Telefonnetz

Unter einem Telefonnetz (Fernsprechnetz) versteht man ein Telekommunikationsnetz, das für die Abwicklung von Telefongesprächen (Telefonie) konstruiert ist. Synonyme internationale Bezeichnungen sind Plain Old Telephone Service (POTS) für den Fernsprechdienst und Public Switched Telephone Network (PSTN) für das vermittelte Telefonnetz. Mittlerweile ist dieser Ausdruck jedoch veraltet, da über das in Europa vorherrschende ISDN-Netz neben der Telefonie auch noch andere Dienste (zum Beispiel Fax, Datenfernübertragung) abgewickelt werden und es deshalb kein reines Telefonnetz mehr gibt. Um diesen Aspekt zu betonen, wird auch oft der Ausdruck GSTN, General Switched Telephone Network, verwendet. Unter GSTN wird dann nicht nur das öffentliche Telefonnetz verstanden, sondern auch alle anderen Netze, die Vermittlungstechnik nutzen, also Netze auf der technischen Basis von ATM, ISDN, Funknetzen und private Telefonnetze.

Das Telefonnetz stellt sowohl festgeschaltete Verbindungen zur Verfügung (Standleitung), als auch vermittelte Verbindungen (Wählverbindungen).

Geschichtlicher Ablauf

Am Beginn der Entwicklung des Telefonnetzes im Jahr 1877 standen Leitungen, durch die jeweils zwei Telefonapparate direkt miteinander verbunden waren. Es gab keine Möglichkeit, andere Teilnehmer zu erreichen.

Ab 1881 entstanden Telefonzentralen, in denen verschiedene Teilnehmer durch manuelles Umstecken miteinander verbunden werden konnten. Die Vermittlung lief über Personen ("dem Fräulein vom Amt"), denen der Anrufer den gewünschten Teilnehmer nannte.

1892 wurde eine selbstständige Vermittlungsstelle erfunden, die ab 1908 in den Ortsnetzen und ab 1923 in den Fernvermittlungsstellen eingesetzt wurde.

Das bis etwa 1990 vorherrschende Telefonnetz bestand aus einzelnen Leitungen, die analoge Tonsignale übertragen konnten. Die Bandbreite war dabei auf den Frequenzbereich von 300 bis 3400 Hertz begrenzt. Außer den Sprachsignalen werden noch Signale wie das Rufsignal (Klingeln), Hörtöne (Freiton, Besetzt, siehe auch: akustische Telefonsignale) und Tarifeinheiten (für die Gebührenanzeige) zum Teilnehmerapparat übertragen. Die Ortsvermittlungsstellen versorgen die angeschlossenen Geräte mit einer Gleichspannung von etwa 60 Volt, allerdings nur, wenn der Hörer ausgehängt ist. Diese Versorgung wird als Speisung bezeichnet.

Seit etwa 1980 wurde das analoge Fernsprechnetz (AFeN) für analoge Schmalbandanschlüsse (analoge Fernsprechanschlüsse) (siehe auch Schmalbandkommunikation) zu einem digitalen diensteintegrierenden Universalnetz (ISDN) ausgebaut, über das nicht nur der Telefondienst abgewickelt wird, sondern eine Vielzahl von weiteren digitalen Diensten. Seitdem ist der Ausdruck "Telefonnetz" veraltet. Auch Mobilfunk und Internet nutzen das ISDN.

Siehe auch: Geschichte des Telefonnetzes

Aktueller Stand

Dieses diensteintegrierende Universalnetz stellt nicht nur Teilnehmeranschlüsse für Schmalbanddienste wie Fernsprechen mit 64 kbit/s zur Verfügung, sondern auch Anschlüsse bis 154 Mbit/s. Vermittelte Anschlüsse haben im europäischen Bereich in der Regel eine Bitrate von 64 Kbit/s oder ein ganzzahliges Vielfaches davon (Videokonferenz).

Mit den vermittlungstechnischen Leistungsmerkmalen stellt ein modernes Telefonnetz zahlreiche Dienste für den Endkunden zur Verfügung.

Bei analogen Telefonen werden nur Frequenzen von ca. 300 Hz bis 3,4 kHz übertragen (Bandbreite also 3,1 kHz). Die Grundfrequenz der Sprache bei Menschen beträgt aber beim Mann ca. 100 Hz und bei der Frau ca. 200 Hz. Dass der Gesprächspartner am Telefon trotzdem erkennt, ob er mit einem Mann oder einer Frau spricht, liegt an den Obertönen der Sprache. Diese höheren Frequenzen werden am Telefon übertragen und das menschliche Gehirn rekonstruiert aus den Obertönen die Grundfrequenz. Diesen Effekt nennt man virtuelle Tonhöhe.

Im Teilnehmeranschlussbereich des ISDN wird seit der Einführung der DSL-Dienste auf der Kupferdoppelader eine wesentlich höhere Bandbreite als 3,1 KHz benutzt: Während in Deutschland bisher mit ADSL und SDSL der Frequenzbereich bis etwa 1 MHz benutzt wird, wird in einigen anderen Ländern mit VDSL bereits der Frequenzbereich bis 30 MHz benutzt.

Hier zeichnet sich damit der nächste Entwicklungsschritt des Telefonnetzes ab: Während im ISDN noch vorwiegend Dialogdienste abgewickelt werden, die beiden Teilnehmern dieselbe Bitrate zur Verfügung stellen, können mit den asymmetrischen Bitraten der DSL-Techniken künftig auch Verteildienste (Broadcasting) wie Rundfunk, Fernsehen oder Video on Demand integriert werden.

Struktur

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Vermittlungsstellen

Den Kern des Telefonfestnetzes stellen Vermittlungsanlagen dar. Je nach Aufgabe gibt es unterschiedliche Typen von Vermittlungsanlagen:

Ortsvermittlungsstelle, (OVST, VE:O)
Verwaltet die Teilnehmeranschlussleitungen und vermittelt die abgehenden und ankommenden Gespräche zu den Teilnehmern. Hier sind auch die Daten eines Teilnehmers abgelegt, wie zum Beispiel Art des Anschlusses (analog, ISDN, DSL) und vom Kunden gebuchte Services. Ebenso werden hier Gesprächsdaten zur Gebührenabrechnung gesammelt. Befindet sich der Gesprächspartner nicht im Einflussbereich der Ortsvermittlungsstelle, so wird das Gespräch weitervermittelt über eine Fernvermittlungsstelle. Ortsvermittlungsstellen sind oft sternförmig an Fernvermittlungsstellen angeschlossen.

Fernvermittlungsstelle, (FVST, VE:F)
Sucht einen freien Sprachkanal vom anrufenden Teilnehmer zum angerufenen Teilnehmer und wieder zurück. Haupt-Hilfsmittel sind Routingtabellen, die beinhalten, über welche Wege eine gewünschte Rufnummer erreicht werden kann. Fernvermittlungsstellen sind in einem Netz oft stark vermascht miteinander verbunden.

Vermittlungsstelle mit Netzübergangsfunktion (VE:N)
Befindet sich der angerufene Teilnehmer nicht im Telefonnetz der eigenen Gesellschaft, so wird das Gespräch über eine Vermittlungsstelle mit Netzübergangsfunktion weitergeleitet. Deren Aufgabe ist es, die Gesprächsinformationen so zu normieren, dass sie vom anderen Netz verstanden wird. Weiterhin sammelt diese Vermittlungsstelle Gesprächsdaten zur Abrechnung zwischen den Netzbetreibern. Netzübergänge sind oft Bestandteil von Fernvermittlungsstellen.

Auslandsvermittlungsstelle (VE:A)
Da in unterschiedlichen Ländern unterschiedliche Normen für das Telefonnetz gelten, müssen hier die Gesprächsinformationen auf die jeweilige Norm des Ziellandes umgesetzt werden. Ebenso müssen die Gespräche an eine Vielzahl von Übertragungsmedien angepasst werden können (Glasfaser-Verbindungen, Breitband-Kupferkabel, Satellit usw.).
Da nicht alle Telefongesellschaften Direktverbindungen zum Rest der Welt aufbauen können, haben Auslandsvermittlungsstellen oft auch "Relay-Funktion". Das heißt, sie vermitteln nicht nur Gespräche des eigenen Telefonnetzes, sondern werden auch von anderen Telefongesellschaften genutzt. Telefongesellschaften, die anderen ihr Auslandsnetz zur Verfügung stellen, nennt man auch "Auslands-Carrier".

Netze

Ein Telefonnetz ist in der Regel in verschiedene Unternetze unterteilt, die jeweils unterschiedliche Funktion haben.

Sprachnetz
Dieses Teilnetz wird im Wesentlichen von den Vermittlungsstellen gebildet. Aufgabe ist es, die Sprachkanäle zwischen den Teilnehmern zu schalten und zu verwalten.

Signalisierungsnetz
Solange sich nur analoge Vermittlungsstellen im Telefonnetz befanden, mussten alle Informationen, die zum Rufaufbau und -abbau nötig waren, in den Sprachkanälen mit übertragen werden (gewählte Kennzahl, Teilnehmer hat abgehoben/aufgelegt, Rufton anlegen usw.). Seit der Einführung digitaler Vermittlungsstellen wurden Sprachübertragung und die Übertragung von Signalisierungsinformationen getrennt. Über das Signalisierungsnetz wird der Rufaufbau und -abbau gesteuert. Das heißt, es wird die gewählte Rufnummer übertragen und die Vermittlungsstelle des gewünschten Teilnehmers gefunden, alle Teilnehmeraktionen werden hierüber übertragen (Hörer abnehmen, wählen, auflegen, Klingelton anlegen usw.), auch der Aufbau und Abbau der Sprachkanäle wird hierüber koordiniert.
Alle Anlagen des Telefonnetzes sind über das Signalisierungsnetz miteinander verbunden. Kernpunkt dieses Netzes sind Signalling Transfer Points (STP), die das Zeichengabesystem Nr. 7 als Signalisierungsprotokoll benutzen.

Datennetz
Über Datennetze werden Dienste wie Internet, E-Mail usw. abgewickelt. Wünscht ein Teilnehmer eine Datenverbindung (z.B. über DSL) wird dies bereits in den Ortsvermittlungsstellen erkannt und von dort eine entsprechende Verbindung zum Einwahlknoten ins Internet geschaltet.

Siehe auch

Weblinks

Technische Beschreibung der Analogen Wählanschlüsse am Telefonnetz/ISDN der Deutschen Telekom (PDF)

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