Roland Lenz, 30.12 1998HISTORISCHE ENTWICKLUNG DER
KOMMUNIKATIONSNETZE
Schon lange war es ein besonderes Bedürfnis der
Menschen, Informationen über weite Strecken zu übermitteln. Bereits aus dem klassischen
Altertum sind Gerätschaften bekannt, die dem Ziel der Informationsübertragung dienen
oder dienen sollten. Einen breiten Raum nahmen optische Informationssysteme ein: Feuer-,
Rauch- und Flaggenzeichen bildeten die Grundlage räumlich ausgedehnter Kommunikationssysteme. Diese Kommunikationssysteme waren allerdings nur bei gutem Wetter
einzusetzen und häufig auch durch Übermittlungsfehler nur bedingt brauchbar. Erst mit
dem Bau des optischen Telegraphen von Claude Chappe im Jahr 1794, für eine
Nachrichtenstrecke von Paris nach Lille, entstand für die damalige Zeit eine schnelle
Informationsübertragungsstrecke. Ein Zeichen konnte die 212 km lange Strecke, über 23
Poststationen hinweg, in 2 Minuten durchlaufen. Die Stationen mussten in Sichtverbindung
sein und waren auch nur bei guten Witterungsverhältnissen einsetzbar. Erwähnenswert ist
in diesem Zusammenhang der zügige Aufbau eines von Paris sternförmig ausgehenden
Telegraphennetzes in Frankreich. Da es sich bewährte, wurden Telgraphennetze auch in
anderen Staaten eingerichtet.
Das Zeitalter der elektrischen Kommunikationssysteme begann
1833 mit dem Nadeltelegraphen von Friedrich Gauss und Wilhelm Weber. Kommerzielle
Telegraphensysteme setzten sich mit dem Telegraphenalphabet von Samuel Finley Breese Morse
und dem Drucktelegraphen von David Hughes durch. Es waren Vorläufer der
Fernschreibmaschinen, die ab 1860 eingesetzt wurden und bis 1930 im Einsatz blieben. In
Europa und Amerika wurden in der zweiten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts kontinentale
Telegraphennetze über staatliche Grenzen hinweg aufgebaut. Bereits ab 1858 wurde ein
Seekabel ausgebracht, das jedoch nur wenige Wochen in Betrieb war. Erst 1869 konnte ein
transatlantisches Kabel Europa und Amerika dauerhaft verbinden und 1869 eine
Telegraphenlinie von London nach Kalkutta in Indien geführt werde. Ein erdumspannendes
Kommunikationsnetz nahm damit seinen Anfang.
Der Telegraph wurde zu einem festen Kommunikationselement
in Politik und Wirtschaft: Börsen-, Handels-, und Zeitungsnachrichten bedienten sich der
schnellen und sicheren Informationsübermittlung. Das steigende Telegrammaufkommen
erforderte eine wirtschaftlichere Ausnutzung des Telegraphennetzes: Emil Baudot
entwickelte 1880 für seinen Synchrontelegraphen das auch heute noch im Prinzip verwendete
5er-Code-Alphabet (CCITT Alphabet Nr.2, Heute ITU Alphabet Nr.2 genannt). Von der Firma
Mokrum-Kleinschmidt & Co. In Chicago wurde ein Start-Stop verfahren zum
Synchronisieren des Senders mit dem Empfänger für jedes einzelne Zeichen entwickelt. Da
dieses Verfahren wesentlich zuverlässiger arbeitete als die Synchrontelegraphen, wurde es
international genormt (ITU Recommendment S). Geräte unterschiedlicher Fabrikate konnten
nun zusammenarbeiten und waren untereinander kompatibel geworden. Die Basis des
internationalen Fernschreibverkehrs begann. Ab 1933 wurde in Deutschland der Telexdienst
mit der Selbstwahl von Fernschreibmaschinen eingeführt. Heute befinden sich ca. 2
Millionen Fernschreiber in 200 Ländern am internationalen Telexnetz und sind durch
Selbstwahl erreichbar.
Die Bildtelegraphie begann 1847 mit einer Apparatur von
Bakewell, die eine Vorlage aus Stanniol (Silberpapier), mit einem aus nichtleitender Farbe
gezeichneten Bild auf einem Zylinder angebracht, linienweise abtastete und diese Signale
zu einem Empfänger sendete, der ein elektrolytisch vorpräpariertes Papier auf einem
drehenden Zylinder mit einer Gerberspritze berührte. Das Signal 'leitend' verfärbte das
Papier, das Signal 'nichtleitend' ließ es im Originalzustand. So wurde das Bild
linienweise übertragen.
Verschiedene Entwicklungen vervollkommnten
die Technik der
Faksimilegeräte, ihren Durchbruch erreichten sie erst als Fernkopierer im Telefaxdienst
der Fernsprechnetze seit 1979.
Die Individualkommunikation begann 1876 mit der
Patentanmeldung des Fernsprechers durch Alexander Graham Bell. Eine Ironie des Schicksals:
Am 14.Februar 1876 nur zwei Stunden später als Bell meldete Elisha Gray ebenfalls einen
Fernsprecher zum Patent an. Beide Erfindungen gingen Arbeiten voraus, die sich mit der
Umwandlung von Schallwellen in elektrische Signale, sowie von elektrischen Signalen wieder
in Schallwellen auseinander setzten. Hier sind besonders Page (1837), Bourseul (1854) und
Johann Philipp Reis (1861) als Wegbereiter des Fernsprechens zu nennen. Im Oktober 1877
gelangte die Information über den Bell-Fernsprecher in der Veröffentlichung nach Europa.
Tage später standen zwei Bell-Fernsprecher zur Verfügung, mit denen Versuche über eine
26 km lange Telegraphenleitung vom Generalpostamt Berlin nach Potsdam durchgeführt
wurden. Bereits einen Monat später wurde im Amtsblatt der 'Deutschen Reichspost- und
Telegraphenverwaltung' durch den Generalpostmeister Heinrich Stephan eine Verfügung
erlassen, die die Verwendung des Fernsprechers im Verkehrsdienst des Reiches anweist. Die
Firma Siemens & Halske fertigte den Bell-Apparat für fünf Mark das Stück in
Deutschland, da Bell in Deutschland kein Patent für seine Erfindung erworben hatte. Die
Erfahrungen mit dem 'Telephonieren' waren so positiv, dass sich diese Erfindung sehr
schnell verbreitete. In Amerika wurde am 25.November 1877 die erste handvermittelte
Ortsfernsprechanlage in New Haven eröffnet. Bereits zwei Jahre später waren fast in
allen größeren Städten Fernsprechnetze entstanden. In England entstand 1879 die erste
Ortsfernsprechanlage, die sich rasch weiterentwickelte. Während in Amerika und in England
private Fernsprechgesellschaften den Aufbau und den Betrieb von Ortsfernsprechanlagen
durchführten, wurde in Deutschland das Gesetz, dass den telegraphischen Verkehr zum
Reichsmonopol machte, auch auf den Fernsprechbetrieb sinngemäß angewandt.
Die Fernsprechteilnehmer waren sternförmig an einer
Zentrale angeschlossen. Anfangs hatte jeder Fernsprechapparat eine eigene Batterie
(Ortsbatterie) zur Speisung des Mikrophons und einen Kurbelindikator zur Erzeugung einer
Rufwechselspannung. Betätigte ein Fernsprechteilnehmer den Kurbelindikator, so wurde die
Zentrale gerufen. Die erzeugte Rufwechselspannung löste in der Zentrale durch einen
Magneten eine 'Anrufklappe' aus, die dem Vermittlungspersonal einen Abfragestöpsel aus,
die dem Vermittlungspersonal den Anruf dieses Teilnehmers anzeigte. Hierauf führte das
Vermittlungspersonal einen Abfragestöpsel in die zu diesem Teilnehmer gehörende Klinke
ein und verband sein Ferngespräch mit dem zu rufenden Teilnehmer. Ein Vermittlungswunsch
zu einem anderen Teilnehmer des Ortsnetzes wurde durch eine Leitung in der Zentrale
hergestellt, deren Stöpsel in die Klinke des ersten und deren andere in die Klinke des
gewünschten Teilnehmers gesteckt wurde. Das Vermittlungspersonal musste nun nur noch die
Anrufklappe in die Ruhehalterung zurückstellen. Beide Teilnehmer waren damit verbunden
und der Vermittlungsauftrag beendet. Da der zweite Teilnehmer von seinen Glück, einen
Anruf erhalten zu haben, noch nichts erfahren hatte, musste der rufende Teilnehmer
nochmals den Induktor betätigen, um den Wecker des gerufenen Teilnehmers ertönen zu
lassen. Die Anrufklappen des rufenden und gerufenen Teilnehmers in der Zentrale wurden in
diesem Fall nicht ausgelöst, da der Stöpsel der Verbindungsleitung die Anrufeinrichtung
von den Teilnehmern mechanisch trennte. Eine Überwachung, ob die Gespräche zustande
kamen, und wann sie endeten, war nicht möglich. Da die Kosten und die Wartung der
Ortsbatterien zu teuer kann, wurde eine zentrale Batterie in der Vermittlung eingesetzt
und das Prinzip der Ortsbatterie abgelöst. In den Großstädten wurden Vermittlungsämter
mit 10000 Teilnehmern und 50 Vermittlungsplätzen installiert. Etwa 150000 Verbindungen
wurden täglich geschaltet.
Bereits 1879 wurde von den Amerikanern Conolly und McTighe
ein Patent für eine selbsttätige Vermittlungseinrichtung erworben. Doch erst die
Erfindung von Almon B. Strowger brachte den technischen Durchbruch zur automatischen
Vermittlungseinrichtung. Weiterentwicklungen von Strowger und seinem Sohn, sowie den
Fernsprechtechnikern Keith und Ericsson, vervollkommneten den 'Strowger-Wähler'. Das
erste Amt wurde 1892 in La Porte im Staate Indiana in Betrieb genommen. Der
Nummernschalter, auch Wählscheibe genannt, wurde 1896 von Ericsson entwickelt. Er
ermöglichte dem Teilnehmer, einen Wähler durch Stromunterbrechung direkt zu steuern.
Damit war der Teilnehmer von einer Vermittlungsperson in seinem Ortbereich unabhängig.
Bis zur Einführung der Tastenwahl und der elektronischen Bauelemente in den Jahren
1960-1970 blieben die Fernsprechgeräte in Prinzip unverändert.
Außer dem Strowger-Wähler gab es nachfolgend weitere
Wählerprinzipien und Koppeleinrichtungen. Bedeutung erlangte der Hebdrehwähler (1920),
der Crossbarschalter (1919) und der Edelmetall-Motor-Drehwähler (1956), bis ab 1960
elektronische Koppeleinrichtungen elektromechanische Wähler ablösten. In Europa wurde am
10.Juli 1908 die erste automatische Vermittlungsstelle mit 900 Teilnehmern in Hildesheim
in Betrieb genommen. Während man im Ortsbereich bereits freizügig wählen konnte, wurden
unterschiedliche Ortsbereiche noch handvermittelt verbunden. 1923 wurde die erste
automatische Netzgruppe mit verdeckter Nummerierung und Zeitzonenzähler in Weilheim in
Betrieb genommen. Damit nahm die Entwicklung eines Fernwählsystems seine Anfang, das 1927
einen quasi-Standard erreichte. Die Teilnehmerselbstwahl wurde im Ortsnetz der
Bundesrepublik im Jahre 1966 vollständig erreicht. Bereits 1972 war auch der
Selbstwählferndienst hundertprozentig, mit offenen einheitlichen Kennzahlen und
Verkehrsausscheidungsziffern '0' im Inland und '00' für das Ausland, erreicht und die
internationale Fernwahlmöglichkeit weitgehend automatisiert.
Das elektronische Zeitalter begann mit der Entwicklung des
Transistors 1947 durch John Bardeen, Walter H. Bratthain und William Shockley. Im Jahre
1965 wurde das erste rechnergesteuerte Ortsvermittlungssystem No. 1 ESS (Electronic
Switching System) in den USA vorgestellt. Das erste vollelektronische Vermittlungssystem
mit Zeitmultiplexdurchschaltung in Pulsamplitudenmodulation war das System No. 101 ESS,
mit dem System No. 4 ESS folgte 1975 das erste rechnergesteuerte Fernvermittlungssystem
mit pulscodemodulierten-Zeitmultiplexdurchschaltung folgte. In Deutschland wurde das
rechnergesteuerte Ortsvermittlungssystem EWS 1 (Elektronisches Wählsystem) aufgebaut.
Nachfolgend wurden das System EWSA (Elektronischen
Wählsystem Analog) und 1985 das derzeit verwendete System, für die Orts- und Fernebene,
EWSD (Elektronischen Wählsystem Digital) von der Firma Siemens AG, sowie das System
Alcatel 1000 S12 von der Firma Alcatel SEL errichtet. Damit wurde das digitale 64
kbit/s-Netz ISDN (Integrated Services Digital Network) eingeführt, das seit 1989 in den
Regelbetrieb gegangen ist.
Aus dem Telegraphennetz der Anfangszeit der
Nachrichtentechnik wurde das Telexnetz (Fernschreibenetz). Da dieses Netz mit einer
Übertragungsgeschwindigkeit von 50 bit/s zunehmend nicht mehr den technischen
Gegebenheiten entsprach, wurden schnellere Netze für schnellere Endgeräte, wie zum
Beispiel für Computer, geschaffen. Ab 1976 entstand das Integrierte Text- und Datennetz
(IDN) mit wählbaren Übertragungsgeschwindigkeiten von 50-9600 bit/s und 48000 bit/s. Im
IDN wurden der Telexverkehr und der Teletexdienst ab 1981 gemeinsam betrieben. Weitere
Netze wie das leitungsvermittelnde Datennetz (DATEL-L) und das paketvermittelte Datennetz
(DATEX-P) folgten als Dienste.
Die optische Nachrichtentechnik begann 1958 erneut mit der
Entwicklung des Bauelements Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of
Radiation) durch Arthur Schawlow und Charles H. Townes. 1960 erstellte Theodor H. Maiman
den ersten funktionierenden Laser zur Erzeugung und Verstärkung von stark gebündelter
monochromatischer und kohärenter Lichtstrahlung. Nun musste nur noch das geeignete
Übertragungsmedium entwickelt werden. Die Glasfaser war seit etwa1955 als Lichtleiter
bekannt. Es brauchte jedoch bis 1976, um dämpfungsarme Glasfasern herzustellen und die
entsprechenden Techniken für Steck- und Spleissverbindungen als Serienprodukte
einzuführen. 1977 errichtete die Deutsche Bundespost in Berlin die erste
Lichtwellenleiterstrecke. Im Februar 1989 wurde der Selbstwähldienst für
Videokonferenzsysteme im Glasfasernetz mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 140
Mbit/s in Betrieb genommen. Am 20.10.1989 ging weltweit in Berlin die erste
Breitbandvermittlungsstelle in ATM-Technik in den Betrieb. Das in Berlin in Betrieb
genommene Vermittlungssystem diente der Entwicklung von Anwendungen, Diensten und
Endsystemen des Beitband-ISDN.
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