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EDV-gestützte Planung und Verwaltung heterogener technischer Netzwerkinfrastrukturen

©2004 Magisterarbeit 207 Seiten

Zusammenfassung

Inhaltsangabe:Einleitung:
Im Zeitalter des Übergangs der Industriegesellschaft zur Informationsgesellschaft, anhaltender sozialer und wirtschaftlicher Verflechtung auf globaler Ebene, und der Medianisierung und Technisierung der menschlichen Umwelt, erlangt die Verbreitung und Vermittlung von Kommunikations- und Informationsströmen zunehmend fundamentalen Bedeutungszuwachs.
„Informationen und Wissen sind als Inputfaktoren und Outputbestandteile zu einem Basiselement fast aller Sektoren der Wirtschaft geworden. Gleichzeitig leisten die hochmoderne Infrastruktur, der Prozess der Liberalisierung, Preissenkungen, innovative Dienstleistungen und die dadurch verbesserten Arbeits- und Lebensbedingungen einen entscheidenden Beitrag...“ , um „... im Rahmen der Globalisierung und der Reorganisation der internationalen Arbeitsteilung Standortvorteile zu sichern, bzw. aufzuwerten.“ [BMWI 2001]
So erhält die Bereitstellung von Information (als wirtschaftliches und soziales Gut), im gesamten humanen Lebensumfeld, durch historisch heterogen gewachsene technische Telekommunikationsinfrastrukturen neben politischen, sozialen, wirtschaftlichen, rechtlichen und technischen Aspekten, einen stark räumlichen Bezug. Konzentrierten sich die geographischen und wirtschaftsgeographischen Forschungsansätze bisher vorwiegend auf die Entwicklung, Verstandortung (Zentralität), Diffusion, Nutzung, und Raumwirksamkeit technischtelekommunikativer Infrastrukturen [GRÄF 1988, S.22ff], soll mit vorliegender Arbeit der Planungs- und Betriebsgesichtspunkt mittels computergestützter Systeme in den Vordergrund gestellt werden.
Dieser beinhaltet eben nicht nur die Zuhilfenahme geographischer Bezugsgrößen für die Lokations- und Topologieabbildung, sondern auch die planungs- und betriebsrelevanten physikalischen bzw. logischen Zusammenhänge. Die modellhafte Infrastrukturabbildung in EDV-Systemen wird hierbei auf Netzwerktopologien der Individualkommunikation, die eine nachrichtentechnische Basisinfrastruktur erfordern, beschränkt. Eine deskriptive Beschreibung der Infrastruktur in einem Abbildungsmodell, soll das jeweilige Wirtschaftssubjekt (hier in der Regel unternehmerisches oder öffentlich-behördliches Umfeld) in die Lage versetzen, raumwirksame Entscheidungen (z. B. Standortwahl, Standortversorgung, Aus- oder Abbau vorhandener Infrastrukturen) auf Basis konkretisierter Strukturdaten (im Rahmen einer geographischen Betrachtung im Sinne von Distanzüberwindung, Verkehrslage, […]

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis


ID 8350
Nickel, Holger: EDV-gestützte Planung und Verwaltung heterogener technischer
Netzwerkinfrastrukturen
Hamburg: Diplomica GmbH, 2004
Zugl.: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH), Magisterarbeit,
2004
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Diplomica GmbH
http://www.diplom.de, Hamburg 2004
Printed in Germany

AUTORENPROFIL
Holger Frank Nickel
Magister Artium (M.A.)
Oppenhoffallee 120
52066
Aachen
0241/ 40 11 680 (privat)
0151/ 12 50 50 84 (mobil)
holger.nickel@comconsult.de
Persönliche Daten
Geburtsdatum: 04.07.1973
Geburtsort:
Schweinfurt
Familienstand:
ledig
Aktueller Aufgabenbereich
Vertriebsrepräsentant (beratender Vertrieb)
IT-Management-Disziplinen im Konzernumfeld
Studium
15
.
04.2004 Abschluss
Akad. Grad:
Magister Artium (M.A.)
Magisterprüfung
(Gesamtnote:
2,0)
(RWTH Aachen)
Magisterarbeit:
EDV-gestützte Planung und
Verwaltung heterogener technischer
Netzwerkinfrastrukturen
(Note: sehr gut)
04.1997- Magister- Fächer: Wirtschaftsgeographie
04.2004
studiengang
Volkswirtschaftslehre
(RWTH
Aachen)
Internationale
Technische
und
Wirtschaftliche Zusammenarbeit
Zusatz: Telekommunikative
Dienstleistungen
(Schwerpunktstudium),
Business English
10.1994- Diplom- Fächer: Informatik
03.1997
studiengang
Psychologie
(RWTH
Aachen)
(nicht
abgeschlossen)

Berufliche Entwicklung
seit
ComConsult
Vertriebsrepräsentant beratender
06.2004 Kommunikationstechnik
GmbH
Vertrieb im Bereich IT-Management
(Konzernumfeld)
01.2000
-
ComConsult
Vertriebsrepräsentant
05.2004 Kommunikationstechnik GmbH (Hilfswissenschaftlicher Mitarbeiter)
beratender Vertrieb im Bereich IT-
Management (Konzernumfeld)
Hauptaufgabenbereiche:
Kontaktbetreuung, Angebotsstellung,
Ausschreibungsbearbeitung, Vorbereitung
und Durchführung von Präsentationen bzw.
Messe- und Kongressbetreuung, Marketing-
und Produktmanagementunterstützung,
Ausbildung von Mitarbeitern, Erstellung von
Konzeptstudien
06.1996
-
ComConsult
Entwickler (Vertrieb)
12.1999 Kommunikationstechnik GmbH (Hilfswissenschaftlicher
Mitarbeiter)
Hauptaufgabenbereiche:
Entwicklung, Betrieb und Support der
unternehmensinternen CRM-Lösung,
Analyse und Pflege des Vertriebs-
datenbestands
Fort- und Weiterbildung
2004
ComConsult
Akademie
ComConsult Certified Network Engineer
(CCNE) (wird angestrebt)
2003 TÜV-Akademie
Foundation
Certificate in IT Service
Management (ITIL)
IBM-Partnerprogramm Selling Signature (IBM Tivoli)
Hewlett-Packard
GmbH
How
to
sell
HP OpenView,
HP OpenView-Workshop für Planungs- und
Ingenieurbüros
2002
ComConsult Akademie
Neue Ethernet-Technologien,
Internetworking,
TCP/IP und SNMP
2001
ComConsult Akademie
Lokale Netze für Einsteiger
1999
ComConsult
User-Help-Desk-Lösungen
mit
Remedy
Kommunikationstechnik GmbH Action Request System (ARS),
CCM (ComConsult Communication
Manager)-Update-Schulung
1998
ComConsult
CCM-Administrator-Schulung,
Kommunikationstechnik GmbH CCM-Einführungs-Schulung

Sonstige Qualifikationen
EDV
Netzwerke
LAN, WAN, WLAN, TK
Protokolle
TCP/IP,
SNMP,
http,
IPv4/v6
Sprachen
Assembler
(680xx),
Modula, Turbo Pascal, Basic,
VBA, C/C++ (Grundkenntnisse)
Datenbanken
MS Access, MS SQL-Server, Oracle
Betriebssysteme
MS DOS, Windows 3.x, 95, 98 / NT 4.0 / 2000 / 2003
Anwendungen
MS Office, MS Projects, TaskTimer, WordPerfect, MS
(Standard)
Visio, ArcView (GIS), AutoCAD (Grundlagen), SPSS,
Ulead PhotoImpact, Photoshop, CorelDraw, VMWare,
MindManager, MS Internet Explorer, Netscape, Mozilla
Anwendungen ComConsult
Communication Manager (CCM), AixBOMS,
(Management)
HP OpenView, Tivoli NetView/ TEC, Crystal Decision
(BO), Remedy Action Request System (ARS), Managed
Objects Formula, Tally Systems (NetCensus)
Schwerpunkt
Netzwerkinfrastruktur, Netzwerkdokumentation, Daten-
modellierung und -reporting, CRM, Workflow
Didaktik Referent Großveranstaltungen
(Roadshows)
Kundenpräsentationen
Mitarbeiterschulungen
Methodik Vertrieb Methoden-Workshop,
ComConsult
(2001)
Präsentations-Workshop, ComConsult (2001)
Methoden-Workshop,
ComConsult
(2000)
Kommunikationstraining,
Dr.
Kuhneke
(1998)
Sprachen
Englisch
Sehr gute Kenntnisse in Wort und Schrift
(präsentationssicher)
Französisch
Grundlagen in Wort und Schrift
Ausland
Vertrieb
Kundenbetreuung, Schweiz (2004)
Kongressbetreuung, Edinburgh (2001)
Exkursionen
Frankreich
(2001)
(RWTH
Aachen)
Schweiz
(2000)
Reisen USA
(1996)
Singapur,
Malaysia,
Thailand
(1999)
Singapur,
Thailand,
Indonesien
(2003)

-
II -
Vorwort
Das Konzept dieser Arbeit ist sicherlich kein gängiger geographischer oder
wirtschaftsgeographischer Ansatz, sondern stark interdisziplinären
Charakters. Eine Auseinandersetzung mit der Thematik hat jedoch
gezeigt, daß vorhandene Literatur und Lösungsansätze, entweder starken
geographischen Bezug (in Form
von Abbildungsansätzen in
Geographischen Informationssystemen (GIS)), nachrichtentechnischen
Bezug (Netzwerk-Management), oder informationstechnischen Bezug
(Datenbanksysteme), aufweisen.
Hinsichtlich der heutigen und zukünftigen Bedeutung informations-
technischer Infrastrukturen, spielt die professionelle Verwaltung und der
ausfallsichere Betrieb dieser Netzwerkstrukturen, sowohl im öffentlichen,
als auch privatwirtschaftlichen und wissenschaftlichen Sektor, eine
Schlüsselrolle für Wertschöpfung und Wettbewerb.
Insofern ist der Integrationsansatz verschiedener Disziplinen zu einem
Gesamtansatz nachvollziehbar. Leider hätte eine Vervollständigung durch
betriebswirtschaftliche Aspekte den angestrebten Rahmen gesprengt.
Eine weitere Auseinandersetzung mit der Thematik, und der Ausbau unter
kaufmännischen Anlagenverwaltungs- und Kostenkontrollaspekten, soll
dennoch erfolgen.
An dieser Stelle richtet sich mein Dank zuerst an Herrn Univ.-Prof. Dr.
Peter Gräf (Geschäftsführender Direktor des Geographischen Instituts der
RWTH Aachen) für die Akzeptanz und Ermunterung zur Bearbeitung
dieses interdisziplinären Rahmens, und die Betreuung bezüglich Aufbau
und Durchführung der Arbeit.
Selbstverständlich gilt die Danksagung auch der Firma ComConsult
Kommunikationstechnik GmbH (Aachen) für den Zugang zu Projekt- und
Firmenunterlagen, Systemumgebungen, und die gemeinsame Planung
und Durchführung des empirischen Teils.
Insbesondere möchte ich Herrn Dipl.-Kfm. Martin Woyke (Geschäfts-
führung), Herrn Heiko P. Soldan (Leiter Vertrieb), und Herrn Dr.-Ing. Roger
H. Jakobs (Senior Berater Vertrieb) für die Unterstützung danken.

-
III -
Schließlich noch ein großes Dankeschön an meine Lebensgefährtin Katja.
Für den sozialen und emotionalen Halt, und die organisatorische und
logistische Unterstützung während der Bearbeitungszeit.
Ohne die jahrelange Förderung meiner Eltern, wäre ein Hochschulstudium
sicherlich nicht durchführbar gewesen. Auch Ihnen an dieser Stelle ein
herzliches Danke.
Aachen, im April 2004
Holger Nickel

-
IV -
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 01: Erweiterung des OSI-/ ISO-Referenzmodell... 02
Abbildung 02: Nachfrage am Markt für GIS-Anwendungen... 04
Abbildung 03: Systemgruppen EDV-gestützter Netzwerkverwaltung... 05
Abbildung 04: Aufgabengruppen von Netzinformationssystemen... 06
Abbildung 05: Klassifikation von Netzwerken... 10
Abbildung 06: Integration von Sprache und Daten... 11
Abbildung 07: Netztopologien (Flächen- und Raumerschließung)... 18
Abbildung 08: Netztopologien (Bau- und Betriebskostenoptimal)... 19
Abbildung 09: Netztopologien (IuK)... 20
Abbildung 10: Richtungsgebundenheit von Kommunikationsströmen... 21
Abbildung 11: Graphentheoretische Beispieltopologie... 22
Abbildung 12: Architekturmodell für datenbankbasierende
Softwaresysteme... 26
Abbildung 13: Realitätsabstraktion für die Datenmodellierung... 27
Abbildung 14: Entity-Relationship-Diagramm (Beispiel)... 29
Abbildung 15: Konzeptionelles objektorientiertes Basisdatenmodell... 33
Abbildung 16: Knotenkonfiguration (Beispiel: Endknoten)... 35
Abbildung 17: Konzeptionelles objektorientiertes Basisdatenmodell
für Kanten (Ausschnitt: räumliches Basisdatenmodell)... 37
Abbildung 18: Kantenkonfiguration (Beispiel: STP-Kabel)... 39
Abbildung 19: Konnektivitätsanalyse der AixBOMS-System-
Umgebung (Beispiel: Endgeräteverbindung)... 40
Abbildung 20: ER-Modell für die Netzwerkadressenzuordnung... 43
Abbildung 21: ER-Modell für logische Verbindungen
(Beispiel: Ende-zu-Ende-Verbindung)... 45
Abbildung 22: Strukturiertes räumliches Entfernungsmodell
für technische Netzwerke (Standortobjekt)... 47
Abbildung 23: Entfernungsklassen des Standortobjekts
(kombinierte Baum- und Detailsicht)... 48
Abbildung 23: Entfernungsklassen des Standortobjekts (tabellarisch)... 49

-
V -
Abbildung 24: Mehrfachbelegung des Raumobjekts für ein
Configuration Item... 52
Abbildung 25: Erweitertes konzeptionelles, objektorientiertes
Datenmodell für organisatorische Basisdaten... 54
Abbildung 26: Zuordnung organistorischer Basisdaten zu
Configuration Items (Beispieldarstellung)... 55
Abbildung 27: Templatekonfiguration (Beispiel: Standardarbeitsplatz).. 57
Abbildung 28: ER-Modell für die datenbankgestützte Zeichnungs-
verwaltung (Erweiterung des Standortobjekts)... 59
Abbildung 29: Basiszeichnung (Entfernungsklasse: Gelände)
einer integrierten Zeichnungsumgebung... 62
Abbildung 30: ER-Modell zur Erweiterung des Raumobjekts... 64
Abbildung 31: Basiszeichnung mit Raum- und Flächenobjekten... 64
Abbildung 32: Symbolzuordnungsvarianten für Knoten und Kanten
innerhalb der Zeichnungsumgebung... 66
Abbildung 33: Hybridumgebung: Eigenschaftsfenster zur Darstellung
alphanumerischer Daten in der Zeichnungsumgebung... 70
Abbildung 34: Gesamtauflösung der Zeichnungsebenen... 73
Abbildung 35: Layer-Eigenschaften in Zeichnungsumgebungen
(Beispiel: Microsoft Visio TM)... 73
Abbildung 36: Globale Kommunikationsströme (2001)... 77
Abbildung 37: Standortstruktur in Baumdarstellung (Beispiel)... 78
Abbildung 38: Konnektivitätsgruppen... 79
Abbildung 39: Großräumiger Übersichtsplan (Beispiel)... 82
Abbildung 40: Technikraumzeichnung (Beispiel)... 83
Abbildung 41: Anschlussassistent (Massenverbindungen)... 86
Abbildung 42: Optimierte Wegesuche... 86
Abbildung 43: Verlaufsinformation eines Netzwegs (alphanumerisch).. 87
Abbildung 44: Gebäudeverteilung (Strukturierte Verkabelung)... 91
Abbildung 45: Strukturiert. Verkabelungskonzept (Geländeverteilung).. 92
Abbildung 46: Anschlusstechnologien (Prognose bis 2010)... 95
Abbildung 47: Anschlussknoten: RJ-45-Stecksystem... 97
Abbildung 48: Filterbare Geräteliste (tabellarische Sicht)... 100

-
VI -
Abbildung 49: Geräteaufbau und Verbindungen (logische Sicht)... 101
Abbildung 50: Prozessorganisation nach ITIL... 108
Abbildung 51: Beziehung zwischen Incident, Problem, Known Errors
und Request for Change (RFC)... 111
Abbildung 52: CMDB als zentrale Instanz der IT-Organisation... 111
Abbildung 53: ,,Incident Handling" am Service Desk nach ITIL... 114
Abbildung 54: ,,Problem Control" nach ITIL... 115
Abbildung 55: ,,Change Management-Gesamtprozess" nach ITIL... 117
Abbildung 56: ,,Branchenmix" des Marketinggroßverteilers... 119
Abbildung 57: Verteilerstruktur des Marketinggroßverteilers
nach PLZ-Bereichen... 120
Abbildung 58: Verteilerstruktur des Marketinggroßverteilers
nach Unternehmensgrößenklassen... 120
Abbildung 59: Mengengerüst für den Bereich ,,Stammdaten"... 123
Abbildung 60: Mengengerüst für den Bereich ,,Netzwerkdaten"... 124
Abbildung 61: Räumliche Qualitätsmerkmale... 125
Abbildung 62: Einsatzhäufigkeit von Softwaresystemen für
Netzwerkkomponenten und -verbindungen... 127
Abbildung 63: Bewertung zur Rolle der Infrastrukturverwaltung
Innerhalb der EDV-Organisation... 128
Abbildung 64: Bekanntheitsgrad der ITIL-Prozessumgebung... 129
Abbildung 65: Zentraler ,,Benefit" durch eine Orientierung an der
ITIL-Prozessumgebung... 130

-
VII -
Tabellenverzeichnis
Tabelle 01: Begriffe und Definitionen des Entity-Relationship-Modells.. 29
Tabelle 02: Freiheitsgrad der Abbildungstiefe in Zeichnungen... 68
Tabelle 03: Zu verwaltende Knoten- und Kantenobjekte (IuK)... 74
Tabelle 04: Konnektivität verschiedener Topologien... 80
Tabelle 05: Weitverkehrsknoten (Knoten 1. Ranges)... 81
Tabelle 06: Weitverkehrsverbindungen (Kanten 1. Ranges)... 84
Tabelle 07: Verteilerknoten (Knoten 2. Ranges)... 89
Tabelle 08: Verteilerverbindungen (Kanten 2. Ranges)... 92
Tabelle 09: Anschlussknoten (Knoten 3. Ranges)... 97
Tabelle 10: Leistungs- und Anwendungsklassen nach DIN/EN 50173.. 98
Tabelle 11: Anschlussverbindungen (Kanten 3. Ranges)... 99

-
VIII -
Abkürzungsverzeichnis
Abb.
Abbildung
AixBOMS
Aix-la-Chapelle Business Object Management System
ARPA
Advanced Research Projects Agency
ATM
Asynchroner Transfer Modus
bzw.
Beziehungsweise
CAD
Computer Aided Design
CAFM
Computer Aided Facility Management
CANFM
Computer Aided Network Facility Management
CATV
Community Antenna Television
CERN
Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire
CI
Configuration Item
CPU
Central Processing Unit
CRM
Customer Relationship Management
CU-TAL
Teilnehmeranschlussleitung (Kupfer)
DARPA
Defense Advanced Research Projects Agency
DBMS
Database Management System
DCA
Defense Communications Agency
DEC
Digital Equipment Corporation
DECnet
Digital Equipment Corporation Proprietary Network
DoD
Department of Defence
DSL
Digital Subscriber Line
DWDM
Dense Wavelength Division Multiplexing
EAI
Enterprise Application Integration
EDV
elektronische Datenverarbeitung
ERM
Entity Relationship Model
ERP
Enterprise Resource Planning
EUnet
European Unix Network
FDDI
Fiber Distributed Data Interface
ggf.
gegebenenfalls
GIS
Geographisches Informationssystem

-
IX -
GLT
Gebäudeleittechnik
GPS
Global Positioning System
GSM
Global System for Mobile Communication
GUI
Grafical User Interface
HTML
Hypertext Markup Language
HTTP
Hypertext Transport Protocol
ICT
Information and Communication Technology
IMP
Inter Message Processors
INWP
International Network Working Group
IP
Internet Protocol
IPX
Internetwork Racket eXchange
ISDN
Integrated Services Digital Network
ISO
International Standardisation Organisation
IT
Informationstechnologie
ITIL
Information Technology Infrastructure Library
IuK
Informations- und Kommunikationstechnik
JUNET
Japan Unix Network
KMU
Kleine und mittelständige Unternehmen
LAN
Local Area Network
LWL
Lichtwellenleiter
MAC
Media Access Control
MAN
Metropolitan Area Network
NCP
Network Control Protocol
NIS
Netzinformationssystem
OODBS
Objektorientiertes Datenbanksystem
OSI
Open Systems Interconnection
PBX
Private Branch Exchange
PLC
Powerline Communication
PRNET
Packet Radio Network
PSTN
Public Switched Telephone Network
RAM
Random Access Memory
RDBMS
Relational Database Management System
RFC
Request for Comment

-
X -
RFC
Request for Change
SATNET
Atlantic Packet Satellite Network
SNA
Systems Network Architecture
sog.
Sogenannt
SRI
Stanford Research Institut
STP
Shielded Twisted Pair
TAL
Teilnehmeranschlussleitung
TCP
Transmission Control Protocol
UCLA
University of California Los Angeles
UCSB
University of California Santa Barbara
UDP
User Datagram Protocol
UHD
User Help Desk
UMTS
Universal Mobile Telecommunications System
usw.
und so weiter
UTP
Unshielded Twisted Pair
VIS
Vertriebsinformationssystem
vgl.
vergleiche
VoIP
Voice over Internet Protocol (IP)
WAN
Wide Area Network
WDM
Wavelength Division Multiplexing
WLAN
Wireless Local Area Network
WLL
Wireless Local Loop

-
1 -
1.
Einleitung
Im Zeitalter des Übergangs der Industriegesellschaft zur Informations-
gesellschaft, anhaltender sozialer und wirtschaftlicher Verflechtung auf
globaler Ebene, und der Medianisierung und Technisierung der mensch-
lichen Umwelt, erlangt die Verbreitung und Vermittlung von Kommunika-
tions- und Informationsströmen zunehmend fundamentalen Bedeutungs-
zuwachs.
,,Informationen und Wissen sind als Inputfaktoren und Outputbestandteile
zu einem Basiselement fast aller Sektoren der Wirtschaft geworden.
Gleichzeitig leisten die hochmoderne Infrastruktur, der Prozess der
Liberalisierung, Preissenkungen, innovative Dienstleistungen und die
dadurch
verbesserten
Arbeits-
und
Lebensbedingungen
einen
entscheidenden Beitrag..." , um ,,... im Rahmen der Globalisierung und der
Reorganisation der internationalen Arbeitsteilung Standortvorteile zu
sichern, bzw. aufzuwerten." [BMWI 2001, S.IX]
So erhält die Bereitstellung von Information (als wirtschaftliches und
soziales Gut), im gesamten humanen Lebensumfeld, durch historisch
heterogen gewachsene technische Telekommunikationsinfrastrukturen
neben politischen, sozialen, wirtschaftlichen, rechtlichen und technischen
Aspekten, einen stark räumlichen Bezug.
Konzentrierten sich die geographischen und wirtschaftsgeographischen
Forschungsansätze bisher vorwiegend auf die Entwicklung, Verstand-
ortung (Zentralität), Diffusion, Nutzung, und Raumwirksamkeit technisch-
telekommunikativer Infrastrukturen [GRÄF 1988, S.22ff], soll mit
vorliegender Arbeit der Planungs- und Betriebsgesichtspunkt mittels
computergestützter Systeme in den Vordergrund gestellt werden.
Dieser beinhaltet eben nicht nur die Zuhilfenahme geographischer
Bezugsgrößen für die Lokations- und Topologieabbildung, sondern auch
die planungs- und betriebsrelevanten physikalischen bzw. logischen
Zusammenhänge.
Die modellhafte Infrastrukturabbildung in EDV-Systemen wird hierbei auf
Netzwerktopologien der Individualkommunikation, die eine nachrichten-
technische Basisinfrastruktur erfordern, beschränkt.

-
2 -
Eine deskriptive Beschreibung der Infrastruktur in einem Abbildungs-
modell, soll das jeweilige Wirtschaftssubjekt (hier in der Regel unter-
nehmerisches oder öffentlich-behördliches Umfeld) in die Lage versetzen,
raumwirksame Entscheidungen (z. B. Standortwahl, Standortversorgung,
Aus- oder Abbau vorhandener Infrastrukturen) auf Basis konkretisierter
Strukturdaten (im Rahmen einer geographischen Betrachtung im Sinne
von Distanzüberwindung, Verkehrslage, Flächennutzung, und Raum-
ausstattung) zu treffen.
Zur übersichtlichen Darstellung der funktionalen und prozeduralen
Spezifikationen beliebiger technischer Kommunikationssysteme im oben
genannten Sinne, hat sich international das schichtenorientierte ISO-
Architekturmodell, das ,,International Standardisation Organisation (ISO)-
Open Systems Interconnection (OSI) Reference Model" etabliert.
Abbildung 01:
Erweiterung des ISO-/OSI-Referenzmodells
Quelle:
BOROWKA, P. 2002, S.25. (Eigene Darstellung)
Mit einer Erweiterung dieses universellen Modells für Kommunikations-
systeme um eine untere Basisschicht ,,natürliche Umwelt" bzw.
,,geographische Schicht" (,,geografical Layer (Layer-0-a)") zur Abbildung
Layer-0-b
Layer-0-a
Physikalisches Übertragungsmedium
Bitübertragungsschi
Datensicherungsschicht
Netzwerkschicht
Transportschicht
Kommunikationssteuerungssc
hicht
Darstellungsschicht
Anwendungsschicht
Layer-7
Layer-6
Layer-5
Layer-4
Layer-3
Layer-2
Layer-1
Geographische Schicht (geografical Layer)
Application Layer
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Data Link Layer
Physical Layer

-
3 -
der Standort-, Lage- und Topologieinformation (physikalischer)
Übertragungsmedien, kann ein integrativer Gesamtanspruch zur Planung
und
Verwaltung
technischer
Infrastrukturen
in
EDV-Systemen
(applikations-neutral) dargestellt werden (vgl. Abb. 01).
Im idealen Fall wird demnach also von einer systemgestützten
Netzwerkdokumentationslösung erwartet, alle dargestellten Schichten
(,,Layer") angemessen (bedarfsorientiert) abbilden zu können.
Anwendungsfokus
Zwar haben sich für großräumig-geodatenfokussierte Dokumentationen
technischer Infrastrukturen Softwarewerkzeuge aus dem Bereich der
Geographischen Informationssysteme (GIS), und für kleinräumig-
geodatenfokussierte (Gebäude und Grundstücke) Abbildung aus dem
Bereich des Computer Added Design (CAD) etabliert [BMWA 2003, S.44],
so decken diese jedoch bezüglich Informationstiefe typischerweise nur
Zusammenhänge innerhalb der ,,Layer-0-a" (Geobasisdaten) und ,,Layer-0-
b" (nachrichtentechnische Hilfsmittel für die Übertragung) des erweiterten
Schichtenmodells ab, und können allgemein als zeichnungsbasierende
Applikationen bezeichnet werden.
Der Anwendungsfokus (Nachfrage) solcher geodatenfokussierter Systeme
zur Netzdokumentation betrifft vorwiegend die Betreiber der Netze: die
Energie- und Versorgungsunternehmen (EVU), Unternehmen der
Branchen Verkehr und Telekommunikation, Bauunternehmungen, und
Immobiliendienstleister (vgl. Abb. 02). Dem sind sicherlich größere
Umgebungen der Fertigungsindustrie, Handel und Banken, öffentliche
Behörden, und wissenschaftliche Einrichtungen hinzuzufügen.

-
4 -
Abbildung 02:
Nachfrage am Markt für GIS-Anwendungen
Quelle:
BMWA 2003, S.45.
Die MICUS Management Consulting GmbH (Düsseldorf) stellt, im Auftrag
des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit (BMWA), in diesem
Zusammenhang fest: ,,An der Nahtstelle zwischen GIS-Anwendungen und
CAD-Planungen haben sich Anwendungen für den Bereich Facility
Management entwickelt". Unter Facility Management ist die Aufgabe zu
verstehen, die sich mit der ,,Wartung technischer Anlagen in Gebäuden,
Vorbereitung
von
Baumaßnahmen
oder
Störungsbeseitigung"
beschäftigen. [BMWA 2003, S.44]
Werden diese Aufgaben mit systemgestützten Mitteln bewältigt, kann auch
von Computer Aided Facility Management (CAFM), oder Computer Aided
Network Facility Management (CANFM) gesprochen werden.
Der Anwendungsfall (Netzdokumentation und Technische Planung unter
dem Netzbetriebsgesichtspunkten des Facility Management) fordert zur
Bewältigung dieser Aufgaben, nicht nur für den kleinräumigen Bereich, die
Integration der relevanten physikalischen, logischen, organisatorischen
und betriebwirtschaftlichen Zusammenhänge. Für eine vollständige
Integration aller anfallenden Infrastrukturinformationen, wären demnach
eine Vielzahl spezialisierter Softwaresysteme, umfangreiche Erweite-
rungen verfügbarer GIS- oder CAD-Anwendungen, oder Universal-
werkzeuge mit der Funktion einer zentralisierten, universellen
Datenhaltung (,,central information broker", sog. ,,Database Repository")

-
5 -
erforderlich, die als daten(bank)basierende Applikationen definiert werden
können. Für diese Systemgruppe findet sich in diesem Kontext auch die
Bezeichnung Asset Management System (kaufmännische Anlagen-
verwaltung). Nachfolgend sollen daten(bank)-basierende Applikationen
jedoch einheitlich als Database Repository bezeichnet werden.
Schließlich sind noch Werkzeuge zur aktiven Netzüberwachung (sog.
,,aktive Netzwerk-Management-Systeme"), oder Telefonie-Management-
Systeme (z. B zur Rufnummernvergabe) zu nennen. Sie können zwar in
die Gruppe daten(bank)basierender Systeme eingegliedert werden, stellen
im Anwendungsfokus jedoch die Überwachung und den Netzbetrieb in den
Vordergrund, und erscheinen ungeeignet geographische Basisdaten,
Netzwerkinfrastrukturdaten, und organisatorisch-betriebswirtschaftliche
Daten vollständig einzubinden.
Aufgrund der Vielzahl verschiedenartiger Systembezeichnungen, wird im
Folgenden eine schematische Einordnung zur Abgrenzung vorgenommen:
Abbildung 03:
Systemgruppen EDV-gestützter Netzwerkverwaltung
Quelle:
Eigener Entwurf
geodaten-, bzw.
zeichnungsfokussiert
großräumig
kleinräumig
alphanumerisch,
bzw.
daten(bank)fokussiert
Zeichnungs-
programme
(Basis-
anwendung)
Database
Repository
oder
Asset
Management
System
räumliche
Ausrichtung
system-
technische
Ausrichtung
Datenbank-
programme
(Basis-
anwendung)
Computer
Aided Design
(CAD)
Aktive
Netzwerk-
oder
Telefonie-
Management-
Software
Facility Management
Integrierte
Lösung
Spezialwerkzeug
Basisanwendung
Geographisches
Informationssystem
(GIS)

-
6 -
Die konkreten Aufgabengebiete dieser Systemgruppen unterscheiden sich
für den Anwendungsfall wie ihre Bezeichnungen. Der Aufbau einer Doku-
mentation in einem Netzinformationssystem (NIS), dient vordergründig
zunächst dem Betrieb, der Ausbauplanung, und der Instandhaltung (inkl.
Störungsbehebung) zu verwaltender Netze.
Dem sind jedoch für die moderne Wirtschaftslandschaft betriebs-
wirtschaftliche Disziplinen wie Rechnungswesen, Materialwirtschaft,
Personalwesen, und Betriebsvermögen, oder die Serviceorientierung am
Endkunden hinzuzufügen (vgl. Abb. 04).
Abbildung 04:
Aufgabengruppen von Netzinformationssystemen
Quelle:
ROGOLLA U., MICUS W., QUENT M., 2003, S.2. (Eigene Darstellung)
Planwerke
Übersichtspläne
Bestandspläne
Trassenpläne
Netzschaltpläne
Werkspläne
Anlagen
Wartungsintervalle
Störungsdienst
Dokumentation
Archivierung
Netzplanung
Anlagenplanung
Ausbaupotenziale
Versorgungs-
sicherheit
Betriebsführung
Überwachung
Betreuung
Störungsmeldung
Akquisition
Zählerwesen
Verbrauchswerte
Statistik
Rechnungswesen
Materialwirtschaft
Personalwesen
Betriebsvermögen
Netz-
informations-
system
Dokumen-
tation
Planung
Kaufmänn.
Bereich
Kunden
Betrieb
Bau und
Instand-
haltung

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7 -
Zielsetzung
Kernstück vorliegender Arbeit soll nun die Entwicklung eines universellen,
produkt- und technikunabhängigen, betriebs- und planungstauglichen
Referenzmodells für Softwaresysteme sein, das die genannten Anforde-
rungen adäquat berücksichtigt (Kapitel 4), und unter Hinzunahme
organisatorischer Aspekte, bzw. der zeitlichen Dimension, das infra-
strukturelle Änderungsverhalten im Laufe des technischen Lebenszyklus
(,,lifetime cycle") involviert (Kapitel 5).
Hierfür soll der Ansatz eines zentralen Database Repository zur
Datenhaltung gewählt werden, da sich hier der zentralisierte Systemaspekt
(im Gegensatz zu einer Vielzahl von ggf. nicht integrierbaren Spezial-
werkzeugen) verfolgen läßt.
Vorteil des ,,zentralen Brokers" ist seine Datenbereitstellungsfunktion,
mittels derer er in der Lage ist Fremdsysteme (z. B. zeichnungsbasierende
Systeme, Systeme für das aktive Netz- oder Telefonie-Management, oder
aber kaufmännische Systeme) mit den aktuell benötigten Infrastruktur-
informationen zu versorgen, und somit proprietäre oder individuelle
Erweiterungen auf der Basis von GIS- oder CAD-Systemen vermieden
werden können (Zentralisierungs- und Standardisierungsaspekt).
Schließlich soll in Kapitel 6, anhand einer Unternehmensbefragung, der
,,Status Quo" technischer Netzwerkdokumentation in Betriebsumgebungen
verifiziert werden. Insbesondere der empirische Befragungsteil (Kapitel 6),
respektive Teile des Kernstücks der Arbeit (Kapitel 4-5), wurde in
Anlehnung an den Beratungsansatz der Firma ComConsult Kommunika-
tionstechnik GmbH (Aachen) erstellt. Als neutrales Beratungshaus für den
Bereich ,,Betriebsplanung und -organisation heterogener IT-Infra-
strukturen" im deutschsprachigen Raum, kann heute auf mehr als 500
erfolgreich durchgeführte Projekte, aus dem Umfeld großer Mittelstand
bzw. Konzernkunden, zurück geblickt werden.
Mit der Zusammenführung theoretischer Grundlagen und langjähriger
praktischer Erfahrungen, ist der Begriff ,,Referenzmodell" also im Sinne
von ,,Leitfaden" zu verstehen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß vor

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8 -
diesem Hintergrund bewußt auf eine Produktdarstellung (bzw. einen
Produktvergleich) verzichtet wurde, sondern, mit dem Ziel der allgemeinen
Gültigkeit, exemplarische Lösungsszenarien aufgezeigt werden sollen.
Eine übersichtliche Darstellung der Vorgehensweise, kann dem Anhang
(vgl. Anhang 01) entnommen werden.
Zunächst gilt es jedoch eine relevante Eingrenzung der umfassenden
Begrifflichkeiten ,,Netzwerk" und ,,Netzwerkinfrastruktur" zu treffen, und in
den historischen Kontext zu bringen (Kapitel 2). Beziehungsweise die
bewährte Simulationstechnik der ,,Allgemeinen Graphentheorie" für den
hiesigen Anwendungsfall einzuführen (Kapitel 3).

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9 -
2.
Überblick zur historischen Entwicklung der
Netzwerktechnologie
Im verkehrgeographischen Bezug, können Netzwerke als Gefüge von
Aktionszentren (,,Quell- und Zielzentren einzelner Verkehrsvorgänge" nach
PIRATH) und deren Verbindungsstruktur (,,Wege als Ergebnis einer
Bündelung") im geographischen Raum verstanden werden [RITTER 1998,
S.226].
Grundsätzlich lassen sich Verbindungen innerhalb von Netzwerken in
materielle und virtuelle (im Sinne von immateriell) Verbindungen einteilen.
So ist beispielsweise eine Personen- oder Güterverkehrsinfrastruktur an
materielle (Straße, Schiene, Eisenbahn), oder immaterielle (Luftverkehr)
Wege gebunden.
Weitere Klassifikationen lassen sich bezüglich der Beschaffenheit der
Verbindungen vornehmen. So bilden rohrleitungs- oder kanalgebundene
Verbindungsstrukturen (Brauchwasser, Abwasser, Flüssigkeit, Gas, Luft),
kabelgebundene Verbindungsstrukturen (Energie, Kommunikation), oder
Verkehrsinfrastrukturen des Personen- und Gütertransports (Verkehrs-
netze), jeweils eine Gruppe verschiedenartiger Netzwerkinfrastrukturen
materieller Gebundenheit.
Als virtuell (oder immatriell) gebundene Netzwerke können Funknetze
(oder Richtfunknetze), organisatorische oder soziale Netze, oder
Luftverkehrsnetze verstanden werden (vgl. Abb. 05).
Der im Kontext dieser Arbeit als ,,technische Netzwerkinfrastruktur"
bezeichnete Betrachtungsrahmen, betrifft aber vordergründig die
Netzwerke der ,,Informations- und Kommunikationstechnik" (IuK) zur
Übermittlung des Individualverkehrs. Im Klassifikationsschema (Abb. 05)
entspricht dies also der Gruppe der kabelbasierten (materiellen)
Kommunikationsnetze, und virtuellen Richtfunknetze.
Zwar sollen sich die Grundsätze und Visualisierungsmöglichkeiten des
Referenzmodells auch auf beliebige Netzwerkinfrastrukturen übertragen
lassen (Ziel der allgemeinen Gültigkeit), so existieren jedoch Unterschei-
dungsmerkmale hinsichtlich benötigtem Funktionsumfang (z. B. Berech-

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10 -
nungsmethoden für Transportkapazitäten oder -geschwindigkeiten), oder
spezifischer
Eigenschaften
(zu
verwaltende
Informationen
wie
Beschaffenheit, Material, oder physikalische Eigenschaften) des jeweiligen
Anwendungsfalls.
Abbildung 05:
Klassifikation von Netzwerken
Quelle:
ROGOLLA U., MICUS W., QUENT M., 2003, S.44. (Eigene Darstellung)
Informations- und Kommunikationsnetze zur räumlichen Informations-
verbreitung (Telekommunikationsnetze) können weiter, entsprechend
angewandter Übertragungstechnik, in analog-leitungsvermittelnde, digital-
leitungsvermittelnde, und digital-paketvermittelnde Netze unterteilt werden.
Netzwerke
Netzwerke mit
materiellen
Netzwerke mit
virtuellen
Netze mit Rohr-
leitungen/ Kanälen
Kabelnetze
Verkehrsnetze
Luftverkehrs-
netze
Funknetze
Organisa-
tions-
netzwerke
Brauchwassernetze
Abwassernetze
Lokale Netze für den
Transport anderer
Be- und Entlüftungs-
systeme
Öl- und Gaspipelines
Lokale Netze für den
Transport
von
Energie-
versorgungs-
netze
Hochspannung
Mittelspannung
Niederspannung
Kommunikations-
netze
Wide Area Networks (WAN)
Metropolitan Area Networks (MAN)
Local Area Networks (LAN)
Telefonie
Gebäudeleittechnik (GLT)
Sicherheitsnetze
Straßen-
netze
Eisenbahnnetze
Kanäle und Flüsse
für
Schiffahrtsnetze
.
.
.
.

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11 -
Als erstes Anwendungsgebiet telekommunikativer Übertragung, ist
sicherlich die analog-leitungsvermittelnde Sprach- (Telephonie) und
Datenübermittlung (Telegraphie) zu nennen.
Mit
den
rasanten
Entwicklungsschritten
der
Mikroelektronik,
Nachrichtentechnik und Informatik im 20. Jahrhundert, hat jedoch eine
zunehmende
Digitalisierung
und
Integration
telekommunikativer
Übertragung, und informationstechnischer Verarbeitung (Informatik), auf
Basis mikroelektronischer Bauteile stattgefunden (Telematik).
Diese Integration führte zu einem zunehmenden Nutzungswandel, von
ursprünglich rein analoger Übertragung auf Basis der Telefonnetze
(Sprachübermittlung), hin zu heute fast vollständig digitaler Übertragung
(Datenübermittlung) über verschiedenartige Netzstrukturen (vgl. Abb. 06).
Abbildung 06:
Integration von Daten und Sprache
Quelle:
BMWI 2001, S.18.
Der Zusammenhang betrifft eben nicht nur die Verhältnismäßigkeit des
auftretenden (analogen) Sprach- zum (digitalen) Datenverkehr, sondern
vorwiegend auch den Siegeszug der digital-paketvermittelnden Über-
tragungstechnik für die Sprach- und Datenübertragung.
Nun ließen sich bezüglich historischem Rückblick auf die Meilensteine der
Entwicklung von Informations- und Kommunikationsnetzen, eine ganze
Reihe einzelner geschichtlicher Zusammenhänge (Telephonie, Mikro-
elektronik, Internet, Funktechnologie,...) aufführen.

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12 -
Da hier jedoch der Überblickscharakter gewahrt, und heute vorwiegend
auftretende Anwendungsfall aufgezeigt werden soll, wird die Entwicklungs-
geschichte anhand der Historie der Internet Protocol(IP)-basierten digital-
paketvermittelnden Übertragung dargestellt.
Die IP-basierte (genauer TCP/IP (,,Transmission Control Protocol/ Internet
Protocol")) Übertragungstechnologie ist nicht nur als Basisinnovation zur
Entwicklung der Internettechnologie zu bezeichnen, sondern bildet heute
auch die vorherrschende Übertragungsplattform für die integrierte Sprach-
und Datenvermittlung innerhalb multipler Netzstrukturen (Telephonie
(Kabelmodem, ISDN, DSL), Informationstechnologie (WAN, MAN, LAN),
Funktechnologie (GSM (GPRS), UMTS, Wireless LAN)). Darüber hinaus
ist das ISO-/OSI-Referenzmodell als plattformunabhängiges Kommu-
nikationsmodell technischer Kommunikationssysteme, als Grundlage der
netzbasierten Kommunikation heran gezogen worden (vgl. Kapitel 1),
dessen Schichten drei (IP) und vier (TCP) die paketvermittelnde
Kommunikation, unabhängig von der darunter angelegten Netzwerk-
technologie (Schicht eins und zwei), steuert.
Entwicklung (Phase 1: 1957-1971)
Auch wenn auf den ersten Blick kein direkter Zusammenhang zu erkennen
ist, stellte die erfolgreiche Stationierung des sowjetischen Satelliten
,,Sputnik" (04.10.1957) im erdnahen Orbit eine ,,Initialzündung" für die
Entwicklung moderner Netzwerkkommunikation dar.
Als Reaktion auf diesen wissenschaftlichen Erfolg der Sowjetunion,
gründete das amerikanische Verteidigungsministerium (,,Department of
Defense" (DoD)) eine Forschungsabteilung (,,Advanced Research Projects
Agency" (ARPA)), welche den wissenschaftlichen und technologischen
Vorsprung der UdSSR aufholen sollte.
Vordergründiges Ziel war es, im Falle eines atomaren Erstschlags durch
den Feind, eine strategische und militärische Kommunikation aufrecht
erhalten zu können. Bisherige militärische Kommunikationsnetze (es gab
bereits erste einfache Ansätze computergestützter Netzwerkstrukturen)

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13 -
wären komplett vom Ausfall betroffen, wenn nur einer der kommunikations-
übermittelnden Knoten ausgefallen wäre.
Demnach sah bereits ein erstes Konzept aus dem Jahre 1962 der ,,RAND
Corporation" (oberste amerikanische ,,Denkfabrik des Kalten Krieges") vor,
dieses Kommunikationsnetz, ohne zentrale Verwaltungsinstanz, bzw.
zentrale Steuerung auszustatten, und daß jede beteiligte (aktive)
Netzkomponente mit vollem Funktionsumfang auszustatten sei [HEIN
2000, S.45f]. Dies konnte realisiert werden, indem jeder Datenstrom
zerlegt und adressiert wurde, und jedes einzeln zu vermittelnde
Datenpaket (,,Frame") seinen individuellen Weg (,,Route") durch das Netz
nahm.
Die Geburtsstunde der TCP/IP-Protokolle ist schließlich mit dem Jahr 1969
verbunden. Unter Führung der ,,Defense Advanced Research Projects
Agency" (DARPA), wurde das sogenannte "ARPANET"-Projekt ausge-
schrieben. Es galt vier Knotenrechner (,,Inter Message Processors" (IMP))
der Universitäten Utah, dem Stanford Research Institut (SRI), Santa
Barbara (UCSB), und Los Angeles (UCLA) auf der Übermittlungsbasis der
Telefonnetze zu verbinden [HEIN 2000, S.47].
Am 07. April 1969 wurde schließlich der erste ,,Request for Comment"
(RFC) von Steve CROCKER mit dem Titel ,,Host Software" veröffentlicht,
um eine öffentlich Diskussionsplattform zum Fortschritt der Arbeiten zu
kreieren. Noch heute werden RFCs genutzt, um Entwicklung zu
kommentieren, und standardisieren.
Mit der öffentlichen Vorstellung des ,,ARPANET"-Projekts Ende 1971,
wurde die ,,International Network Working Group" (INWP) auf der ,,Interna-
tional Conference on Computer Communications" in Washington
gegründet, die sich zur Aufgabe machte den internationale Ausbau auf der
Basis eines gemeinsamen Protokolls zum Anschluss weiterer Knoten zu
realisieren [HAFNER K., LYON M. 2000, S.263] .

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14 -
Internationalisierung (Phase II: 1972-1977)
Es dauerte bis zur Mitte des Jahres 1973, bis das University College of
London (Großbritannien), und das Royal Radar Establishment
(Norwegen), über (relativ langsame) Kabelverbindungen an das
mittlerweile 35 Knoten umfassende ARPANET angeschlossen waren
[WIMMER 1998, S. 61].
Die Internationalisierung brachte jedoch auch eine Schwierigkeit mit sich,
die als ,,internet problem" bekannt wurde. Es sollten verschiedenartige
Netzwerke, die bisher mittels ,,Network Control Protocol" (NCP) mit-
einander kommunizierten, verbunden werden.
Der entscheidende Beitrag zur Entwicklung des ,,Transmission Control
Protocol" (TCP) wurde schließlich 1974 von KAHN und CERF vorgelegt
(,,A Protocol for Packet Network Intercommunication", und RFC 675:
,,Specification of the Internet Transmission Control Programm"). In diesem
Zusammenhang fiel auch erstmals der Begriff ,,Internet", als ,,Netz der
Netze". Die Anforderungen an das neue Protokoll stellten sich wie folgt
dar:
-
Die Protokolle müssen die Interoperabilität zwischen heterogenen
Systemen gewährleisten
-
Die ,,End-to-End"-Kontrolle muß über eine Vielzahl von
unterschiedlichen Datennetzen und Systemen gewährleistet sein.
-
Die Protokolle und die Datenübertragung muß auf fehlerbehafteten
Übertragungsstrecken gewährleistet sein.
[HEIN 2000, S.48f]
Einen wesentlichen praktischen Test bestand das ARPANET und TCP
1977 durch die Integration und Test des Kurzwellenfunknetzes ,,Packet
Radio Network" (PRNET), und die Satellitendirektverbindung über das
,,Atlantic Packet Satellite Network" (SATNET), zur schnelleren Direkt-
übertragung.
Zwei wesentliche Innovationen stellten, neben der Integration
verschiedener Netzstrukturen zur Übertragung, die Aufspaltung des TCP-

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15 -
Protokolls in TCP und ,,Internet Protocol" (IP), und die Einführung des
Standards zur Übertragung von Textnachrichten (fortan ,,electronic mail"
(e-mail)) dar. Ersteres diente der Aufspaltung von ,,zuverlässigem
Verschicken" (TCP), und getrennter Adressierung (IP). TCP verschickte
Datenpakete nochmals, falls ein Paket nicht beim Empfänger ankam. Für
die störungsfreie Sprachübertragung war das natürlich hinderlich. Mit IP
als Adressierungsmechanismus, und UDP (,,User Datagram Protocol") als
neuem Protokoll für ,,unzuverlässige" Übertragungen, konnte diese
Problematik aufgelöst werden. Mit dem RFC 733 wurde 1977 der neue
Standard für e-mail spezifiziert, der 1982 mit dem RFC 822 (,,Standard for
the Format of ARPA Internet Text Messages") seine endgültige Form
erhält [WIMMER 1998, S. 65ff].
Globalisierung (Phase III: 1978-1984)
Die bisherige Nutzung des ,,Internet" (noch: ARPANET) war auf
wissenschaftliche und militärische Anwendungszwecke beschränkt, und
unterlag strengster Kontrolle des amerikanischen Pentagon.
1983 gliederten die Militärs ihren Nutzungsbereich unter dem Namen
,,MILNET" aus, und legten damit den Grundstein zur vollständig zivilen
Nutzung des ARPANET [HEIN 2000, S.49].
Immer mehr Nutzergruppen und Netzstrukturen konnten fortan über das
mittlerweile ausgereifte TCP/IP-Protokoll (Erklärung zum Protokollstan-
dard für das ARPANET am 01. Januar 1983 durch die ,,Defense Communi-
cations Agency" (DCA)) eingebunden werden, und jeder weitere Knoten
bisher autonomer Netze wurde mit der Anbindung an das ,,ARPAInternet"
zum ,,Internetknoten".
So wurden verschiedenste Benutzergruppen und Netzstrukturen über
TCP/IP integriert, und eine erste Globalisierungsstufe durch die Integration
von Amerika, Europa (EUnet (,,European Unix Network")), und Asien
(JUNET (,,Japan Unix Network")) erreicht.

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16 -
Das heutige Internet (Phase IV: 1985-heute)
Mit der Implementierung des NSFNET ("National Science Foundation
Network") ab 1985, sollten fünf ,,Supercomputerzentren" als ,,Rückgrat"
(,,Backbone") des beschleunigten Wachstums, und der schnelleren
Übertragung im Weitverkehr in den USA eingebunden werden.
Als übergeordneter Übertragungsweg konnte nun von einem ,,Netz der
Netze" gesprochen werden, bis schließlich 1990 das ,,ARPAInternet"
vollständig aufgelöst wurde, und der Weg für das heutige Internet durch
das NSFNET freigemacht wurde [WIMMER 1998, S. 83].
Der endgültige Erfolg zur massenweisen Verbreitung des Internet, wurde
jedoch nicht nur durch die dezentrale Organisation und mehrstufige
Kommunikation erreicht, sondern vielmehr durch die Bereitstellung von
Diensten. Dies betraf einerseits die benutzerfreundliche Integration und
Ausgestaltung der elektronischen Post (e-mail) in grafische Oberflächen,
andererseits das ,,Hypertext"-Verfahren zur Informationsverknüpfung.
Die Grundlagen des ,,Hypertext"-Verfahrens (durch eine Forschergruppe
des CERN (,,Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire") in Genf
initiiert) führten ab 1989 zur heutigen Ausprägung des allgemeinen
Verständnisses des Internet: zum ,,World Wide Web" (WWW). Per
,,Hypertext Markup Language" (HTML) zum Dokumentenstrukturaufbau,
und ,,Hypertext Transport Protocol" (HTTP) als Übertragungsprotokoll, war
der Weg für multimediale Anwendungen (Text, Grafik, Ton, Video) zur
Übertragung über das Internet geebnet, und die weltweite Massen-
verbreitung angestoßen [TEUTEBERG H. J., NEUTSCH C. 1998, S.225].

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17 -
3.
Netzwerktopologien in Anlehnung an die
,,Allgemeine Graphentheorie"
Analog zur funktional oder technisch orientierten Beschreibung von
Kommunikationsströmen, bzw. deren nachrichtentechnischen Übermitt-
lungszusammenhänge (vgl. Abb. 01), soll auch zur topographischen und
lagegenauen
Abbildung
heterogener
Netzwerkinfrastrukturen
ein
geeignetes Basismodell heran gezogen werden. Das Modell sollte in der
Lage sein, die systemimmanenten Verbindungsinformationen (Konne-
ktivität) in den Kontext der geographischen Lageinformation zu integrieren.
Versteht man nun Kommunikation im allgemeinen Sinn als ,,Transport von
Nachrichten (Informationen) zwischen Aktionszentren in beide Richtungen
und in regelmäßiger Weise" (HETTNER),
ist im nachrichtentechnischen
Umfeld stets von einer ,,Bindung des Verkehrs an gebahnte Wege unter
Zuhilfenahme technischer Mittel" (MATZNETTER),
also einem Wegenetz,
auszugehen. [zit. nach RITTER 1998, S.226]
Die Aktionszentren erfüllen innerhalb eines allgemeinen Kommunika-
tionsmodells die (atomare) Funktion eines Senders (bzw. Empfängers), die
Verbindung zwischen den Aktionszentren kann als (atomarer) Transport-
weg angesehen werden. Zur Bestimmung des gesamten funktionalen
Gefüges im Raum, wird zur Erweiterung der atomaren Basiselemente die
Intensität der Beziehung (Konnektivitätsintensität) als Basisgröße einge-
führt. Eine qualitative Unterscheidung der Systemkomponenten (Aktions-
zentren, Transportwege) hinsichtlich ihrer Wertigkeit (Rang, Ordnung),
ermöglicht eine mehrstufige (hierarchische) Darstellungsvariante.
Das so abgeleitete verkehrstechnische Basisgefüge kann als strukturelle
(Basis-)Infrastruktur,
Netzwerkinfrastruktur
oder
Netzwerktopologie
bezeichnet werden. Für eine kartographische Visualisierung und system-
theoretische Simulation hat sich verkehrsgeographisch die Graphentheorie
als Simulationstechnik bewährt. So heißt es hierzu bezüglich Netzstruktu-
rierung und Abbildung in modernen Softwaresystemen: ,,Der alles
beschreibende Begriff im Aufbau von Berechnungsprogrammen lautet

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18 -
´Knoten-Kanten-Modell´. Darauf basieren alle modernen Systeme zur
Netzanalytik..." [SZIGALLA 2003, S.55]
In Anlehnung an einen Zweig der Geometrie werden Aktionszentren als
Knoten, Transportwege als Kanten (Verbinder der Aktionszentren)
abstrahiert. Ein erster Ansatz findet sich beim Schweizer Mathematiker
EULER, der für das sog. ,,Königsberger Problem" (Suche nach einem Pfad
durch alle Stadtteile Königsberg, ohne eine Brücke zweimal benutzen zu
müssen) eine Lösung suchte [ATZKERN, MAIER 1992, S.229].
In einer ersten Abstraktionsstufe zur (Basis-)Infrastrukturabbildung
ergeben sich folgende (grundsätzliche) Netztopologien:
Abbildung 07: Netztopologien (Flächen- und Raumerschließung)
Abb. 07-a: Dreiecksnetz
Abb. 07-b: Vierecksnetz
Abb. 07-c: wegsparsame Lösung 1
Abb. 07-d: wegsparsame Lösung 2
Abb. 07-e: wegsparsame Lösung 3
Abb. 07-f: Ring (Kreis)topologie
Quelle:
RITTER 1998, S. 230. (Eigene Darstellung)

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19 -
Sie stellen logische Verbindungsvarianten von Aktionszentren gleichen
Ranges dar, und bilden weder qualitative Konnektivitätsintensitäten, noch
lagegenaue Kantenverläufe ab. Die algorithmische Problematik der
optimierten wegesparsamen Lösung (unter einmaligem Erreichen aller
Aktionszentren) ist als ,,The travelling salesman problem" nach FLOOD
bekannt. [ATZKERN, MAIER 1992]
Abbildung 08:
Netztopologien (Bau- und Betriebskostenoptimal)
Abb. 08-a: Schwerlinienlösung Abb. 08-b: vollständiges Netz
(,,Ypsilon-Lösung") (,,Delta-Lösung")
Quelle:
VOPPEL 1980, S.35. (Eigene Darstellung)
Bereits bei minimal drei flächenhaft gestreuten Aktionszentren kann
zwischen einer baukostenoptimalen (Ypsilon-Lösung), und einer betriebs-
kostenoptimalen Lösung (Delta-Lösung) unterschieden werden [VOPPEL
1980, S.35].
Die Ypsilon-Lösung erfordert die Einführung hierarchisch höher gestufter
Knoten (Knoten ersten Ranges) als Verbindungselement (vgl. Abb. 08-a,
Knoten A,B,C) zwischen den Endknoten (Knoten zweiten Ranges). Also
eine Wertigkeitsunterscheidung (als Ordnungsmaß) der Aktionszentren,
und minimiert das benötigte Streckennetz. Die Delta-Lösung minimiert die
jeweilige Einzelstrecke zwischen Aktionszentren, und ist demnach
Entfernungsoptimal für den Streckenverlauf zwischen Einzelknoten (vgl.
Abb. 08-b). Speziell für Informations- und Kommunikationsinfrastrukturen
(IuK) lassen sich, aufgrund technologischer Rahmen- bzw. Betriebs-
bedingungen, die flächenhaften Basisformenschätze Bustopologie,
A

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20 -
Sterntopologie (,,hub-and-spoke"), Ring- und Baumtopologie unterscheiden
(vgl. Abb. 09-a bis 09-d):
Abbildung 09:
Netztopologien (Informations- und Kommunikationstechnik)
Abb. 09-a: Bustopologie
Abb. 09-b: Sterntopologie
Abb. 09-c: Ringtopologie
Abb. 09-d: Baumtopologie
Quelle:
KAUFFELS 2002, S.74. (Eigene Darstellung)
Neben Knotenhierarchien als Ordnungsmaß für Aktionszentren, wird
schließlich die Kantenhierarchie als Ordnungsmaß für Verbindungs-
elemente (Kante ersten Ranges, Kante zweiten Ranges, usw.) in das
Simulationsmodell eingeführt.
Für quantitative Analysen können die Einzelelemente der vollständig
hierarchisierten Netzstruktur mit Indexzahlen (z. B. Konnektivitätsgrad,
Entfernung, Transportkosten, topologische Distanz (Anzahl berührter
Knoten), Richtung, usw.) versehen werden.

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21 -
Zur Richtungsdarstellung (unidirektional, bidirektional) bietet sich eine
zeichnerische Markierung (z. B. über Richtungspfeile) an. Im Regelfall
kann im nachrichtentechnischen Umfeld von einer bidirektionalen
Kommunikation ausgegangen werden.
Abbildung 10: Richtungsgebundenheit von Kommunikationsströmen
Abb. 10-a: Unidirektionale Kommunikation
Abb. 10-b: Bidirektionale Kommunikation
Quelle:
Eigener Entwurf
Eine letzte Stufe der Modellerweiterung betrifft die geographisch
lagegenaue Darstellung. Einerseits für die lagegenaue Darstellung der
Kanten in Form von Polylinien, für Versorgungsflächen in Form von
Polygonen, oder als Versorgungsräumen in Form von Polyedern.
Versorgungsflächen und -räume können hierbei einerseits als drittes
Basiselement, andererseits als Substitut für Endknoten (z. B. zur
Abbildung
von
,,ausgeleuchteten"
Flächen
(Räumen)
durch
Funktechnologien) verstanden werden.
Wird dem Modell nun eine geografische Basiskarte hinterlegt, ist die
niedrigste Abstraktionsstufe mit der höchsten Realitätsnähe erreicht.

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22 -
Abbildung 11:
Graphentheoretische Beispieltopologie
Knoten:
Knotenhierarchie
Knoten 1. Ranges
Knoten 2. Ranges
Knoten 3. Ranges
Kanten:
Kapazität (Datenmenge pro Zeiteinheit)
Kante 1. Ranges
(1 Gbit/s)
Kante 2. Ranges
(155 Mbit/s)
Kante 3. Ranges
(2 Mbit/s)
Indexzahl:
Wegekosten
(Routingkosten: Kosten (k ) = 1000 / Kapazität [Mbit/s])
k (2 Gbit/s)
=
0,50
k (155 Mbit/s)
=
6,45
k (2 Mbit/s)
=
500,00
Quelle:
Eigener Entwurf
500
500
500
6,45
500
500
0,50
0,50
6,45
0,50

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23 -
Eine Charakterisierung des Gesamtmodells zur grafischen Netzwerk-
infrastrukturabbildung in Anlehnung an die Graphentheorie, kann wie folgt
zusammengefasst werden:
1. Elementare
(atomare)
Bausteine
der
Kommunikations-
aktionszentren werden als Knoten, Verbindungselemente
(Transportstrecken) als Kanten dargestellt.
2. Jeder Knoten wird mit seinem nächsten Nachbarn durch eine
Kante verbunden.
3. Kanten können unidirektional oder bidirektional richtungsgebunden
sein.
4. Qualitative
Unterscheidungen
von
Aktionszentren
und
Transportstrecken (gemäß ihrer Funktion oder geographischen
Lage) werden über eine hierarchische Ordnung (einen Rang)
vorgenommen.
5. Quantitative Maßzahlen für Aktionszentren oder Transportstrecken
können über Indexzahlen angegeben werden.
6. Lagegenaue Abbildungen von Streckenverläufen (Transport-
strecken) werden durch Polylinien dargestellt.
7. Drittes Basiselement ist die Versorgungsfläche (zweidimensional),
bzw. der Versorgungsraum (dreidimensional).
8. Versorgungsflächen (-räume) können als Substitut von Endknoten
verstanden werden.
9. Lagegenaue Abbildungen von Versorgungsflächen werden durch
Polygone, von Versorgungsräumen als Polyeder dargestellt.

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24 -
4.
Referenzmodell zur Abbildung heterogener
Netzwerkinfrastrukturen unter Berücksichtigung
von Standortqualität und -eigenschaften
Wie bereits einleitend dargestellt, wird das Ziel verfolgt ein allgemeines
Referenzmodell zur Planung und Verwaltung heterogener technischer
Netzwerkinfrastrukturen innerhalb einer Datenbank-Systemumgebung zu
entwickeln.
Für die modellhafte Beschreibung (von Teilen) der Realität in Software-
systemen, soll ein architektonisches Schichtenmodell angegeben werden.
Es wird hierdurch einerseits eine Strukturierung der Anwendungsebenen
erreicht, und ein Analyseleitfaden angelegt. Andererseits wird eine Klärung
der Kernfragen ,,welche Daten (Datenbankschicht) sollen dem Nutzer in
welcher Weise (Anwendungsschicht), und mit welchen Operationen
(Funktionsschicht) bereit gestellt werden", erwirkt.
Architekturmodell für datenbankbasierende Softwaresysteme
Eine oberste Schicht (Anwendungsschicht) regelt die Interaktion des
Benutzers mit der Systemumgebung. So werden in Form von Datenbank-
masken (alphanumerische Daten) oder Zeichnungsabbildungen (grafische
Daten), verschiedene Ansichten auf die Datenbestände gewährt, ohne
spezielle Abfragesprachen oder interne Systemkenntnisse vom
Endbenutzer abzuverlangen. Diese Systemebene kann im Allgemeinen
auch als ,,Graphical User Interface" (GUI), oder externe Ebene bezeichnet
werden. Eine mittlere Schicht (Funktionsschicht) transformiert benutzer-
gesteuerte Aktionen (z. B. per Maus oder als Eingabewert) in eine system-
interne Sprache, und greift somit per passivem (lesendem) oder aktivem
(schreibendem) Zugriff auf die Rohdaten zu. Neben der Datenzugriffs-
steuerung, ist hier das Regelwerk zur Datenveränderung oder ­manipula-
tion verankert. Es kann zwischen Einzeloperationen (Veränderung
einzelner
Datensätze
oder
­einträge)
und
Massenoperationen
(Veränderung großer Mengen von Datensätzen oder -einträgen) unter-
schieden werden. Das Regelwerk steuert im wesentlichen ,,wer" (Benutzer-

-
25 -
und Rollenschema), ,,was" (Rohdaten), ,,in welcher Weise" (logisches
Änderungsveralten) verändern darf, und wird nachfolgend Regelschicht
genannt.
Eine dritte Schicht (Datenbankschicht), behandelt die konzeptionelle
Modellierung der Rohdaten innerhalb der Datenbanksystemumgebung,
und kann als physische Schicht, oder Schicht der technischen
Datenhaltung und ­speicherung bezeichnet werden. Das verwendete,
logische Datenmodell ist hierbei unabhängig vom jeweils eingesetzten
Datenbanksoftwaresystem. Ein Datenbankmanagementsystem (DBMS),
oder relationales Datenbankmanagementsystem (RDBMS), übernimmt
diese Aufgabe. Die Art der Datenmodellierung und der Aufbau von
RDBMS-Umgebungen, liefert eine gewisse Vorgabe (Basis) für die
darüber angelegte Funktionsschicht zur Regelabbildung und zum
Änderungsverhalten. So wird hier z. B. der physikalische Benutzerzugriff
(im Gegensatz zum logischen Zugriff innerhalb der Funktionsschicht) auf
die Rohdaten, oder etwa eine per se Begrenzung des Realitätsraums (und
damit eine (logisch) folgende Begrenzung auf der Funktionsschicht)
vorgenommen. Demnach muß letztlich zwischen einer datenbank-
abhängigen (innerhalb der Datenbankschicht) und einer datenbank-
unabhängigen (innerhalb der Funktionsschicht) Regelschicht unter-
schieden werden (vgl. Abb. 12).
Für die Entwicklung eines allgemeinen Referenzmodells ist die Datenbank-
schicht die wesentliche Systemschicht. Während grafische Benutzerober-
flächen (externe Schicht) und funktionale Ebene (Funktionsschicht)
maßgeblich vom einzelnen Anwendungsfall bzw. anwendungsorientierten
Präferenzen (oftmals subjektive Vorlieben von Endbenutzern) geprägt
sind, bildet die Datenbankschicht das Realitätsmodell ab. Dieses Modell
begrenzt alle darauf basierenden Schichten hinsichtlich Realitäts- und
Anwendungstiefe. Demzufolge wird nachfolgend gesteigerter Wert auf die
Realitätsabbildung gelegt.

-
26 -
Abbildung 12:
Architekturmodell für datenbankbasierende
Softwaresysteme
Quelle:
CHEN P. P., KNOELL H. D. (1991), S.28 (Eigene Darstellung)
Auf der datenbankunabhängigen Funktions- und Regelebene wird jeweils
auf den allgemeinen (spezialfallunabhängigen) Basisregelsatz einge-
gangen, für die externe Ebene sollen exemplarische Lösungsbeispiele
(-wege) aufgezeigt werden. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß zur
Anpassung der grafischen Benutzeroberfläche bzw. zur Regelanpassung
in nahezu allen Anwendungsbereichen interne oder externe (software-
basierte) Spezialwerkzeuge existieren, die einen entsprechenden
Gestaltungsfreiraum schaffen.
Datenbankmanagementsystem (DBMS)
Datenbankabhängige Regel- und Funktions-
schicht
Datenbankunabhängige Regel- und Funktions-
schicht
Graphical User Interface (GUI)
Anwendung a
Anwendung b
Benutzer
Funktionsschicht
Datenbankschicht
Anwendungsschicht
(externe Schicht)

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Entity-Relationship-Model (ERM)
Zur Modellierung der Realität in Datenbanksystemen werden verschiedene
(Abstraktions-) Schritte durchlaufen. Eine verbale Beschreibung liefert eine
erste Abstraktion, und bewirkt eine Reduktion des Informationsgehalts der
Realität.
Mit der Überführung in ein adäquates (Realitäts-) Modell, kann ein konzep-
tionelles Datenmodell erstellt werden. Dieses wird auf Datenbankebene in
ein logisches Datenmodell, und systemintern in gespeicherte Information
übersetzt, welche schließlich auf einem physikalischen Speichermedium
abgelegt werden:
Abbildung 13:
Realitätsabstraktion für die Datenmodellierung
Quelle:
Eigener Entwurf
Mit dem Ziel allgemeiner Verständlichkeit komplexer Datenstrukturen
durch die Visualisierung von Datenobjekten und deren Beziehungsgefüge,
hat CHEN 1976 das Entity-Relationship-Model (ERM) eingeführt [CHEN P.
P., FRANKLIN M. 1976; CHEN P. P. 1980].
Reale Welt
Verbale Beschreibung
Modell der realen Welt
Konzeptionelles Datenmodell
Logisches Datenmodell
Gespeicherte Information
Speichermedium
Endgerät 15 steht am Standort AB
hat
Lokation
Gerät
Standort
00110101 10010011 01001101 00101011 ...
PC

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28 -
Datenobjekte sollen hierbei zur Beschreibung mit real existierenden
Objekten in Einklang gebracht werden, was anhand des Beispiels aus
Abbildung 13 aufgezeigt werden soll. So wird das real existierende Objekt
,,Endgerät 15" in einem Datenobjekt ,,PC" als Datensatz abgebildet. Durch
Generalisierung (,,bottom up") können charakterlich gleich geartete reale
Objekte in einer sogenannten Entitätsmenge (Datenobjekt ,,PC")
zusammen gefasst werden, welche die jeweiligen Einzelobjekte
(Datensatz ,,PC 15") als Eintrag enthalten. Entitätsmengen sind weiter als
Klassen geordnet, welche als spezifisches Gerüst von Eigenschaften oder
Objekttypen verstanden werden kann (hier: ,,Endgerät"). Die
Spezialisierung (,,top down") liefert die kleinsten Einheiten dieser
Baumstruktur, also Attribute (Eigenschaften) von Objekten.
Diese werden informationstechnisch als Wert (Faktum) hinterlegt, und
entsprechen per definitionem einem Wertebereich (einer Zahlen- oder
Buchstabenmenge oder Domäne). Im Beispiel würde also ein Datenobjekt
,,PC" Eigenschaften (Attribute) wie ,,CPU-Taktfrequenz", ,,RAM (Random
Access Memory)", usw. enthalten, die in Summe als Tupel (Attributmenge)
von Eigenschaften bezeichnet werden.
Um nun einzelne Objektmengen in Beziehung zueinander bringen zu
können (,,PC hat Standort"), werden schließlich typisierte Relationen
(Verknüpfungen) erzeugt.
Der Relationstyp ist nicht nur als Bindeglied zwischen einzelnen Objekten
zu verstehen, sondern liefert über die Beziehungslogik Abbildungs-
vorschriften (vgl. Anhang 02: Beziehungstypen des ER-Modells). So kann
eine Relation der Objektmengen ,,PC" und ,,Standort" als ,,1:1-Beziehung"
(,,ein PC hat einen Standort"), ,,1:N-Beziehung" (ein PC hat viele
Standorte), ,,N:1-Beziehung" (,,viele PC´s haben einen Standort"), oder im
abbildungsfreiesten Fall ,,N:M-Beziehung" (,,viele PC´s haben viele
Standorte") definiert werden. Wie an diesem trivialen Beispiel zu sehen,
steckt im Aufbau der konzeptionellen Datenstruktur bereits maßgebliche
Intelligenz bezüglich Realitätsabbildung.
Um die begrifflichen Unterscheidungen des ER-Modells für die
Folgekapitel nochmals widerspruchsfrei und übersichtlich anzugeben,

Details

Seiten
Erscheinungsform
Originalausgabe
Jahr
2004
ISBN (eBook)
9783832483500
ISBN (Paperback)
9783838683508
DOI
10.3239/9783832483500
Dateigröße
8.6 MB
Sprache
Deutsch
Institution / Hochschule
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen – Philosophie
Erscheinungsdatum
2004 (Oktober)
Note
1,3
Schlagworte
cmdb itil referenzmodell dokumentation verwaltung
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Titel: EDV-gestützte Planung und Verwaltung heterogener technischer Netzwerkinfrastrukturen
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