Qualität, Verfügbarkeit und Sicherheit

Daten übertragen heisst nicht rechtzeitig ankommen

Die Talbahn will Gespräche und Messwerte übertragen. Aus 1.3 kennst du die Funkzelle als Versorgungsbereich einer Basisstation. Zusätzlich zur Versorgung braucht die Verbindung passende Eigenschaften für die Information.

Ein Datenpaket ist eine abgegrenzte Übertragungseinheit mit Inhalt und Transportangaben. Vereinfacht ähnelt es einer adressierten Sendung. Eine Datei oder ein Sprachstrom kann durch viele solche Einheiten übertragen werden.

IP, das Internet Protocol, legt Regeln für die Übertragung adressierter Pakete fest. Ein Protokoll ist eine gemeinsame Vereinbarung darüber, wie technische Teilnehmer Informationen austauschen. IP verwendet Quell- und Zieladressen und kann auch in einem geschlossenen Bahnnetz eingesetzt werden. Es ist kein Synonym für das öffentliche Internet. IP allein garantiert weder die Ankunft jedes Pakets noch eine feste Laufzeit. [S19]

Drei Eigenschaften auseinanderhalten

Die Datenrate beschreibt eine Datenmenge pro Zeiteinheit. Eine hohe nutzbare Rate hilft beispielsweise, grosse Messdateien rechtzeitig zu übertragen. Für Vergleiche muss klar sein, ob theoretische Kapazität oder tatsächlich erreichte Rate gemeint ist.

Die Latenz ist die Verzögerung zwischen festgelegten Punkten. Sie kann zwischen dem Senden einer Meldung in der Zuganwendung und ihrem Empfang in der Werkstattanwendung gemessen werden. Eine kleine Meldung kann lange warten, obwohl das Netz insgesamt viele Daten pro Sekunde überträgt. [S20]

Die Verfügbarkeit beschreibt hier, ob die benötigte Kommunikationsleistung unter den festgelegten Bedingungen nutzbar ist. Für Lea zählt der Dienst auf Talstadt–Bergheim, nicht nur ein erreichbarer Server. Hohe Datenrate an einem anderen Ort kompensiert die fehlende Verbindung im Tunnel nicht.

Umgangssprachlich heisst Datenrate häufig «Bandbreite». In der Funktechnik bezeichnet Bandbreite jedoch die Breite eines Frequenzbereichs. Sie beschreibt dann, wie viel Frequenzraum ein Signal oder Übertragungskanal beansprucht, und ist eine andere Grösse. Für die Datenmenge pro Zeit verwenden wir deshalb «Datenrate».

Zwei Verbindungen, zwei Aufgaben

Verbindung A überträgt im Lehrbeispiel viele Messdateien pro Stunde, einzelne Meldungen treffen aber spät ein. Verbindung B transportiert weniger Daten, bringt die betrachtete kleine Meldung jedoch rechtzeitig ans Ziel.

A kann zur späteren Dateiauswertung passen, B zur hier betrachteten zeitkritischen Meldung. Die Anwendung bestimmt, welche Eigenschaft gebraucht wird; ein einzelner Werbewert beschreibt nicht die gesamte Eignung.

GSM-R und FRMCS vergleichen

Bei leitungsvermittelter Kommunikation wird einer Verbindung für ihre Dauer Übertragungskapazität zugeordnet. Der eingerichtete Übertragungszusammenhang besteht für diese Verbindung. Bei paketvermittelter Kommunikation werden Informationen als Pakete transportiert; Datenströme können Übertragungsressourcen gemeinsam nutzen. Die Pakete verschiedener Austausche werden dabei nach den vorgesehenen Regeln weitergeleitet. GSM-R kennt auch paketvermittelte Datenübertragung. FRMCS baut auf paketbasierter Kommunikation auf. «GSM-R kann keine Pakete» wäre falsch. [S02, S07]

Qualität braucht auch Schutz und einen verfügbaren Dienst

Verfügbarkeit bedeutet, dass die benötigte Funktion unter den festgelegten Bedingungen nutzbar ist. Sie hängt nicht nur vom Funk ab: Eine falsche Rollenberechtigung kann ein Gespräch verhindern, obwohl Pakete übertragen werden. Security schützt gegen unberechtigte Zugriffe und Manipulation. Safety betrachtet die Vermeidung unvertretbarer Risiken für Menschen und Betrieb. Die beiden Begriffe sind verbunden, beschreiben aber unterschiedliche Prüfaufgaben.

Für die Talbahn werden daher vier Fragen gestellt: Kommt die Information rechtzeitig an? Ist der Dienst im benötigten Zeitraum nutzbar? Sind Zugriffe und Veränderungen angemessen geschützt? Welche betrieblichen Folgen entstehen bei einem Fehler? Eine gute Antwort auf eine dieser Fragen ersetzt die anderen nicht. Die technischen Verfahren folgen in Stufe 2; hier genügt die begründete Unterscheidung. [S15; S25]

Prüfe dein Verständnis

Eine kleine Meldung kommt zu spät. Der Lieferant verweist auf die Datenrate. Welche Messung fehlt, welche Endpunkte wählst du und weshalb ist zusätzlich die Verfügbarkeit wichtig?

Musterantwort

Es fehlt die Latenz zwischen relevanten Punkten, etwa Senden in der Zuganwendung und Empfang in der Werkstattanwendung. Die Datenrate beantwortet diese Laufzeit nicht. Zudem muss der Austausch auf der vorgesehenen Strecke nutzbar sein. Die Messgrenze ist ausdrücklich zu benennen: Empfang ist nicht automatisch abgeschlossene fachliche Verarbeitung.

Zusätzliche Anwendung

Warum ist eine manipulierte Rollenberechtigung kein reines Datenratenproblem?

Musterantwort

Die Veränderung betrifft Security und kann Dienstverfügbarkeit sowie betriebliche Folgen beeinflussen. Mehr Datenrate stellt die richtige Berechtigung nicht wieder her.

Das nimmst du mit

• IP kann auch in geschlossenen Netzen verwendet werden.
• Datenrate, Latenz und Verfügbarkeit beantworten verschiedene Fragen.
• Der Anwendungszweck bestimmt den benötigten Leistungsumfang.

Deine Talbahn-Fallakte

Ergänze für beide Kommunikationspaare Fragen zu den drei Eigenschaften und benenne die Endpunkte.