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19 \graphicspath{{./img}}
24 \title{Das Modem - die Schnittstelle ins Internet}
25 \subtitle{Vom kalten Krieg bis zum Internet}
26 \author[M. Lenk]{Melanie Lenk \\ \texttt{mali@malinet.org}}
32 \frametitle{"Uberblick}
33 \tableofcontents[currentsection]
43 \includegraphics[width=10cm]{internet-modem.eps}
48 \frametitle{"Uberblick}
49 \tableofcontents%[pausesections]
54 \subsection{Motivation und Begriffserkl"arung}
57 \frametitle{Das Modem}
58 \framesubtitle{Motivation und Begriffserkl"arung}
61 \item Notwendigkeit des {\bf schnellen} Informationsaustauschs
62 \item Verarbeitung {\bf gro"ser} Datenmengen \\
63 $\Rightarrow$ Daten"ubertragung zwischen (zwei) Computern
64 \item Telefonnetz (Ursprung 1880) weit verbreitet
67 $\Rightarrow$ Idee: Kommunikation der Computer "uber das Telefonnetz\\
70 {\color{red} Problem:} Telefonnetz konzipiert zur "Ubertragung von Sprache\\
73 {\color{green} L"osung:} Wandlung digitaler Information in T"one und zur"uck
75 $\rightarrow$ {\bf Modem} $\leftarrow$
80 \frametitle{Das Modem}
81 \framesubtitle{Motivation und Begriffserkl"arung}
83 {\bf Modem} $\Rightarrow$ {\bf Mo}dulator/{\bf Dem}odulator
86 \item Modulator: Modulation eines analogen Tr"agersignals zur Kodierung digitaler Information
87 \item Demodulator: Dekodierung der digitalen Information durch Demodulation des analogen modulierten Tr"agersignals
91 \includegraphics[width=8cm]{modulation.eps}
95 \subsection{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
98 \frametitle{Das Modem}
99 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
100 1950: {\bf SAGE} - {\bf S}emi {\bf A}utomatic {\bf G}round {\bf E}nvironment
104 \item Automatisches Kontrollsystem zum Aufsp"uren/Verfolgen und Abfangen gegnerischer Bomber
105 \item 1958: IBM AN/FSQ-7 (Whirlwind II) R"ohrenrechner, $55.000$ Elektronenr"ohren, Ferrit-Kernspeicher, 275 Tonnen, $2.000 \, m^2$, $3 \, MW$
108 \includegraphics[width=2.3cm]{sage.eps}
112 \includegraphics[height=2.7cm]{sage_computer.eps}
113 \includegraphics[height=2.7cm]{sage_building.eps}
114 \includegraphics[height=2.7cm]{sage_terminal.eps}
119 \frametitle{Das Modem}
120 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
121 1950: {\bf SAGE} - {\bf S}emi {\bf A}utomatic {\bf G}round {\bf E}nvironment
125 \item Zeitpunkt der Einsetzbarkeit: Bedrohung durch sowjetische Bomber ersetzt durch sowjetische Raketen\\
126 $\Rightarrow$ SAGE g"anzlich ungeeignet
127 \item wesentlicher {\color{red} Einfluss} auf {\color{red} Entwicklung} von Computersystemen, Echtzeitverarbeitung von Informationen und der {\color{red} Vernetzung durch Modems}
128 \item 1957: IBM / American Airlines mini-SAGE, zentralisierter Vertrieb von Flugtickets
130 Terminals $\leftarrow$ Modem $\rightarrow$ Zentralrechner
134 \includegraphics[width=4.0cm]{sabre.eps}
139 \frametitle{Das Modem}
140 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
141 AT\&T - {\bf A}merican {\bf T}elephone \& {\bf T}elegraph Corporation
145 \item nordamerikanischer Telekommunikationskonzern
146 \item Monopolstellung in USA und Kanada
147 \item Nur AT\&T Ger"ate durften elektrisch mit dem Netzwerk verbunden werden
149 \item 1958: 2 {\bf digital subset} Ger"ate
150 \item 1960: {\bf 202 Data-Phone}:\\
151 halbduplex, asynchron
152 \item 1962: {\bf 201A/B Data-Phone}:\\
153 halbduplex, synchron, PSK, 2000 bps \\
154 (std. Telefonleitung) / \\
155 vollduplex, synchron, PSK, 2400 bps\\
157 \item 1962: {\bf 103A Data-Phone}:\\
158 vollduplex, FSK, 300 bps \\
159 (std. Telefonleitung)
163 \includegraphics[width=4cm]{bell_systems_dataphone.eps}
168 \frametitle{Das Modem}
169 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
170 Der Akustikkoppler und Ger"ate anderer Hersteller
174 \item AT\&T Monopol $\Rightarrow$ Akustikkoppler\\
176 \item Kopplung elektrischer Signale durch akustische Signale
177 \item Lautsprecher am Mikrofon des Telefonh"orers
178 \item Mikrofon am Lautsprecher des Telefonh"orers
179 \item $\Rightarrow$ "Ubertragung von Signalen in beiden Richtungen
183 \includegraphics[width=4cm]{akustikkoppler.eps}
188 \item 1968: Gerichtsurteil, Erlaubnis f"ur nicht-AT\&T Ger"ate\\
189 (komplexe/teure Tests) \\
190 $\Rightarrow$ Akustikkoppler bis 1980 weit verbreitet
191 \item 1972: {\em Vadic VA3400}\\
192 vollduplex, 1200 bps, std. Telefonleitung
198 \frametitle{Das Modem}
199 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
204 \item 1981: Hayes Communications\\
206 \item Std. Modemchip + Befehls-Controller
207 \item Modem im {\bf data} oder {\bf command} mode
208 \item {\bf data mode}:\\
209 Daten werden zum Modem der Gegenstelle gesendet
210 \item {\bf command mode}:\\
211 Daten werden als Befehle (AT-Befehlssatz) interpretiert und ausgef"uhrt
215 \includegraphics[width=4.0cm]{hayesmodem.eps}
220 \item $\Rightarrow$ Modem kann selbstst"andig w"ahlen bzw. abheben
221 \item Hayes command set (AT-Befehlssatz) bis heute Basis computergesteuerter Modems
227 \frametitle{Das Modem}
228 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
229 Zunahme der "Ubertragungsraten
231 \item bis Mitte 80er:\\
232 300 und 1200 bps, Akustikkoppler weicht dem Smartmodem
234 2400 bps, Modems unterst"utzen alle Standards
235 \item {\bf Minitel}: Franz"osischer Vidiotext Online Service \\
236 hohe/niedrige Geschwindigkeit f"ur Empfang/Versand von Daten
237 \item 1984: {\bf Trailblazer Modems} bis zu 19.000 bps \\
238 Dynamische Geschwindigkeit f"ur Empfang/Versand \\
239 (Aushandlung durch einen extra Kanal je nach Bedarf)
244 \frametitle{Das Modem}
245 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
246 Zunahme der "Ubertragungsraten
248 \item Ende 80er: 9600 bps v.32 Standard ({\bf Echounterdr"uckung})
249 \item 1994: 28.800 bps v.34 Standard \\
250 Modemchip ersetzt durch \dq flexiblere\dq{} DSP und Microcontroller L"osungen (Kompatibilit"at zu anderen Standards)
251 \item 1996: 56k v.90 Standard \\
253 \item Einf"uhrung des digitalen Telefonnetzes seit 1990 \\
254 $\Rightarrow$ 16 bit Sprachsample, Samplingrate 4 kHz \\
255 $\Rightarrow$ Datendurchsatz von 64 kbps
256 \item Ein Bit Kommando pro Byte \\
257 $\Rightarrow$ realer Datendurchsatz von 56 kbps
258 \item digitale Leitung $\Rightarrow$ AD/DA-Wandlung wenig sinnvoll \\
259 $\Rightarrow$ v.91 Standard, vollst"andig digital \\
260 (Entwicklung ausgestorben auf Grund von ADSL und Kabelmodems)
266 \frametitle{Das Modem}
267 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
268 Deutsche Post - Modems in Deutschland
270 \item 1983: BTX, Bildschirmtext
271 \item Bis Mitte 1980 nur posteigene Modems erlaubt
272 \item Modem als Netzabschluss \\
273 $\Rightarrow$ Hoheitsbereich der staatlichen Deutschen Bundespost
274 \item Zunahme privater Modems (schneller, billiger) \\
275 $\Rightarrow$ Modem-Monopol nicht l"anger aufrechterhaltbar
279 \includegraphics[height=3.7cm]{btx-modem.eps}
280 \includegraphics[height=3.7cm]{btx-terminal.eps}
285 \frametitle{Das Modem}
286 \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
287 Standleitungsmodems (Anfang 1990)
289 \item x{\bf DSL}-Modem: {\bf D}igital {\bf S}ubscriber {\bf L}ine\\
290 {\bf NTBBA}: {\bf N}etwork {\bf T}ermination {\bf B}road{\bf b}and {\bf A}ccess\\
291 (Netzabschluss f"ur Breitbandzugang)
293 \item Daten"ubertragung "uber digitale Teilnehmeranschlussleitung
294 \item hochfrequentes Signal $\Rightarrow$ starke D"ampfung $\Rightarrow$ Reichweite begrenzt (3 km)
297 \includegraphics[width=6.0cm]{dsl.eps}
300 Daten"ubertragung "uber das TV-Kabelnetz
304 \subsection{Modem-Varianten}
307 \frametitle{Das Modem}
308 \framesubtitle{Modem-Varianten}
309 Man unterscheidet folgende Modemtypen:
311 \item Telefonmodems\\
312 Angepasst an die Besonderheiten des Telefonnetzes
320 \item Standleitungsmodems \\
321 Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu fester Vermittlungsstelle
324 \item Kabelnetz-Modem
327 selbes Prinzip: digitale Information $\rightarrow$ analoges Radiosignal
328 \item Stromleitungsmodem \\
329 Modulation von Datensignalen auf die Stromleitung
334 \frametitle{Das Modem}
335 \framesubtitle{Modem-Varianten}
336 Das Softmodem bzw. Winmodem
338 \item Modem mit stark abgespeckter/reduzierter Hardware
339 \item Fehlende Hardwarefunktionalit"at auf Software ausgelagert
340 \item Onboard Soundhardware ersetzt analoge Koponente des Modems
342 \item $\Rightarrow$ {\color{blue} billiger als herk"ommliche Modems}
343 \item $\Rightarrow$ {\color{red} h"ohere CPU Auslastung f"ur nichttriviale Tonerzeugung} (z.B. schlecht f"ur Onlinegaming)
344 \item $\Rightarrow$ {\color{red} stark abh"angig vom Treiber} (Betriebssystem(version))
349 \frametitle{Das Modem}
350 \framesubtitle{Modem-Varianten}
355 \item Funkmodems notwendig f"ur digitale Daten"ubertragung durch die Luft
356 \item Modulation digitaler Signale auf analoges Radiosignal
357 \item Beispiele: WiFi Standard (IEEE 802.11, WLAN), Mobilfunk (GSM), GPS, DVB-S/T
360 \includegraphics[width=4.0cm]{wlan.eps}
364 Das Stromleitungsmodem
368 \item Modulation digitaler Datensiganle auf die Stromleitung
371 \item Rundsteuertechnik der Energieversorgungsunternehmen \\
372 (Umschaltung der Stromz"ahler auf Tag/Nacht)
373 \item Babyfon, Homeplug (st"orungsanf"allig, abh"orbar)
379 \subsection{Bauformen und Anschluss am PC}
382 \frametitle{Das Modem}
383 \framesubtitle{Bauformen und Anschluss am PC}
384 Unterschiedliche Bauformen und Schnittstellen zum Computer
392 \item Smart/Fax/Voicemodem: \\
393 RS232 (serielle Schnittstelle), USB
395 \item xDSL/Kabel: Ethernet, USB
398 \item Steckkartenmodem\\
399 PCI, ISA, PCMCIA, propriet"are Sockel
405 \includegraphics[height=5.0cm]{blankv.eps}
408 \includegraphics[height=5.0cm]{smartmodem.eps}
411 \includegraphics[height=5.0cm]{dslmodem.eps}
414 \includegraphics[height=2.5cm]{isamodem.eps}
415 \includegraphics[height=2.5cm]{pcimodem.eps}
418 \includegraphics[height=5.0cm]{blankv.eps}
423 \subsection{Aufbau und Funktionsweise}
426 \frametitle{Das Modem}
427 \framesubtitle{Aufbau und Funktionsweise}
434 \subsection{Anschaffungskriterien}
436 \section{Das Internet}
438 \subsection{Begriffserkl"arung}
440 \subsection{Entstehung des Internets}
442 \subsection{Aufbau und Struktur}
444 \subsection{Internetprotokolle}
446 \subsection{Wichtige Dienste im Internet}
448 \subsection{Gefahren im Internet}