Die Zukunft der Netze - Technische Herausforderungen in der Telekommunikation

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Die Zukunft der Netze - Technische
Herausforderungen in der Telekommunikation

• Dr. Stephan Rupp
• Elektrotechnisches Kolloquium Uni Stuttgart,
  21.10.2003
• s.rupp_at_alcatel.de

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Die Zukunft der Netze

• Die Technik der Netze
• Konvergenz und Multimedia
• Brauchen Mobilnetze Leitungen?
• Künftige Anwendungen
• Technische Herausforderungen
• Ausblick

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Die Technik der Netze - Konvergenz
Medien
Daten
Signale
Töne
Bits
Schrift
Bilder
Pakete konvergente Verpackung
Netze
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Konvergent und multimedial - die Netze der
nächsten Generation
Daten werden in Paketen transportiert
e-mail
audio video
telefonieren
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Die Technik der Netze - Alles über IP
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Alles über ein Netz - kann das gut gehen?

• Telefonie mit 10 ms Latenzzeit
• Video Streaming mit 10 s Latenzeit
• dazwischen mal eine E-mail, ein Download oder
  eine Message
• unterschiedliche Klassen von Diensten mit
  unterschiedlichen Anforderungen (Schlagwort
  Quality of Service)

Dem Ingenieur ist nichts zu schwer.
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UMTS ist für Dienste unterschiedlicher
Anforderungen geschaffen, speziell für mobile
Datenanwendungen
Conversational Voice, video-phony, videogames...
Streaming Video, music...
UMTS
Interactive Web browsing, shopping, messaging ...
Background E-mails, files download...
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Brauchen Mobilnetze Leitungen?Lohnt es sich,
Pakete einzeln zustellen?
Empfänger Absender Route
Paketdienst
Wege Leitung oder Luft
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Lange Leitungen für lange Strecken
Ein Beispiel die grössten Städte in Deutschland
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Lange Leitungen für lange Strecken
Datenautobahn
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Nahverkehr, Ortsteil und Häuserblock
Stuttgart
... bis ins Haus
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Die Technik der Netze - Technologien in der
letzten Meile, im Nahverkehr und im Back-Bone
Metronetz
Zugangsnetze
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Die Infrastruktur von der Datenautobahn bis ins
Haus ist sehr unterschiedlich ausgebaut

• Datenautobahnen (Back-Bones) sind ausreichend
  vorhanden.
• Im Nahverkehr (City-Ringe, Metronetze) gibt
  Glasfaser-Infrastruktur in allen grösseren
  Städten.
• In der letzten Meile gibt es unterschiedliche
  Technologien, die in Deutschland sehr
  unterschiedlich genutzt werden
• Kupferdoppelader (Telefon, DSL) über 3 Millionen
  Breitbandanschlüsse, ca. 40 Millionen Telefone
• CaTV-Netze (Kabelmodem, Kabeltelefon) fast nur
  als Fernsehverteilnetz genutzt (18 Millionen
  Haushalte)
• Mobilfunk der 2. und 3. Generation (GSM/GPRS,
  UMTS) über 60 Millionen Mobiltelefone, die
  innerhalb der kommenden 10 Jahre sukzessive durch
  UMTS-fähige Mobiltelefone ersetzt werden

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Wo bleiben die Satelliten?
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Wo bleiben WLAN und Bluetooth?
Anschluss der Access Points für WLAN und
Bluetooth z.B. über DSL oder Kabelmodem
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Die Zukunft der Netze

• Die Technik der Netze
• Künftige Anwendungen
• Das Mobiltelefon - nicht nur zum Telefonieren
• Wertschöpfung - das Geschäft wird arbeitsteiliger
• Teleservices
• Technische Herausforderungen
• Ausblick

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Das Mobiltelefon als ständiger Begleiter

• Immer dabei und mit persönlichen Daten und
  persönlicher Software ausgestattet.
• Authentisierung und Autorisierung
• für multimediale Angebote
• für den Zugang und die Nutzung von Infrastruktur
• Terminal für Telematikanwendungen (z.B. Steuern,
  Ablesen, Überwachen)
• Und man kann damit auch telefonieren
• unterwegs per Mobilfunk
• zuhause als Schnurlostelefon per Bluetooth
• Statt Telefonnummern, Wählton, Freizeichen und
  Besetztzeichen unterstützen Präsentationsdienste
  und aktive Icons die Kommunikation.

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Statt Besetztzeichen und Wählton Telefonieren
wie bei Harry Potter
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Künftige Anwendungen Jenseits von Telefon und
Internet am Arbeitsplatz
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Die neue Wertschöpfung für Anwendungen
Neue Wertschöpfung
Traditionelle Wertschöpfung
Content Provider
Netz- betreiber
Portal- Betreiber
ServiceProvider
Netz- betreiber
Endgeräte
Endgeräte
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Beispiel Die Wertschöpfung für die mobil
vernetzte Arbeit - Software und Telefondienst vom
Dienstanbieter
Infrastruktur und Dienstleistungen
Mobiler Mitarbeiter
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Teleservices (1)

• In Zukunft mehr vernetzte Geräte als
  Telefonteilnehmer
• Vorwiegend Datenanwendungen
• Maschinen, Haushaltsgeräte, Sensoren und Consumer
  Eletronik
• Anbindung
• in der Fläche per UMTS
• für grossen Bandbreitebedarf per WLAN
• batterieschonend und mit Bezug zur räumlichen
  Nähe per Bluetooth (bzw. per Ultra Wide Band)

Geschäft
Haushalte
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Teleservices (2)

• Navigationsdienste
• Ferndiagnose und präventive Wartung für Fahrzeuge
  und Maschinen
• Logistik und Administration
• Informationssysteme
• Personal Area Networks
• Erfordern günstige Datenverbindungen nach Bedarf

unterwegs
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Die Zukunft der Netze

• Die Technik der Netze
• Künftige Anwendungen
• Technische Herausforderungen
• Klassisches Netzdesign
• Warum man sich vor der Killer-Applikation nicht
  fürchten muss
• Neue Wege
• Ausblick

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Trotz Konvergenz verfolgen Telefonnetze und
Internet unterschiedliche Konzepte
Internet intelligente Terminals, dumme
Netzelemente Telefonnetze dumme Terminals,
intelligente Netzelemente
Mit Konvergenz per All over IP ändert sich gar
nichts!
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Das physikalische Szenario

• Benutzer
• Leute
• Maschinen
• Geräte Consumer Elektronik
• Sensoren Aktuatoren

• Konzepte
• Clients Server
• Peer-to-Peer
• Ad-Hoc
• Personal Area

core networks edge core
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Das Design heutiger Core Networks (3G Mobilfunk)
Jeder Funktion ein Netzelement.
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Die KILLER Applikation der 3. Generation

• 3G und NGN benutzen traditionelle Designmethoden
  aus den 80-er Jahren jedem Dienst ein Netz (bzw.
  jeder Funktion ein Netzelement mit den
  zugehörigen Protokollen).
• Die Killerapplikation für die kommenden 5 Jahre
• HUNDERTE VON NISCHENANWENDUNGEN
• Die Herausforderung Eine Service Architektur und
  ein Konzept für Kommunikationsanwendungen.

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Problemzonen beim etablierten Netzdesign
Spezialisierte Netzelemente
Y.V1.34
Spezialisierte Protokolle
S.V5.13
X.V2.517

• geschlossene Gesellschaft
• ein Netz für jeden Dienst
• zu komplex
• zu teuer

Z.V1.219
Teilnehmerdaten in den Netzelemen- ten vergraben
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Ein Lösungsansatz Vom funktionalen Design
Der Kunde
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Ein Lösungsansatz zum datenzentrischen Design.
Konsolidierung der Teilnehmerdaten
Das KUNDENPROFIL
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Übung 1 Die Daten aus den Netzelementen nehmen

• Erleichtert die Integration
• vereinfacht die Einführung neuer Anwendungen
• vereinfacht Administration und Betrieb
• vereinfacht die Netzelemente
• verwendet konventionelle IT-Lösungen

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Übung 2 Eine Service Architektur für Anwendungen

• Funktionale Module (CF) und Anwendungen (App.)
• Wiederverwendung von Modulen (z.B. AA)
• Universeller Datenbus
• Universeller Anwendungsbus
• leicht erweiterbar
• leicht zu integrieren
• leicht zu betreiben

App Application CF Common Function AA
Authentisierung und Autorisierung
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Übung 3 Integration von Legacy-Systemen mit
Hilfe von Gateways
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Technische Lösung Datenbus
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Technische Lösung Anwendungsbus
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Technische Lösung Systemintegration
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Welches sind die minimalen Anforderungen an ein
Netz?

• Dienste lassen sich als Software um das Netz
  herum bauen.
• Das Netz hat in erster Linie Transportfunktion.
• Die Transportfunktion ist intelligent und kann
  z.B. unterschiedliche Klassen von Diensten
  unterscheiden.
• Zur Zuordung von Diensten und Nutzern sind
  Authentisierung und Autorisierung erforderlich.
• Soll der Dienst etwas kosten, ausserdem
  Accounting.
• Proxies sind nützliche Helfer für die Optimierung
  von Verkehrsflüssen und für ein sicheres Konzept
  zur Autorisierung.

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Komponenten eines minimalen Netzes
Was sonst noch?

• Kennt Dienstklassen
• QoS
• multicast
• multisession
• programmierbar

• Für Verkehr und Last
• für Clients, Server, Peers

Core Network

• Servers
• Clients
• Peers
• Directories
• Libraries

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Die Zukunft der Netze

• Die Technik der Netze
• Künftige Anwendungen
• Technische Herausforderungen
• Ausblick

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Ausblick
Grosse Schatten werfen ihre Ereignisse weit
hinter sich. Heinz Erhard

• Mikroprozessoren im Lichtschalter und allen
  möglichen Geräten bringen eine Vielzahl neuer
  Kommunikationsquellen.
• Mit der Bereitstellung der Technologien ist nicht
  bereits alles getan. Ein Konzept für eine
  anwendungs-freundliche Architektur wäre
  wünschenswert.
• Die Entwicklung neuer Anwendungen bietet Chancen
  für mittelständische Unternehmen und Start-Ups.
• Die Entwicklung neue Konzepte für die Verknüpfung
  und Nutzung der Technologien erfolgt empirisch in
  Kooperation zwischen Industrie, Mittelstand und
  Hochschulen.

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
www.alcatel.com
Kontakt und weitere Informationen Dr. Stephan
Rupp s.rupp_at_alcatel.de Vortragsunterlagen
www.srupp.de