Zentralstation


Zentralstation
Datenübertragung mit Parallelmodem
Parallelmodem offen, Typ D20P-A02 (01/1978)
Parallelmodem geschlossen
Parallelmodem in Ruhe, Telefon FeTap 612-2a (6.79) [1]
Parallelmodem in Betrieb

Ein Modem für Parallelübertragung oder Parallelmodem ist ein Datenübertragungsgerät. Es bietet eine einfache Möglichkeit, mit geringem technischen Aufwand Daten über das Telefonnetz an einen Zentralrechner zu übertragen. Diese Geräte waren bis ca. 1990 häufig im Einsatz.

Parallelmodems erlauben eine maximale Übertragungsgeschwindigkeit von 40 Zeichen pro Sekunde; der Standard ist 20 Zeichen/s. Aktuelle serielle Modems nach V.90 haben eine Datenübertragungsrate von 56.000 Bit/s; ein heutiger VDSL2-Anschluss kann theoretisch 200 Mbit/s erreichen.

Apotheken und Buchhändler waren oft Benutzer dieser Technik; Apothekermodem war eine umgangssprachliche Bezeichnung von Parallelmodems.[2] Das Zentralamt für Zulassungen im Fernmeldewesen (ZZF) erteilte seinerzeit privaten Modems keine Betriebserlaubnis, diese Geräte mussten von der Deutschen Bundespost gemietet werden. Im Jahr 1990 betrug die monatliche Miete mit enthaltener Instandsetzungspauschale für ein Parallelmodem 27,99 DM, ein serielles Modem mit einer Datenübertragungsrate von 4800 bit/s kostete damals monatlich 62,02 DM. [3]

Ein typisches Endgerät der damaligen Zeit waren Kleinlochkartenleser. Die vorgesehenen Anwendungen sind Datensammelsysteme (Zentralstation), die von vielen Nutzern (Außenstationen) angewählt werden und eine sehr geringe Datenmenge übertragen. In Deutschland wird diese Technik seit mindestens 1969 [4] eingesetzt. Noch heute (2006) gibt es sie innerhalb der Wasserwirtschaft in Süddeutschland; es werden damit unter anderem Pegeländerungen von Flüssen oder Talsperren übermittelt. [5] [6] Eine Datenübertragung mittels Parallelmodem wurde von der Deutschen Bundespost zu 95 % aller Verbindungen als fehlerfrei garantiert, bei seriellen analogen Modems gab (und gibt) es nur eine Bitfehlerrate.

Inhaltsverzeichnis

Normung

Das Prinzip der Datenübertragung wurde von der ITU-T in zwei Empfehlungen beschrieben: V.19 [7] und V.20 [8]. Die Empfehlung V.20 ist technisch überholt und wurde gelöscht, hier werden hauptsächlich Modems entsprechend dieser Bauart beschrieben.

Übertragungsprinzip

Bei Parallelmodems übergibt die Datenendeinrichtung ein Zeichen komplett oder zur Hälfte an das Übertragungsgerät. Bei seriellen Modems werden die Zeichen bitweise nacheinander übergeben.

Das Übertragungsprinzip beruht darauf, dass mehrere feste Frequenzen gleichzeitig gesendet werden und sich überlagern. Die Dauer einer Frequenzkombination oder der Ruhelage ist minimal 25 Millisekunden.

Aus Frequenzgruppen mit vier Frequenzen wird jeweils eine gesendet. Die Ruhelage zur Zeichentrennung ist in der V.19 das Fehlen eines Signales, in der V.20 das Senden der jeweils höchsten Frequenz.

Sendedaten

ITU-T Empfehlung V.19

Die V.19 benutzt die Frequenzgruppen einer MFV-Wahl. Durch Kombination sind nur 16 Zeichen darstellbar, was aber für den vorgesehenen Anwendungszweck (Übertragung von Ziffern) ausreichend ist.

Kanalnummer 1 2 3 4
Gruppe A 697 Hz 770 Hz 852 Hz 941 Hz
Gruppe B 1209 Hz 1336 Hz 1477 Hz 1633 Hz

ITU-T Empfehlung V.20

V.20-Modems arbeiten ähnlich, allerdings mit anderen Frequenzen. Eine Erweiterungsmöglichkeit für eine dritte Frequenzgruppe (B) ist vorhanden.

Kanalnummer 1 2 3 4
Gruppe A 920 Hz 1000 Hz 1080 Hz 1160 Hz
Gruppe B 1320 Hz 1400 Hz 1480 Hz 1560 Hz
Gruppe C 1720 Hz 1800 Hz 1880 Hz 1960 Hz

Zeichenvorrat

  • 15 verschiedene Zeichen mit 20 Zeichen/sek
Es werden nur die Frequenzgruppen A und C genutzt. Zeichentrennung ist die Ruhelage.
  • 63 verschiedene Zeichen mit 20 Zeichen/sek
Alle drei Frequenzgruppen werden genutzt. Zeichentrennung ist die Ruhelage.
  • 16 verschiedene Zeichen mit 40 Zeichen/sek
Die Frequenzgruppe B wechselt bei jedem neuen Zeichen zwischen B2 und B3. Ohne Ruhelage werden die Zeichen nacheinander gesendet, das scheinbare Taktsignal auf B ermöglicht eine Trennung.
  • 256 verschiedene Zeichen mit 20 Zeichen/sek
Ähnlich wie vorher, nur wird jeweils ein halbes Zeichen übertragen. Die Frequenz B3 zeigt die erste Hälfte, B2 die zweite Hälfte des zu übertragenen Zeichens an.

Empfangsdaten

Parallelmodems arbeiten prinzipiell simplex. Eine Datenübertragung als Antwort war ursprünglich nicht vorgesehen, andere Möglichkeiten sind aber vorhanden.

Die Rückmeldung über die empfangenen Daten (Gut/Schlecht-Meldung) kann über einen Ton von 420 Hz erfolgen; die maximale Übertragungsrate beträgt 5 Bit/s. Dies ist eine einfache Amplitudenmodulation (AM): Ton ein oder aus. Ein frequenzmodulierter (FM) Rückkanal mit 75 Bit/s wurde genormt, kam aber kaum zum Einsatz. Der Ton des AM-Rückkanals überschneidet sich mit Signalisierungsfrequenzen aus Telefonanlagen (siehe Ruf- und Signalmaschine); es kam oft zu Fehlinterpretationen bis hin zum Verbindungsabbau. Einfache Parallelmodems hatten einen eingebauten Lautsprecher zur Wiedergabe der Rückmeldungen.

Schnittstellen zur Datenendeinrichtung

Außenstation V.19

Ein Modem mit einer Schnittstelle wird nicht beschrieben.

Ab 1980 gab es spezielle Telefone, die als „Modem“ bezeichnet werden könnten: Sie hatten wahlweise eine Wählscheibe oder einen Tastenwahlblock zum Verbindungsaufbau und links daneben einen zweiten Tastenblock zur manuellen Eingabe der zu übertragenden Daten. Diese Telefone hatten die Bezeichnung FeTAp 7855; der Hersteller war die Firma Hagenuk[9].

Geräte dieser Art erhielten damals zum Beispiel Sammelbesteller im Versandhandel.

Außenstation V.20

Ungenaue oder fehlende Schnittstellenbezeichnung:
oben: Parallelmodem D20P-A03
unten: Serielles Modem mit V.24 AWD (Verbindungsaufbau) und V.24 Modem (Datenübertragung)

Die Schnittstellen zwischen Endeinrichtung und Übertragungseinrichtung sind in der ITU-T-Empfehlung V.24 (deutsche Variante: DIN 66020-1) beschrieben. Die elektrischen Parameter sind allerdings nicht die der oft verwendeten V.28, sondern allgemein einfache Kontakte mit Hin- und Rückleitung (ITU-T V.31).

Durch die geringe Übertragungsgeschwindigkeit wurden oft normale Relais zur Steuerung eingesetzt.

Die 25pol. Steckverbindung ist die gleiche wie bei seriellen Modems (ISO 2110). Da jede Schnittstelle durch Hin- und Rückleiter zwei Kontakte benötigt, ist die Anschlussbelegung unterschiedlich zu anderen Modems. Eine Verwechselung mit Modems der Zentralstation oder serieller Technik ist möglich.

Die in der ersten Spalte dieser Tabellen stehenden Abkürzungen werden umgangssprachlich benutzt.

  ITU DIN Stift Hinleiter Stift Rückleiter Beschreibung nach DIN 66020-1 Hinweise
Sendedaten und gemeinsamer Rückleiter einer Außenstation
GND 102 E2 7 Betriebserde
TXD 103 A1 D1 3 Sendedaten Frequenzgruppe A
103 A2 4
103 A3 5
103 B1 6 Frequenzgruppe BAnm. 1
103 B2 7
103 B3 8
103 C1 9 Frequenzgruppe C
103 C2 10
103 C3 11
Hilfskanal- oder Rückkanal-Empfangsdaten einer Außenstation
SRCV 119 AM HD2 AM 20 21 Hilfskanal-Empfangsdaten Leitungssignal AM, 5 B/sekAnm. 2
119 FM HD2 FM 2 12 Leitungssignal FM, 75 B/sek
Schnittstellen zur Steuerung einer Außenstation
108/1 S1.1 24 25 Übertragungsleitung anschalten Anm.3
DTR 108/2 S1.2 DEE betriebsbereit
RTS 105 S2 16 17 Sendeteil einschalten Nur Sender oder Empfänger aktivieren, bedingt durch minimale Stromversorgung
129 HS3 18 19 Hilfskanal-Empfänger einschalten
Meldeleitungen einer Außenstation
DSR 107 M1 22 23 Betriebsbereitschaft Aktiv, wenn Modem an Leitung
RNG 125 M3 14 15 Ankommender Ruf Aktiv während der Rufspannung
SDCD 122 HM5 20 21 Hilfskanal-Empfangssignalerkennung Nur für FM-Betrieb Anm. 2
Anmerkung 1: Die Benutzung der Frequenzgruppe B ist optional.
Anmerkung 2: Die gleichzeitige Benutzung eines amplitudenmodulierten und frequenzmodulierten Rückkanals ist nicht vorgesehen. Deshalb überschneidet sich die Anschlussbelegung.
Anmerkung 3: Es gibt zwei Möglichkeiten, eine Datenübertragung zu beginnen:
  • 108/1: Die DEE ist im Wartezustand und startet bei einem ankommenden Ruf die Datenübertragung durch Einschalten dieser Schnittstelle. Das Übertragungsgerät belegt daraufhin sofort die Leitung.
  • 108/2: Die DEE ist betriebsbereit, das Übertragungsgerät wartet auf Aktivierung. Ein ankommender Ruf, das manuelle Drücken des Benutzers der Datentaste des Telefons oder die Schnittstellenleitung 204 (M24) einer AWD nach V.25 schaltet das Übertragungsgerät an die Leitung.

Zentralstationen

Datenübertragung nach V.20 gab es in Deutschland mindestens seit 1969; eine Zentralstation nach V.19 wurde 1978 eingeführt. [10] Die Zentralstationen beider Normen haben die gleiche Schnittstelle:

  • die Steckverbindung ist 25-polig (nach ISO 2110)
  • elektrische Werte sind in der ITU-T V.28 beschrieben
  • die Funktion entspricht Schnittstellen der ITU-T V.24
  • es besteht die gleiche Verwechselungsgefahr wie bei einer Außenstation

Die Schnittstelle 191 (Transmitted voice answer), in der DIN 66020-1 als Gesendete Sprachantwort bezeichnet, ist eine Besonderheit. Es ist eine Datenschnittstelle, auf der analoge Signale übertragen werden. Eine Anwendung war ab 1979 die akustische Rückmeldung von Eingaben: Karlchen [11], eine Fahrplanauskunft der Deutschen Bundesbahn im Bereich Frankfurt. Der Benutzer gab über ein MFV-fähiges Telefon seine Reisewünsche ein (alle Haltestellen hatten Nummern), eine Ansage über Reisemöglichkeiten erfolgte darauf. Heute wird das Auswählen von Menüpunkten über die Tastatur eines Telefons beim Anruf eines Servicecenters allgemein genutzt. Dies ist aber praktisch eine Art der Datenübertragung, auch wenn das wenige der Benutzer wissen.

  ITU DIN Stift Beschreibung nach DIN 66020-1 Hinweise
Erdleitungen (Rückleitungen, Masseverbindungen) einer Zentralstation
FG 101 E1 1 Schutzerde
GND 102 E2 24 Betriebserde
Sendedaten einer Zentralstation
SXMT 118 HD1 17 Hilfskanal-Sendedaten Anm. 1
191 A1 Gesendete Sprachantwort,
galvanisch getrennt von GND
HinleiterAnm. 1
18 Rückleiter
Empfangsdaten einer Zentralstation
RXD 104 A1 D2 3 Empfangsdaten Frequenzgruppe A
104 A2 4
104 A3 5
104 A4 6
104 B1 13 Frequenzgruppe BAnm. 2
104 B2 14
104 B3 15
104 B4 16
104 C1 9 Frequenzgruppe C
104 C2 10
104 C3 11
104 C4 12
Steuerleitungen einer Zentralstation
CDSL 108/1 S1.1 22 Übertragungsleitung anschalten
DTR 108/2 S1.2 DEE betriebsbereit
RTS 105 S2 20 Sender einschalten für Sprachantwort
124 S3 25 Alle Frequenzgruppen verwenden
130 S9 19 Bestätigungston senden 5 B/sek AMAnm. 1
SRTS 120 HS2 Hilfskanal-Sendeteil einschalten 75 B/sek FMAnm. 1
Meldeleitungen einer Zentralstation
DSR 107 M1 23 Betriebsbereitschaft
RNG 125 M3 21 Ankommender Ruf
CD 109 M5 8 Empfangssignalerkennung
SQD 110 M6 2 Empfangsgüte eine Frequenz pro Gruppe erkannt
SCTS 121 HM2 18 Hilfskanal-Sendebereitschaft bei 75 B/sek FM
Taktleitungen einer Zentralstation
131 T5 7 Empfangsseitige Abtastmarkierung bei negativer Flanke ist Zeichen erkannt
Anmerkung 1: Die gleichzeitige Verwendung von Antwortton oder Hilfskanal als Rückmeldung ist nicht möglich.
Anmerkung 2: Die Benutzung der Frequenzgruppe B ist optional.

Gerätetechnik

Modem der Außenstation

Drei Generationen von Außenstationen
→ Geräte geschlossen
→ Geräte geöffnet

Die ursprüngliche Technik war sehr einfach. Es wurden viele Teile aus vorhandenen Telefonen benutzt: Der mechanische Umschalter zwischen Sprach- und Datenbetrieb, das Schauzeichen für Testzwecke, die großen Kondensatoren und Übertrager waren Standardbauteile aus Telefonen der damaligen Zeit.

Ein Parallelmodem hatte anfangs keine eigene Stromversorgung; es wurde durch den Schleifenstrom des analogen Fernsprechanschlusses gespeist. Durch diese direkte galvanische Kopplung mit der Fernsprechleitung waren diese Geräte störempfindlich. Überpannungen, die durch Blitzschlag entstehen konnten, führten häufig zur Zerstörung des Modems. Die verwendete V.31-Schnittstelle und die damit gegebene Isolation bietet einen gewissen Schutz gegenüber angeschlossenen Datenendgeräten; diese wurden weniger häufig ebenfalls beeinträchtigt.

Die ursprünglich minimale Stromaufnahme bedeutete technisch aber auch eine sehr genaue Fertigung, eine aufwändige manuelle Feineinstellung war notwendig. Jede Sendefrequenz wurde einzeln ermittelt und danach durch einen hochgenauen Widerstand realisiert. Die letzten Parallelmodems wurden deshalb in Digitaltechnik entwickelt; es entfiel der arbeitsintensive Frequenzabgleich. Diese Geräte benötigen allerdings eine eigene Stromversorgung.

Eine Außenstation hatte bei der Deutschen Bundespost die Bezeichnung D20P-A.

Modem der Zentralstation

Beispiel einer Zentralstation

Die Zentralstation ist der Empfänger der kurzen Nachrichten von vielen Außenstationen. Da dieses Modem die unterschiedlichen Toleranzen der Außenstationen verarbeiten muss, ist es aufwändig in der Herstellung und damit teuer.

Zentralstationen entsprechend V.19 wurden bei der Deutschen Bundespost D10P-Z genannt; Geräte nach V.20 D20P-Z.

Messtechnik

Messgerät zur Überprüfung von Parallelmodems

Die Messtechnik zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Übertragungsstrecke war ursprünglich ebenso einfach aufgebaut wie die damalige Gerätetechnik. Die Bedienung der Schnittstellen erfolgte manuell durch Schalter; wesentliche Funktionen wurden durch Relais gesteuert. Einige integrierte Schaltkreise in TTL-Technik wurden benutzt. Numitron-(Minitron-)Röhren zeigten als Siebensegmentanzeige an, wieviel Millisekunden die Zentralstation nach dem Erkennen der ersten Frequenz alle anderen Frequenzen erkannt hatte und die empfangene Zeichenkombination damit gültig war.

Das hier gezeigte Messgerät (Baujahr um das Jahr 1970) kann sowohl eine Außen- als auch eine Zentralstation steuern. Für die Überprüfung einer Übertragungsstrecke wird von einer Außenstation zur Zentralstation zu Testzwecken jede mögliche Zeichenkombinationen wahlweise manuell einzeln als auch automatisch nacheinander gesendet. Die Auswertung der empfangenen Zeichen an der Zentralstation erfolgt durch den Benutzer, optisch durch das mittlere Leuchtdiodenfeld oder gleichzeitig akustisch durch einen eingebauten Lautsprecher.

Hörbeispiele (alle möglichen Zeichen werden nacheinander gesendet):

‎Zeichendauer: 1 Sekunde, Frequenzgruppen A und C vorhanden
Zeichendauer: 50 Millisekunden, Frequenzgruppen A und C vorhanden
Zeichendauer: 25 Millisekunden, Frequenzgruppen A und C vorhanden, B2/B3 wird als Taktsignal verwendet
Zeichendauer: 1 Sekunde, Frequenzgruppen A, B und C vorhanden
Zeichendauer: 50 Millisekunden, Frequenzgruppen A, B und C vorhanden

Um 1985 wurde in Deutschland das erste durch einen Mikroprozessor gesteuerte Messgerät für Parallelmodems der Außenstation innerhalb der Deutsche Bundespost eingeführt, das TFT 20. Dieses Gerät war kleiner und leistungsfähiger als die vorhandene Meßtechnik; so konnten zum Beispiel 511 Bit lange Prüftexte[12] entsprechend der damaligen CCITT-Empfehlung V.52 [13] (heute ITU-T O.153 [14]) auf dem frequenzmodulierten Rückkanal ausgewertet werden. Als Gegenstelle zum Empfang der Testdaten gab es allerdings nur eine Station im damaligen DatenTestCenter (DTC) der Deutschen Bundespost in Frankfurt am Main.[15]

Endgeräte

KKL 300
ABDA-Lochkarte heute

Als Datenendeinrichtung wurde in der damaligen Zeit unter anderen das Kleinkartenlesegerät KKL 300 der Firma SEL verwendet. Es ähnelt im Aufbau einem Diaprojektor mit Rundmagazin und war häufig in Apotheken in Gebrauch[16]. Für viele Medikamente gab es kleine ABDA-Lochkarten[17] mit einer entsprechenden Kodierung. Bei einem Bedarf wurde diese Lochkarte in das Lesegerät eingesteckt, mittels Telefon und dann über das Parallelmodem eine Verbindung zum Großhandel hergestellt und damit eine Bestellung abgegeben. Diese Übertragungstechnik ist heute veraltet und wird nicht mehr angewendet; die Lochkarte ist allerdings noch in Gebrauch.

Siehe auch

Modems für serielle Datenübertragung

Weblinks

Einzelnachweise

  1. FeTap 611 in gleicher Farbe, Hintergrundinformationen
  2. Pharmahandel mit Telefon und DFÜ organisiert (Apothekermodem)
  3. Amtsblatt des Bundesministers für Post und Telekommunikation und der Deutschen Bundespost, Nr.59 Jahrgang 1990, 29.6.1990: Preisliste für die Miete und Instandhaltung von Telekommunikationsendgeräten, die bisher nach öffentlich-rechtlichen Benutzungsbedingungen überlassen wurden
  4. Diapositive für den Unterricht, Stand 1.4.1974, Fernmeldetechnisches Zentralamt, Referat B 34, Diapositiv-Archiv. Reihe 64.07, Datenübertragung auf Fernsprechleitungen, DK 621.391, 9.1969 Beschreibung auf den Dias: DBP, FTZ/FSA Dmst, Urh: A37/1969
  5. Firmenprospekt von 1999, Seite 5: Hinweis auf Unterstützung von Zentralstationen (PDF)
  6. Firmenprospekt von 1999, Seite 27: Konfiguration einer Außenstation (PDF)
  7. ITU-T Recommendation V.19: Modems for parallel data transmission using telephone signalling frequencies, Extract from the Blue Book (Ausgabe September 2005)
  8. ITU-T Recommendation V.20: Parallel data transmission modems standardized for universal use in the general switched telephone network, Deleted after its content became technically out of date (Ausgabe September 2005)
  9. Telefon mit Modem für Einfachdatenübertragung, FeTAp 7855
  10. Computerwoche 39/1978, DBP Dienstleistungsangebot für die Datenkommunikation: Einführung einer Zentralstation V.19
  11. Computer-Karlchen spricht mit SAMT und Siemens
  12. Datenanalysator hilft DÜ-Fehler finden, Hinweis auf den 511Bit-Prüftext
  13. ITU-T Recommendation V.52: Characteristics of distortion and error-rate measuring apparatus for data transmission
  14. ITU-T Recommendation O.153: Basic parameters for the measurement of error performance at bit rates below the primary rate
  15. Hermann Gabler (Hrsg.): Text- und Datenübertragungstechnik, Band 6 Fernmeldetechnik, R. v. Decker's Verlag, G. Schenk Gmbh, Heidelberg 1988, ISBN 3-7685-2887-1 , unter anderem Bilder innerhalb des DatenTestCenters
  16. SEL demonstriert Pharma-System
  17. ABDA-Lochkarte
  • Dienstbehelf der Deutschen Bundespost, FTZ 118 D 14 (Juli 1979)
  • Modem für Parallelübertragung, Beschreibung, Siemens Aktiengesellschaft, Best.-Nr.:A22581-J5-A314-*-18, 6/79

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