Themen. Bitübertragungsschicht. Kabel. Glasfaser. Funk / Satellit. Modem / DSL / Kabelmodem. Multiplexverfahren

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1 Themen Kabel Glasfaser Funk / Satellit Modem / DSL / Kabelmodem Multiplexverfahren

2 OSI-Modell: TCP/IP-Modell: Physical Layer Netzwerk, Host-zu-Netz Aufgaben: Umwandlung von Bits in Übertragungssignale Übertragung der Signale Umwandlung von Übertragungssignalen in Bits

3 Signale Elektrische Übertragung durch Kabel Optische Übertragung durch Glasfasern Spannung liegt an: 1 Keine Spannung: 0 Lichtimpuls: 1 Kein Lichtimpuls: 0 Elektromagnetische Wellen Übertragung durch Luft / Luftleere 1 und 0 aus unterschiedlichen Frequenzen

4 Kabelgebundene Übertragung Allgemein:

5 Kabelgebundene Übertragung Twisted-Pair-Kabel: 2 isolierte, verdrillte Kupferdrähte Anwendung: Telefon, Netzwerkkabel Problem: keine Abschirmung gegen Außen Anwendung als Schnittstellenkabel

6 Kabelgebundene Übertragung Koaxialkabel: 1 Kupferkern, 1 geflochtener Außenleiter Anwendung: Telefon-Fernleitung, TV bessere Abschirmung gegen Außen Größere Reichweite

7 Kabelgebundene Übertragung Glasfaserleiter: 1 Glaskern, 1 Glasmantel, Isolierung Bündelung von mehreren Fasern

8 Drahtlose Übertragung Allgemein

9 Drahtlose Übertragung Elektromagnetisches Spektrum

10 Drahtlose Übertragung Funkübertragung: Niedrige Frequenzen Hohe Frequenzen Können Hindernisse durchdringen Verlaufen in Richtung der Erdoberfläche Anwendungen LW-, MW-Radio Prallen an Hindernissen ab Verlaufen in eher geraden Linien Anwendung UKW-Radio

11 Drahtlose Übertragung Funkübertragung:

12 Drahtlose Übertragung Kommunikationssatelliten Umkreisen die Erde Abstand 700 bis km Abstand bestimmt die Umlaufzeit Geringer Abstand -> kurze Umlaufzeit Großer Abstand -> lange Umlaufzeit

13 Modem / DSL Verwendung des Telefonnetzes A. G. Bell erfindet/patentiert das Telefon 1876 Übertragung der menschlichen Sprache über große Distanzen Zuerst: Später: Einrichtung einer zentralen Vermittlungsstelle Noch später: alle Teilnehmer miteinander direkt verbunden Aufbau von Vermittlungshierarchien

14 Modem / DSL Netz-Entwicklung:

15 Modem / DSL Verbindungsschema:

16 Modem / DSL Internet per Modem

17 Modem / DSL Modem Teilnehmeranschlüsse: analog Modulator-Demodulator In das Netz: Digital -> Analog -> Telefonnetz Aus dem Netz: Telefonnetz -> Analog -> Digital Frequenzband: 0 Hz bis Hz Verbindungsarten: (Voll-)Duplex: Gleichzeitig beide Richtungen Halbduplex: Wechselseitige Verbindung (zeitl. getrennt) Simplex: Einseitige Verbindung

18 Modem / DSL Modulation: Binäres Signal Amplitudenmodulation Frequenzmodulation Phasenmodulation

19 Modem / DSL Abtasten eines Signals Ermitteln des Wertes eines Signals in Zeitintervallen Anzahl der Abtastwerte pro Sekunde -> Baud Beispiel: Erhöhung der Baud-Rate Baud-Leitung Abtastungen pro Sekunde Erkennung von Werten pro Sekunde Binärsystem: Bitübertragungsrate: Bit/s Durch Kodierung mehrerer Bits pro Signalwert s. Tanenbaum, Computernetzwerke

20 Modem / DSL DSL Digital Subscriber Line Modem: max. 56 kbit/s Frequenzband: 0 Hz bis Hz Praktisch erreichbar: 50 Mbit/s Frequenzband: 0 Hz bis 1,1 Mhz

21 Modem / DSL DSL Problem Aber abhängig von der Entfernung:

22 Modem / DSL DSL Schema

23 Kabelmodem Kabel-Empfang HFC-System Hybrid-Fiber-Coax

24 Kabelmodem Internet über Kabel: Nutzung des vorhandenen Kabelanschlusses

25 Kabelmodem Arbeitsweise: Einschalten, daraufhin immer online Empfang von Einstellungsparametern Anmelden Kopfstelle (Head-end) Erhalt von Up-/Downstream-Kanal Entfernungsbestimmung zur Kopfstelle ( Ranging ) Senden / Empfangen

26 Multiplexverfahren Multiplexverfahren: Zwischen den Vermittlungsstellen Nutzung einer Leitung durch mehrere Teilnehmer Frequenzmultiplexing (FDM) Wellenlängenmultiplexing (WDM) Frequenzmultiplexing für Glasfaserverbindungen Zeitmultiplexing (TDM) Jeder Teilnehmer bestimmte Frequenzbereiche Jeder Teilnehmer bestimmte Zeitfenster

27 Multiplexverfahren Frequenzmultiplexing:

28 Multiplexverfahren Wellenlängenmultiplexing:

29 Multiplexverfahren Zeitmultiplexing: Multiplexing von digitalen Daten Notwendig für Vermittlungsnetz: PCM Pulse Code Modulation Umwandlung: Analog -> Digital PCM-Verfahren Frequenzband Telefon: Hz Abtastung zur Digitalisierung: mal pro Sekunde Codec: Coder-Decoder Zeitintervall pro Abtastung: 125 μs Ergebnis: alle 125 μs 1 byte Daten

30 Multiplexverfahren Zeitmultiplexing: Übertragung zw. Vermittlungsstellen T1-System Eine Leitung, 24 (Zeit-)Kanäle

31 Multiplexverfahren Zeitmultiplexing: 1 Leitung 24 Kanäle 8 Bit pro Kanal 1 Bit für Rahmenbildung Ergebnis: 193 Bit pro 125 μs Gesamt-Datenübertragungsrate T1-System: 1,544 Mbit/s

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