Telematik

Die Telematik behandelt den Aufbau und die Funktionsweise von Anwendungen, Systemen und Netztechnologien für Kommunikationsnetze (inkl. Rechnernetze). Sie konzentriert sich dabei auf den Aspekt der Daten und ist eine grundlegende Schlüssel- und Querschnittstechnologie der Informationsgesellschaft.

Der Begriff Telematik, entstanden aus TELEkommunikation und InforMATIK und wurde von Simon Nora und Alain Minc in Ihrem Bericht an den französischen Präsidenten im Jahre 1978 geprägt. Er steht dabei für die Verflechtung von Rechnern und (öffentlichen) Telekommunikationsmitteln. Heutzutage werden darunter allgemein Kommunikationsnetze verstanden, wobei der Aspekt der Daten im Vordergrund steht. In der Vergangenheit wurde zwischen Datenkommunikation, dem Austausch von Daten zwischen Rechnern, und der Telekommunikation, dem Austausch von Informationen (z.B. Sprache und Video) zwischen Menschen, unterschieden. Diese Unterscheidung ist durch die Integration von Datenkommunikation und Telekommunikation entfallen.

Die Telematik umfasst Aspekte der praktischen und angewandten Informatik, wobei auch Bezüge zur technischen Informatik bestehen. Grundlegend werden dabei die Themengebiete

• Netz-Dienste und darauf aufbauende Anwendungen,

• Regeln für den Nachrichtenaustausch (Protokolle),

• technische Infrastruktur verteilter Systeme, z.B. Rechnernetze und öffentliche Netze, und

• Werkzeuge und Plattformen zum Entwickeln verteilter Systeme/Anwendungen

behandelt [Krüger/Reschke 2004].

Diese Grundlagen werden in weitergehenden Gebieten, wie z.B. E-Learning oder Verkehrs- und Medizintelematik, verwendet.

Schichtenmodell, Protokolle und Dienste

Die Verwendung offener Systeme mit einer großen Standardisierungstiefe (siehe Normungsgremien) gewährleistet eine umfassende Kompatibilität. Schichtenmodelle, insbesondere das ISO/OSI-Referenzmodell, haben sich als gutes abstraktes Modell zur Beschreibung bewiesen.

Die von einem Netz bzw. einer Schicht bereitgestellten Funktionen werden abstrakt als Dienst bezeichnet. Die Regeln, nach denen sich Instanzen (einer Schicht) verhalten und mit anderen Instanzen (der gleichen Schicht) interagieren, werden als Protokoll bezeichnet.

Die wohl bekanntesten Protokolle, wie TCP/IP, HTTP(S), WebDAV, FTP, SMTP, POP3/IMAP und MIME, und Dienste, wie Web, Email und Telnet, sind die Grundbausteine des Internets.

Rechnernetze

Die Grundlage jedes Kommunikationsnetzes ist die (technische) Verbindung der beteiligten Komponenten. Dabei wird zwischen Endgeräten, wie Mobiltelefon oder Rechner, und den Zwischensystemen, wie Bridge, Router oder Gateway, unterschieden. Es werden u.a. Medienzugriffsverfahren und Fehlerbehandlungen betrachtet. Netze werden u.a. nach der Reichweite unterteilt (z.B. LAN und WAN für Local und Wide Area Network).

Festnetztechnologien ohne Zwischensysteme sind z.B. (Fast-/Gigabit-) Ethernet, Token Ring, oder ATM (Asynchronous Transfer Mode). Mit Zwischensystemen werden diese Netze zu größeren Netzen zusammengeschlossen. Der Vermittlung (Routing) und dem Transport der Daten zwischen den einzelnen Netzen kommt eine große Bedeutung zu (siehe auch Graphentheorie).

Drahtlose Technologien wie WLAN (Wireless LAN), WiMAX und Bluetooth bereichern bzw. ersetzen den Einsatz von Festnetzen. Es werden dafür die besonderen Eigenschaften, z.B. Fehlermöglichkeiten, reduzierte Geschwindigkeit und Datenmenge und Mobilität, sowie deren neuen Möglichkeiten, wie Ad-Hoc-Netze, betrachtet. Für die mobile Kommunikation (Benutzer- und Gerätemobilität) wurde z.B. Mobile IP für das Internet entwickelt.

Öffentliche Netze

Öffentliche Netze, wie Fernsprech-, Rundfunk-, Fernseh- und Satellitennetz, waren auf die Weiterleitung von Sprache und Bildern für Endbenutzer ausgelegt. Besondere Dienste sind z.B. Telekonferenzen oder Call Center.

Seit ISDN und später DSL für die Anbindung von Teilnehmern und der Einsatz von ATM im Backbone-Netz ist die reine Datenübertragung in den Focus gerückt. Der Einsatz von Mobiltelefonen via GSM/GPRS, UMTS und LTE erlaubt heutzutage die Kommunikation überall. Insbesondere die Migration zu Internet-Technologien in öffentlichen Netzen ermöglicht das Zusammenwachsen mit Rechnernetzen und somit eine einheitliche Kommunikationsinfrastruktur und die Weiterentwicklung zum Ubiquitous Computing.

Verteilte Anwendungen

Das Ubiquitous Computing zeigt sich durch das Zusammenwachsen stationärer und mobiler Rechner und Entertainment Geräte (wie Videorekorder, Fernseher und Musikanlagen) sowie die Nutzung von Cloud Services, d.h. Nutzung von Diensten über das Internet. Der Datenaustausch über Geräte- und Technologiegrenzen hinweg fördert das Zusammenwachsen aller Anwendungsgebiete und erfordert spezielle Techniken für verteilte Kommunikation und Zusammenarbeit.

Es werden daher in der Telematik Anwendungen, Werkzeuge und Plattformen zur Entwicklung und Nutzung der angebotenen Netzdienste betrachtet. Nebenläufigkeit und Kommunikation in verteilten Systemen und Anwendungen und deren besonderen Eigenschaften werden behandelt.

Dem Aspekt der (Daten-) Sicherheit und des Datenschutzes kommt durch die gesteigerte Nutzung von Internet-Diensten und der Datenverteilung eine bedeutende Aufmerksamkeit zu, z.B. Public-Key-Infrastruktur, Zertifikate, Verschlüsselungstechniken, Signaturen und sichere Ausgestaltung von Kommunikationsprotokollen bzw. Architekturen. Z.B. ist im Internet die Architektur der Infrastruktur für Zertifikate und der Namensauflösung via DNS anfällig für Angriffe.

Das Netzwerkmanagement (z.B. via SNMP) zur Unterstützung des Betriebs von Netzen sowie informelle und formale Beschreibungstechniken sind weitere Themen der Telematik.

Literatur

Tanenbaum, A. S.: Computernetzwerke. 5. Auflage, München: Pearson Studium (Prentice-Hall) 2012.

Kurose, J. F. ; Ross, K. W.: Computernetzwerke : Der Top-Down-Ansatz. 5. Auflage, München: Pearson Studium (Addison-Wesley) 2012.

Scherff, J.: Grundkurs Computernetzwerke: Eine kompakte Einführung in Netzwerk- und Internet-Technologien. 2. Auflage, Vieweg+Teubner Verlag 2010.

Werner, N.: Nachrichtentechnik: Eine Einführung für Alle Studiengänge. 7. Auflage, Vieweg+Teubner Verlag 2010.

Jansen, H.: Informationstechnik, Telekommunikation, Neue Netze. 6. Auflage, Europa Lehrmittel 2012.

Krüger, G. ; Reschke, D.: Lehr- und Übungsbuch Telematik : Netze – Dienste – Protokolle. 3. Auflage, Leipzig: Fachbuchverlag Leipzig (Hanser) 2004.

Rechenberg ; Pomberger: Informatik-Handbuch. 4. Auflage, München: Hanser Fachbuchverlag 2006.r