, wirklich europaweite Unterstützung von Diensten. Während der Basisdienst Telefon in der Regel hinreichend gute Er-

reichbarkeit und Dienstequalität bietet, sehen sich Kunden anderer, z. B. weiterentwickelter Datendienste vielfältigen Problemen gegenüber. Die europäische Gesetzgebung, Beschlüsse des EU-Ministerrates und der Maastricht-Vertrag erwähnen ausdrücklich die Telekommunikation als eine der Voraussetzungen für den gemeinsamen Markt, die die Bewegungsfreiheit von Menschen, Gütern, Kapital und Dienstleistungen in Europa garantiert. Zur Unterstützung dieses Zieles hat die Kommission der Europäischen Union schon vor ca. zehn Jahren umfangreiche Initiativen zur Erforschung und Weiterentwicklung von Telekommunikationssystemen und -diensten ergriffen. Beispiele dafür sind RACE, ESPRIT, AIM, DELTA, ENS und TEN. Die Schwerpunkte der einzelnen Programme sind auf unterschiedliche Anwendungsbereiche ausgerichtet. Sie haben das gemeinsame Ziel, geeignete Telekommunikation für das vereinte Europa zu entwickeln. Eine andere Erfahrung öffentlicher Netzbetreiber (Public Network Operators, PNOs) liegt in der Tatsache, daß künftige Telekommunikationssysteme aufgrund ihrer hohen Komplexität sehr hohen Entwicklungsaufwand erfordern

und deshalb eine einzelne PNO oft weder das notwendige Wissen hat, noch über die erforderlichen Ressourcen verfügt, um Systeme allein zu entwickeln. Vor diesem Hintergrund entstand die Gründungsidee zu EURESCOM (European Institute for Research and Strategic Studies in Telecommunications),

nämlich die individuellen F + E-Anstrengungen der einzelnen PNOs zum gegenseitigen Nutzen zu koordinieren und damit zu bündeln. Experten der F + E-Zentren mit ihren unterschiedlichen Spezialisierungen und Fähigkeiten sollen zusammenarbeiten, ohne ihre Eigenständigkeit oder ihre Besonderheiten aufzugeben. Diese gemeinsame Arbeit soll auf Arbeitsgebiete des sogenannten Vorwettbewerbbereiches beschränkt bleiben.

3

Das europäische Konzert

Während der letzten fünf Jahre entstanden eine Reihe europäischer Institutio-

nen der Telekommunikation oder wurden aktiv. Deren Aktivitäten berühren die veränderte Rolle der PNOs oder wurden sogar von ihnen veranlaßt. Zu den wichtigsten gehören ETSI, CEPT,

ETNO

und die Forschungs- und Entwick-

lungsprogramme der EU, aber auch private Foren und Vereinigungen (Bild 1). 204

EURESCOM De facto Stand. Gremien, z.B.

ITUT

EURESCOM

-

[

—_

INTUG/

ECTUA

"——.| |.

IT IEEE

1

Dienste-/ Netzentwicklung -—__

7

RACE/

Telematics

N

CEN/CENELEC|

ETNO ETSI

| CEPT

Bild 1: Beteiligte an der internationalen Entwicklung von Diensten und Netzen

ETSI, das Europäische Institut für Standards (Normen) in der Telekommunikation, hat seinen Sitz in Frankreich und hat über 300 aktive Mitglieder aus den Bereichen der PNO, der Hersteller von Telekommunikationsausrüstungen, der Diensteanbieter, der Verwaltungen und unabhängiger Forschungsein-

richtungen. In Deutschland werden ETSI-Standards als Normen

anerkannt

und haben verbindlichen Charakter.

CEPT, die frühere Vereinigung der Europäischen Post- und Fernmeldeverwaltungen, hat ihre Rolle verändert und vereinigt nun die Regulierungsbehörden (in Deutschland: Bundesministerium für Post und Telekommunikation). Die Kommission der Europäischen Union hat ihre Unterstützung bei der Förderung und Entwicklung von Telekommunikation beträchtlich verstärkt und fördert gezielt die Entwicklung von fortgeschrittenen Telekommunikationssystemen

in einzelnen

Anwendungsbereichen.

Darüber

hinaus

nimmt

sie mit

dem Erlaß sogenannter Richtlinien („Directives“) direkten Einfluß auf Dienstangebote und den Wettbewerb unter Dienste- und Netzbetreibern oder auf den Zugang von Dritten zu PNO-Netzen.

Im Januar 1992 wurde ETNO gegründet, die politische Vereinigung der europäischen PNOs; gewissermaßen eine Teilaktivität der früheren CEPT. ETNO bildet u. a. das Gremium

zur Erarbeitung von Implementierungsvereinbarun-

gen in Form von Memoranda of Understanding (MoU). In solchen Vereinbarungen verpflichten sich die Unterzeichner, einen bestimmten Dienst oder eine Netzfunktion einzurichten. Die bekanntesten bisher vereinbarten MoUs

betreffen

EUROISDN,

das GSM-System,

die Planung

eines europäischen 205

Fachbeiträge Übertragungsnetzes METRAN und des europaweiten Funkrufdienstes ERMES sowie die Entwicklung eines europaweiten ATM-Pilotprojektes. Ursprünglich in den USA entstanden sind das Frame Relay-Forum und das ATM-Forum.

Diese von privaten Initiatoren gegründeten

Vereinigungen

ha-

ben in den letzten zwei Jahren auch in Europa große Unterstützung erfahren und verfügen weltweit jeweils über 500 Mitglieder aus allen Bereichen der Te-

lekommunikation. Geprägt durch die Interessen von Herstellern und Anwendern, werden in den Foren Standards für einzelne Dienste (z. B. Frame Relay) oder Netztechnologien (z. B. ATM) erarbeitet. Anders als in den traditionel-

len Standardisierungsgremien werden unter großem Druck Spezifikationen entwickelt, die zwar keinen rechtlich verbindlichen Charakter besitzen, aber von Implementierungsverpflichtungen der Mitglieder getragen werden. Durch Einsatz modernster Kommunikationsmittel (z. B. E-Mail), häufige, weltweite Tagungen (monatlich) und in Abstimmungen der in der Tagung vertretenen Mitglieder über einzelne technische Parameter erreichen die Foren wesentlich

schnellere Arbeitsfortschritte als die „offiziellen“ Standardisierungsgremien. Die wohl mit Abstand wichtigste Frage im Zusammenhang mit EURESCOM ist die Einordnung seiner Arbeit in die Gesamtheit europäischer/internationa-

ler Aktivitäten/Initiativen. Die Arbeiten von EURESCOM haben unterschiedliche Zeithorizonte (kurz-, mittel- und langfristige) und unterschiedliche Charaktere. Gemeinsam ist allen Projekten die Ausrichtung auf die Vorbereitung der Implementierung und auf die Anordnung im vorwettbewerblichen Bereich. Bild 2 erläutert dies deutlicher: Ergebnisse aus anderen Forschungsprogrammen werden aufgegriffen und bilden zusammen mit bestehenden Stan-

dards und Normen die Grundlage der Projektarbeit.

Durch eigene Arbeitsergebnisse angereichert, werden u. a.

-

Spezifikationen für Systeme und Dienste entwickelt, Anforderungskataloge z. B. für Software und deren Qualität erstellt, Betriebs- und Planungsverfahren beschrieben und

-

Betriebssysteme, z. B. Software-operations platforms, ausgewählt.

Die Arbeitsergebnisse stehen den PNOs zur Nutzung entweder einzeln oder gemeinsam (z.B. durch MoU) zur Verfügung. Die Arbeitsergebnisse sind

nicht verpflichtend für die Mitglieder und liegen derzeit vor allem im kurzfristigen Bereich, d. h. dienen Implementierungen ca. 2 bis 3 Jahre nach ihrer Fertigstellung. Standardisierungsorganisationen, wie ETSI und ITU/T (früher CCITT), werden respektiert und, wo möglich, in ihrer Arbeit unterstützt, d.h.

Projekte reichen konkrete Beiträge und Vorschläge zur Standardisierung ein. 206

EURESCOM

Implemen-

kurzfristig,

langfristig

tierungsnähe

Implementierungsvereinbarungen (z. B. MoU)

t

!

[EURESCOM | —-|EURESCOM | >|EurEscom |

|

'

ETS RACE

Bild 2: Einordnung der EURESCOM-Arbeit

Die Beziehungen zu anderen Foren und Programmen sind dagegen vielschichtiger und werden von Fall zu Fall in Abstimmung mit den EURESCOM-Mitgliedern geregelt.

4 EURESCOM

als das gemeinsame Unternehmen der PNOs

EURESCOM wurde in der beschriebenen wirtschaftlichen und politischen Umgebung als eine GmbH nach deutschem Recht mit Sitz in Heidelberg gegründet. Während der Gründung im Jahre 1991 verpflichteten sich insgesamt

24 PNOs aus 19 Ländern zur Zusammenarbeit (z. Zt. hat das Institut 26 Mitglieder). Wie bereits erwähnt, haben die Gründer des Institutes das gemeinsa-

me Ziel, die Entwicklung und Vorbereitung von aufeinander abgestimmten,

europaweiten Netzen und Diensten durch gemeinsame

F + E-Anstrengungen

zu fördern. Dies schließt insbesondere ein: -

die Entwicklung von harmonisierten Strategien für die Planung und die

-

die Teilnahme an bzw. die Zusammenarbeit mit anderen Forschungsprogrammen im vorwettbewerblichen und prä-normativen Bereich, z.B. RACE,

-

Bereitstellung künftiger, öffentlicher Festnetze,

die Vorbereitung und Auswertung von Feld- und/oder Pilotversuchen

zur Erprobung neuer Dienste und Netzfunktionen und dem Zusammen-

wirken von (nationalen) Netzen, -

die Unterstützung europäischer und internationaler Standardisierung, 207

Fachbeiträge die technische Unterstützung EFTA und anderer.

von

Entwicklungsprogrammen

der EU,

Studien und Untersuchungen, die diesen Zielen dienen, werden unter Beach-

tung zweier wichtiger Regeln erarbeitet: -

-

Die Zusammenarbeit darf den Wettbewerb der Mitglieder untereinander in keiner Weise behindern oder einschränken.

Die Projekte bedürfen einer breiten Unterstützung durch die Mitglieder. Um

Interessen der Mitglieder Rechnung

den unterschiedlichen

zu tra-

gen, wurden in EURESCOM zwei Kategorien von Projekten definiert („Allgemeines Interesse“; erfordert 75 % der Stimmen bei Beschlußfassung; „Spezielles Interesse“; erfordert lediglich 50 % Zustimmung).

Die GmbH

selbst beschäftigt zur Zeit 21 feste Angestellte aus insgesamt 13

Ländern. Grundsätzlich werden die Beschäftigten von den Mitglied-PNOs entsandt und für eine begrenzte Zeit zu EURESCOM beurlaubt. Wichtigste Aufgaben des sogenannten Permanent Staff sind -

der Vorschlag

des Jahresarbeitsprogrammes

lung zur Beschlußfassung, -

an die Generalversamm-

die Verwaltung bzw. Rückerstattung der Leistungen/Beiträge einzelner

PNOs zu einzelnen Projekten und

-

die Verbreitung der Arbeitsergebnisse an die Mitglieder.

Grundsätzlich

können

alle europäischen

Netzbetreiber,

die nationale

oder

auch internationale, öffentliche Festnetze anbieten und denen das Recht oder

oder Basisdienste zu

die Verpflichtung verliehen wurde, Netzinfrastrukturen

betreiben, bei EURESCOM

Mitglied werden. Ebenso können die Eigentümer

solcher Gesellschaften Mitgliedschaft erwerben. Darüber hinaus sollten sie natürlich den Zielen des Institutes verpflichtet sein. Gegenwärtig haben folgende Institutionen die Mitgliedschaft erworben:

Post and Telecommunications Administration of Iceland, Norwegian Telecom, teleDanmark, Telia AB Sweden, Telecom Finland, Association of Telephone

Companies

lecom,

Swiss

of Finland,

Telecom

Eirann,

British

Telecom,

Mercury

Communications, BELGACOM, PTT Nederland, Post and Telecommunications Administration of Luxemburg, Deutsche Bundespost Telekom, France TeTelecom

PTT,

PTT

Austria,

Hungarian

Telecommunications

Company, Telecom Portugal, Telefones de Lisboa e Porto, Companhia Portu-

gese Radio Marconi, Telefonica de Espana, STET Italy, Yugoslavian PTT (zur

208

EURESCOM Zeit ruhende Mitgliedschaft), Hellenic Telecommunications Czeck Telecom Prague and Slovac Telecom Bratislava.

Organisation,

Seitdem die Restriktionen der sogenannten COCOM-Regeln abgeschwächt wurden, können auch Gesellschaften aus früheren Ostblockländern Anteile von EURESCOM erwerben und mitarbeiten. Die DBP Telekom hat erheblichen Anteil am bisherigen Erfolg von EURESCOM. Sie hat nicht nur die ursprüngliche Idee zur Gründung gehabt, sondern in der schwierigen Anfangsphase auch außerordentliche ideelle und

finanzielle Anstrengungen

unternommen,

um

den

Erfolg zu sichern.

Das

schließt die Bereitstellung des Institutsgebäudes in Heidelberg und die wichti-

ge Unterstützung bei der Gründung der GmbH als gemeinsame Unternehmung ein. Ein vorläufiger Höhepunkt dieser Unterstützung ist die Finanzierung eines Erweiterungsgebäudes auf dem Institutsgelände in Heidelberg. 5 Arbeitsweise von EURESCOM

Vorschläge zu Projekten kommen in der Regel von den Mitgliedern und werden in mehreren Iterationsstufen so weit diskutiert und verfeinert, daß sie eine breite Zustimmung finden können. Mit der Genehmigung durch den Verwaltungsrat (Board of Governors, BoG) und die EURESCOM-Generalversammlung wird jedem Projekt und dem gesamten Arbeitsprogramm ein Budget zuge-

ordnet, zu dem die Mitglieder, ihren Geschäftsanteilen an der GmbH entsprechend, Vorauszahlungen leisten. Nachdem ein Projektkonsortium gefunden wurde (jeweils ein Teil der Mitgliedsorganisationen) und erste Teiler-

gebnisse erreicht wurden, stellen die in einem Projekt mitarbeitenden PNOs ihren jeweiligen Arbeitsaufwand in Rechnung und erhalten ihn - entsprechend der Projektbudgetplanung - erstattet (Bild 3). Zur Projektabwicklung selbst werden die üblichen Mechanismen und Werkzeuge eines modernen Projektmanagements benutzt; Beschreibung und Planung der angestrebten Ergebnisse haben dabei von Anfang den höchsten Stellenwert. Neben den Zielen des Instituts und den wichtigsten Arbeitsprinzipien sind in den Gründungsdokumenten auch Regeln für die Verwertung geistiger Eigen-

tumsrechte (Intellectual Property Rights, IPR) wie Patente, Schutzrechte usw. festgelegt. Die Mitglieder haben sich verpflichtet, solche IPR, die im Zuge der

Projektarbeit entstehen,

zu üblichen

kommerziellen

Bedingungen

anderen

EURESCOM-Mitgliedern zugänglich zu machen. Ein weiterer Ausdruck der kommerziellen Ausrichtung des Institutes stellt das gewichtete Stimmrecht (weighted voting) in allen Belangen der GmbH, der Beschlußfassung zum Ar-

209

Fachbeiträge

3) Mitglieder führen die Studien aus

1) Mitglieder erarbeiten Vorschläge

}

2) Permanent Staff organisiert Bewertung und stellt Programm zusammen

Bild 3: Rollenverteilung in EURESCOM

beitsprogramm und einzelnen Projekten dar. Gewichtet werden die Stimmen dabei nach den Geschäftsanteilen der einzelnen Mitglieder.

6 Arbeitsschwerpunkte der Projektarbeit Drei Jahre nach der Gründung werden vom Institut gegenwärtig ca. 35 Projekte unterschiedlicher Größe gesteuert. Die überwiegende Anzahl der Projekte sind sogenannte Projekte Allgemeinen Interesses und werden daher gemeinschaftlich finanziert. Um die Projektabwicklung besser und effektiv steuern zu können, wurden sie insgesamt sechs einzelnen Arbeitsbereichen (Bild 4) zuge-

teilt. Die Einteilung trägt dem individuellen Charakter der Projekte Rechnung. Anstatt auf einzelne Projekte einzugehen, sollen hier die Arbeitsbereiche kurz vorgestellt werden. \ Telecom Services

2%

Software 9%

Studies and Follow-ups

9%

Strategie Studies

4%

TMN 25% | Infrastructures

22%

Insgesamt ca. 35 Projekte

IN 29% Bild 4: Arbeitsbereiche und ihr Anteil am Gesamtprogramm

210

EURESCOM Infrastruktur und vermittelnde Netze Das eigentliche Transportnetz ist immer noch ein bestimmter Faktor der Gesamtkosten der Dienstebereitstellung und gewinnt mit der Deregulierung/Liberalisierung der Telekommunikation in Europa auch politische Bedeutung (z. B. Open Network Provision, ONP). Daher sind unter diesem Arbeitsbereich unterschiedlichste Themen zusammengefaßt: -

Beteiligung an der Planung von METRAN, dem von den PNOÖs gemeinschaftlich geplanten SDH-Netz in Europa, das verbessertes Management von europaweiten Übertragungsnetzen zum Ziel hat;

-

ATM-Technologie reitzustellen;

-

Verbesserte

und deren Fähigkeit, virtuelle Wege

Nutzung

vorhandener

Kupfernetze,

wie

und Kanäle be-

HDSL,

ADSL-

Techniken; -

Optische Netze mit einer breiten Streuung von Strategien für Fibre-inthe-Loop (OPAL) bis zu optischer Signalverarbeitung und Multi-Gigabit/s-Übertragungstechniken;

-

Zeichengabeprotokolle und Studien zur Netzverfügbarkeit.

Intelligenz in Netzen IN beschreibt Netzarchitekturen, die die schnelle und kostengünstige Einführung oder Änderung von Diensten in öffentlichen Netzen ermöglichen. Grundsätzlich wird dabei die Dienstebereitstellung von der Bereitstellung des

(physikalischen) Netzes getrennt. Diese Trennung erleichtert aber auch die politische Initiative des Open Network Provision (ONP), also des erleichterten Zugangs von netzfremden Diensteanbietern. Ermöglicht wird IN mit Hilfe massiver Softwareanwendung. Derzeit konzentriert sich die Arbeit von EURESCOM auf die Unterstützung europaweiter IN-Dienste, die Zusammenschaltung von (nationalen) IN-Pilot-/Feldversuchen und die Entwicklung

künftiger IN-Architekturen und Systeme für die Kreation neuer Dienste. Telecommunications Management Networks (TMN) TMN-Konzepte und Systeme ermöglichen nicht nur die effektive Nutzung bereits bestehender Netzressourcen, sondern auch eine abgestimmte (später automatisierte) Zusammenarbeit zwischen Dienste- und Übertragungsnetzbe-

treibern/-anbietern.

In ihrem

erhöhen, sind TMN

und IN-Konzepte komplementär und haben die hohe Ab-

gemeinsamen

Bestreben,

Dienstequalität

zu 211

Fachbeiträge hängigkeit von Software gemeinsam. Derzeit beinhaltet der TMN-Bereich Themen wie die Entwicklung von Management-Diensten, Richtlinien für die Realisierung

von

netzüberschreitenden

TMN-Dienstleistungen.

Dazu

Funktionen

kommt

und

die

Spezifikation

von

die Vorbereitung und Steuerung von

multilateralen Feldversuchen. Telekommunikationsdienste

Wie bereits geschildert, ist die Bereitstellung von Diensten das oberste Ziel der EURESCOM-Arbeit. Neben Dienstebeschreibungen sind dazu jedoch auch die unterstützenden Netzfunktionen und Abläufe zu definieren oder zu beschreiben, die den Dienst erst ermöglichen. Dieser Arbeitsbereich wird derzeit verstärkt ausgebaut. Bearbeitet werden u. a. Themen wie Erhöhung der Bedie-

nungsfreundlichkeit von Diensten und die Identifikation und Beschreibung neuer Anwendungen und Dienste (nicht nur Breitbanddienste). Ein Beispiel der letzten Kategorie ist die Definition eines europaweiten Auskunftdienstes auf der Basis der X.500-Standards. Die Beschreibung der Merkmale eines Authentifizierungsdienstes ist ein weiteres Thema.

Softwareanforderungen und -nutzungsempfehlungen Die Bedeutung von Software wird noch stärker werden als bisher und wird alle

anderen Bereiche der Telekommunikation

beeinflussen. Anstatt direkt Pro-

gramme zu gestalten, zielt die EURESCOM-Arbeit hier auf die Erarbeitung be-

stimmter Nutzungsempfehlungen, auf Qualitätssicherung und Anforderungsprofile, die beim Einkauf von Programmen und Ausrüstungen benutzt werden

können. Strategische Studien

In einem kontinuierlichen Studienprojekt wird der Rahmen für die einzelnen technischen Studien entwickelt. Visionen der Kommunikation aus der Sicht des Nutzers sind ein Weg, einen solchen Rahmen zu beschreiben. Im nächsten

Kapitel wird dies beispielhaft erläutert.

7 Gestaltungsrahmen für die Entwicklung von Diensten und Netzen Bevor man Forschungs- und Entwicklungsprojekte definiert und initiiert, muß der Entwicklungsrahmen für die Ziele eines solchen Programmes entwickelt werden.

Eine solche langfristige Vorausschau

(Vision) wird naturgemäß

un-

scharf sein und der ständigen Fortschreibung unterliegen. Trotzdem können 212

EURESCOM solche Visionen,

unterstützt

durch

die Beschreibung

sinnvoller

Evolutions-

schritte, Richtlinien für die Abgrenzung einzelner Projekte abgeben. Bei EURESCOM wurde ein solcher Studienrahmen der Telekommunikation z.B. für das Jahr 2005 entwickelt. Er wurde in einem zweiten Schritt um die

Beschreibung möglicher Entwicklungsstufen verfeinert. Die Visionen wurden in zehn Stichworten zusammengefaßt und beschreiben eine künftige Situation von Kundenwünschen/-anforderungen auch unter politischen Aspekten mit Marktrelevanz auf der Basis heutiger Erkenntnisse. Endgerätehersteller

Netzbetreiber

Diensteanbieter (Kiosk, Handling

Software-

Dienstebetreiber

produzent

Bild 5: Kooperation der Marktbeteiligten

Ausgeglichenheit zwischen kommerzieller Unternehmenspolitik und der Verpflichtung zur Dienstleistung (z. B. aus verliehenen Monopolen)

Die meisten PNOs haben sich auf ein Verhalten als Anbieter am Markt und auf Wettbewerb eingestellt, während sie zugleich eine Verpflichtung zum Diensteangebot (Versorgungspflicht) haben. Derzeit hat nahezu jeder Netzbetreiber Europas mit seiner Lizenz auch die Verpflichtung erhalten, bestimmte

Basisdienste

auch für wirtschaftlich weniger

dünnbesiedelte Gegenden

interessante

Kundengruppen,

seines Versorgungsbereiches usw. anzubieten. Ver-

pflichtungen werden ausgesprochen, obwohl die Lizenzgeber der PNO, die häufig die Regierungen (und damit die Eigentümer der PNOs) sind, wirtschaft-

liche Erfolge, d. h. Profite erwarten. Die europaweite Aufhebung der Monopole für Sprachübertragung (Telefonie) im Jahr 1998 und später für physikalische Netze/Übertragungswege wird diesen Konflikt verstärken und dazu führen, daß Dienst- und Netzbereitstellung künftig mehr und mehr auch unter ihren sozialen Implikationen für die Gesellschaft als Ganzes und für den einzelnen gesehen werden. Beispiele in diesem Zusammenhang finden sich in der 213

Fachbeiträge

Fähigkeit der Telekommunikation, ganze Industriezweige zu ersetzen oder doch signifikant zu beeinflussen. Geschehen ist dies z. B. bereits in der Reiseindustrie (Einfluß durch Video-Konferenzen, Bildtelefon) und in der Compu-

terindustrie, wo Großcomputer durch die zeitweilige Bündelung örtlich verteilter mittelgroßer und kleiner Anlagen ersetzt werden. Die Telekommunikation wird weiter liberalisiert, und der so entstehende Wettbe-

werb führt zu Veränderungen

Netzbetreiber werden ihre Organisation und ihr Marktverhalten immer wieder revidieren und lernen müssen, wann sie kooperieren können und wann sie konkurrieren müssen. Sogenannte globale und strategische Allianzen unter den PNOs werden mehr und mehr an Bedeutung gewinnen, während die Gesell-

schaften gleichzeitig weiterhin die eigene Wettbewerbsfähigkeit stärken. Die Befriedigung von Kundenwünschen wird zum obersten Prinzip, und das Erobern neuer sektoraler und lokaler Märkte eröffnet Wachstumspotentiale.

Eine der dramatischen Veränderungen wird aber das Auftreten unabhängiger Diensteanbieter und „Agenten“ sein, die als eine Art Vermittler (Kiosk) Dienste unterschiedlichster Anbieter dem Kunden gegenüber aus einer Hand anbie-

ten und abrechnen.

Technisch gesehen wird dieser Wettbewerb durch die stärkere Trennung der

Dienste vom physikalischen Netz gefördert. ONP ist die politische Initiative, die dies unterstützt. Eine solche Entwicklung ist bereits heute erkennbar: Ein-

nahmen aus reinen Transportdienstleistungen stagnieren oder gehen Sogar zUu-

rück, während Einnahmen aus der Bereitstellung von Mehrwertdiensten stei-

gen und weiter steigen werden.’ Die klare Trennung zwischen den verschiedenen Betreibern erfordert jedoch eine Vielzahl technischer und organi-

satorischer Absprachen zwischen den Beteiligten unter Einschluß der Kun-

den.

Das Erscheinungsbild von Diensten wird abgestimmt (vereinheitlicht) Wichtiges Merkmal ist in diesem Zusammenhang ein einfacher und damit leichter Zugang des Kunden zu Diensten, und zwar unabhängig von dessen Standort, d. h. nicht nur von „seinem“ Anschluß aus. Dies bedeutet, daß auch

in Festnetzen der Zugang nicht mehr nur anschlußbezogen, sondern nutzerbe-

zogen sein wird. Die Einführung von „Intelligenz in Netzen“ und verbesserte europäische Zusammenarbeit beim Austausch von Betriebsdaten zwischen

den PNOs werden dies ermöglichen. Nutzeroberflächen von Diensten werden

u. a. durch intensive Nutzung von Spracherkennung und -synthese sowie von

automatischen Übersetzungsfunktionen verbessert werden.

214

EURESCOM In weiten Grenzen werden

Kunden eigene Dienste kreieren können. Zuge-

schnitten auf ihren Bedarf, ohne den Zwang, die Anwendung auf einen standardisierten Dienst anpassen zu müssen, werden Kunden über einzelne Funk-

tionen und Netzressourcen

vor Beginn

der Verbindung mit dem Anbieter

verhandeln und individuelle Vereinbarungen treffen können. Schwierig ist dabei der Kompromiß

zwischen der vereinheitlichten Benutzer-

oberfläche eines Dienstes (oder Endgerätes) und der wettbewerbsbedingten Unterscheidungsnotwendigkeit (Differenzierung) zu anderen Diensten. Eine zusätzliche Dimension erhält die Präsentation von Diensten durch die Nutzung von „Telepräsenz“ und „Virtual Reality“ in der Telekommunikation. Insgesamt wird die Verbreitung und Nutzung von Diensten aber von einem derart erleichterten Zugang profitieren. Europa wird transparent für Telekommunikationsdienste Eine enge Zusammenarbeit

der Netzbetreiber über die Grenzen

ihrer Netze

hinweg, genaue Vereinbarungen zu Dienste-/Netzschnittstellen, zu grundsätzlichen Betriebsprozeduren sind eine wichtige Voraussetzung europaweiter

Dienste. Aus Nutzersicht ebenso wichtig sind dabei abgestimmte, an Kosten orientierte Tarife und Gebühren.

Die physikalische und logische Integration

von Netzen wird weiter fortschreiten und das Interworking erleichtern. Nicht nur für transnationale Verbindungen wird der Kunde spezifische Anforderungen an Stabilität, Verfügbarkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Störungen

stellen und vom Netzbetreiber befriedigt wissen wollen. Dafür müssen die Netzbetreiber

nicht

nur vergleichbare

Netzarchitekturen

bereitstellen,

son-

dern untereinander auch eine möglichst genaue Verteilung der einzelnen Dienstequalitäts- und Netzleistungsmerkmale vereinbaren. Kunden erhalten größeren Einfluß auf die Nutzung der Netzressourcen Flexibilität im Zugriff auf Übertragungsbandbreite, Kontrolle der Nutzungskosten und Festlegung zur Dienstequalität sind dabei die Hauptinteressen. Auf diese Weise erreicht der Kunde eine Unterstützung „seiner“ Dienste/Anwendungen, die nicht nur von einzelnen Eigenschaften des Netzes abhängig sind, und kann selbst Dienste kreieren. Die Managementsysteme

der öffentlichen

Netze werden direkt und intensiv mit denen der privaten (Kunden-)Netze kommunizieren und dadurch eine verbesserte Diensteunterstützung ermöglichen und zu intensiver Nutzung von Diensten führen. Logische Firmen- oder „Familien“-Netze werden direkt durch das öffentliche Netz unterstützt. Sie bieten dem Kunden für seine Anwendung maßgeschneiderte Anzüge. 215

Fachbeiträge

Privatkunden werden bestimmenden Einfluß auf die gesamte Telekommunikation ausüben

Neue und verbesserte (auch Breitband-)Dienste werden in großer Zahl von Privatkunden genutzt werden und entwickeln sich damit zu einem bedeutenden Umsatzfaktor. Die gegenwärtig gültige Verteilung des Umsatzes der PNOs

von ca. 60 bis 70 % auf Geschäftskunden und 30 bis 40 % auf Privatkunden

wird sich deutlich zugunsten der letztgenannten verändern. Gründe dafür lie-

gen vor allem in der vermehrten Nutzung von informationsverarbeitenden Einrichtungen und Geräten in privaten Haushalten, die nach Vernetzung drängen. Darüber hinaus wird der vermehrte

chen

High-Tech-Produkten

Umgang

der privaten Haushalte mit sol-

auch psychologische

stärkere Nutzung von Telekommunikation

Hemmschwellen

für eine

vermindern und so zu vermehrter

Nutzung anregen. Dienste wie Telearbeit, Tele-Einkauf, Tele-Lernen, überwachung spiele dafür.

und alle Arten von Unterhaltungsdiensten

Fern-

sind nur einige Bei-

Datensicherheit und -schutz gewinnen mehr und mehr an Bedeutung Besonders die erweiterte Mobilität des Nutzers gegenüber dem Netz erfordert

massiven Austausch an kunden-, dienste- und verbindungsspezifischen Daten,

um deren Sicherheit (nach innen und nach außen) der Nutzer besorgt ist. Die

Betreiber selbst sind darauf bedacht, Informationen zum Betrieb des Netzes

vor Mißbrauch zu schützen. Datenschutz ist ein schwieriges Problem in nationalen Netzen und ist auf internationaler Ebene noch schwieriger zu lösen.

Eine der Voraussetzungen auf europäischer Ebene dazu ist eine einheitliche Gesetzgebung zum Datenschutz.

Telekommunikation, Informationsverarbeitung wachsen immer mehr zusammen Besonders während

Markteinführungsphasen

und

Unterhaltungselektronik

verhilft das Verschwinden von

Grenzen zwischen Industriebereichen zu wichtigen Synergieeffekten, die es ihrerseits erleichtern, einen Durchbruch am Markt zu erreichen. Da das Erreichen bestimmter Mindeststückzahlen für Produkte, Dienstleistungen und Ge-

räte in einer frühen Phase zur Überlebensfrage wird, können davon alle drei betroffenen Kommunikationsbereiche profitieren. Zugleich ermöglicht das Zusammenwachsen der Bereiche auch bei privaten Anwendungen multimediale Informationsübermittlung und das Entwickeln eigener, persönlicher An-

wendungen. Visualisierung wird in solchen Fällen eine dominante Rolle als Dienste-/Nutzer-Schnittstelle spielen. Die in der Öffentlichkeit heftig diskutierten strategischen Allianzen von CATV-Netzbetreibern, Softwarehäusern, 216

EURESCOM Mediengiganten und Telekommunikationsnetzbetreibern unterstreicht die Bedeutung dieser Verbindungen. „Alles-aus-einer-Hand-Zugriff“ auf alle Dienste wird eine weit verbreitete Erschei-

nung Eine solche Dienstleistung wird nicht nur von Dienste- und/oder Netzbetrei-

bern angeboten werden, sondern auch von unabhängigen Agenten, die ihrerseits wieder vertragliche Vereinbarungen mit den Betreibern eingehen. Die Rolle der PNOs wird dabei möglicherweise auf die Bereitstellung sogenannter Netzdienste beschränkt bleiben, wo sie bereits jetzt eine intensive Zusammen-

arbeit pflegen. Im Bereich der Teledienste werden sie dagegen im Wettbewerb miteinander um Kunden konkurrieren. Telekommunikation als umweltschonendes Medium

Mit dem Zuwachs der Telekommunikation

am jeweiligen Brutto-Sozialpro-

dukt wird deren Bedeutung für die Gesellschaft steigen. Telekommunikation ist geeignet, auch umweltschädigende Wirtschaftsbereiche, wie die private und

geschäftliche „Reiseindustrie“, entweder nachhaltig zu beeinflussen oder langfristig sogar weitgehend zu ersetzen. Wenn vor allem die privaten Haushalte anteilig mehr Geld für Telekommunikation ausgeben können, eröffnen sich

darüber hinaus neue Marktchancen für die gesamte Industrie. Ein Zuwachs im Verkauf von telekommunikationsbezogenen Geräten und Dienstleistungen ist ein anderer positiver Nebeneffekt, vor allem im Privatkundenbereich. Diese zehn Aussagen zur Zukunft der Telekommunikation beschreiben mögliche Ziele einer Entwicklung. Sie bedeuten nicht, daß die öffentlichen Netzbetreiber Europas oder die Mitglieder von EURESCOM sich verpflichtet hätten, diese so zu realisieren. Die Visionen wurden vielmehr als ein Rahmen für Studien

in EURESCOM

entwickelt

und

dienen

dazu,

künftige

Arbeitsschwer-

punkte daran auszurichten. 8 Zusammenfassung Obwohl EURESCOM erst 1991 gegründet wurde, ist es bereits eine schlagkräftige Einrichtung der PNOs geworden. Gerade weil die Arbeit des Institutes politische Bereiche oder implementierungsnahe Entscheidungen den Mitglie-

dern selbst überläßt, ist eine gegenseitig befriedigende Zusammenarbeit auf den geschilderten Gebieten möglich. In seiner kurzen Geschichte war EURESCOM imstande, seinen Mitgliedern zu zeigen, daß es möglich ist, 217

Fachbeiträge

-

größtmöglichen Nutzen aus der gemeinsamen multilateralen F + E-Programmen wie RACE, ziehen,

F + E und aus anderen ESPRIT, TINA-C usw. zu

-

europaweite Netze und Dienste zu spezifizieren,

-

die Einfügung europäisch abgestimmter Dienstemerkmale zu unterstützen/vorzubereiten und

-

die Definition von Netzmanagementfunktionen weiter voranzutreiben.

Zahlreiche Beiträge belegen darüber hinaus, daß EURESCOM

eine gemeinsa-

me Plattform der PNOs für Beiträge zur Standardisierung, z. B. ETSI und ITU/T (früher CCITT), bildet. Mit den beschriebenen Visionen der Telekommunikation wurde begonnen, Werkzeuge zu entwickeln, die nicht nur die Identifizierung neuer Arbeits-

schwerpunkte von EURESCOM unterstützen, sondern den Mitgliedern auch Hinweise für deren eigene strategische Ausrichtung geben können.

Für die unmittelbare Zukunft werden die Mitglieder gemeinsam eine Politik entwickeln müssen, wie die Beziehungen von EURESCOM nicht nur zur produzierenden Industrie, sondern auch zu außereuropäischen Netzbetreibern,

zu existierenden und künftigen Defacto-Standardisierungsgremien (Frame Relay Forum,

ATM

Forum

usw.) und

anderen

Meinungsbildnern

in der Tele-

kommunikation sein sollen. Notwendig wird dies, weil einerseits die Ergebnisse der EURESCOM-Arbeit derzeit nur seinen Mitgliedern zugänglich sind, andererseits die Erwartungen Externer immer höher und drängender ausge-

drückt werden. Erste Beispiele für diese Öffnung des Institutes sind die Rahmenspezifikationen für ATM-Netze und Passive Optische Anschlußleitungssysteme (PON). Arbeitsbereiche wie die Zuverlässigkeit von Netzen und Systemen oder Entwicklunglinien der optischen Signalverarbeitung werden im

laufenden Jahr Gegenstand der Diskussion sein. 9 Verwendete Abkürzungen AIM ATM CCITT CEPT DELTA EFTA EU ENS

218

Advanced Informatics in Medicine Asynchroner Transfer Mode Internationaler Beratender Ausschuß für den Telegrafen- und Telefondienst Konferenz der europäischen Post- und Fermeldeverwaltungen Developing European Learning through Technical Advance European Free Trade Association Europäische Union European Nervous System

EURESCOM ESPRIT ETNO ETSI EURESCOM GSM IN ITU

ITU/T

METRAN MoU ONP OPAL

PNO RACE

SDH TEN

European Strategic Programme for Research and Development in Information Technology European Telecommunications Network Operators association European Telecommunications Standards Institute European Institute for Research and Strategic Studies in Telecommunications Global System for Mobile communications Intelligentes Netz Internationale Fernmeldeunion ITU Telecommunications Standardisation Sector (früher CCITT) Managed European Transmission Network Memorandum of Understanding Open Network Provision Optisches Passives Anschlußleitungsnetz Public Network Operator Research and Development for Advanced Communication in Europe Synchrone Digitale Hierarchie Trans-European Networks

219

Fachbeiträge

DETECON

-

die Kompetenz für Consulting-Aufgaben in der Telekommunikation Von Volkmar Doil, Bonn

Dipl.-Ing. Volkmar Doil, Jahrgang 1957, ist als PR-Leiter bei der „Deutsche Telepost Consulting GmbH (DETECON)“ in Bonn tätig.

Seit ihrer Gründung 1977 ist DETECON, die Deutsche Telepost Consulting GmbH, ein weltweit operierendes und unabhängiges Beratungsunternehmen in den Bereichen Kommunikation und Information. Dabei liegen die Arbeits-

schwerpunkte tung

und

in den

Feldern

-unterstützung,

Kommunikationstechnik,

Sektorpolitik

und

Training.

ManagementberaDie

Experten

der

DETECON stellen sich aus diesem Leistungsspektrum jeder Herausforderung: Die Planung, der Aufbau, der Betrieb von Telekommunikations- und Informationssystemen gehören ebenso zum Angebotsspektrum der DETECON wie die Entwicklung marktgerechter Firmenstrategien, das Projekt- und Produktmanagement sowie Leistungen im Rahmen der Restrukturierung landesweiter Post- und Telekommunikations-Infrastrukturen.

DETECON dern

eine

nimmt mit mehr als 750 realisierten Projekten in über 100 LänSpitzenstellung

ein. Die rund

im

dynamischen

Markt

1000 Mitarbeiter der DETECON

der Telekommunikation

setzen sich aus Ingenieuren,

Technikern, Wirtschaftswissenschaftlern, Marketingspezialisten und Juristen zusammen.

Aus diesem

Mitarbeiterstamm werden

zur Lösung auch komple-

xester Aufgabenstellungen flexible Projektteams gebildet, die vom Sitz des Unternehmens in Bonn aus koordiniert werden. Der nachfolgende Beitrag beschreibt die DETECON GmbH, ihre Aufgaben, ihre Organisation und das Leistungsspektrum des Unternehmens.

220

DETECON 1 Die Idee Durch die intensiven Aufbauleistungen, die sich nach Kriegsende in der damals noch jungen Bundesrepublik vollzogen, erwarb sich die Deutsche Bundespost (DBP) weltweit besondere Anerkennung. Dies wurde durch die Qua-

lifikation und Leistungsfähigkeit der Fachleute der DBP in den internationalen

Gremien

zusätzlich

gefördert.

Daher

war

es nicht verwunderlich,

daß

andere Post- und Fernmeldebetriebsverwaltungen insbesondere aus den Entwicklungsländern in einen regen Gedankenaustausch mit der DBP traten, um hier neue Ansätze für die Lösung der eigenen Probleme zu finden.

Dies war und ist für ein exportabhängiges Land wie die Bundesrepublik von besonderer

Bedeutung:

Zum

einen sind funktionierende Nachrichtenverbin-

dungen zu anderen Ländern sowie ein reibungsloser Nachrichtenfluß in den Ländern das Rückgrat für einen erfolgreichen Handel, eine effiziente Verwaltung und die politische Zusammenarbeit. Zum anderen eröffnet der intensive

Kontakt zu den Entwicklungsländern neue Märkte für Telekommunikationseinrichtungen und -dienste.

Seinerzeit unterstützte die DBP ratsuchende Entwicklungsländer hauptsächlich im bilateralen, finanziellen und technischen Förderungsrahmen der staatlichen Entwicklungshilfe.

Darüber

hinaus stellte sie ihr Fachwissen

und ihr

Personal auch im Rahmen der multilateralen technischen Zusammenarbeit zur Verfügung. Dieses Instrumentarium ließ allerdings keine systematische, umfangreiche Hilfe über den Rahmen kurzfristiger Einsätze hinaus zu. Ebensowenig war es möglich, finanzstarken, rohstoffreichen Ländern Beratungslei-

stungen gegen Entgelt zu offerieren. Ein Blick über die nationalen Grenzen hinweg zeigte, wie unsere europäischen Nachbarn

diese Problematik

meisterten.

So gab es in Frankreich

die

Sofrecom, eine Beratungsgesellschaft für das Fernmeldewesen, und die Sofrepost, eine Beratungsgesellschaft für das Postwesen. Beide waren 100prozentige Töchter der französischen PTT. In Großbritannien gab es die Telconsult, eine

eigene

Abteilung

der British Telecom,

der dortigen

Fernmeldeverwal-

tung, in Schweden die Swedtel. 1976 reifte im Bundesministerium für das Post- und Fernmeldewesen die Entscheidung, eine Tochtergesellschaft ins Leben zu rufen, die jene Aufgaben übernehmen sollte, die nicht im Rahmen der bisherigen Verwaltungshilfe erbracht werden konnten. Die Beratungsgesellschaft der Deutschen Bundespost, die Deutsche Telepost Consulting GmbH (DETECON), wurde am 7. 7. 1977 mit Sitz in Bonn gegründet. 221

Fachbeiträge 2

Das Unternehmen

Im Rahmen der Diskussionen über die Gründung der DETECON sierten sich im wesentlichen folgende Zielsetzungen heraus: -

kristalli-

Das Vermitteln von Wissen und eigenen Erfahrungen an andere Betriebsverwaltungen des Post- und Fernmeldewesens, insbesondere in den Staaten der Dritten Welt, ist eine wichtige internationale Verpflichtung, der sich die Deutsche Bundespost nicht entziehen kann und die sie aktiv gestalten möchte.

-

Verstärkte internationale Beratungsaktivitäten und das Bekanntmachen von deutschen Lösungen für technische, wirtschaftliche und organisato-

rische Probleme fördern das Ansehen der Bundesrepublik Deutschland. -

Die Beratung ausländischer Betriebsverwaltungen muß herstellerungebunden erfolgen, damit wirtschaftliche, technische und organisatorische Optimierungen der Problemlösungen in erster Linie den Kundeninteressen dienen.

Der Geschäftszweck der DETECON hat sich in den vergangenen 17 Jahren, die Marktentwicklung begleitend, kontinuierlich angepaßt. So bestand der ursprüngliche Auftrag an die DETECON tungsleistungen

land

auf den

durchzuführen.

Gebieten

Mit

zunächst ausschließlich darin, Bera-

des Post- und

zunehmender

Fernmeldewesens

Komplexität

der

im Aus-

eingesetzten

nachrichtentechnischen Systeme, insbesondere der Digitaltechnik, verstärkte

sich Anfang der 80er Jahre der Wunsch verschiedener Auftraggeber, neben reinen Beratungsleistungen auch Betrieb und Wartung von Fernmeldeeinrichtungen sowie Montageleistungen zu vergeben. Deshalb wurde im Jahre 1981

das satzungsgemäße Betätigungsfeld der DETECON

auch auf diese Leistun-

gen erweitert. Später erfolgte die Ausdehnung auf Tätigkeiten im Inland, zunächst im Monopolbereich und dann in den Wettbewerbsbereichen der Deutschen Bundespost.

2.1

Die Rechtsform und die Gesellschafter

Die DETECON wurde als eine Gesellschaft mit beschränkter Haftung gegründet. Damit waren die Voraussetzungen geschaffen, das Unternehmen nach privatwirtschaftlichen Grundsätzen führen zu können. Losgelöst von den Haushaltsbestimmungen der Deutschen Bundespost, war die DETECON nunmehr in der Lage, ihr Leistungsangebot gegen Entgelt zu vermarkten. Sie hatte ihre Ressourcen wirtschaftlich zu verwalten und Gewinne zu erzielen. 222

DETECON Insbesondere für Aufträge der Deutschen

Bundespost bzw. der Deutschen

Bundespost Telekom wurden Spezialisten in Berufsbildern, die bei der Deutschen Bundespost weniger stark ausgeprägt waren, vom freien Arbeitsmarkt rekrutiert.

Das junge Unternehmen erhielt zunächst ein Stammkapital von ! Mio. DM, das bis heute auf 38 Mio. DM aufgestockt wurde. Um dem Neutralitätsprinzip der Gesellschaft zu entsprechen, wählte man neben der Deutschen Bun-

despost keine Firmen aus dem Bereich der herstellenden deutschen Fernmeldeindustrie als Gesellschafter aus. Vielmehr gelang es, mit der Deutschen Bank AG, der Dresdner Bank AG und der Bau- und Handelsbank drei weitere Gesellschafter mit ausgezeichnetem internationalen Ruf zu gewinnen. Die Anteile der einzelnen Gesellschafter sind aus Bild I ersichtlich.

Q

Terkekom:|

[Deutsche Bank

ee

Bau-

und

Handelsbank

Bild 1: Gesellschafter der DETECON

Um den Wissenstransfer aus den Bereichen der DBP auf Dauer sicherzustellen, verpflichtete sich die DBP neben ihrer finanziellen Beteiligung, DETECON für zeitlich begrenzte Aufträge qualifizierte Experten aus den eigenen personellen Ressourcen bereitzustellen. Mit der Neustrukturierung der

DBP 1989 wurde ihre Beteiligung an der DETECON men Telekom überführt.

in das Postunterneh-

2.2 Die Organe Oberstes Organ der DETECON ist die Gesellschafterversammlung. Sie tagt einmal jährlich, nimmt die Rechte der Gesellschafter wahr, analysiert den Geschäftsverlauf, bestellt die Geschäftsführer, stellt die Jahresabschlüsse fest 223

Fachbeiträge

und befindet über die Gewinnverteilung. Den Vorsitz der Gesellschafterversarnmlung führt der Vorsitzende des Aufsichtsrates.

Die laufende Kontrolle über die DETECON findet über die satzungsgemäß

übt der Aufsichtsrat aus. Er be-

zustimmungsbedürftigen

Geschäfte

und

legt

die Richtlinien der Geschäftspolitik fest. Der Aufsichtsrat besteht aus neun

Mitgliedern (siehe Bild 2). Davon stellen die Banken je ein Mitglied. Drei weitere Mitglieder werden von der Deutschen Bundespost Telekom nomi-

niert. Die übrigen drei Aufsichtsratsmitglieder rekrutieren sich aus der Belegschaft der DETECON. Der Aufsichtsratsvorsitzende wird aus der Mitte des Aufsichtsrates gewählt. Dabei hat die Deutsche stes Vorschlagsrecht.

ET

ein er-

CD

Bau- und Handelsbank Deutsche

Bundespost Telekom

&

TeFek

om:

Bank

je1 Mitglied insgesamt 3 Mitglieder

incl. Vorsitzender insgesamt 3 Mitglieder

Deutsche Telepost Consulting GmbH

Arbeitnehmervertreter insgesamt 3 Mitglieder

Bild 2: Aufsichtsrat der DETECON

Die Leitung des Unternehmens wird von drei Geschäftsführern wahrgenommen: dem Sprecher der Geschäftsführung, Herrn Staatssekretär a. D., Dipl.-

Ing. Dietrich Elias, dem technischen Geschäftsführer, Herrn Dipl.-Ing. Peter Treytl, und dem kaufmännischen Geschäftsführer, Herrn Dipl.-Kfm. Heiner Ventzki. 2.3 Die Organisation Beim Aufbau und bei der Organisation hat sich die DETECON an den Kriterien Flexibilität, Effizienz, geringe Verwaltungskosten und kurze Entscheidungswege orientiert. Zur Optimierung der Beratungsleistungen werden bei der DETECON für jeden Auftrag Projektteams zusammengestellt, die, je nach Aufgabenstellung, aus Ingenieuren, Technikern, Wirtschaftswissenschaftlern, Marketingspezialisten und Juristen bestehen. Dadurch sind opti-

224

DETECON male Ergebnisse und berufsbildübergreifende Synergieeffekte gewährleistet. Dies wird auch von der DBP geschätzt. Gerade in den letzten Jahren hat sie sich in zunehmendem Maße ihrer privatrechtlichen Tochtergesellschaft be-

dient, um die Vorzüge der kleinen Einheit DETECON für ihre eigenen Aufgaben nutzbar zu machen. Dabei dergrund, innerhalb relativ

stand die Fähigkeit der DETECON im Vorkurzer Mobilisierungszeiten gemischte

Projektteams aus Wirtschaft, Industrie und Verwaltung zusammenzustellen und schnell Problemlösungen und Arbeitsergebnisse zu liefern.

|

Qualitätssichei rung

Anden Geschäftsführung

Public Relations

Treyd

Elias

Ventzki

Technischer Geschäftsführer

Sprecher der Geschäftsführung

Kaufm. Geschäftsführer

Organisation, Planung und Informationssystem Angebots- und Vertragswesen Geschäftsplanung

TE Studiengruppe

Asien

Alrika

Amerika

Europa

Controlling

|

Finanzbuchhaltung

|

‚Akquisition und techn. Abwicklung von Telekommunikationsprojekten

Verwaltung und Belriebsdienst Patente Allgernein

Personalwesen

Arbeits-

i DETECON DA

\,

Projektgruppen (Organisatonseinheiten auf Zeit)

Satelliten-

systeme

Bild 3: Organisationsstruktur der DETECON

Strategie

u. Koord. von Betriebs- und Beteiligungsproj.; Consulting

|

Technisches Zentrum Berlin

Mobilfunk

(Stand: Juni 1994)

Die Projekte der DETECON werden vom Sitz des Unternehmens in Bonn aus koordiniert. Hier sind mehrere Organisationseinheiten für deren Akquisition und technische Abwicklung mit regionaler Zuständigkeit eingerichtet (siehe Bild 3). Die fachliche Unterstützung der international tätigen Projektexperten wird durch eine Reihe von Spezialisten in Bonn und aus den Büros

in Berlin, Darmstadt und Dresden gewährleistet. Dadurch kann spezielles Fachwissen, das über die Kenntnisse der Experten vor Ort hinausgeht, schnell eingebracht werden.

Da der sozioökonomische Beratungsbedarf auf den internationalen Märkten 225

Fachbeiträge

OProjektpersonal ElStammhauspersonal

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

Bild 5: Personalentwicklung der DETECON gen Jahresendwerte)

1991

1992

zwischen

1993

1983 und 1993 (Darstellung der jeweili-

Personalbestand der DETECON ausgewirkt. Diese 690 Mitarbeiter der DETECON bildeten einen großen Teil die Kernmannschaft des neu gegründeten

Unternehmens.

Daraus

resultierte,

daß

der

Personalbestand

der

DETECON zum Ende des I. Quartals 1993 mit 1648 Kräften sein vorläufiges Maximum

erreicht hatte.

Mit der erfolgreichen Abwicklung anspruchsvoller Aufträge aus dem In- und Ausland hat die DETECON ihre aus der Organisationsstruktur und Leistungsstärke der Mitarbeiter resultierende Kompetenz unter Beweis gestellt. Diese Kompetenz spiegelt sich auch in den bis heute insgesamt über 78000 erbrachten Mann-Monaten an Beratungsleistungen wider. Bild 6 stellt die jährliche Entwicklung der Beratungsleistungen in Mann-Monaten dar.

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

Bild 6: Leistungen in Mann-Monaten

3 Das Leistungsspektrum Das Leistungsspektrum der DETECON ist äußerst breit angelegt. Das Angebot läßt sich im wesentlichen auf die vier Arbeitsbereiche „Kommunikations-

228

DETECON technik“, „Managementberatung und -unterstützung“, „Sektorpolitik“ und „Training“ zurückführen. In jedem dieser Bereiche bietet die DETECON ihren

Kunden,

je nach

Bedarf

und

Entwicklungsstand,

ein

komplettes

Lei-

stungsangebot von der Strategieberatung über die Vorfelduntersuchungen bis hin zur Planung und Durchführung sowie Betrieb und Vermarktung (siehe Bild 7).

Managementberatung und -unterstützung

Sektorpolitik Training

Bild 7: Leistungsspektrum der DETECON

Natürlich sind die o. g. Arbeitsbereiche eng miteinander verbunden bzw. miteinander vermascht. Wird beispielsweise die Einführung eines Kommunikati-

onsnetzes realisiert, liegt es auf der Hand, daß neben Vorfelduntersuchungen, technischer Planung, Umsetzung und Betriebsdurchführung parallel auch Managementberatung und -unterstützung gefragt sind: Die gründliche Analyse der Marktsituation, die Entwicklung der Firmenstrategien für alle Faktoren des Marketing-Mix oder die genaue Bepreisung sind beispielsweise dafür mit-

entscheidend, ob das Produkt im Markt gewinnbringend plaziert wird. Ein ebenso bedeutender Faktor ist die Qualität der angebotenen Dienste. Und dieser Faktor wird u. a. von der Fähigkeit des Netzbetreibers bestimmt, seine

Technik bedienen zu können bzw. einen kundenfreundlichen Marktauftritt zu erreichen. Aus- und Fortbildung sind dabei maßgebliche Parameter. 229

Fachbeiträge 3.1

Arbeitsbereiche der Kommunikationstechnik:

Hier läßt sich generell eine Einteilung in die Arbeitsbereiche -

„Kommunikationsnetze“,

-

„Netzkomponenten“ und

-

„Nachrichtentechnische Spezialbereiche“

vornehmen.

Ohne

zu tief in technische

Dimensionen

eindringen

zu wollen,

werden die Tätigkeitsfelder innerhalb dieser Rubriken nur mit Stichworten charakterisiert:

Kommunikationsnetze: -

Digitale und analoge Telefonnetze,

-

Integrated Services Digital Network (ISDN), Hörfunk und Fernsehen, Breitband-Verteilnetze für das Kabelfernsehen, Breitband-Individualkommunikation (z. B. für Videokonferenzen), Feste Funknetze,

-

Digitale und analoge Mobilkommunikationsnetze,

-

Global System for Mobile Communications (GSM), Datenkommunikationsnetze,

-

Local und Metropolitan Area Networks (LAN/MAN),

-

Corporate Networks,

-

Satellitenkommunikationsnetze.

Netzkomponenten: -

Einrichtungen der Vermittlungs-, Übertragungs- und Linientechnik,

-

Endgeräte,

-

Glasfaser,

-

Satelliten, Raum- und Bodensegmente,

TUng.

Start, Überwachung

und Steue-

Nachrichtentechnische Spezialbereiche: -

Forschung und Entwicklung,

-

Informationsverarbeitung, Bürokommunikation,

-

Kundenorientierte Softwarelösungen, z.B. Kunden- und tung, sowie Netzoptimierungs- und Abrechnungssysteme,

-

Qualitätsprüfung, Hochbau- und Haustechnik,

-

Klimatechnik und Stromversorgung,

-

Konformitätsprüfung, Funküberwachungs- und Steuerungssysteme.

230

Netzverwal-

DETECON 3.2 Arbeitsbereich Managementberatung und -unterstützung Dieses Beratungsfeld hat in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Das Spektrum erstreckt sich hierbei auf folgende Tätigkeiten: Entwicklung von Markt- und Firmenstrategien,

Erstellen von Nachfrageprognosen, Markt- und Konkurrenzanalysen, allgemeine Organisation,

Optimierung von Betriebsabläufen im Post- und Bankwesen, Personal- und Raumbedarfsplanung, Einrichtung von Managementinformationssystemen, Marketingaktivitäten im Projekt- und Produktmanagement,

Investitionsplanung und Finanzierungsberatung, Erarbeitung von Konzepten zur Preispolitik, Organisation und Realisierung von Joint-ventures,

Beschaffung, z. B. Erstellung von Pflichtenheften und Ausschreibungsunterlagen sowie Übernahme der Angebotsprüfung oder Vertragsgestaltung. 3.3 Arbeitsbereiche der Sektorpolitik Im Zuge der weltweit zu beobachtenden Restrukturierungsentwicklungen im Post- und Fernmeldewesen wird dieses Beratungsfeld der DETECON an Be-

deutung zunehmen. Die Inhalte lassen sich wie folgt beschreiben: Vorbereitung politischer Grundsatzentscheidungen, Restrukturierung, z. B. Liberalisierung, Deregulierung, Privatisierung,

Reform der Gesetzgebung, langfristige Entwicklungspläne, Kosten-Nutzen-Analysen, internationale Handelsanalysen,

Frequenzmanagement, Zulassung von Endgeräten. 3.4

Arbeitsbereiche des Trainings

Hierunter fallen: Analyse des Aus- und Fortbildungsbedarfs, Aus- und Fortbildung für Management, technisches Personal sowie Mitarbeiter in Vertrieb und Verwaltung,

231

Fachbeiträge -

Ausarbeitung der Trainingsinhalte bzw. -methoden, Schulungen, Seminare oder „training on the job“,

-

Planung von werkstätten.

Ausbildungseinrichtungen,

z. B. Workshops,

Fernmeldeschulen

und

Lehr-

4 Der Markt Die Telekommunikation ist weltweit einer der größten Wachstumsmäfrkte der

nächsten Jahrzehnte. Die dynamische Entwicklung dieses Marktes wird dabei auch in Zukunft von einem steten Wandel der ökonomischen, politischen und technologischen Rahmenbedingungen gekennzeichnet sein. Intensiverer

Wettbewerb

und zunehmende

innovative Entwicklungen

den Produkt-Lebenszyklen erschweren den „Akteuren“ kommt

ein

enorm

breites

Produktangebot

mit

in kürzer werden-

die Übersicht. Hinzu

unterschiedlichsten

techni-

schen Realisierungsmöglichkeiten. Bild 8 stellt die wesentlichen Einflußfaktoren und Abhängigkeiten in stark vereinfachter Form dar.

Gesamtwirtschaftliche Entwicklung

Telekommunikationsmarkt

Bild 8: Telekommunikationsmarkt: Abhängigkeiten und Einflüsse

232

DETECON Die anfängliche Sorge mancher Skeptiker, DETECON „Kostgänger“

der DBP

könne sich zu einem

entwickeln, war bereits nach den ersten drei Jahren

widerlegbar: Im Rechnungsjahr 1980 erwirtschaftete die DETECON erstmals Gewinn. Seither werden in der Geschäftsbilanz schwarze Zahlen ausgewiesen. Ein Blick auf Bild 9 verdeutlicht die Umsatzentwicklung des Unternehmens.

Millionen DM

‚486

=

17,

1,000 1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

Bild 9: Umsatzentwicklung seit 1977

Die Geschäftspolitik, das Angebotsspektrum und die Organisationsstruktur der DETECON haben sich seit der Unternehmensgründung laufend an den veränderten Kundenbedarf angepaßt. Folgende Kennzahlen charakterisieren die Entwicklung: Bis heute haben mehr als 750 verschiedene Projekte in rund DETECON und ihre Experten herausgefordert (Bild 10). Ein Blick auf die Art der jeweiligen

Projekte (Bild

100 Ländern die

11) zeigt im Zeitverlauf,

233

Fachbeiträge

Bild 10: Teil einer langen Erfolgsbilanz: In rund 100 Ländern war DETECON

bisher tätig

daß der Bedarf an Leistungen im Rahmen „Operation & Maintenance/Training“ und „Managementberatung und -unterstützung“ spürbar zugenommen hat. Insgesamt machte dies im Auftragsvolumen 1993 etwa 48 % aus (gegenüber etwa 27 % im Jahre 1984). Zunehmend konzentriert sich der aktuelle Bedarf darauf, die bestehenden Telekommunikationsnetze wirtschaftlicher zu nutzen, moderne Abrechnungssysteme zu installieren und den Betrieb zu optimieren. Neben der Einbringung von sozioökonomischen Beratungsleistungen gewinnt hier die Aus- und Fortbildung, vom Management angefangen, über Verwaltungs- und Vertriebskräfte bis hin zu den Betriebskräften, an Bedeutung. Die Arbeitsbereiche der DETECON

umfassen

neben dem ausgeprägten

Ge-

schäftsfeld der Telekommunikation auch Projekte aus dem Postwesen. Mit einem Umsatz von rund 20 Mio. DM machte dies im Geschäftsjahr 1993 einen Anteil von ca. 7 % des Gesamtumsatzes aus. In diesem Zusammenhang erbrachte die DETECON Leistungen in Form von Bereitstellung von Managementkräften sowie im Rahmen der Neustrukturierung des Postwesens in der

Republik Guinea, erstellte technische Spezifikationen zur Briefautomation für die russische Postverwaltung und entwarf eine Transportkonzeption für die bulgarische Postverwaltung. Diese kurze Aufzählung hat lediglich beispielhaften Charakter. Ende vergangenen Jahres entschied der Aufsichtsrat der DBP

234

Postdienst, die Deutsche PostConsult GmbH

zu gründen.

Die Ge-

DETECON

100-

BE

Studien Plonung

90

80

EEE Bouüberwachung EZ] O&M/Training

70

Monagement

60 50,

4030+

20

104

. 1983

1985

1987

1989

1991

1993

Bild 11: Projektaufträge, aufgeschlüsselt nach der Art

schäftsaufnahme dieser neuen Beratungsfirma erfolgte zum 1. 6. 1994. Dazu wurden die Aufgabenbereiche „Internationales Consulting im Postwesen“ und

der „Vertrieb

von

logistischen

Deutsche PostConsult GmbH

zukünftig

bei sich

ergänzenden

Systemen“

von

der DETECON

auf die

überführt. Beide Unternehmen beabsichtigen, Aufgabenstellungen,

wie beispielsweise

der

„Neustrukturierung des Post- und Fernnmeldewesens“ in einem Land, im „Schulterschluß“ zu agieren und jeweils individuelle Kooperationsplattformen zu entwickeln.

Ein Blick auf die geografische Verteilung der Aufträge zeigt ebenfalls eine Entwicklungslinie auf (siehe Bild 12). Während Europa 1984 nur einen Auftragsanteil von rund 15 % einnahm, entwickelte sich dieser Anteil im Verlauf der letzten Jahre auf eine Größenordnung von ca. 78 % (1993). Diese

überproportionale

Auftragsentwicklung

in Europa

resultiert u. a. dar-

aus, daß sich die DBP Telekom der Leistungsfähigkeit der DETECON verstärkt auch im nationalen Telekommunikationsmarkt bediente. Hier seien nur kurz die Aktivitäten der DETECON bei Planung, Aufbau und Vermarktung des nationalen digitalen Mobilfunknetzes DI sowie Leistungen im Zusammenhang mit der Wiedervereinigung Deutschlands, z.B. die kurzfristige Wahrnehmung operativer Vertriebsaufgaben in den fünf neuen Bundesländern oder die Unterstützung des Geschäftskundenvertriebs Ost der DBP Telekom, erwähnt. Ein weiterer Grund für diese enorme Auftragsentwicklung re-

235

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|EN

Fachbeiträge

Bild 12: Aufträge, aufgeschlüsselt nach geografischer Verteilung der Projekte

sultiert aus dem politischen, gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Umbruch in Osteuropa. Hier wickelte DETECON mittlerweile Projekte in der Ukraine, in Rußland, Moldawien, Kasachstan, Litauen, Polen, Ungarn und der ehema-

ligen CSFR im Auftrag von Telekom ab. Das Projektspektrum bewegte sich von der Erstellung von Masterplänen über die Mitwirkung beim Ausbau kom-

pletter Fernmeldenetze bis hin zu Unterstützungsleistungen im Zusammenhang mit dem Betrieb eines X.25/X.400-Daten-Netzes bzw. dem Betrieb eines

GSM-Mobilfunknetzes. Es versteht sich von selbst, daß die zuvor dargestellte globale Beschreibung der Marktentwicklung nur sehr grobkörnig ist. Eine tiefergehende Ausführung würde den Rahmen dieses Beitrages bei weitem sprengen. Gerade der letzte Absatz verdeutlicht die starke Abhängigkeit zwischen Umsatzentwicklung der Marktpartner, der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung und dem po-

litischen Umfeld, insbesondere, wenn wir den europäischen Marktbereich betrachten. Weitere Einflußfaktoren, wie kulturkreisbezogene Mentalitäten oder Geschäftspraktiken, außenwirtschaftspolitisches Engagement der Bun-

desregierung bzw. anderer Regierungen oder geschichtlich bedingte Verbindungen, z. B. der Entwicklungsländer zu ihren ehemaligen Kolonialmächten,

sind insbesondere für den Export von Beratungsleistungen in afrikanische, arabische und asiatische Regionen von zusätzlicher Bedeutung.

236

DETECON 5 Die Beteiligungen und Kooperationen

Die DETECON hat seit ihrem Bestehen verschiedene Beteiligungsunternehmen gegründet, um die regionale Betreuung und langfristige Sicherung von

Geursprünglichen die um auch, aber gewährleisten, zu Absatzmärkten

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Bild 13: Beteiligungsunternehmen der DETECON

237

Fachbeiträge

schäftsfelder auf gewinnbringende Nischen des Telekommunikationsmarktes zu erweitern. Die DETECON bringt in die Beteiligungsunternehmen außerdem Management- und Experten-Know-how ein, um die Abwicklung des Ge-

schäftszweckes dieser neuen

Gesellschaften zu gewährleisten.

deutlicht, an welchen Firmengründungen

16. 6. 1994).

die DETECON

Bild

13 ver-

beteiligt ist (Stand:

Für zeitlich befristete Aktivitäten, aber auch für die Optimierung des Wissenstransfers zwischen der DETECON und internationalen sowie lokalen Partnern, werden von DETECON Joint-ventures gegründet. So besteht ein Joint-venture zwischen der DETECON und der Deutschen Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt (DLR) für die Beratung und Durchführung von

Feasibility-Studien sowie das Projektmanagement von nationalen und internationalen Satellitensystemen. Es war und ist u. a. maßgeblich an den Satellitenprojekten DFS-Kopernikus und ARABSAT II beteiligt. Weiterhin ist die DETECON

Gesellschafter der ETCO

(European Telecom-

munication Consulting Organization) und der ESCO (European Satellite Consulting Organization), die beide ihren Sitz in Paris haben. In diesen Organisationen arbeitet die DETECON mit den führenden europäischen Beratungsunternehmen der Telekommunikation und des Satellitenbereiches zusammen. Auf der Basis dieser Verbindungen wurden bereits zahlreiche internationale Projekte realisiert. 6 Perspektiven

Bei der stürmischen Entwicklung der Telekommunikation ist davon auszugehen, daß sich die Tätigkeitsfelder der DETECON weiter auffächern und ausweiten werden. Auch bei der Umwandlung der Deutschen Bundespost Telekom in eine Aktiengesellschaft werden sich, wenn die DETECON ihre traditionellen Stärken, vor allem Flexibilität, Qualität und Produktivität pflegt

und weiterentwickelt, für sie insbesondere auf den internationalen Märkten immer wieder neue Chancen und Erfolge ergeben..

238

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste Von Werner Würtenberger

Dipl.-Ing. Werner Würtenberger, Jahrgang 1955, ist im FTZ für Mehrwert-Leistungen auf Basis X.400 zuständig,

1

Einleitung

Mit der internationalen Standardisierung von Message Handling-Systemen (alte Bezeichnung: CCITT-Empfehlung X.400ff und F.400ff; neue Bezeichnung: ITU-TS-Empfehlung X.400ff und F.400ff) gewinnen zunehmend

Com-

puterkonferenz-Dienste an Bedeutung, die sich überwiegend dieser Plattform bedienen. Andere bekannte Plattformen, die jedoch in diesem Aufsatz nicht berücksichtigt

werden,

sind

u.a.

„Document

Filing and

Retrieval

(DFR)“,

„Distributed Office Architecture (DOA)“, „Directory Systems (DS)“ etc. Bei den klassischen Message

Handling-Systemen

treten insbesondere zwei

Dienste in den Vordergrund: der Interpersonelle Mitteilungs-Dienst (IPM-Ser-

vice) - wird u.a. auch „Box-zu-Box“-Dienst genannt - und der Mitteilungstransfer-Dienst (MT-Service). Diese klassischen Dienste sind bereits im „taschenbuch der telekom praxis“, Ausgabe

1991, veröffentlicht worden und

werden hier nicht mehr erläutert. Die Teilnehmer des IPM-Dienstes haben im Message Handling-System eine Box und sind somit in der Regel auf die standardisierten Funktionalitäten nach den ITU-TS-Empfehlungen X.400ff und F.400ff beschränkt. Um Computerkonferenz-Dienste anbieten zu können, ist es erforderlich,

-

daß ein IPM-UA im System oder stems (MHS) die munikationen zu

(UA = User Agent, entspricht der „Box“-Funktionalität im PC des Teilnehmers) eines Message Handling SyMöglichkeit besitzen muß, Beiträge von Gruppenkomversenden und zu empfangen. Diese Beiträge sehen aus 239

Fachbeiträge wie IP-Mitteilungen, die mit Hilfe von Verteilerlisten zu den MHS-Kunden gesendet werden;

-

daß ein IPM-UA werden kann.

mit Computerkonferenz-Funktionalitäten

erweitert

Der Anwendungsfall „Computerkonferenz-Dienst“ basiert auf dem Modell der Gruppenkommunikation. Bevor dieser Anwendungsfall in seiner Modelldarstellung und Funktionsweise erläutert wird, beschreibt der nachfolgende Ab-

schnitt die eigentliche Grundlage dieser Anwendung. 2 Das Gruppenkommunikationsmodell Gruppenkommunikation ist eine „computervermittelnde Kommunikation“ (CMC = Computer-mediated Communication) mit spezieller Unterstützung für Interaktionen innerhalb von Teilnehmergruppen. Der Gruppenkommunikations-Dienst stellt dazu eine Reihe von Leistungsmerkmalen bereit. Analog zu der geläufigen Terminologie von MHS, wird das GruppenkommunikationsSystem (GC = Group Communication System) von den Teilnehmern über sogenannte GCUA (Group Communication User Agents) erreicht. Der GCTeilnehmer kann eine Person und/oder einen Computerprozeß darstellen. Der GC-Dienst selbst kann wiederum aus mehreren GC-Service Agents (GCSA) aufgebaut sein, die ein verteiltes Gruppenkommunikations-System

gemäß Bild 1 darstellen. Die Informationsobjekte können sich dabei an mehreren Standorten als Original oder Kopie befinden. Kopien können nur mit Hilfe des Originalobjekts angefertigt werden. Die GCSA kommunizieren über die Plattform MTS. Bild 2 zeigt ebenso die Möglichkeiten, andere Plattformen, wie „DS“ etc., nutzen zu können. Dabei können GCSA innerhalb einer Firma direkt über auf Remote Operation Service Elements (ROSE) basierende Operationen oder bei größeren Entfernungen über die favorisierte MHSPlattform kommunizieren [1]. ROSE stellt eine allgemeine Grundfunktion zur

Verfügung, um interaktive Kommunikation in der Anwendungsschicht 7 des OSI-Referenzmodells zu unterstützen. Bei einer solchen Interaktion stellt eine Anwendungsinstanz (Invoker) die Anforderung, daß eine bestimmte Operation ausgeführt wird. Der Kommunikationspartner (Performer) versucht, die

Operation auszuführen und berichtet dann über die Ergebnisse des Versuchs. Gebräuchliche Bezeichnungen für Invoker und Performer sind auch Client bzw. Server. Das Informationsmodell der Gruppenkommunikation in Bild 3 stellt die Informationen und die Mitglieder einer Gruppe als Objekt dar. Die Objektklassen 240

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste

Informationsobjekt

Gruppen -

kommunikations Dienst Teilnehmer

Teilnehmer

Bild 1: Verteiltes Gruppenkommunikations-System

in diesem Modell sind hierarchisch aufgebaut. Jede GruppenkommunikationsAnwendung definiert ihre eigenen speziellen Objektklassen. Ein Objekt kann sich in fünf unterschiedlichen Zuständen befinden: -

Active:

-

Hidden: versteckt (kann nicht abgerufen werden außer über Statusände-

aktiv;

rungen); Teilnehmer

Q

teinehmer

ws

ROSE GcuA d Teilnehmer

Teilnehmer

GCS Firma A

(us |

i

DS

X

ROSE -

Firma B =

Teilnehmer

Bild 2: Kommunikation zwischen den Gruppenkommunikations-Server Agents

24]

Fachbeiträge

Funktionsbereich

“

AN

Funktionsbereich

Konversation

a

Konversation

ir Bild 3: Informationsmodell der Gruppenkommunikation

-

Frozen:

-

Locked: geschlossen (kann während eines Änderungsprozesses temporär eingeschlossen sein);

eingefroren (kann abgerufen, aber nicht modifiziert werden);

-

Inhibited:

gehemmt (gelöscht, aber die Löschung kann „offen“ sein).

Die nachfolgenden Attribute gelten für alle Objekte: Urheber, (Gruppenkommunikations-Name) der das Objekt erzeugt hat; -

Datum und Zeit, bei denen das Objekt in den GC-Dienst eingeht;

-

Datum und Zeit der letzten Änderung.

Auf die Objekte selbst und auch auf die Beziehungen zwischen den Objekten wird bei der Beschreibung der eigentlichen Anwendung „Asynchrone Computerkonferenz-Dienste“ detailliert eingegangen. 3 Asynchrone Gruppenkommunikation

Das Grundmodell der Gruppenkommunikation asynchrones

Gruppenkommunikationsmodell

läßt sich problemlos in ein einbetten.

Mit

dem

Begriff

„asynchron“ soll dabei zum Ausdruck gebracht werden, daß es sich hier nicht um eine Echtzeitkommunikation („synchron“) zwischen den Teilnehmern handelt, wie etwa bei einer Videokonferenz. Die Mechanismen der asynchro-

nen Gruppenkommunikation (AGC = Asynchronous Group Communication) entsprechen dem allgemeinen Modell der Gruppenkommunikation. Syn242

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste chrone Gruppenkommunikationsmodelle von ITU-TS beschrieben werden.

Auf der Grundlage der AGC

werden

in naher

Zukunft

ebenso

können eine Vielzahl von Applikationen aufge-

setzt werden, z. B.: -

asynchrone Computerkonferenz,

-

asynchrone Dokumentenverteilsysteme,

-

asynchrones Editieren von Dokumenten etc.

Teilweise müssen noch bestimmte Applikationen entwickelt werden.

4 Grundlage und Modelldarstellung der asynchronen Computerkonferenz Asynchrone Computerkonferenz beschreibt ein „System“, das aus Gruppenaktivitäten, Konversationen, Beiträgen, Verbindungen, Registern und Teilnehmern besteht. „Computer Conference“ ebenso wie „Bulletin Board“ sind häu-

fig gebrauchte Begriffe, die in diesem Zusammenhang als Gruppenaktivitäten („Group

Activity“) oder einfach als Aktivitäten („Activity“) bezeichnet wer-

den. Die Dienste, die in dieser Empfehlung beschrieben werden, beinhalten nicht weiterentwickelte Computerkonferenz-Dienste, wie beispielsweise spezielle Regeln für bestimmte Gruppenaktivitäten. Das Basiskonzept von Computerkonferenzen

besteht aus den folgenden drei

Hauptobjekten: den Teilnehmern, Beiträgen und Gruppenaktivitäten. Teilnehmer repräsentieren

Menschen,

die aktive, registrierte Benutzer

der

Computerkonferenz sind.

Beiträge sind Mitteilungen, die in einer Computerkonferenz ausgetauscht werden. Die Struktur der Beiträge basiert auf der ITU-TS-Empfehlung X.420. Man

unterscheidet folgende Arten von Beiträgen: -

Anonyme/pseudonyme Beiträge Funktion: Implementation:

die Möglichkeit, Beiträge zu schreiben, bei denen der Name des Autors dem Leser vorenthalten wird. In vielen CC-Systemen ist es möglich, mit privilegierten Befehlen den eigentlichen Autor herauszufinden. In einigen Fällen können sogar Antworten auf diese Beiträge geschrieben werden.

-

Sendeübergabe von Beiträgen 243

Fachbeiträge Funktion:

Eine Sendeübergabe ist ein Beitrag, der zu einer Gruppenaktivität einer CC übergeben wird, aber noch nicht akzeptiert ist.

Implementation:

Dieses Leistungsmerkmal wird gewöhnlich von allen Mitgliedern einer CC genutzt; es kann jedoch auch le-

diglich auf den Moderator beschränkt werden. Einige Systeme erlauben auch „Nicht-Mitgliedern“, Beiträge zu CC zu versenden. -

Gruppenantwort Funktion:

die Möglichkeit, eine Antwort zu allen Empfängern zu senden.

Implementation:

Dieses Leistungsmerkmal kann bei einigen CC-Systemen zusätzlich dahingehend

modifiziert werden, daß

bestimmte Empfänger keine Antwort erhalten. -

Ungültigwerden von Beiträgen Funktion: Implementation:

die Möglichkeit, dern.

bereits übersendete

Beiträge zu än-

In dem CC-System „SuperKOM“, das im Abschnitt 5 beschrieben wird, erhalten Empfänger von bereits übersendeten Beiträgen angezeigt, daß diese Beiträge durch den vorherigen Beitrag ungültig werden.

-

Verfallzeitpunkt Funktion:

Implementation:

Verfallzeitpunkt zu verschiedenen Beiträgen.

Das Leistungsmerkmal

wird in der Regel von allen

CC-Systemen angeboten. -

Sicherheitsmerkmale Funktion:

Der Gebrauch von speziellen kryptographischen Sicherheitselementen soll verhindern, daß nichtautorisierte Teilnehmer Beiträge lesen können.

Implementation:

Im Standard der ITU-TS-Empfehlung X.400ff, Version 88, sind eine Vielzahl von Möglichkeiten detailliert beschrieben.

Weitere Arten von Beiträgen werden z. Zt. beschrieben bzw. standardisiert.

Eine Gruppenaktivität ist eine Menge aus organisierten Teilnehmern und Beiträgen, die es erlaubt, daß eine Anzahl von Teilnehmern Beiträge über ein bestimmtes Thema austauschen. Die Informationen über die Mitglieder und Bei-

244

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste

träge

der

Gruppenaktivität

abgerufen werden. Aus dem

werden

gespeichert

Zusammenspiel

und

können

bei

Bedarf

resultieren verschiedene Typen

von CC-Systemen. Die wesentlichen dabei sind: -

-

Offene Konferenz Funktion: eine Konferenz, bei der sich jeder Teilnehmer zum Mitglied ernennen kann.

selbst

Geschlossene Konferenz

Funktion:

eine Konferenz, bei der nur der Eigentümer oder Moderator der Konferenz Mitglieder aufnehmen darf.

-

-

Eingeschränkte Konferenz

Funktion:

eine Konferenz, bei der sich einige Teilnehmer selbst zu Mitgliedern ernennen können.

Geschützte Konferenz Funktion: eine Konferenz, bei der keine Informationen, auch nicht die Namen von „Nicht-Mitgliedern“, bekannt sind.

-

Schreibgeschützte Konferenz Funktion: eine Konferenz, bei der nur einige der Mitglieder Beiträge einbringen können.

-

Unterkonferenz Funktion:

Konferenz innerhalb von Konferenzen.

Das Diensteprofil einer Gruppenaktivität kann die Arten von Beiträgen, die erlaubt sein sollen, kontrollieren, wie: -

Begrenzung des Umfangs von Beiträgen,

-

Begrenzung der Anzahl von Antworten auf einen Beitrag,

-

Begrenzung für weiterführende detaillierte Beiträge.

Ein asynchrones Computerkonferenz-System (im nachfolgenden CC-Systemn genannt) kann mehrere Gruppenaktivitäten steuern. Bild 4 zeigt die Kompo-

nenten einer CC. Der Moderator übernimmt spezielle Funktionen in einer CC, z. B. neue Mitglieder in eine Konferenz aufnehmen oder die Konferenz beenden. Weiterhin überprüft der Moderator alle Beiträge, bevor diese akzeptiert und den Konferenzmitgliedern zur Verfügung gestellt werden (Vorkontrolle). Es besteht auch die Möglichkeit, die Beiträge nicht im Vorfeld zu prüfen,

sondern

sie

gef.

auch

nach

ihrer

Versendung

zurückzuweisen

(Nachkontrolle). Der Vorteil der Vorkontrolle ist, daß unnötige Vervielfälti245

Fachbeiträge

Moderator: * Vorkontrolie * Nachkontrolle

ir

Miteilung

ie

Konversationen

(IPM-Dienst)

Gruppenaktivität A

Gruppenaktivität B

UN .

|

. [

N

x

| -

u

[|

L

Gruppenaktivität C

To |

|.

|

a

u“ ums

un

/I\N\

Nachrichten-

kontrolle

ungelesen

Bild 4: Allgemeines Konzept einer Computerkonferenz

gungen und unsachliche Beiträge bereits ausgefiltert werden können. Die Funktion Mitteilungskontrolle erlaubt es, einen aktuellen Sachstand über un-

gelesene und gelesene Beiträge zu erhalten. 4.1

Informationsmodell - Objektklassen der asynchronen Computerkonferenz

Zur Beschreibung dieser komplexen Anwendungen und Anforderungen wird die Notation ASN.1

- diese Abkürzung

steht für Abstract Syntax Notation

One - benutzt. ASN.1 ist ein Hilfsmittel für die Entwicklung und Implementierung von anwendungsorientierier Kommunikationssoftware.

Im nachfolgen-

den wird das im vorherigen Abschnitt beschriebene Objekt „Teilnehmer“ in ASN.I dargestellt [2]. -

Participant object class

cc-participant OBJECT-CLASS SUBCLASS

OF cc-object

MUSTCONTAIN

]

[

MAY CONTAIN [ participant-description, 246

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste locality-name, - - defined in X.520 stateOrProvince Name, -- defined in X.520

streetAddress, -- defined in X.520 title, - - defined in X.520 postalAddress, - - defined in X.520

postalCode, - - defined in X.520 postOfficeBox, - - defined in X.520 physicalDeliveryOfficeName, -- defined in X.520 telephoneNumber, -- defined in X.520

teletexTerminalidentifier, -- defined in X.520 facsimileTelephoneNumber, -- defined in X.520

participant-preferred-delivery-method, last-present, participant-statistics

)

= [ cc-object-Class 2} Diese Objektklasse, weitere Objektklassen sind z. B. Register, Verbindungen etc., die bereits im Abschnitt 4 erwähnt worden sind, verwenden Attribute, die die Eigenschaften des jeweiligen Objekts beschreiben. Beispielsweise wird bei der Objektklasse „Participant“ mit dem Attribut „Participant-description“ eine

persönliche Beschreibung des Teilnehmers vorgenommen, die ein bestimmtes Satzformat einhalten muß. In ASN.|

ergibt sich folgende Darstellung:

participant-description ATTRIBUTE WITH ATTRIBUTE SYNTAX CaselgnoreString

MATCHES FOR EQUALITY SUBSTRINGS „= [ cc-attribute-type 15) 4.2 Informationsmodell - Operationen der asynchronen Computerkonferenz Zur weiteren Beschreibung der Objektklassen dienen die Operationen, die auf das Objekt ausgeführt werden können. Die asynchronen ComputerkonferenzOperationen können in drei verschiedene Zugänge eingeteilt werden.

a) Zugang für die Mitglieder: -

FIND-ACTIVITY: eine Operation, mit der Computerkonferenz-Teilnehmer die Gruppenaktivitäten suchen können; DESCRIBE-ACTIVITY: eine Operation, um Informationen über bestimmte Gruppenaktivitäten suchen zu können; 247

Fachbeiträge

SUBSCRIPTION-REQUEST:

eine Operation, mit der ein Teilnehmer

eine Mitgliedschaft in einer Gruppenaktivität beantragen kann;

UNSUBSCRIBE: eine Operation, mit der ein Teilnehmer seine Mitgliedschaft in einer Gruppenaktivität zurückziehen kann; LIST-NEWS: eine Operation, mit der ein Teilnehmer in einer Gruppenaktivität nach ungelesenen Beiträgen nachfragen kann;

FIND-CONTRIBUTION.: eine Operation, mit der ein Teilnehmer nach Beiträgen suchen kann; FIND-NOTIFICATION!:

eine Operation, mit der ein Teilnehmer nach

Notifikationen (Benachrichtigungen auf Mitteilungen) suchen kann;

READ-ITEM: eine Operation, mit der ein Teilnehmer Zugriff zu Attributen von einem Beitrag oder einer Notifikation erhalten kann; MARK-AS-SEEN/UNSEEN: eine Operation, mit der ein Teilnehmer die gelesenen oder ungelesenen Beiträge oder Notifikationen markieren kann; SUBMIT-CONTRIBUTION: eine Operation, mit der ein Teilnehmer neue Beiträge zu Gruppenaktivitäten übermitteln kann; PERSONAL-REPLY: eine Operation, die Antworten zum Urheber des Beitrages gesendet werden dürfen;

erlauben, die nur

MODIFY-PROFILE: eine Operation, die es ermöglicht, das persönliche Profil von anderen Teilnehmern zu verändern; DESCRIBE-PARTICIPANT: Teilnehmern zu suchen.

eine Operation, um Attribute von anderen

b) Zugang für den Moderator. FIND-SUBMISSION: eine Operation, um noch nicht akzeptierte, übermittelte Beiträge durch den Moderator finden zu können und mit ACCEPT die Beiträge zu akzeptieren oder mit REJECT die Beiträge zurückzuweisen. Die Reaktion darauf ist eine Notifikation zum Urheber. c) Zugang für den Konferenzmanager:

CREATE/ANNOUNCE/SUSPEND/DELETE/MODIFY-GROUPACTIVITY: Operationen, um Gruppenaktivitäten zu kreieren, bekanntgeben, zeitweilig ausschließen, löschen und modifizieren zu können; ADD/REMOVE-MEMBER:

eine

Operation,

um

neue

eine Gruppenaktivität aufzunehmen oder zu entfernen.

248

Teilnehmer

in

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste 4.3 Informationsmodell - Mapping (Aufsetzen) der asynchronen Computerkonferenz-Operationen auf die Plattform MHS Asynchrone

Computerkonferenz-Dienste

gewinnen

- wie bereits zu Beginn

des Aufsatzes erwähnt wurde - insbesondere auf der Plattform MHS

an Be-

deutung. Dabei werden die bekannten Protokolle von MHS zugrunde gelegt bzw. entsprechend den Computerkonferenz-Funktionalitäten erweitert. Auf

der Basis des erweiterten Protokolls für den interpersonellen Mitteilungsdienst (P,-Protokoll) wird das Protokoll P,, wiederum im Kopffeld der Mitteilung um zwei neue Protokolle, P...non.critical Und Peecriticap, erweitert. Der Unterschied zwischen beiden Protokolltypen ist, daß der Protokolltyp P...noncritical zu einem P,,-UA Mitteilungen ausliefern kann, währenddessen der Protokolltyp Peecriticaı nur Mitteilungen zu dem UA ausliefern kann, der exakt diesen Protokolltyp

unterstützt.

Bei

einem

verteilten

wird zwischen den CCSA das Protokoll CCSP zwischen den CCSA und den UA wird CCAP Regel alle Gruppenaktivitäten in jedem CCSA meisten CC-Operationen lokal anwenden, und CCSP-Protokoll erforderlich. Damit kann das

Computerkonferenz-System

verwendet, und das Protokoll genannt. Dadurch, daß in der verfügbar sind, lassen sich die es ist kein Mapping auf dem CCSP-Protokoll einfacher be-

schrieben werden, und außerdem verbessert sich das Antwortzeitverhalten des

Systems für den Teilnehmer. Nachteilig ist jedoch, daß bei den Informationen zwischen den CCSA Inkonsistenzen auftreten können.

5

Design des SuperKOM-Systems

Das und te)“ ren

Computerkonferenz-System „SuperKOM“ entstand aus den Erfahrungen Kenntnissen vorheriger Systeme, wie „EIES“ [3], „KOM“ [4], „Parti(cipa[5] und „Usenet News“ [6]. Die ersten Computerkonferenz-Systeme wa„Emisari“ (Design: Murray Turott) und „Forum-Planet“ (Design: Jaques

Vallee) [7]. Typisch für diese Systeme war die zentrale Ausrichtung, d. h., alle Teilnehmer hatten Zugriff zu einem zentralen Rechnersystem. Die neuen Computerkonferenz-Systeme, wie Usenet News, EIES2 und SuperKOM, sind nunmehr verteilte Rechnersysteme. Das Ziel für die Konstruktion dieses modernen Systems war die Zusammenfassung aller bisherigen Systeme unter Berücksichtigung nachfolgender Funktionen: -

Senden von Mitteilungen zu mehreren Konferenzen

249

Fachbeiträge Eine Mitteilung kann zu mehreren Konferenzen übermittelt werden; einem Teilnehmer, der Mitglied bei mehreren Konferenzen ist, soll die Mitteilung nur einmal angezeigt werden.

IP-Mitteilungen mit Gruppenkommunikation Jeder Teilnehmer verfügt über eine Mailbox, die vergleichbare Funktionalitäten wie eine Konferenz mit nur einem Mitglied hat. Empfänger von Antworten (Default-Einstellungen)

Kommentare

(Antworten) auf Mitteilungen werden zu allen Empfän-

gern, die auch die Mitteilungen erhalten haben, gesendet (Default-Einstellung). Der Teilnehmer, der den Kommentar erstellt, sollte in der

Lage sein, die potentiellen Empfänger zu bestimmen. Wenn z.B. eine Mitteilung zur Konferenz A, B, C und D gesendet wird, dann werden normalerweise (d. h. bei Default-Einstellung) auch die Kommentare zur Konferenz A, B, C, und D gesendet. Es sollte jedoch auch möglich sein, einen Kommentar nur dem Teilnehmer zu senden, von dem die ursprüngliche Mitteilung erstellt bzw. versendet wurde.

Weiterleiten von Konversationen an zusätzliche Empfänger Wenn innerhalb einer Konversation Mitteilungen zwischen den Teilnehmern ausgetauscht werden, sollte auch die Möglichkeit bestehen, zusätz-

lichen Empfängern außerhalb der Konversation diese Mitteilungen zugänglich zu machen. Verhaltensmöglichkeiten von Teilnehmern an Konversationen Teilnehmer sollten die Möglichkeit haben, sich in Konversationen „um-

zusehen“, Mitteilungen zu jeder Zeit lesen zu können, offizielles Mitglied der Konversation zu werden und sich komplett von der Konversation zurückziehen zu können.

Hierarchische Konferenz-Datenbasis Ein weiteres Designziel von SuperKOM ist, die Datenbasis der bestehen-

den Computerkonferenz-Systeme so zu strukturieren, um Konferenzen in Gruppen, Abteilungen und anderen hierarchischen Einteilungen zu organisieren. Dabei kann eine untergeordnete Einheit in dieser Struktur

zu einer übergeordneten KOM

Einheit werden.

Die Datenbasis von Super-

ist auf mehrere Rechnersysteme verteilt, wobei alle Funktionen/

Leistungsmerkmale in den verteilten Systemen verfügbar sind. Aus dem Blickwinkel

des Teilnehmers verhält sich das verteilte System

Zentralsystem. 250

wie ein

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste 6 Computerkonferenz-Systeme für den Fernunterricht Computerkonferenz-Systerne eignen sich besonders für die vielfältigen Möglichkeiten des Fernunterrichts [8]. Eine Methode für den Fernunterricht ist das sogenannte Collaborative Learning. Eine Beschreibung dieser Lernmetho-

de würde jedoch den Rahmen des eigentlichen Fachbeitrages übersteigen. Es daher lediglich auf die Anwendung dieser Lernmethode unter Nutzung der Computerkonferenz-Systeme als praktisches Beispiel eingegangen werden. Nachfolgend wird unter Berücksichtigung des sogenannten WIMP-Interface (window/icon/mouse/pointer) eine Benutzeroberfläche für die Computerkonferenz-Anwendung „Collaborative Learning“ dargestellt. Es lassen sich vier Benutzeroberflächen vorstellen: Überblick über das Konferenzsystem (,„Elektronisches Forschungs- und Technologiezentrum“); Überblick von jeder Konferenz; Überblick über die Mitteilungen (die auch Kommentare auf Mitteilungen mit unterschiedlichen Antworten beinhalten) und ein persönliches Profil,

das Informationen über jeden Teilnehmer beinhaltet. Bild 5 gibt einen Überblick über das persönliche Profil. Im oberen Teil befindet sich das Paßbild mit Anschrift und Monogramm. Dieser Teil kann auch eingeblendet werden, wenn ein Empfänger eine Mitteilung erhält. Eine der er-

]

Am Kavalleriesand3, 64295 Darmstadt, Germany

Gruppenaufgaben: 1.: Einführung über ISDN-Meßverfahren und -MeßBgerate 2.: Assistent Frank Schulz : DA-22 im Monitorbetrieb an TK-Anlagen 3.: Kommentare von Xaver Meyer und Ulrich Schmidt

Werdegang:

Ich bin als Ir

beim FTZ

D.

Arbeitsgebiet der N Technik...

of Di

häftigt und bi

« Er »

Telefon: 49 6151 11 1111

Bild 5: Benutzeroberfläche über das persönliche Profil

251

Fachbeiträge

Forschungs- un

SU

Teen eeTgeEmSs

Projektgruppe

Mailbox

“Intelligentes Netz‘

Projektgruppe

;

‘ISDN-Meßtechnik‘

Diskussionsrunde ‘“Qualitätssicherung‘

FTZ

“LAN-Technologie‘ Gespräche

Administrator

“LAN-Technologie‘

“LAN-Technologie‘

Hilfe

Bücherei

Bild 6: Benutzeroberfläche einer Computerkonferenz-Kommunikation

sten Aufgaben

für den Start einer Computerkonferenz

ist also die Erstellung

eines persönlichen Profils. Die Paßbilder der Teilnehmer können aus einer Datenbibliothek erstellt werden.

Bild 6 zeigt einen Überblick über die Computerkonferenz-Kommunikation. Es zeigt eine Liste der Konferenzen

(und Mailboxen) mit der Anzahl von einge-

gangenen Meldungen bei den jeweiligen Konferenzen. Für jede Konferenz wird das persönliche Profil - mindestens das Paßbild - angezeigt. Die angezeigte Liste kann „weitergeschaltet“ werden, so daß mehr als acht Konferenzen auf dem Bildschirm angezeigt werden können. Bild 7 zeigt die Projektgruppe „ISDN-Meßtechnik“ („activity ofthe collabora-

tive learning group“). In dem oberen Teil sind die Teilnehmer, die bisher in Kontakt standen, abgebildet. Der Rahmen um die Teilnehmer bedeutet, daß diese Teilnehmer einen Beitrag geschrieben haben. Auch diese angezeigten Teilnehmer lassen sich „weiterschalten“, so daß auch eine größere Gruppe auf

dem Bildschirm angezeigt werden kann. Der untere Teil zeigt eine Liste der aktuellen Mitteilungen; links steht die Anzahl der neuen Kommentare, von den jeweiligen individuellen Monogrammen.

gefolgt

Bild 8 zeigt die Darstellung einer Mitteilung. Eines der bekanntesten Projekte 252

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste

Er

=

BES

Projektgruppe ‘ISDN-Meßtechnik‘ Teilnehmer,

die bisher

Kontakt hatten

———

neu

#28 (GRA)

.

3

#27 |MVC]

19.0. Unterschied zwischen 2- und 4-drähtigem ISDN-Anschluß

Okt. Vorteile und Nutzung der verschiedenen ISDN-Meßtechniken b _ Haben ‚Sie letzte Woche

)

die neuen ISDN-Meßgeräte gesehen ?

.

Werden Sie auf die CeBit fahren ?

.

Könnte ich einige Kommentare über den Report 'ISDN-Spezial‘ erhalten ?

.

Hier sind meine ersten Entwürfe über neue Anpassungstechniken

13. Okt.

Einsatzmöglichkeiten des Protokollanatysators

Bild 7: Benutzeroberfläche der Konferenz „ISDN-Meßtechnik“

auf diesem Gebiet ist CoCoNut (Cooperation and Communication Network Utilities for teleTutoring), das sich mit den verschiedenen Kommunikationsformen für eine zukünftige „Open University“ beschäftigt. Dieses Projekt, das federführend von der „Universite des Sciences et Technologies de Lille, France“ in Zusammenarbeit mit weiteren Institutionen betreut wird, beschäftigt sich u. a. mit der Integration der synchronen (,„real-time“) und der asynchro-

nen Computerkonferenz-Kommunikation. Diese Aufgabe ist äußerst kornplex, da bei der asynchronen Kommunikation die Elemente der Konversation als ein Austausch von Dokumenten (Texte, Sprachkommentare etc.) betrachtet werden können, währenddessen bei der synchronen Kommunikation das Dokument lediglich ein Objekt der Konversation ist und der Sprachkanal den be-

deutendsten Anteil darstellt. Das Integrationsproblem entsteht auf zwei Ebenen und zwar auf der Netzebene, auf der die unterschiedlichen Kommunikationsströme (Text, Sprache, Bild, Video etc.) synchronisiert und kontrolliert werden müssen, und auf der Schnittstellenebene, bei der der Teilnehmer vom asynchronen Modus zum synchronen Modus umschalten oder sogar beide Möglichkeiten gleichzeitig nutzen kann (z. B. zwei Teilnehmer diskutieren im „real-time“-Modus, und das Dokument - das gemeinsam erarbeitet wird - wird im asynchronen Modus erstellt). Um das Integrationsziel zu errei-

253

Fachbeiträge

28

Johann

Mustermann

25. Oktober

1993

2,534kB

Entwurf über ISDN-MeßBverfahren und -MeBgeräte für das Projekt

|

leßverfahren und Meßgeräte für das ISDN der Telekom;

| Einführung:

'ISDN erfreut sich zunehmender Beliebtheit. Die Akzeptanz zeigt sich in der ständig wachsenden Zahl der An| schlüsse.

Bild 8: Benutzeroberfläche eines Beitrages

chen,

ist es wichtig, alle Interaktionen

zwischen

den Teilnehmern

und dem

Kommunikationssystem genau zu beleuchten. Bild 9 zeigt dazu ein Modell, er-

stellt von RACE (Research and Development in Advanced Communications Technologies in Europe), das die entsprechenden Kommunikationsszenarien berücksichtigt [9]. Dieses Grundmodell wird für die Entwicklung neuer Computerkonferenz-Systeme zugrunde gelegt. Die verschiedenen Ebenen lassen sich dabei auf das Kommunikationssystem abbilden. 7 Teilnehmerverhalten mit Computerkonferenz-Systemen Die meisten Diskussionen in einer Konferenz beginnen dadurch, daß ein Teilnehmer eine Frage über ein bestimmtes Thema stellt. Entsprechend der Fragestellung entwickelt sich dabei ein typisches Teilnehmerverhalten bei Computerkonferenzschaltungen. Das nachfolgende Beispiel zeigt eine typische Konversation, die über vier Tage hinweg das Thema „Programmiersprache C“

behandelt. (1)

21:11, 9. Sept. 93: Heinz aus Frankfurt, Deutschland, fragt nach einer eleganten Entscheidungsmethode in der Programmiersprache C. Anfänger in der Programmiersprache C lösen das Problem mit der „if*-Anwei-

sung. 254

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste

in Ausbildung

Teilnehmer

System

——> Argumentationen

—> Problemlösungen

—> Begriffsbildung

Ziele Strategien

—> Diskussionsgruppen

7Kanfeihnz

ers

Arbeitsebene D——

Strategien

Vorstellung des Modells | Taktiken

—._.

\ en Kognitive Fähigkeiten

?

Anwendung

Semantikebene

Taktiken

—

System-Bild (Metaphorik/Dialog)

Syntaxebene —_—.

Physiologische Charakteristiken

Metapher

Ann

Physikalische

2—

“

——

Implementation

Ebene

m (Bitübertragungsebene))

Bild 9: Zusammenbringen der Merkmale des Teilnehmers und des Kommunikationssystems

(2)

00:06, 10. Sept. 93: Markus aus Darmstadt, Deutschland, gibt dazu einen Lösungsansatz. Der Lösungsansatz ist jedoch compilerabhängig.

(3)

00:19,

(4) (5) (6)

(7) (8) 9)

10. Sept. 93: Markus

fragt ebenso nach, ob sein Lösungsansatz

eine Chance hat, Standard in der Programmiersprache C zu werden. 00:41,

10. Sept. 93: Dave aus Toronto, Kanada, antwortet auf die Frage

von Markus. 09:40, 10. Sept. 93: Mathew aus Warwick, England, gibt eine Lösung zu dem Problem von Heinz, das auf einem bestimmten Algorithmus basiert. 13:14,

10. Sept. 93: Heinz scheint mit der vorgeschlagenen Lösung ein-

verstanden zu sein. Er plant, die Lösung von Markus zu nehmen, und bedankt sich bei der Gruppe. 14:01, 10. Sept. 93: David aus Toronto, Kanada, zeigt auf, daß die Lösung von Markus bei langen „strings“ nicht funktioniert. 14:45,

10. Sept. 93: Kai aus Portland, USA, gibt eine andere Lösung zu

dem ursprünglichen Problem. 15:04, 10. Sept. 93: Russ aus Toronto, Kanada, bringt eine andere Lösung zu dem Problem, die auf ein „strstr“-Funktion beruht.

255

Fachbeiträge

(10) 16:13, 10. Sept. 93: Andrew aus Paris, Frankreich, erkennt einen Fehler in der Lösung von Russ.

ci)

16:54, 10. Sept. 93: Peter aus San Jose, USA, schlägt vor, daß eine mögliche Lösung auf einem „perfect hashing“- Algorithmus er weiß jedoch nicht, wie man es codieren muß.

basieren könnte,

(12) 17:06, 10. Sept. 93: Russ verändert seine Lösung mit dem Input von Andrew.

(13)

17:25, 10. Sept. 93: Gary aus Winchester, England, kritisiert die Lösung von Markus, da diese Lösung nicht übertragbar ist, und schlägt eine ele-

gante Lösung vor, die auf einer modifizierten „if“-Anweisung basiert.

(14) (15)

18:00,

10. Sept. 93: Tony aus New York, USA, bringt nun eine andere

Lösung zu dem Problem.

18:53, 10. Sept. 93: Frank aus Washington, Problem bei der Lösung von Russ.

USA, entdeckt ein anderes

(16) 11:45, 11. Sept. 93: ... auch Gary stellt fest, daß dies nicht seine Lösung war.

(17)

17:59,

11. Sept. 93: Dirk aus Hamburg,

Deutschland, weist ebenso die

Lösung von Markus ab, da diese Lösung nicht übertragbar ist und außer-

dem verwirrt. Er favorisiert Lösungen, die auf bekannten Algorithmen basieren, z. B. „perfect hashing“ etc.

(18) 18:24, 11. Sept. 93: Andrew findet Fehler in dem überarbeiteten Lösungsansatz von Russ.

(19) 19:38, 11. Sept. 93: Markus reagiert auf den Kommentar von Dirk, daß

die anderen Lösungen zu theoretisch sind und daß sich einige Leute der Sache mit diesen Algorithmen durchaus bewußt sind. Er fragt nach theoretischem Hintergrund.

(20) 12:45, 12. Sept. 93: Bob aus Toronto, Kanada, gibt eine weitere Lösung zu dem Problem, etc..

Bild 10 zeigt die komplette grafische Darstellung des im Text gekürzten Dialoges, wie

19 Teilnehmer

von

13 verschiedenen

Standorten

aus

35

Einträge

schreiben und durch 9 verschiedene Lösungen mit entsprechendem Hintergrundwissen eine typische Computerkonferenz-Diskussion gestalten. Dabei werden die Fragen mit (F), die Lösungen mit (L), kritische Kornmentare mit (K1) und positive (konstruktive) Kommentare mit (K2) gekennzeichnet; die 256

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste entsprechenden Beziehungen dazwischen werden mit einem Bogen dargestellt. Bei der ursprünglichen Frage wurden bereits am ersten Diskussionstag sehr schnell mehrere Lösungen angeboten; die Diskussion Könnte also bereits bei der Nummer

(6) enden, denn der Initiator der Frage (Heinz) erklärt, daß

er mit der Lösung von Markus einverstanden ist, und er bedankt sich bei der Gruppe. l af

| 3l #| 5| 6[ 7] 8] glıolır]a2]ıaf1a[15]16[17j18]19]20|21]22] 23] 24125]26127|28129| 30] 31|32]33] 34135]

*9.Sept.

Bild 10: Graphische Darstellung des Teilnehmerverhaltens bei einer Computerkonferenz-Diskussion

In der Diskussion entstehen zwei typische Abschnitte: ein kreativer Teil und

ein Diskussionsteil. Der kreative Teil, der sich am ersten Tag ergibt, wird durch eine Vielzahl von Lösungen zu dem ursprünglichen Problem gekennzeichnet. Der zweite Teil, der in der Regel am Ende einer Diskussion auftritt, wird dadurch gekennzeichnet, daß relativ wenige Teilnehmer untereinander diskutieren und versucht wird, dem Problem mehr auf dem theoretischen Weg näher-

zukommen.

Diese beiden Teile reflektieren auch zwei Teilnehmergruppen:

eine Teilnehmergruppe, die am Anfang zügig diskutiert und Lösungen präsentiert, und die andere Teilnehmergruppe, die an dem letzten Diskussionstag das Problem behandelt und versucht, es mehr in der Tiefe zu analysieren, um da-

mit eine perfekte Lösung anzusteuern.

257

Fachbeiträge 8

Die Zukunft der Computerkonferenz-Systeme

Zu Beginn des Jahres 1994 hat Intel auf der Netzwerk- und Kommunikations-

messe ComNet in Washington D. C. eine neue Produktserie vorgestellt, die unter der Markenbezeichnung „Intel Proshare Personal Conferencing“ Konfe-

renzkommunikation ermöglichen soll. Die Funktionen reichen dabei von Diskutieren an einer gemeinsamen Benutzeroberfläche über das gemeinsame Arbeiten in Anwendungssoftware wie Tabellenkalkulationen, Präsentationen, CAD-Darstellungen, Layout-Software für das Publishing bis hin zur Übertra-

gung von Videosignalen von Angesicht zu Angesicht. Als Ausrüstung sind für Einsteiger, neben dem PC, Telefon, Modem und Netzwerk (einschließlich des X.400 Systems) und das Softwarepaket notwendig. Der Anschluß einer elek-

tronischen Kamera erlaubt auch synchrone Gruppenkommunikation (Videokonferenz). Von den internationalen Telekommunikationsfirmen haben bereits Ameritech, Bell Atlantic, Bell South sowie Pacific Bell, AT&T und MCI ihre Unterstützung zugesagt. Auch Netzwerkspezialist Novell macht mit. Dieses Beispiel zeigt, daß Computerkonferenz-Dienste aufgrund ihrer vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten sicherlich in naher Zukunft an Popularität gewinnen werden. 9 Schrifttum 1 [2] [3]

[4] [5] [6] [7] [8] [9]

ISO/IEC JTC 1/SC 18/WG4 Distributed Systems Communications 1992 (N2026) CCITT, Q14/7 Rapporteur (Interregnums); Working Draft Recommendation MHS Asynchronous Computer Conlerencing 1993 (D99/4) Whitescarver, J., et al.: A network environment for computer supported cooperative work. Proc. ofthe ATM SIG-COMM ’87 workshop: Frontiers in Computer Communications Technology, pp. 230-244. ACM Press 1988 Palme, J.; Tholerus, T.: SuperKOM-Design considerations for a distributed, highly structured computer conferencing system (to be published in Computer Communications 1992) Keehan, M. T.: The Participate computer conferencing system. AFIPS Office Automation Conference. Los Angeles, February 1984 Horton, M.R.; Adams, R.: Standard for the interchange of USENET messages. SRI, California: Network Information Center RFC 1036 1987 Vallee, J.: The Forum project - Network conferencing and its future applications. Computer Network, 1, S. 39-52 (1976) Hiltz, S. R.; Turoff, M.: The network nation: human communication via computer. Reading, MA: Addison-Wesley (1978) RACE: Operation 92 - Advanced communications technologies in Europe. Brussels: Commission ofthe European Communities 1990

10 Verwendete Abkürzungen AGC ASN.|

258

Asynchronous Computer Conferencing Abstract Syntax Notation One

Asynchrone Computerkonferenz-Dienste Computer Conferencing Computer Conferencing Access Protocoll Computer Conferencing Service Protocoll Computer Conferencing Service Agent Computer-mediated Communication International Telegraph and Telephone Consultative Committee Document Filing and Retrieval Distributed Office Architecture Directory System Group Communication Group Communication System Group Communication User Agent Group Communication Service Agent International Telecommunication Union Telecommunication Section Interpersonal Messaging Service/System Message Handling System Message Transfer Service/System Remote Operation Service Element User Agent

259

Fachbeiträge

Service Creation im Intelligenten Netz (IN) - Der Schlüssel zum Erfolg Von Ute Reichardt und Bernhard Heilig, Darmstadt

Dipl.-Ing. Ute Reichardt, Jahrgang 1965, ist im FTZ im Bereich „Intelligente Netze“ tätig. Dipl.-Ing. Bernhard Heilig, Jahrgang 1953, leitet im FTZ das Referat für IN-Systeme und Schnittstellen.

1

Einleitung

Der weltweite Trend einer zunehmenden Liberalisierung und Deregulation des Telekommunikationsmarktes verursacht eine völlig neue Konkurrenzsituation, die sowohl Hersteller und Netzbetreiber als auch Anbieter von Diensten betrifft. Der Faktor Flexibilität, d.h. schnell und wirtschaftlich auf Marktbedürfnisse und Kundenwünsche reagieren zu können, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die Kundenwünsche liegen heute und in Zukunft nicht mehr vorwiegend im Bereich der Basisnetzleistungen, sondern im Bereich der Dienste. Auf dem

Sektor der Mehrwertdienste werden in Zukunft wesentliche Umsätze erwartet, so daß Telekom in der Lage sein muß, neue Dienste schnell, wirtschaftlich und ohne Mitwirken der Hersteller im Netz einbringen zu können. Diese

Situation war im Jahr 1988 Anlaß für die Entscheidung von Telekom, das bestehende Fernmeldenetz mit Komponenten eines Intelligenten Netzes (IN) zu ergänzen. Grundvoraussetzung für das schnelle und komfortable Entwickeln, Testen und Einsetzen neuer Dienste in einem IN-strukturierten Netz ist das Vorhan-

260

Service Creation im Intelligenten Netz densein

leistungsfähiger

„Service

Creation“-Möglichkeiten.

Es

ist ein

Ent-

wicklungssystem erforderlich -

zum schnellen, flexiblen und komfortablen Design von Diensten und deren Installation im Netz,

-

zum Erstellen „maßgeschneiderter“ Dienste für den Kunden und

-

zur Minimierung der Kosten und Risiken beim Anbieten neuer Dienste.

Diese Anforderungen

sollte ein Service Creation

Environment

(SCE)

erfül-

len. Ein Intelligentes Netz ohne die Komponente SCE entspricht nicht dem Grundgedanken des IN, neue Dienste schnell, einfach und komfortabel entwickeln, modifizieren, testen und einrichten zu können. Auf dem Gebiet der Intelligenten Netze ist somit der „Schlüssel zum Erfolg“ für Netzbetreiber

und Dienstanbieter ein modernes leistungsfähiges Service Creation Environment.

2 Überblick Der vorliegende

Beitrag

soll einen

Überblick

geben

über die Vorstellungen

und die heutigen Anforderungen von Telekom hinsichtlich des Leistungsumfangs der IN- Komponente SCE aus Sicht eines SCE-Anwenders. Zur Einordnung der Komponente SCE soll zunächst eine Gesamtübersicht über das IN-Konzept vermittelt werden. Hier werden die sogenannten IN-Akteure, d. h. die am Intelligenten Netz beteiligten Gruppen, vorgestellt und charakterisiert; weiterhin werden

das in internationalen Standardisierungsgremi-

en entwickelte „IN Conceptual Model“, die einzelnen INSystemkomponenten sowie die IN-Realisierungen von Telekom kurz vorgestellt. Anschließend

wird

die

IN-Komponente

SCE

in ihren

Grundzügen

darge-

stellt. Die heutigen Anforderungen von Telekom hinsichtlich des „Grundkapitals“ eines SCE, d.h. bez. der SCE Building Blocks, werden sodann ausführlicher beschrieben, ebenso die Anforderungen hinsichtlich der SCEFunktionen. Abschließend werden die potentiellen Benutzergruppen eines Service Creation Environment und deren unterschiedliche Anforderungen genannt sowie Zukunfisperspektiven für das IN von Telekom skizziert. 261

Fachbeiträge 3 Das IN-Konzept

Die Entwicklung der intelligenten Netzarchitektur nahm ihren Anfang in den USA. Heute steht der Begriff „Intelligentes Netz“ weltweit für das Konzept einer für alle Telekommunikationsnetze gültigen Netzarchitektur. Es basiert auf einer zusätzlichen Rechnerleistung („Intelligenz“) im Netz, mit der sich Verbindungen

wesentlich

flexibler als herkömmlich

steuern

lassen.

Es gilt

nicht mehr, wie bisher, für jeden Dienst individuelle Lösungen zu realisieren, wodurch Dienste kostenintensiv und Netze komplex und unübersichtlich werden; Ziel ist nunmehr die Schaffung einer einheitlichen Basis für neue Dienste. Neue Telekommunikationsdienstleistungen müssen in bestehenden Net-

zen,

unabhängig

von

herstellerspezifischen

Netzimplementierungen,

eingeführt werden können.

Der Begriff „Intelligentes Netz“ kennzeichnet ein Architekturkonzept zur Bereitstellung neuer Telekommunikationsdienste, das gekennzeichnet ist durch -

die Trennung von Vermittlungsfunktionen und Dienstelogik,

-

die umfangreiche zesse,

Nutzung

zentraler

Informationsverarbeitungspro-

-

eine Modularisierung der Netzfunktionen,

-

die mehrfache Verwendbarkeit standardisierter Funktionseinheiten und

-

die effiziente Nutzung der Netzressourcen.

Diese Merkmale sind Bestandteile des Grundgedankens des IN-Konzeptes.

3.1

Die IN-Akteure

Es lassen sich folgende vier Gruppen der am Intelligenten Netz Beteiligten charakterisieren:

Als Dienstnutzer (Service User) wird der Anrufer bezeichnet, der als Telefonteilnehmer die ihm gebotenen IN-Dienste nutzt. Der Dienstkunde (Service Subscriber) hat einen vom Dienstanbieter (s. u.) bereitgestellten Dienst abonniert und bietet diesen den Dienstnutzern an. Der Dienstanbieter (Service Provider) stellt den potentiellen Dienstkunden sei-

ne IN-Dienste zur Verfügung und verwaltet die vom Dienstkunden bei ihm abonnierten Dienste. Hierzu trifft der Dienstanbieter Vereinbarungen mit dem Netzbetreiber (s. u.) zur Nutzung dessen Netzes. 262

Service Creation im Intelligenten Netz Der Netzbetreiber (Network Operator) übernimmt das Bereitstellen und Betreiben des Telekommunikationsnetzes. Für das Intelligente Netz installiert in

der Regel der Netzbetreiber die jeweiligen Komponenten und bringt Dienste ein. Derzeit sind in vielen

Ländern

Netzbetreiber und Dienstanbieter identisch.

Dies ist gegenwärtig auch bei Telekom der Fall. 3.2 Das „IN Conceptual Model“

Damit die eingangs genannten Grundgedanken des IN-Konzeptes bei der INSystemgestaltung

Berücksichtigung

finden,

wurde

in

dem

internationalen

Standardisierungsgremium ITU (früher: CCITT) das sogenannte IN Conceptual Model entwickelt. Dieses Modell ist nicht für sich als IN-Architektur zu betrachten; es stellt lediglich ein formales Grundgerüst für den Entwurf und die Beschreibung einer IN-Architektur dar. Das IN Conceptual Model besteht aus vier Ebenen („Planes“), wobei jede Ebene eine spezifische, abstrakte Betrachtungsweise der Fähigkeiten eines

IN-strukturierten Netzes repräsentiert. Diese Betrachtungsweisen beziehen sich auf Dienstaspekte („Service Plane“), auf globale IN-Funktionalitäten („Global

Functional

Plane“), verteilte Funktionalitäten

(„Distributed

Func-

tional Plane“) sowie auf physikalische Aspekte („Physical Plane“) des IN. Das IN Conceptual Model ist in Bild I dargestellt. Die Service Plane (SP) repräsentiert eine rein dienstorientierte Betrachtungs-

weise aus der Perspektive des Dienstnutzers. Diese beinhaltet keinerlei Informationen hinsichtlich der Implementation des Dienstes im Netz. Auf der SP sind die sogenannten Service Features erkennbar; diese sind Komponenten eines Dienstes, die in verschiedenen Diensten auftreten können, wie etwa die Dienstmerkmale „zeitabhängige Zielansteuerung“ oder „Anrufverteilung“.

Die Global Functional Plane (GFP) setzt auf der SP auf und definiert weiter verfeinerte Dienstelemente, die sogenannten Service Independent Building Blocks (SIBs). SIBs sind die kleinsten verfügbaren und wiederverwendbaren Module zur Bildung von Diensten bzw. Dienstkomponenten. Diese kleinsten Dienstelemente sind aufgrund ihrer Wiederverwendbarkeit die Basis für eine

schnelle Entwicklung neuer Dienste ohne Änderung der technischen Realisierung. Durch die logische Verknüpfung von SIBs (Global Service Logic) können neue Dienstkomponenten und Dienste der Service Plane gebildet werden. Die GFP modelliert ein IN-strukturiertes Netz als eine Einheit. 263

Fachbeiträge

Service Plane

Service

A Service

B

Global Functional Plane

Distributed Functional Plane

Physicäl Entity 1

Physical Plane

Protokoll

eo

Bild 1: „IN Conceptual Model“ von ITU

Auf der Distributed Functional Plane (DFP) wird ein IN-strukturiertes Netz in Form verteilter Funktionseinheiten modelliert. Die SIBs der GFP werden auf eine oder mehrere Funktionseinheiten, sogenannte

Functional Entities (FE)

der DFP abgebildet. Innerhalb jeder FE können eine Vielzahl von Functional Entity Actions (FEA)

264

ablaufen. Die zu einem

SIB gehörenden

FEA

können

Service Creation im Intelligenten Netz

in verschiedenen FE ausgeführt werden; in diesem Fall dienen Information Flows der Modellierung der Kommunikation zwischen den beteiligten FEs. Die Physical Plane (PP) dient der Modellierung der physikalischen Aspekte eines IN-strukturierten Netzes. Sie beschreibt die verschiedenen physikalischen

Einheiten (Physical Entities) und Protokolle des realen IN. In der PP ist erkennbar, welche Funktionseinheiten der DFP in welchen physikalischen Ein-

heiten der PP implementiert sind. 3.3

Die IN-Systemkomponenten

Basierend auf dem von ITU entwickelten „IN Conceptual Model‘, ist die Architektur des Intelligenten Netzes gekennzeichnet durch eine Zusammenfassung bestimmter zu lösender Aufgaben in IN-Funktionseinheiten (Functional

Entities), die in jeweils separaten IN-Systemkomponenten (Physical Entities)

verwirklicht werden. werden:

Es können

folgende

Funktionseinheiten

-

Service Switching Function

-

Service Control Function

(SCF),

-

Service Data Function

(SDF),

-

Service Management Function Service Creation Environment Function

(SMF), (SCEF),

-

Specialized Resource Function

(SRF).

unterschieden

(SSF),

Die physikalischen IN-Systenkomponenten werden entsprechend als -

-

Service Switching Point

(SSP),

Service Control Point Service Management Point

(SCP; enthält SCF und SDF), (SMP),

-

Service Creation Environment Point

(SCEP) und

-

Intelligent Peripheral

(IP)

bezeichnet (Bild 2). Die verschiedenen IN-Systemkomponenten erfüllen die nachfolgend beschriebenen Aufgaben. Service

Switching

Point

(SSP):

Einige

Vermittlungsstellen

des

Basisnetzes

(ISDN/PSTN) erhalten zusätzlich IN-Funktionen und werden damit zu SSPs. Über die SSPs erfolgt die Integration des IN-Systems in die bestehende Basisnetzstruktur mit deren vermittlungstechnischen Bedingungen. Aufgabe des SSP

sind die IN- Vermittlungsfunktionen;

im wesentlichen

übernimmt

der

SSP Funktionen wie das Erkennen von IN-Anrufen (Triggerfunktion), For-

265

Fachbeiträge

Service Management

SCEP

Point

[ SCEF|

Service Creation Environment Point

Service Control Point

2

Intelligent

Peripheral

5:

Ein

[®

Ei

—

T

>

u —

SSP

(&)

. nz . 1 Service Switching Point

=

ISDN / PSTN

e—

Bild 2: IN-Architektur

mulieren und Senden der Anfragen an die Dienstesteuerung SCP und Ausführung von Anweisungen des SCP. Der Zugriff von mehreren SSPs auf einen

gemeinsamen zentralen SCP erfolgt über das Zeichengabenetz (Zeichengabesystem Nr. 7).

Service Control Point (SCP): Der SCP stellt den ausgelagerten zentralisierten

Teil der vermittlungstechnischen Steuerfunktion dar. Im SCP sind in einer Realzeitdatenbank (SDF) Dienstlogik-Programme und Dienste-Daten konzentriert, die zur Dienstausführung im Zusammenwirken mit den SSP-Ver-

mittlungsstellen erforderlich sind. Die wesentlichen Aufgaben der Dienstesteuerung SCP sind die Bearbeitung der Anfragen des SSP, die Abarbeitung der Dienstelogik (etwa die Ermittlung von Zielrufnummern), Veranlassung

von Maßnahmen

zur Überlastabwehr sowie Übermittlung von Informationen

zum SMP (z. B. dienstbezogene Statistikdaten). Service Management Point (SMP): Über die IN-Komponente SMP werden die IN-Dienste und IN-Komponenten vollständig administriert. Der SMP umfaßt

Aufgaben wie das Einrichten von IN-Diensten, Einrichten von Dienstkunden,

Einrichten von Benutzerprofilen, Modifikation von Daten. 266

Service Creation im Intelligenten Netz Service Creation Environment Point (SCEP): Aufgabe des SCEP ist die Modifikation/Weiterentwicklung von Diensten sowie die Einführung neuer Dienste. Der SCEP ist ein Entwicklungstool, das durch die Kombination wiederverwendbarer Module (vgl. SCE Building Blocks in Abschnitt 5) die Verkürzung der Entwicklungszeiten von IN-Diensten unterstützt. Hier ist der bereits erwähnte „Schlüssel zum Erfolg“ zu finden. Intelligent Peripheral (IP): Der IP kann u. a. die Möglichkeiten von Ansagen, Spracherkennung und der Verarbeitung von In-band-Steuerfunktionen beinhalten. Der IP unterstützt die flexible Interaktion zwischen dem Dienstnutzer und dem IN- System.

3.4 Die IN-Realisierungen von Telekom Ecktermine:

Die Ausschreibung

zum

Betriebsversuch

für ein Intelligentes

Netz wurde im Amtsblatt der Europäischen Kommission im August 1990 angekündigt. Im Herbst 1992 begann die Inbetriebnahme der IN-Systerne. Dienste im IN: Seit Anfang vier Dienste

-

1993 stehen den Telekom-Kunden

bundesweit die

Service 130 (Freephone), Service 180 (Bundeseinheitliche Rufnummer), Tele-Info-Service und Televotum

zur Verfügung. Seit November 1993 ist weiterhin der Dienst -

Virtual Private Network (VPN)

implementiert. IN-Architektur. Die IN-Realisierung von Telekom basiert auf der international

diskutierten IN-Architektur gemäß ITU und ETSI. Im Rahmen des Betriebsversuches wurden zwei separate geschlossene IN-Systempakete („IN-Säulen“) bereitgestellt, wobei jede Säule die IN-Systemkomponenten -

Service Switching Point

-

Service Control Point

(SSP=SSF +SRF),

(SCP =SCF + SDF) und

-

Service Management Point

(SMP)

beinhaltet. Die Komponenten SCP und SMP werden zusammenfassend als „Service Management Network“ (SMN) bezeichnet. Die Komponente Ser267

Fachbeiträge vice Creation

Environment

Point (SCEP)

war in der Betriebsversuchlösung

noch nicht vorgesehen.

In der derzeitigen Betriebsversuchlösung ist die SSF noch nicht in die Netzknoten

des bestehenden Telekom-Basisnetzes

(ISDN/PSTN)

integriert, son-

dern in Form von Stand-alone-Lösungen implementiert, die über die Vermittlungseinrichtungen für die Vorläuferlösung des Service 130 (VE:S) angesteu-

ert werden. Die Netzübergänge zum vorhandenen Netz liegen somit in den VE:S.

Diese sind untereinander vermascht,

das IN durch Leitwegmaßnahmen

so daß der Verkehr vom

gesteuert werden kann. Von

Realisierungen werden die fünf oben genannten

und in

beiden IN-

Dienste bundesweit angebo-

ten. IN-Architektur und Standorte der IN-Komponenten sind aus Bild 3 ersichtlich. Schnittstellen: Bezüglich der Schnittstellen zu den einzelnen IN-Komponenten lagen zum Zeitpunkt der IN-Realisierung bei Telekom noch keine impleIN-Realisierung I

/N-Realisierung 2

Bw

[

Bix

Hamburg

j

Ss M P

7

|

2

Stuttgart

Dienstkunden-Zugang

Ss M pP

SMN

SMN

Hamburg

Stuttgart

SCP

SCP

__Zeichengabesystem Nr.7 Nr. 7 Frankturt

re Stuttgart München } ssp || ssp || ssp|) || ssp

el ser

Würnberg

| ssr

ee L

Berlin VES

|

Ka

Hamburg VE:S

Hannover VE:S

Basisnetz

Bild 3: IN-Realisierungen von Telekom

268

Frankturt VE:S

|

ISDN / PSTN

==

| T

|

| Som. Han | vES |

| München VE:S

| nd

Service Creation im Intelligenten Netz mentierbaren standardisierten Protokolle vor. Es wurde entschieden, auf eine nationale Normung zu verzichten und für den Betriebsversuch auf systembzw. firmenindividuelle Schnittstellen der eingeführten digitalen Vermittlungssysteme aufzubauen. Bei der Schnittstelle zwischen dem bestehenden Basisnetz ISDN/PSTN von Telekom und dem IN-System handelt es sich um eine ZGS-Nr.7-Schnittstelle gemäß der FTZ-Richtlinie ITR7. Bei jedem

Stand-alone-SSP ist eine solche Schnittstelle realisiert. Für die Kommunikation zwischen dem SCP und den örtlich abgesetzten SSPs wird das Zeichengabenetz genutzt, wobei das verwendete Zeichengabeprotokoll ebenfalls auf

ITR7 aufsetzt. Die Anwendungsprotokoll-Ebenen sind derzeit firmenspezifische Protokollvarianten. Ab

1995 soll im Rahmen

der Weiterentwicklung des IN die Schnittstelle zwi-

schen dem Service Management Network (SMP + SCP) und dem Basisnetz mit

integrierter

SSF

auf dem

von

ETSI

spezifizierten

sogenannten

Core

INAP (INAP = Intelligent Network Application Protocol) basieren; die entsprechende Spezifikation von Telekom ist in der Richtlinie FTZ 163 TR 78 enthalten. IN-Systemhersteller. Die zwei geschlossenen individuellen IN-Realisierungen wurden von zwei verschiedenen Herstellerkonsortien bzw. Bietergemein-

schaften bereitgestellt: Säule

1: Siemens AG/Siemens Nixdorf AG,

Säule 2: ALCATEL-SEL/Digital Equipment GmbH. Service Creation

in der Betriebsversuch-Technik:

Im

Rahmen

der derzeitigen

IN-Lösungen haben der Dienstanbieter sowie der Dienstkunde die Möglichkeit zum Modifizieren bestimmter Parameter des Dienstes (z. B. Zeitfenster,

Einzugsbereiche, Quoten, Zielrufnummern). Eingeschränkt besteht auch die Möglichkeit, die Sequenz von Dienstmerkmalen zu verändern (z. B. Vertauschen der Auswertung des Zeitfensters mit der des Einzugsbereiches). Die

Modifikationen können über das Btx-System oder (eingeschränkt) auch über MFV-Eingabemöglichkeiten vorgenommen werden. Diese Möglichkeiten können als erste Ansätze des Service Creation betrachtet werden. Ziel zukünftiger IN-Entwicklungen bei Telekom wird jedoch ein

weitaus leistungsfähigeres Service Creation auf Basis von wiederverwendbaren und möglichst flexibel kombinierbaren Bausteinen (SIBs) sein. Erst dadurch

wird das IN dem

Ziel der schnellen

und flexiblen Bereitstellung von

Telekommunikationsdienstleistungen gerecht.

269

Fachbeiträge 4 Die IN-Komponente Service Creation Environment (SCE) Im Betriebsversuch sind derzeit nur sehr eingeschränkte Service Creation Möglichkeiten implementiert; es handelt sich vorwiegend um Möglichkeiten des „Service Customization“ (kundenspezifische Anpassung des Dienstes durch Modifikation von Parametern). In den derzeitigen IN-Implementierungen ist es dem Dienstanbieter und Netzbetreiber Telekom nicht möglich, neue Dienste ohne Beteiligung der Hersteller zu entwickeln und einzubringen. Die Software für einen neuen Dienst wird, trotz vorhandenen IN-strukturierten Netzes, immer noch vollständig vom Hersteller entwickelt und eingesetzt,

wodurch

die

Einführung

neuer

Telekommunikationsdienstleistungen

weiterhin relativ langwierig und Kkostenintensiv bleibt. Wesentliches Ziel von Telekom

ist jedoch

die Minimierung

der Entwicklungszeiten

und

der Soft-

ware-Entwicklungskosten bei der Einführung neuer Dienste. Ferner sollte die Möglichkeit zur Weiterentwicklung vorhandener Dienste so einfach wie möglich gehalten werden. Diese Ziele sind, auch bei vorhandener IN-Struktur des

Netzes, ohne die IN-Komponente Service Creation Environment nicht erreichbar. Die Komponente SCE kann daher auf dem Gebiet der Intelligenten Netze als „Schlüssel zum Erfolg“ bezeichnet werden. Für zukünftige

IN-Implementierungen

ist daher

als zusätzliche

IN-Kompo-

nente ein leistungsfähiges Service Creation Environment geplant. Gemäß den Vorstellungen und Anforderungen von Telekom ist ein SCE ein Entwicklungstool mit graphischer Benutzeroberfläche, mit dem sich neue Dienste schnell, einfach, komfortabel setzen lassen. (Bild 4).

und

Gemäß

der

den

Empfehlungen

kostengünstig entwickeln,

internationalen

testen und ein-

Standardisierungsgremien

ITU und ETSI soll die Diensterepräsentation mittels des Tools SCE auf Service Independent Building Blocks (SIBs) basieren. Ein SCE muß somit ein Set vordefinierter SIBs unterstützen. Durch deren Verkettung mit Hilfe einer

graphischen Benutzeroberfläche können dann sogenannte Service Logic Programs (SLPs) erstellt werden, die einen Dienst bzw. eine Dienstkomponente repräsentieren. SIBs und SLPs können selbstverständlich nur solche Funktionalitäten beinhalten, die in den IN-Komponenten bzw. im Basisnetz aktuell verfügbar sind. Durch die Verwendung von SIBs können selbst komplexe

Dienste einfach, komfortabel und übersichtlich spezifiziert werden. Bestandteil eines SCE muß auch eine umfassende Testfunktionalität sein. Nach dem Design eines IN-Dienstes muß dieser validiert und umfassend getestet werden, bevor er im Netz eingerichtet werden kann.

270

Service Creation im Intelligenten Netz

SMF

Bild 4: Service Creation-Idee

Mit Hilfe eines leistungsfähigen SCE wird es dem Anwender (Dienstanbieter, eingeschränkt

auch

dem

Dienstkunden)

möglich,

ohne

Programmiererfah-

rung neue Dienste zu entwickeln, vorhandene Dienstlogik zu modifizieren, Dienstdaten hinzuzufügen oder zu verändern und kundenspezifische Anpassungen schnell und komfortabel durchzuführen.

5 SCE Building Blocks Die Flexibilität und das Reaktionsvermögen bei der Entwicklung neuer Dienste durch ein SCE hängt wesentlich ab von der Verfügbarkeit geeigneter, wiederverwendbarer Module, d. h. geeigneter SCE Building Blocks. Es soll zunächst die Charakteristik der standardisierten SIBs vorgestellt und bewertet werden. Im Anschluß daran sollen die generellen Anforderungen von Telekom an SCE Building Blocks (SIBs/Makros) beschrieben werden.

5.1

Standardisierte Service Independent Building Blocks (SIBs)

Von ITU wurde 1992 ein erstes SIB-Set spezifiziert. Die entsprechenden Empfehlungen sind in den Recommendations Q.1203 und Q.1213 enthalten. SIBs sind wie folgt charakterisiert (vgl. auch Bild 5 a und Bild 5b):

271

Fachbeiträge

Service Support Data

(SSD)

- Unmittelbarer Wert - Pointer: auf CID - Pointer auf SDF-Daten

Logical Stat ——

m

S/B

——

—

Logical End(s)

| Reference Value | CIDFP - Compare CIDFP - Error

Greater Than Logical Sta

——#

COMPARE

aaa. r Ei ———

Error

i Identifier

CID

|! | !! |

Error Cause

Bild 5b: Beispiel eines SIBs nach ITU: COMPARE

Definition eines SIBs: SIBs sind elementare, wiederverwendbare, dienstunabhängige Funktionsbausteine in Form abstrakter Repräsentationen der Netz-

eigenschaften in einem IN-strukturierten Netz, die einem Service Designer zur Entwicklung neuer Dienste zur Verfügung stehen. SIBs sind per Definition unabhängig von spezifischen Diensten und von der technischen Realisierung. 272

Service Creation im Intelligenten Netz Charakteristik eines SIBs: : -

-

SIBs sind dienst-, netz- und herstellerunabhängig;

SIBs sind mehrfach (ohne Modifikationen in verschiedenen Diensten) verwendbar;

-

SIBs haben ein einheitliches und stabil definiertes Interface;

-

ein SIB hat stets einen „Logical Start“ und ein oder mehrere „Logical Ends“;

-

durch SIB-Verkettung ben werden.

können

Dienste/Dienstkomponenten

beschrie-

Parameter eines SIBs: SIBs werden für einen Dienst bzw. ein Dienstmerkmal zugeschnitten durch die Spezifikation der entsprechenden Parameter. Bei den SIB-Parametern unterscheidet man die sogenannten Call Instance Data (CID) und Service Support Data (SSD).

Call Instance Data sind dynamische, d. h. callspezifische Daten, sie existieren nur während des Calls, nach beendetem Call sind sie gelöscht (z. B. gewählte Rufnummer,

PIN-Code).

Service Support Data sind statische Daten, d.h. Konstanten, die mit der Dienstlogik feststehen. Bei den SSD unterscheidet man wiederum unmittelba-

re Werte, Pointer auf CID und Pointer auf Daten, die in der SDF gehalten werden

(z.B.

Referenzwert

eines

Compare-SIBs,

Quoten

bei

Anrufvertei-

lung). Bewertung des standardisierten SIB-Sets: Im Rahmen von Studien und Implementationsversuchen des von ITU entwikkelten SIB-Sets stellte sich heraus, daß das derzeitige SIB-Konzept noch nicht

schlüssig,

ausgereift und implementierbar

ist. Zu diesem

Ergebnis

kamen

weltweit etliche Netzbetreiber und Hersteller. Interne Studien von Telekom führten zur Identifikation einer Vielzahl von Unzulänglichkeiten und Inkonsi-

stenzen hinsichtlich der Funktionalitäten einzelner SIBs sowie ihrer Granularität (sehr unterschiedliche Mächtigkeit), hinsichtlich der geforderten Dienstunabhängigkeit

sowie

insbesondere

bezüglich

des

derzeit

starren

und

zu

restriktiven SIB-Parameterkonzeptes. Die Ergebnisse und die daraus resultierenden Verbesserungsvorschläge fanden in den internationalen Standardisierungsgremien Zustimmung.

Ziel wird es nun sein, ein zukünftig schlüssiges und implementierbares SIB273

Fachbeiträge Set zu spezifizieren. Ein internationaler Standard ist hier jedoch kurzfristig nicht zu erwarten. Aus betriebswirtschaftlichen Gründen ist ein Abwarten der

IN-Netzbetreiber aber nicht vertretbar, so daß kurzfristig herstellerspezifische Lösungen unverzichtbar sind. Telekom hat daher generelle Anforderungen an die von einem Service Creation Environment zu unterstützenden SIBs formu-

liert, die sich sowohl auf standardisierte als auch auf herstellerindividuelle SIB-Sets beziehen. Die

nachfolgend

skizzierten

Anforderungen

konzentrieren

sich

stärker auf

den von ITU entwickelten SIB-Ansatz als auf derzeit ebenfalls international diskutierte objektorientierte Ansätze (EURESCOM, RACE, TINA u. a.), da sich die Diskussion objektorientierter Ansätze in den internationalen Standardisierungsgremien noch in einem Anfangsstadium bewegt. Es gilt stets das Ziel, auf der Basis der heutigen Standardisierungstrends eine Anpassung an

zukünftige Standards mit möglichst geringem Aufwand zuzulassen. 5.2 Anforderungen an SCE Building Blocks Nachfolgend sollen die generellen Anforderungen an die von einem Service Creation Environment zu unterstützenden Building Blocks skizziert werden. Dabei werden neben den SIBs auch Makros als Konglomerate aus SIBs als SCE Building Blocks betrachtet.

5.2.1

Anforderungen an die Spezifikation von SIBs

SIB-Funktionen: SIBs

sind

Funktionsbausteine

zur Programmierung

von

Diensten;

es sollte

sich somit um eine rein funktionale Trennung bei der Gestaltung von SIBs handeln und nicht um eine Trennung z. B. nach dem Daten-Handling wie bei einigen ITU-SIBs.

Vollständigkeit: Hinsichtlich der Funktionen

der vom

Hersteller zu entwik-

kelnden SIBs gilt zur Zeit die Forderung, daß zumindest alle Funktionen der

ITU-SIBs abgedeckt sein müssen. Die Bereitstellung der SIB-Funktionalitäten muß im engen Zusammenhang mit den möglichen Kundenanforderungen ge-

sehen werden. Strukturierung: Innerhalb eines entwickelten SIB-Sets ist es aus Gründen einer übersichtlichen Strukturierung sinnvoll, SIBs verschiedenen Funktionsklassen zuzuordnen SIBs etc.).

274

(z.B.

Number

Analysis

SIBs,

Assign

SIBs,

Selection

Service Creation im Intelligenten Netz Orthogonalität:

Es

daß

ist wahrscheinlich,

funktionale

Überlappungen

ver-

schiedener SIBs vorhanden sind. Diese sollten jedoch so gering wie möglich

gehalten werden, da der Benutzer ansonsten über ein äußerst umfassendes Know-how verfügen muß, um entscheiden zu können, welches SIB in wel-

chem Anwendungsfall das Optimum darstellt.

SIB-Parameterkonzept: SIBs sind per Definition dienstunabhängige Bausteine; sie werden für den jeweiligen Dienst zugeschnitten durch die Spezifikation der entsprechenden

Parameter. Die Leistungsfähigkeit und Flexibilität eines SCE wird neben einer durchdachten Konzeption der SIB-Funktionalitäten auch ganz wesentlich

durch das zugehörige Parameterkonzept bestimmt.

Hier soll ausdrücklich betont werden, daß das SIB-Parameterkonzept von ITU diesbezüglich in keiner Weise den Anforderungen an eine hohe Flexibili-

tät genügt! ITU-SIBs operieren auf Call Instance Data (CID) und Service Support Data (SSD) (vgl. Abschnitt 5.1). Das SIB-Parameterkonzept nach ITU ist nicht unabhängig von der Lokalisierung der Daten, d. h., in der Beschreibung eines SIBs nach Q.1213 wird für jeden SIB-Parameter vorgegeben, ob dieser in den SSD, in den CID oder in einem File in der SDF lokalisiert ist. Dieses Konzept ist bei weitem zu restriktiv und führt zu gravierenden Ein-

schränkungen für den Dienste-Designer.

Nach Auffassung von Telekom sollte die Lokalisierung der SIB-Parameter nicht in der formalen SIB-Beschreibung spezifiziert sein; sie sollte nur in der konkreten Ausprägung des SIBs bei dessen Verwendung in einer spezifischen Dienstiogik angegeben werden. In Analogie zu Spezifikationssprachen wie

SDL und Programmiersprachen wie C oder PASCAL ist es sinnvoll, zwischen formalen und aktuellen SIB-Parametern zu unterscheiden, wobei nur die aktuellen Parameter die Lokalisierung der SIB-Parameter angeben. Die

Vorteile eines solchen

Parameterkonzeptes

gegenüber

dem

standardisierten

Konzept sind:

-

Einklang

mit allen derzeitigen

Spezifikations- und

chen, zwischen

SIB-Funktionalität und

-

klare Trennung sierung,

-

klare Definition des Datenmodells und

-

bessere Lesbarkeit der Dienstlogik.

Programmierspra-

SIB-Parameterlokali-

Der wesentliche Gewinn dieser Modifikation des SIB-Parameterkonzeptes of-

fenbart sich nicht nur bei der softwaremäßigen Realisierung von SIBs, son-

275

Fachbeiträge

dern vor allem im Wegfall von lästigen Einschränkungen

Designer.

für den Dienste-

SIB-Performance: Bei der Definition von SIBs sollten auch „Performance“-Aspekte angemessen

berücksichtigt werden. Konstrukte, die sich negativ auf die Systemperformance auswirken, sollten, soweit möglich, vermieden werden. Es ergeben sich diesbezüglich

insbesondere Anforderungen an wohldurchdachte DatenHandling-Mechanismen. Der Hersteller sollte die entwickelten SIBs als kri-

tisch bzw. unkritisch im Hinblick auf Performance-Aspekte ausweisen können, so daß der Dienste-Designer in der Lage ist, jene SIBs, die sich negativ

auf die Dienstbearbeitungszeit auswirken können, bewußt umsichtig einzusetzen. SIB-Granularität: Eine weitere wesentliche Anforderung an die Spezifikation von SIBs ist die Wahl einer geeigneten Granularität. Durch Wahl relativ globaler, universeller SIBs läßt sich mit einer relativ geringen, überschaubaren Anzahl von SIBs ein breites Spektrum an Diensten abdecken. Nachteil der universellen SIBs ist jedoch, daß eine hohe Anzahl von Parametern für den jeweiligen Einsatz in einem Dienst spezifiziert werden muß, was einen erheblichen Zusatzaufwand bei der Diensteentwicklung zur Folge hat.

Spezialisierte SIBs dagegen können ohne umfangreiche Besetzung mit Para-

metern vom Anwender unmittelbar eingesetzt werden. Nachteil hierbei ist je-

doch aufgrund der erhöhten Granularität die enorme Vielfalt der unterschied-

lichen

SIBs,

so daß

auch

bei

diesem

Konzept

ein

Service

Creation

sehr

aufwendig und für den Anwender sehr undurchsichtig werden kann (und auch

ein erheblich größeres Know-how erfordert als beim Einsatz globaler SIBs).

Hier ist es wichtig, einen geeigneten Kompromiß zu finden. Vermutlich wird es von Vorteil sein, etwas universellere SIBs mit gegebenenfalls umfangreiche-

ren Parametertabellen zu bevorzugen, da dies zu einer noch überschaubaren

Anzahl von SIBs führt, die ausführlich dokumentiert werden können. So be-

steht nicht die Gefahr, daß die Gesamtübersicht verlorengeht. Als Anwender

lernt man im allgemeinen sehr schnell, welche Parameter für einen bestimmten Einsatz angegeben werden müssen. Ein großer Vorrat einfacherer, sehr fein geschnittener SIBs dagegen wird für den Service Designer leicht unüber-

sichtlich und führt dann zum uneffektiven Einsatz. Bei der Kompromißfindung hinsichtlich der geeigneten Granularität muß insbesondere auch durch-

276

Service Creation im Intelligenten Netz

dacht

werden,

welcher

Benutzerkreis

mit welchem

Ausbildungsprofil

als

Service Designer in Zukunft bei Telekom eingesetzt werden soll.

SIB-Ablaufunabhängigkeit: Wünschenswert wäre eine völlige Ablaufunabhängigkeit der einzelnen SIBs, d. h., jede SIB-Sequenz wäre gültig und sinnvoll. Dies ist jedoch kaum erfüllbar; die Kombinierbarkeit von SIBs im SCE muß auf die Infrastruktur des Netzes abgestimmt sein, d. h., die Kombinierbarkeit muß technisch sinnvoll sein und aus Netzsicht geleistet werden können. Es ist offensichtlich, daß ein Regelwerk erforderlich ist, das die Ablaufreihenfolgen reglementiert, d. h. be-

stimmte SIB- Sequenzen verbietet oder fordert, um so fehlerverursachende Ablaufreihenfolgen zu verhindern. Grundsätzlich sollte jedoch die Forderung

gelten, daß bereits durch die durchdachte Ausgestaltung der SIBs fehlerverursachende Sequenzen soweit wie möglich ausgeschlossen sind. Lediglich in den Fällen, wo dies nicht allein durch die SIB-Definitionen gelingt, sollte der Ausschluß durch das Regelwerk erfolgen. Das Regelwerk kann damit besser überschaubar, weniger komplex und weniger restriktiv sein. Für den Benutzer

bedeutet das, daß er sich weniger häufig mit unerwarteten Einschränkungen

konfrontiert sieht, wenn er versucht, aus einer Reihe von Bausteinen eine neue Konfiguration zusammenzusetzen. Er kann relativ schnell das gewünschte Ziel erreichen. Es wird daher als sinnvoll erachtet, Zeit und Auf-

wand in die Entwicklung qualitativ hochwertiger Bausteine zu investieren und nicht in ein hochkomplexes

und restriktives Regelwerk, das u. a. dazu dient,

die Schwächen der SIBs abzufangen. 5.2.2 Anforderungen an eine Klassifizierung von SIBs Zur besseren Übersichtlichkeit für den Dienste-Designer sollten, insbesonde-

re wenn das SIB-Set sehr umfangreich ist, SIB-Klassen gebildet werden, die durch verschiedene graphische

Symbole

unterschieden werden.

So sind bei-

spielsweise folgende Klassen, repräsentiert durch die jeweils zugeordneten graphischen Symbole, denkbar (siehe Bild 6):

Start/Entry-SIBs: Start- oder Entry-SIBs geben an, wie der Dienst aktiviert (ge-

triggert) wird, z. B. durch die gewählte Rufnummer,

durch Abheben

des Hö-

rers, bei Erreichen einer bestimmten Zeit (z. B. Weckzeit) u. a.

Action-SIBs: Ausführen einer Aktion, die weder zu einer Verzweigung führt noch einen Input erfordert; z. B. Charge, Connect, Translate. Decision-SIBs:

Mit

Decision-SIBs

wird

entschieden,

welcher

Zweig

der 277

Fachbeiträge

Start / Entry SIBs

_

| Action SIBs

| Decision SIBs

|

Input SIBs

| Terminating SIBs Bild 6: Klassifizierung von SIBs

Service Logic anschließend durchlaufen wird; z.B. Verzweigung abhängig vom Ursprung, Datum, Tag, Uhrzeit, Quote, PIN, beliebigem Wert einer Variablen. Input-SIBs: Input-SIBs erfordern eine Eingabe des Nutzers; z. B. Eingabe der PIN, VPN-Kurzrufnummer.

Terminating-SIBs: Terminating-SIBs bilden stets den Abschluß Logic; der Dienst gilt dann als beendet.

der Service

Durch eine Klassifizierung und durch die Visualisierung der verschiedenen 278

Service Creation im Intelligenten Netz

Klassen mittels unterschiedlicher graphischer Symbole kann die Übersicht-

lichkeit beim Dienste-Design und die Lesbarkeit erstellter Service Logic Programs wesentlich erhöht werden.

5.2.3 Anforderungen an die Erweiterbarkeit eines SIB-Sets SIBs stellen einen flexiblen Überbau über einer festen Menge von INAP-Ope-

rationen dar. Vorausgesetzt, die INAP-Spezifikation ist ausreichend mächtig,

so steht ein relativ großer Spielraum zur Definition neuer SIBs zur Verfü-

gung. Die Erzeugung eines neuen SIBs hat keinen Einfluß auf das INAP-Protokoll, soweit das SIB ausschließlich aus dem vorhandenen Vorrat an Infor-

mation Flows schöpft.

Diese vorhandene Flexibilität führt zu der Überlegung, daß ein SCE auch ein Tool zur Definition, Entwicklung und Simulation neuer SIBs beinhalten kann.

Es ist eine mächtige

Spezifikations-Syntax erforderlich, um

nes SCE-Tools eine geeignete SIB-Spezifikation durchführen denkbare Möglichkeit bei der SIB-Generierung wäre z.B. von SDL-Phrase bzw. SDL-Graphik oder die Spezifikation Hierdurch kann die Abhängigkeit vom Hersteller im Falle funktionalitäten in Form von SIBs reduziert werden.

mittels ei-

zu können. Eine die Verwendung mittels C++ o.ä. fehlender Grund-

5.2.4 Anforderungen an Makro-Mechanismen Service Design treten des öfteren sich wiederholende SIB-Folgen auf. Zur besseren Handhabung solcher häufig vorkommenden Funktionsfolgen sollte ein SCE geeignete Strukturierungsmechanismen zur Verfügung stellen, z.B. in Form von Makro-Mechanismen. Makros als Aggregate von SIBs müs-

Beim

sen nach außen hin genau spezifizierte Schnittstellen haben. Sie sollten denjenigen der SIBs entsprechen (siehe Bild 7).

Das Arbeiten mit Makros soll dem Service Designer eine wesentlich klarere Strukturierung bei der Diensteerstellung ermöglichen. . Es erscheint sinnvoll, zusätzlich ein Set von bereits vom Hersteller vordefinierten Makros zu implementieren. Diese können z. B. Service Features re-

präsentieren. Bei den vordefinierten Makros besteht die Gewähr, daß sie feh-

lerfrei spezifiziert und problemlos direkt miteinander kombinierbar sind. Die vordefinierten Makros wären daher insbesondere für den Dienstkunden, sofern dieser die Berechtigung zum Ändern der Service Logic erhält, relevant. Für ihn wird im allgemeinen nur ein Zugriff auf diese obere Ebene der SCE 279

Fachbeiträge

Häufig wiederkehrende SIB-Sequenzen

|

Definition als

|

Logical Start

Logical Ends Bild 7: Makro-Mechanismus

Building Blocks von Interesse sein, um Änderungen

der Dienstlogik vorneh-

men zu können. Zu der unteren Ebene der SIBs sollte der Dienstkunde dage-

gen nur eingeschränkt Zugriff erhalten. 6 SCE-Funktionen 6.1

Funktionen des Design Editors

Der Design Editor ist ein graphischer Editor, mit dem

-

Service

Logic

Programs

(SIBs, Makros) erstellt,

durch

Verketten

-

Makros als Sequenzen von SIBs definiert und

-

neue SIBs definiert werden können.

280

der SCE

Building

Blocks

Service Creation im Intelligenten Netz Weiterhin können gewisse Managementfunktionalitäten, z. B. Einrichten von

Diensten, Einrichten von Benutzerprofilen u. a., über die Oberfläche des Design Editors zugänglich sein. Diese Funktionen sind jedoch nicht im Design Editor selbst realisiert, sondern der Editor nutzt hierfür die Service Management Function (siehe Abschnitt 6.3).

6.1.1

Design von Service Logic Programs (SLPs)

Beim Design von Service Logic Programs kann man unterscheiden zwischen dem

-

Design von generischen SLPs und dem

-

Design von spezifischen SLPs.

6.1.1.1

Design von generischen SLPs

Ein generisches SLP ist eine Dienstlogik, die für eine Vielzahl von Kunden gilt. Sie beinhaltet noch keine kundenspezifischen Daten (vgl. Bild 8a). Beim

Design des generischen SLP ist es sinnvoll, ein Design auf verschiedenen Ebenen zu unterscheiden:

Bild 8a: Beispiel eines generischen Service Logic Program

281

Fachbeiträge Design auf SIB-Ebene: Hier wird das SLP durch eine Verkettung von SIBs und Makros erstellt.

Design auf Makro-Ebene:

Hier werden

ausschließlich vordefinierte Makros

verkettet. Diese können 2. B. Service Features (wie ursprungsabhängige Ziel-

ansteuerung, Anrufverteilung) repräsentieren. Das Arbeiten mit Makros bzw. Features erfordert ein wesentlich geringeres Know-how

des Anwenders

und

ist daher für bestimmte Benutzergruppen (z. B. Dienstkunden) besonders geeignet. Im folgenden wird aufgrund dieser Unterscheidung allgemeine Begriff „Building Blocks“ verwendet.

der Design-Ebenen

der

Ablauf der Erstellung eines generischen SLP: I. Erstellen der Building Block-Sequenz: Zunächst werden die entsprechenden Building Blocks in der Editor Working Area positioniert und verbunden. Die Building Blocks werden durch graphische Symbole repräsentiert, die mit Konnektoren verbunden werden können.

2. Parametrisierung: Anschließend werden alle globalen und dienstspezifischen Parameter definiert, d. h. Daten, die für alle Subscriber des Dienstes identisch sein sollen (z. B. Freephone: Charging auf B-Party). Diese Daten stehen mit der Dienstlogik fest und sind vom Kunden nicht modifizierbar.

3. Validierung: Nach Erzeugen des generischen SLP muß eine Validierung erfolgen. Durch Struktur- und Parametertests muß u. a. eine -

Prüfung der Einhaltung der Regeln für Ablaufreihenfolgen,

-

Prüfung der Links,

-

Prüfung von Loops und

-

Prüfung der Building Block-Parameter auf Vollständigkeit, korrekte Da-

tentypen usw.

erfolgen.

6.1.1.2

Design von spezifischen SLPs

Basis für das Design eines spezifischen SLP ist das entsprechende generische SLP, dessen Logik nicht mehr geändert werden kann; es werden nun die kundenspezifischen Parameter gesetzt (Bild 8b). Bei der Parametrisierung soll auch (z. B. durch eine Markierung „Edit“) festgesetzt werden können, welche kundenspezifischen Daten später im Rahmen

des „Customer Control“ (siehe Abschnitt 6.3) durch den Kunden änderbar 282

Service Creation im Intelligenten Netz

| SpectieS[E

51

Keane me:

‚your call at Iris bime.”

Bild 8b: Beispiel eines spezifischen Service Logic Program

sein sollen und auf welche er keinen Zugriff erhalten soll, da diese Daten später nur in Absprache mit dem Dienstanbieter geändert werden dürfen (z.B. Charging-Parameter).

Dem

Kunden

sollen dann auch beim Vorgang des Cu-

stomer Control nur jene Parameter angezeigt werden, die als editierbar markiert wurden,

sowie korrespondierende

Parameter,

die zum Verständnis der

vorzunehmenden Änderungen notwendig sind. Auch das spezifische Strukturtests, sondern

SLP muß validiert werden. Hier sind jedoch keine nur Parametertests erforderlich, da die Logik gegen-

über dem generischen SLP nicht verändert wurde.

Nach beendetem Design des spezifischen SLP ist der Diensteerstellungsprozeß mit dem Design Editor beendet. Der Dienst muß anschließend umfassend ausgetestet werden.

6.1.2

Design von Makros

Der Dienste-Designer muß die Möglichkeit haben, mittels des Design Editors sich wiederholende und damit wiederverwendbare SIB-Sequenzen als Makros

zu definieren. Hierbei sollte der Design Editor eines neuen grafischen Objek283

Fachbeiträge tes einschließlich des korrespondierenden Datenfensters unterstützen. Die interne Struktur eines Makros

inklusive aller Parameter muß

bei Bedarf sicht-

bar gemacht werden können. Makros sollten in einer separaten MakroLibrary abgelegt und beim Service Design zur Übersichtlichkeit in einem separaten Fenster erscheinen. 6.1.3

Design neuer SIBs

Stellt sich bei dem Versuch, eine Idee oder einen Kundenwunsch in einem neuen Dienst zu realisieren, heraus, daß bestimmte Grundfunktionalitäten in Form von SIBs nicht vorhanden sind, so sollte dies nicht zwingend dazu führen, daß der Hersteller zur Entwicklung des entsprechenden Software-Moduls beauftragt werden muß. Telekom sollte durch die Leistungsfähigkeit des SCE

in der Lage sein, mit entsprechenden Tools selbst die fehlenden Software-Elemente zu entwickeln. Ähnlich wie beim Design von Makros müßte auch hier der Design Editor die Erzeugung eines neuen graphischen Objektes und des zugehörigen Daten-Moduls unterstützen. (vergl. Abschnitt 5.2.3).

6.2 Funktionen der Testumgebung Die Leistungsfähigkeit eines SCE bestimmt sich auch wesentlich nach der Leistungsfähigkeit der Testumgebung. Nur ein umfassend ausgetesteter Dienst kann im öffentlichen Netz installiert werden. Es muß

daher eine ent-

sprechende Bandbreite an schnellen, unkomplizierten, umfassenden und zuverlässigen Testmöglichkeiten vorhanden sein.

6.2.1

Softwaremäßige Simulation

Durch restriktive Benutzerführung und Validation des erstellten Dienstes als Funktionen des Design Editors können in der Regel bei weitem nicht alle Fehler entdeckt werden. Eine äußerst hilfreiche Testmöglichkeit wäre eine direkte softwaremäßige Simulation des erstellten Dienstes. Hierbei könnten auf der graphischen Oberfläche „Soft Phones“ dargestellt werden, mit denen gra-

phisch die Aktionen Abheben, Wählen, Klingeln und Auflegen simuliert wer-

den können. Der Zustand (idle, busy, no answer) aller Soft Phones sollte angezeigt werden. Weiterhin sollten z. B. Ansagen, die zur Eingabe von Daten

durch den Benutzer auffordern, angezeigt werden sowie alle vom Benutzer eingegebenen Daten. Bei dieser Testmöglichkeit ist eine Simulation 284

aller IN-Funktionseinheiten

Service Creation im Intelligenten Netz (SSF, SCF, SMF, SRF) erforderlich. Mit dieser Konfiguration könnte getestet werden, ob der Dienst sich wie erwartet verhält. Ist dies nicht der Fall, so ist zur Lokalisierung des Fehlers eine Monitoring-Komponente

sinnvoll. Mit

Hilfe dieser Komponente könnte die Ausführung des Dienstes visualisiert werden. Hier ist eine Visualisierung in verschiedenen Detaillierungsgraden vorstellbar (vgl. Bild 9):

-

Visualisieren der globalen Interaktion der verschiedenen IN-Funktionseinheiten (Kommunikationswege zwischen A-Teilnehmer, SSF, SCF, SDF, SRF, B-Teilnehmer inkl. der jeweils übergebenen Daten;

-

Visualisieren der jeweils aktuell ausgeführten SIBs des SLP, d. h. Verfol-

-

Darstellung der jeweils korrespondierenden INAP-Messages (inkl. Parameter).

gen der Abarbeitung des SLP („Redline Trace Test“) und

Weitere Detailinformationen könnten in ein ausdruckbares Logfile geschrieben werden. 6.2.2

Tests mit Hardware-Komponenten

Durch eine softwaremäßige Simulation können in der Regel nicht alle Fehler erkannt und beseitigt werden. Daher sind in einem weiteren Schritt umfangreiche Tests mit HW-Komponenten unerläßlich, bevor der Dienst tatsächlich im öffentlichen Netz installiert wird. Hier sind verschiedene Teststufen denkbar:

6.2.2.1

Stand-alone-Testumgebung

Eine Stand-alone-Testumgebung kann aus den HW-Komponenten TestSwitch (Vermittlungsstelle in kleiner Ausbaustufe) und Endgeräten bestehen;

SCF und SMF können auch hier als Simulation realisiert werden. Auch bei dieser Testmöglichkeit ist zur Lokalisierung von auftretenden Fehlern die zu-

vor beschriebene Monitoring-Komponente erforderlich. 6.2.2.2

Test Center

Das Austesten des Dienstes in einem Test Center ist die nächste Teststufe, nachdem der Dienst fehlerfrei bei der Software-Simulation und/oder in der Stand-alone-Testumgebung ausgeführt wurde. Im Test Center sollte eine kom-

plette IN-Säule, bestehend aus den Komponenten SSP sowie SCP und SMP,

zur Verfügung stehen. Hier könnten im Gegensatz zur Stand-alone-Testumge-

285

Deg

SSF /SRF

SMF / SCEF

50 06151 8321

30 46 06151 83

989 030 13 65

8:00: 12:00

00. 13:00: 17:

t Call Attemp

3 06785 33 46

7 089 13.44 56

SBEHRqy

987

SJuauodwoy-Funoptuow :6 PIIE

End User

Service Creation im Intelligenten Netz bung nun auch Netzaspekte wie Netzbelastung (Lastgenerator zum Generieren einer hohen Anzahl gleichzeitiger Calls), Performance u. a. berücksichtigt werden. Darüber hinaus könnten im Test Center eine Vielzahl von Diensten gleichzeitig installiert werden, so daß diese Testumgebung insbesondere auch für Interaktionstests mit anderen Diensten geeignet wäre. Fehler, die aus der Problematik des Feature/Service Interaction resultieren, könnten

im Test Center erkannt werden. Es sollte möglich sein, im Test Center zunächst Off-net-Tests und bei deren erfolgreichem Abschluß anschließend On-net-Tests durchzuführen. Für Offnet-Tests müßte, da kein Anschluß an eine Vermittlungsstelle des öffentlichen Netzes besteht, die SSF in Form eines Stand-alone-SSP (mit den Funktionalitäten der im Basisnetz von Telekom zukünftig integrierten SSF) realisiert sein. Für On-net-Tests wären SCP/SMP (SMN) an eine Vermitt-lungsstelle des öffentlichen Netzes angeschlossen, d. h., die SSF wäre hier als eine im Basisnetz integrierte Funktion realisiert. Mit dieser Konfiguration könnte

der erstellte Dienst tatsächlich unter realen Bedingungen im öffentlichen Netz getestet werden, jedoch zunächst regional begrenzt (Feldversuche zur Ermittlung der Akzeptanz neuer Dienste möglich). Ist das Austesten des neuen Dienstes im Test Center bezüglich aller geprüften Aspekte erfolgreich, so kann der Dienst schließlich flächendeckend im öffentlichen Netz eingebracht werden.

6.3

Zugang zu Managemenitfunktionen

Der

Service

Creation-Prozeß,

beginnend

mit

der

Idee

oder

dem

Kunden-

wunsch für einen neuen Dienst bis zur flächendeckenden Bereitstellung des Dienstes im Netz, beinhaltet auch eine Vielzahl von Management-Operationen, die den neu erstellten Dienst unmittelbar betreffen. Diese Management-

funktionalitäten sollten über die Oberfläche des Design Editors zugänglich sein; sie sind nicht im Design Editor selbst realisiert, sondern in der Service Management Function. Es sollte u. a. Zugang zu folgenden Managementfunk-

tionen bestehen: -

Einrichten von Diensten,

-

Einrichten von Teilnehmern, Einrichten von Benutzer-/Berechtigungsprofilen, Service Customization/Customer Control,

-

Versionsmanagement,

-

Triggermanagement.

287

Fachbeiträge 7 SCE-Benutzergruppen

Es ist denkbar, daß die Funktionen eines SCE in Zukunft von einer Vielzahl unterschiedlicher Benutzergruppen in Anspruch genommen werden. Daraus resultiert die Anforderung, daß das SCE-Konzept den unterschiedlichen Interessen, Aufgaben und Fähigkeiten der Benutzer gerecht werden muß. Folgendes Szenario hinsichtlich der potentiellen SCE-Benutzergruppen wäre beispielsweise denkbar: -

Dienstanbieter « Telekom mit

IN- Service Creation Center; IN-Service Creation Offices; IN-Service Customization Offices;

« Private Dienstanbieter.

-

Dienstkunden « mit der Berechtigung zum Ändern der Dienstlogik,

« mit der Berechtigung zum Ändern von Parametern. -

Netzbetreiber + des Service Management Network (SMN),

« des ISDN/PSTN. -

SIB-Entwickler « Entwicklungszentren von Telekom,

« externe Softwarehäuser (als „Zulieferer“ neuer SIBs). Die unterschiedlichen Aufgaben und Anforderungen der SCE-Benutzergruppen bestehen beispielsweise im Design neuer Dienstlogik, in der Modifikation der Dienstlogik, Modifikation der Parameter, Design neuer SIBs oder Nutzung von Managementfunktionen (wie Statistikfunktionen, Ressourcenmanagement, Trobleshooting). Das SCE-Konzept muß damit die Möglichkeit bie-

ten,

unterschiedliche

definieren.

Erforderliche

Berechtigungsklassen Unterschiede

bei

dem

und zur

Benutzerprofile Verfügung

zu

gestellten

Equipment (Workstation, PC, volle oder eingeschränkte Testmöglichkeiten), bei der Gestaltung der jeweiligen Benutzeroberflächen sowie der Benutzerführung müssen entsprechend berücksichtigt werden. 8 Ausblick Mit zukünftigen

Entwicklungsstufen

des Intelligenten

Netzes wird Telekom

sukzessive das Dienstleistungsangebot ausbauen. Wesentliches Ziel wird es 288

Service Creation im Intelligenten Netz sein,

flexibel,

weitgehend

herstellerunabhängig

und

eigenständig

Dienstlei-

stungen entwickeln, anbieten und betreiben zu können. Zentrale Voraussetzung ist hierbei die Einführung eines leistungsfähigen Service Creation Environment,

das

einen

schlüssigen

und

geeigneten

SIB-Vorrat

unterstützt.

Standardisierte Lösungen sind hier kurzfristig nicht zu erwarten, so daß voraussichtlich herstellerindividuelle SCE-Lösungen Bestandteil der nächsten Entwicklungsstufen des IN-Service Management Network sein werden. Wesentliche Voraussetzung für eine freie und flexible Auswahl geeigneter zukünf-

tiger SMN-Lösungen ist hierbei die ab 1995 zur Verfügung stehende standardisierte INAP-Schnittstelle zwischen der im Basisnetz bereitgesteliten Service Switching Function und der zum SMN gehörenden Service Control Function.

Mit dem Vorhandensein eines zukünftigen leistungsfähigen Service Creation Environment

im Intelligenten

Netz

von Telekom

werden

die Grenzen

zwi-

schen der Entwicklung und Bereitstellung neuer Dienste und deren Vermarktung zunehmend verwischen. Dienste können dann individuell für den Kunden entwickelt werden bzw. auf den jeweiligen Kunden angepaßt werden, so daß auf Markttrends und Kundenwünsche unmittelbar reagiert werden kann. Mit Hilfe eines SCE wird die Möglichkeit bestehen, zunächst in Feldversuchen die Akzeptanz neuer Dienste zu ermitteln, was zu weitaus verläßlicheren Aussagen führt als dies mit traditionellen Marktanalyseverfahren möglich

ist. Die Vereinfachung bei der Entwicklung dienstespezifischer Software mittels der IN-Komponente SCE liefert den „Schlüssel zum Erfolg“ in Gestalt eines entscheidenden Wettbewerbsvorteils für IN-Netzbetreiber und Dienstanbieter.

9 Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen Btx CCITT CID DFP ETSI EURESCOM FE FEA GFP IN INAP IP ISDN

Bildschirmtext Comite Consultatif International Telegraphique et Tel&phonique (jetzt: ITU) Call Instance Data Distributed Functional Plane European Telecommunications Standards Institute European Institute for Research and Strategic Studies in Telecommunications Functional Entity Functional Entity Action Global Functional Plane Intelligent Network Intelligent Network Application Protocol Intelligent Peripheral Integrated Services Digital Network

ITU

International Telecommunication

MFV PIN

Mehrfrequenzwahlverfahren Personal Identification Number

Union (früher: CCITT)

289

Fachbeiträge PP PSTN RACE SCE SCEF SCEP SCF SCP SDF SDL SIB SLP SMF SMN SMP sP SRF ssD SSF SsPp TINA VE:S VPN ZGS

290

Physical Plane Public Switched Telephone Network Research and Development in Advanced Communications Technologies in Europe Service Creation Environment Service Creation Environment Function Service Creation Environment Point Service Control Function Service Control Point Service Data Function Specilication Description Language Service Independent Building Block Service Logic Program Service Management Function Service Management Network Service Management Point Service Plane Specialized Resource Function Service Support Data Service Switching Function Service Switching Point Telecommunication Information Networking Architecture Vermittlungseinheit für Sonderdienste Virtual Private Network Zeichengabesystem

Endgeräte / Telefone

Telekom-Endeinrichtungen für Privatkunden: Leistungsmerkmalklassen, Produktbeschreibung Von Dipl.- Ing. Peter Czernetzki, Darmstadt

Dipl.- Ing. Peter Czernetzki, Jahrgang 1957, ist im Forschungs- und Technologiezentrum in Darmstadt als Referatsleiter „Technisches Produktmanagement, Produktgestaltung und Technik der Endgeräte des Telefondienstes“ tätig.

1

Einleitung

Im Programmangebot von Telekom findet man in den einzelnen Produktgruppen eine Vielzahl von leistungsstarken Endgeräten mit unterschiedlichen Leistungsmerkmalen. Um den Überblick zu behalten, sind die für den Betrieb

wichtigsten Leistungsmerkmale von Telefonen, Anrufbeantwortern und schnurlosen Telefonen in verschiedene Komfortklassen unterteilt. Die Leistungsmerkmalklassen,

die Unterschiede zwischen diesen und jeweils ein bis

zwei Produkte aus jeder Klasse werden hier näher beschrieben. Bei der Produktbeschreibung werden neben der Produktklassifizierung auch die technischen Besonderheiten bzw. neue Leistungsmerkmale des Produktes erläutert. Folgende Produktgruppen werden hier näher beschrieben: -

Telefone,

-

Anrufbeantworter,

-

Schnurlose Telefone.

Das Programmangebot von Telekom für Privatkunden umfaßt nicht nur die o. g. Produktgruppen. Das analoge Bildtelefon, kleine Telefonanlagen, private

Notrufsysteme, Cityruf- und Datex-J-Geräte, Faxgeräte, ISDN-Telefone, Modems, D1-Mobilfunkgeräte und diverses Zubehör bieten den Privatkunden ei-

ne Vielzahl von Kommunikationsmöglichkeiten. 291

Fachbeiträge 2 Telefone

2.1 Vorbemerkungen Der einzige Komfort bei Telefonen mit Nummernschalter war die Veränderung der Weckerlautstärke. Anfang der 70er Jahre wurde dann der Tastwahlblock eingeführt. Zunächst wurden nur Komforttelefone mit einem Tast-

wahlblock und Standardmodelle mit einem Nummernschalter ausgestattet. Heute verfügen bereits die Standardtelefone über sehr viele Leistungsmerkmale. Mit den vielen Komfortfunktionen ist auch die Komplexität der Endgeräte gestiegen. Die Benutzerfreundlichkeit ist bei vielen Telefonen dadurch leider nicht besser geworden.

Die Aktivierung oder die Programmierung

der

Leistungsmerkmale kann oft ohne eine Bedienungsanleitung nicht vorgenommen werden. Da diese aber oft unübersichtlich und mißverständlich ist, nutzt der Anwender nicht alle Möglichkeiten, die ihm sein Gerät bietet. Das Programmieren

erscheint dem

Benutzer zu schwierig und zu zeitaufwendig. Mit

der Actron-Familie von Telekom wurde ein Benutzerführungskonzept umgesetzt, das die Bedienungsanleitung nur noch als Nachschlagewerk für die Erklärung der vorhandenen Leistungsmerkmale notwendig macht.

2.2 2.2.1

Leistungsmerkmalklassen Leistungsmerkmale

Um den Überblick zu behalten, sind die wichtigsten Leistungsmerkmale von Telefonen

in verschiedene

Komfortklassen

unterteilt.

Diese

sind im

Bild 1

dargestellt. Die meisten Leistungsmerkmale bedürfen keiner Erklärung. An dieser Stelle werden nur die Besonderheiten der Endgeräte vorgestellt. 2.2.2

Standardklasse

Ein Telefon der Standardklasse soll alle wesentlichen Funktionen des Telefonierens unterstützen. Es zeichnet sich durch ein funktionelles Design und einen verhältnismäßig niedrigen Preis aus. Aufgrund dessen begnügt man sich mit Hardkeys (Tasten mit fester Funktionsbelegung) und verzichtet in der Regel auf ein Display. Bei einem Gerät ohne Display ist es am sinnvollsten, nur die Leistungsmerkmale zu implementieren, die ohne eine optische Anzeige

realisiert werden können oder die für den Betrieb notwendig sind. Dies ist beim Actron B (Bild 2), dem aktuellen Telefon aus dieser Klasse, eingehalten worden. Es unterscheidet sich von früheren Geräten

292

durch die An-

Endgeräte / Telefone

TELEFONE:

Leistungsmerkmale

Standard-

KomfortKlasse 2

Komfort-

Klasse 3

x

x

x

Einstellbarer Tonruf

x

X

X

Umschaltbares Wahlverfahren Signaltaste Stummschaltung Notizbuchfunktion Lauthören Kurzwahl

Zielwahl

|

Wahlwiederhohlung

nel mel

KomfortKlasse 1.

II | 8

Klasse

| x el le

Stand: 06/94

LEISTUNGSMERKMALKLASSEN

Zielwahl

Wahl bei aufliegendem Hörer

x

x

Zielwahl

10

20

Notizbuch x Notizbuch X

Display

Elektronisches Codeschloß Einheitenzähler Freisprechen Notizbuch Textübermittlung Anrufhinweis Geburtstagskalender Terminkalender

Datum- und Uhrzeit- Anzeige

“Ill

Direktruf

mei ll

Hörer-Laut

Bild 1: Leistungsmerkmalklassen und Leistungsmerkmale von Telefonen

293

Fachbeiträge zahl und Anordnung der Funktionstasten. Diese sind nicht nur mit Piktogrammen (symbolische Darstellung einer Funktion), sondern auch mit einer

Klartextbeschriftung versehen. Mit der Klartextbeschriftung erhält der Benutzer einen eindeutigen Hinweis auf das mit der Taste zu aktivierende Leistungsmerkmal. So können auch nicht vorgebildete Benutzer die Möglichkei-

ten, die ihnen das Gerät bietet, besser ausnutzen.

Bild 2: Actron B

Das Designtelefon Caleidofon (Bild 3) mit den Standardleistungsmerkmalen (ohne Notizbuchfunktion,

Kurzwahl

und

Lauthören) verfügt über ein hoch-

wertiges und originelles Design. Die einzelnen Funktionsgruppen eines Telefons wurden auf verschiedene Module aufgeteilt. Die Beweglichkeit einzelner Module

erlaubt auf einfachste Weise Variationen

in der Anordnung

und in

der gestalterischen Beziehung der Module zueinander. Es läßt sich somit eine bei Telefonen

wirklichen. 2.2.3

bisher nicht übliche Vielfalt in der äußeren

Erscheinung ver-

Komfortklasse I

In der Komfortklasse

| werden bereits alle neuen Telefone mit einem numeri-

schen Display ausgestattet, mit dem die Benutzerführung durch Displayanzeige unterstützt wird. Wichtige Leistungsmerkmale, wie Wahl bei aufliegendem

294

Endgeräte / Telefone

Bild 3: Caleidofon

Hörer, Zielwahl und Hörer-Laut, gehören selbstverständlich auch zum Leistungsumfang dieser Komfortklasse. Beim Actron CI (Bild 4) wurde im Grundsatz das gleiche Benutzerführungskonzept umgesetzt wie beim Actron B. Mit dem eingesetzten Display ist zwar keine Menüsteuerung möglich, doch kann man zumindest die Programmierung durch eine Displayanzeige unterstützen. Zum Leistungsumfang von

Actron Cl gehören zusätzlich Direktruf und elektronisches Codeschloß.

Bild 4: Actron CI

295

Fachbeiträge

Bild 5: Ergotel

Der Leistungsumfang von Ergotel (Bild 5) entspricht auch der Komfortklasse 1 (5 statt 10 Zielwahltasten, ohne Display). Das ergonomisch gestaltete Telefon bietet zusätzlich eine Reihe praktischer Erleichterungen, wie große Tasten, lauten Tonruf mit einer optischen Anrufsignalisierung und spezielle

Hörhilfe für Hörgeräteträger. 2.2.4

Komfortklasse 2

Die Komfortklasse 2 unterscheidet sich von der Komfortklasse I im wesentlichen durch ein alphanumerisches Display, womit eine benutzerfreundliche Menüsteuerung realisiert werden kann. Zu weiteren Leistungsmerkmalen zäh-

len Direktruf, elektronisches Codeschloß, Einheitenzähler und Freisprechen. Actron C2 (Bild 6) ist ein weiteres Mitglied aus der Actron-Familie. Mit dem alphanumerischen Display wurde eine scrollende Menüsteuerung realisiert, die selbständig von einem Menüpunkt zum anderen wechselt. Die Programmierung und Aktivierung der einzelnen Leistungsmerkmale ist dadurch fach und auch für nicht vorgebildete Benutzer leicht ausführbar.

ein-

Das kundenfreundliche Benutzerführungskonzept des Actron C2 wurde ebenfalls beim Baleno (Bild 7) umgesetzt. Neben anspruchsvollem Bedienkomfort bietet Baleno ein außergewöhnlich

hochwertiges Design, das aus ei-

ner Kombination unterschiedlicher Werkstoffe besteht. 296

Endgeräte / Telefone

Bild 6: Actron C2

Bild 7: Baleno

2.2.5

Komfortklasse 3

In der Komfortklasse 3 findet man zusätzlich weitere Leistungsmerkmale, die das Telefonieren professionell unterstützen. Es werden in dieser Komfortklasse oft Großflächen-Displays und Softkeys eingesetzt. Der Vorteil einer Soft-

keysteuerung ist der, daß nur die Menüpunkte angezeigt werden, die zum je297

Fachbeiträge weiligen Zeitpunkt von Bedeutung sind. Dadurch wird das Menü übersichtlicher, und der Benutzer besser orientieren.

kann

sich bei der Vielzahl

der Leistungsmerkmale

Das Komforttelefon Delegatic (Bild 8) mit den Leistungsmerkmalen der Komfortklasse 3 (ohne Freisprechen) wird sehr oft im professionellen Bereich eingesetzt. Die möglichen Einsatzbereiche werden hier näher erläutet:

Bild 8: Delegatic

Mit Delegatic kann man nicht nur komfortabel telefonieren, sondern auch kleinere Datenmengen (bis zu 80 Zeichen) senden und empfangen. So kann beispielsweise ein Austausch zern stattfinden.

von

Weiterhin

alphanumerischen

ist es möglich, am

teilzunehmen.

Mitteilungen

mit anderen

Delegatic-Besit-

Cityrufdienst von Telekom

Delegatic wird auch sehr erfolgreich durch die Firma ATHOS

im Touristikbe-

reich eingesetzt. Zu bisher nicht realisierbar niedrigen Kosten können nun auch

private

Zimmeranbieter

ihre

Kontingente

einen

zentralen

Reservie-

rungssystem melden. Somit können die Verkehrsämter rund um die Uhr eine stets aktuelle verläßliche Zimmerauskunft bieten. Delegatic dient bei dieser Anwendung als Eingabeterminal, mit dem Buchungs-, Reservierungs- und Bestelldaten in einem echten Dialogverfahren an zentrale Rechner übermittelt

werden können. 298

Endgeräte / Telefone 3 Anrufbeantworter

3.1

Vorbemerkungen

Anrufbeantworter haben sich im Laufe der letzten Jahre sehr stark weiterentwickelt. Bei den ersten Anrufbeantwortern handelte es sich um technisch modifizierte Tonbandgeräte, die für den Privatkunden viel zu teuer waren. Heute unterscheiden wir zwischen Einkassettenmodellen, Doppelkassettengeräten und volldigitalen Anrufbeantwortern. Standardgeräte sind bereits für unter

200 DM zu haben. Neben den Stand-alone-Geräten gibt es auch Telefone mit integriertem Anrufbeantworter, sogenannte Kombigeräte.

Die 0. g. Anrufbeantworter-Modelle weisen Systemunterschiede bei den Aufzeichnungstechniken

auf. Die Ansage wie auch die Aufzeichnung

der einge-

henden Nachrichten können analog auf Kassette oder digital auf Speicherchip gespeichert werden. Bei den Doppelkassettengeräten werden Ansage und Nachrichten auf jeweils einer Kassette analog aufgezeichnet. Einkassettenmodelle nutzen beide Aufzeichnungstechniken. Sie speichern die Ansage

digital auf einem Speicherchip und die Nachrichten analog auf Kassette. Mit der Bereitstellung von preiswerten, leistungsfähigen digitalen Nachrichtenspeichern sind auch volldigitale Anrufbeantworter entwickelt worden. Hier werden der Ansagetext und die Nachrichten digital aufgezeichnet. Neben diesen Modellen gibt es noch sogenannte Shuttle-Systerne, die eine Kassette für

Ansage und Nachrichten verwenden. Sobald eine oder mehrere Nachrichten aufgezeichnet worden sind, muß der nächste Anrufer so lange auf den Signalton warten, bis das Gerät die bereits aufgesprochenen Nachrichten abgespult hat. Shuttle-Geräte wie auch Doppelkassettengeräte werden von Telekom nicht angeboten. Aufgrund der digitalen über einem Bandgerät:

Sprachspeicherung

gibt es folgende

Vorteile gegen-

-

Es gibt keine Qualitätsverluste durch Bandverschleiß.

-

Ein einfaches und schnelles Springen zwischen den Nachrichten (SkipFunktion) ist möglich.

-

Die Nachrichten können selektiv abgehört oder gelöscht werden.

-

Eine kurze Wiederanrufbereitschaft nach einem Anruf ist jederzeit sichergestellt.

-

Volldigitale Geräte sind kleiner als Kassettenmodelle. 299

Fachbeiträge Die zur Zeit noch existierenden Vorteile der Bandaufzeichnung gegenüber der digitalen Sprachspeicherung können in folgender Weise beschrieben werden:

-

Der erforderliche Kostenaufwand für eine analoge Aufzeichnung auf Kassette mit vergleichbarer Kapazität des Speicherchips ist noch kleiner.

-

Durch die Möglichkeit, Ansagen auf das Band zu überspielen, ist es möglich, verschiedene Ansagen für die unterschiedlichsten Anlässe vorzubereiten und zu archivieren.

-

Die Aufzeichnungen können archiviert werden.

-

Speichererhalt bei Stromausfall ist jederzeit sichergestellt.

-

Die Aufzeichnungskassetten lassen sich in vielen Diktiergeräten verwenden.

3.2 3.2.1

Leistungsmerkmalklassen Leistungsmerkmale

Die wichtigsten Leistungsmerkmale und deren Zuordnung zu Leistungsmerk-

malklassen sind im Bild 9 dargestellt. Der Anrufbeantworter mit seinen Funktionen ist für viele Privatkunden noch unbekannt. Aus diesem Grund werden an dieser Stelle die Leistungsmerkmale und die Unterschiede zwischen den Klassen näher beschrieben. 3.2.2

Standardklasse

Stralsund AB (Bild 10) ist ein Telefon mit integriertem volldigitalem Anrufbeantworter. Die Leistungsmerkmale des Telefonteils entsprechen der Standardklasse (ohne Stummschaltung, aber mit Wahl bei aufliegendem Hörer), ebenso die des Anrufbeantworterteils. Das Gerät läßt sich besonders einfach bedienen und beinhaltet die wesentlichen Leistungsmerkmale, die für den Anrufbeantworterbetrieb notwendig sind, wie:

-

Ansage mit Sprachaufforderung: Wenn

sich der Anrufbeantworter einschaltet, hört der Anrufer eine ein-

leitende Ansage, bevor die Aufzeichnung beginnt. 300

Endgeräte / Telefone ANRUFBEANTWORTER:

LEISTUNGSMERKMALKLASSEN

Leistungsmerkmale Stand: 06/94 Einschaltrufzahl einstellbar

Standard-| Komfort- | KomfortKlasse Klasse 1 | Klasse 2 x

x

x

X

X

x

Optische Anzeige der Aufzeichnungen

X

x

x

Schneller Vor- und Rücklauf

X

X

X

Fernabfrage

-

x

x

Display

-

x

x

Mitschneiden von Telefongesprächen

-

X

X

Nachrichtenbox (Mailbox)

-

x

x

Anzeige der Zahl der Nachrichten und Anrufe

-

x

x

Selektives Abhören/Löschen (nur digital)

-

X/X

xX/X

-

X

x

Mithören

VIP-Funktion Raumüberwachung/-sprechen/-freisprechen Datum/Uhrzeit-Stempel

-AHH-

X/XJ-

X/X/K

-

-

x

Rufweitermeldung (auch über Cityruf)

-

-

x

Texttelegramme

-

-

x

Einblendfunktion

-

-

x

-

-

x

Weckfunktion

-

-

x

Menüsteuerung

-

-

X

Aufnahmekapazität (nur digital)