modem/modem_talk.tex

   1 \documentclass{beamer}
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  21
  22 \begin{document}
  23
  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}}
  27 \date{25. April 2006}
  28
  29 \AtBeginSection[]
  30 {
  31   \begin{frame}<beamer>
  32     \frametitle{"Uberblick}
  33     \tableofcontents[currentsection]
  34   \end{frame}
  35 }
  36
  37 \begin{frame}
  38   \titlepage
  39 \end{frame}
  40
  41 \begin{frame}
  42 \begin{center}
  43   \includegraphics[width=10cm]{internet-modem.eps}
  44 \end{center}
  45 \end{frame}
  46
  47 \begin{frame}
  48   \frametitle{"Uberblick}
  49   \tableofcontents%[pausesections]
  50 \end{frame}
  51
  52 \section{Das Modem}
  53
  54   \subsection{Motivation und Begriffserkl"arung}
  55
  56 \begin{frame}
  57   \frametitle{Das Modem}
  58   \framesubtitle{Motivation und Begriffserkl"arung}
  59   Motivation
  60   \begin{itemize}
  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
  65   \end{itemize}
  66   \pause
  67   $\Rightarrow$ Idee: Kommunikation der Computer "uber das Telefonnetz\\
  68   \vspace{0.5cm}
  69   \pause
  70   {\color{red} Problem:} Telefonnetz konzipiert zur "Ubertragung von Sprache\\
  71   \vspace{0.2cm}
  72   \pause
  73   {\color{green} L"osung:} Wandlung digitaler Information in T"one und zur"uck
  74   \begin{center}
  75   $\rightarrow$ {\bf Modem} $\leftarrow$
  76   \end{center}
  77 \end{frame}
  78
  79 \begin{frame}
  80   \frametitle{Das Modem}
  81   \framesubtitle{Motivation und Begriffserkl"arung}
  82   \begin{center}
  83   {\bf Modem} $\Rightarrow$ {\bf Mo}dulator/{\bf Dem}odulator
  84   \end{center}
  85   \begin{itemize}
  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
  88   \end{itemize}
  89   \vspace{0.15cm}
  90   \begin{center}
  91   \includegraphics[width=8cm]{modulation.eps}
  92   \end{center}
  93 \end{frame}
  94
  95   \subsection{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
  96
  97 \begin{frame}
  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
 101   \begin{columns}
 102   \column{9.0cm}
 103   \begin{itemize}
 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, $2.000 \, m^2$, $3 \, MW$
 106   \end{itemize}
 107   \column{4.0cm}
 108   \includegraphics[width=2.3cm]{sage.eps}
 109   \end{columns}
 110   \vspace{0.3cm}
 111   \begin{center}
 112   \includegraphics[height=2.7cm]{sage_computer.eps}
 113   \includegraphics[height=2.7cm]{sage_building.eps}
 114   \includegraphics[height=2.7cm]{sage_terminal.eps}
 115   \end{center}
 116 \end{frame}
 117
 118 \begin{frame}
 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
 122   \begin{columns}
 123   \column{8.0cm}
 124   \begin{itemize}
 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
 129           \begin{center}
 130           Terminals $\leftarrow$ Modem $\rightarrow$ Zentralrechner
 131           \end{center}
 132   \end{itemize}
 133   \column{4.0cm}
 134   \includegraphics[width=4.0cm]{sabre.eps}
 135   \end{columns}
 136 \end{frame}
 137
 138 \begin{frame}
 139   \frametitle{Das Modem}
 140   \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
 141   AT\&T - {\bf A}merican {\bf T}elephone \& {\bf T}elegraph Corporation
 142   \begin{columns}
 143   \column{8.0cm}
 144   \begin{itemize}
 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
 148           \begin{itemize}
 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\\
 156                   (4 Adern)
 157             \item 1962: {\bf 103A Data-Phone}:\\
 158                   vollduplex, FSK, 300 bps \\
 159                   (std. Telefonleitung)
 160           \end{itemize}
 161   \end{itemize}
 162   \column{4.0cm}
 163   \includegraphics[width=4cm]{bell_systems_dataphone.eps}
 164   \end{columns}
 165 \end{frame}
 166
 167 \begin{frame}
 168   \frametitle{Das Modem}
 169   \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
 170   Der Akustikkoppler und Ger"ate anderer Hersteller
 171   \begin{columns}
 172   \column{8.0cm}
 173   \begin{itemize}
 174     \item AT\&T Monopol $\Rightarrow$ Akustikkoppler\\
 175           \begin{itemize}
 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
 180           \end{itemize}
 181   \end{itemize}
 182   \column{4.0cm}
 183   \includegraphics[width=4cm]{akustikkoppler.eps}
 184   \end{columns}
 185   \begin{columns}
 186   \column{12.0cm}
 187   \begin{itemize}
 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
 193   \end{itemize}
 194   \end{columns}
 195 \end{frame}
 196
 197 \begin{frame}
 198   \frametitle{Das Modem}
 199   \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
 200   Das Smartmodem
 201   \begin{columns}
 202   \column{8.0cm}
 203   \begin{itemize}
 204     \item 1981: Hayes Communications\\
 205           \begin{itemize}
 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
 212           \end{itemize}
 213   \end{itemize}
 214   \column{4.0cm}
 215   \includegraphics[width=4.0cm]{hayesmodem.eps}
 216   \end{columns}
 217   \begin{columns}
 218   \column{12.0cm}
 219   \begin{itemize}
 220     \item $\Rightarrow$ Modem kann selbstst"andig w"ahlen bzw. abheben
 221     \item Hayes command set (AT-Befehlssatz) bis heute Basis computergesteuerter Modems
 222   \end{itemize}
 223   \end{columns}
 224 \end{frame}
 225
 226 \begin{frame}
 227   \frametitle{Das Modem}
 228   \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
 229   Zunahme der "Ubertragungsraten
 230   \begin{itemize}
 231     \item bis Mitte 80er:\\
 232           300 und 1200 bps, Akustikkoppler weicht dem Smartmodem
 233     \item Sp"ate 80er:\\
 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)
 240   \end{itemize}
 241 \end{frame}
 242
 243 \begin{frame}
 244   \frametitle{Das Modem}
 245   \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
 246   Zunahme der "Ubertragungsraten
 247   \begin{itemize}
 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 \\
 252           \begin{itemize}
 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)
 261           \end{itemize}
 262   \end{itemize}
 263 \end{frame}
 264
 265 \begin{frame}
 266   \frametitle{Das Modem}
 267   \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
 268   Deutsche Post - Modems in Deutschland
 269   \begin{itemize}
 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
 276   \end{itemize}
 277   \vspace{0.2cm}
 278   \begin{center}
 279   \includegraphics[height=3.7cm]{btx-modem.eps}
 280   \includegraphics[height=3.7cm]{btx-terminal.eps}
 281   \end{center}
 282 \end{frame}
 283
 284 \begin{frame}
 285   \frametitle{Das Modem}
 286   \framesubtitle{Geschichtliche Entwicklung des Modems}
 287   Standleitungsmodems (Anfang 1990)
 288   \begin{itemize}
 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)
 292           \begin{itemize}
 293             \item Daten"ubertragung "uber digitale Teilnehmeranschlussleitung
 294             \item hochfrequentes Signal $\Rightarrow$ starke D"ampfung $\Rightarrow$ Reichweite begrenzt (3 km)
 295           \end{itemize}
 296           \begin{center}
 297           \includegraphics[width=6.0cm]{dsl.eps}
 298           \end{center}
 299     \item Kabelmodem \\
 300           Daten"ubertragung "uber das TV-Kabelnetz
 301   \end{itemize}
 302 \end{frame}
 303
 304   \subsection{Modem-Varianten}
 305
 306 \begin{frame}
 307   \frametitle{Das Modem}
 308   \framesubtitle{Modem-Varianten}
 309   Man unterscheidet folgende Modemtypen:
 310   \begin{itemize}
 311     \item Telefonmodems\\
 312           Angepasst an die Besonderheiten des Telefonnetzes
 313           \begin{itemize}
 314             \item Akustikkoppler
 315             \item Smartmodem
 316             \item Faxmodem
 317             \item Voicemodem
 318             \item Soft/Winmodem
 319           \end{itemize}
 320     \item Standleitungsmodems \\
 321           Punkt-zu-Punkt-Verbindung zu fester Vermittlungsstelle
 322           \begin{itemize}
 323             \item xDSL-Modem
 324             \item Kabelnetz-Modem
 325           \end{itemize}
 326     \item Funkmodems \\
 327           selbes Prinzip: digitale Information $\rightarrow$ analoges Radiosignal
 328     \item Stromleitungsmodem \\
 329           Modulation von Datensignalen auf die Stromleitung
 330   \end{itemize}
 331 \end{frame}
 332
 333 \begin{frame}
 334   \frametitle{Das Modem}
 335   \framesubtitle{Modem-Varianten}
 336   Das Softmodem bzw. Winmodem
 337   \begin{itemize}
 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
 341 \pause
 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))
 345   \end{itemize}
 346 \end{frame}
 347
 348 \begin{frame}
 349   \frametitle{Das Modem}
 350   \framesubtitle{Modem-Varianten}
 351   Das Funkmodem
 352   \begin{columns}
 353   \column{8.0cm}
 354   \begin{itemize}
 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
 358   \end{itemize}
 359   \column{4.0cm}
 360   \includegraphics[width=4.0cm]{wlan.eps}
 361   \end{columns}
 362 \pause
 363   \vspace{0.3cm}
 364   Das Stromleitungsmodem
 365   \begin{columns}
 366   \column{12cm}
 367   \begin{itemize}
 368     \item Modulation digitaler Datensiganle auf die Stromleitung
 369     \item Beispiele:
 370           \begin{itemize}
 371             \item Rundsteuertechnik der Energieversorgungsunternehmen \\
 372                   (Umschaltung der Stromz"ahler auf Tag/Nacht)
 373             \item Babyfon, Homeplug (st"orungsanf"allig, abh"orbar)
 374           \end{itemize}
 375   \end{itemize}
 376   \end{columns}
 377 \end{frame}
 378
 379   \subsection{Bauformen und Anschluss am PC}
 380
 381 \begin{frame}
 382   \frametitle{Das Modem}
 383   \framesubtitle{Bauformen und Anschluss am PC}
 384   Unterschiedliche Bauformen und Schnittstellen zum Computer
 385   \begin{columns}
 386   \column{7.0cm}
 387   \begin{itemize}
 388 \pause
 389     \item Externe Modems
 390           \begin{itemize}
 391 \pause
 392             \item Smart/Fax/Voicemodem: \\
 393                   RS232 (serielle Schnittstelle), USB
 394 \pause
 395             \item xDSL/Kabel: Ethernet, USB
 396           \end{itemize}
 397 \pause
 398     \item Steckkartenmodem\\
 399           PCI, ISA, PCMCIA, propriet"are Sockel
 400 \pause
 401     \item Onboard Modem
 402   \end{itemize}
 403   \column{5.0cm}
 404   \only<1-2>{
 405     \includegraphics[height=5.0cm]{blankv.eps}
 406   }
 407   \only<3>{
 408     \includegraphics[height=5.0cm]{smartmodem.eps}
 409   }
 410   \only<4>{
 411     \includegraphics[height=5.0cm]{dslmodem.eps}
 412   }
 413   \only<5>{
 414     \includegraphics[height=2.5cm]{isamodem.eps}
 415     \includegraphics[height=2.5cm]{pcimodem.eps}
 416   }
 417   \only<6>{
 418     \includegraphics[height=5.0cm]{blankv.eps}
 419   }
 420   \end{columns}
 421 \end{frame}
 422
 423   \subsection{Aufbau und Funktionsweise}
 424
 425 \begin{frame}
 426   \frametitle{Das Modem}
 427   \framesubtitle{Aufbau und Funktionsweise}
 428   Aufgaben des Modems
 429   \begin{itemize}
 430     \item
 431   \end{itemize}
 432 \end{frame}
 433
 434   \subsection{Anschaffungskriterien}
 435
 436 \section{Das Internet}
 437
 438   \subsection{Begriffserkl"arung}
 439
 440   \subsection{Entstehung des Internets}
 441
 442   \subsection{Aufbau und Struktur}
 443
 444   \subsection{Internetprotokolle}
 445
 446   \subsection{Wichtige Dienste im Internet}
 447
 448   \subsection{Gefahren im Internet}
 449
 450 \end{document}