Zweidraht-Übertragung simplex und duplex und Vierdraht-Übertragung mit Verstärkern

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Berthold Bastian Ursler
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1 Zweidraht-Übertragung simplex und duplex und Vierdraht-Übertragung mit Verstärkern

Die Zweidraht-Übertragung verwendet nur einen einzigen Übertragungsweg, entweder im Simplex- oder im Duplex- Betrieb.

2 Die Übertragungseinrichtungen (ÜE) dienen der Transformation der primären Signale in eine für die Übertragung geeignete Form. Dies dient dem Ziel, das Sendesignal möglichst gut an die Eigenschaft des Übertragungsweges abzupassen. Die Zweidraht-Übertragung verwendet nur einen einzigen Übertragungsweg, entweder im Simplex- oder im Duplex- Betrieb. Um eine 2Dr-Übertragung duplex betreiben zu können, müssen an beiden Orten A und B zusätzliche Einrichtungen zur Trennung der Übertragungsrichtungen vorhanden sein. Eine solche Trennung läßt sich mit einer Gabel (G) (auch Gabelschaltung ) realisieren. Dies ist ein aus drei Wicklungen bestehender Übertrager, der z.b. im analogen Telefon zur Richtungstrennung der ankommenden und abgehenden Sprache eingesetzt wird (wurde).

3 Vierdraht-Durchschaltung im analogen Fernwahlnetz

4 Die Nachrichtennetze sind technisch gesehen nur in der Lage, elektrische oder optische Signale zu übertragen. Zwischen den Teilnehmern und dem Netz sind deshalb Einrichtungen erforderlich, die die zu übertragenden Nachrichten in solche Signale umwandeln, die zum Transport im Netz geeignet sind. Diese Wandler setzen die zu übertragenden Nachrichten an der Quelle in eine für den Übertragungskanal geeignete Form um, den Leitungscode. An der Senke übernehmen Wandler eine inverse Funktion. Geeignet heißt, die Signale müssen robust gegen Störungen auf der Übertragungsstrecke sein. Bei Digitalsignalen ist dies u.a. die Forderung nach einer geringen Bitfehlerhäufigkeit (Bit Error Rate BER). Leitungscodes werden auf dem Übertragungsweg (dem Übertragungskanal) eingesetzt und dienen der Anpassung der zu übertragenden Nachricht an das Medium und die Übertragungsart unter Berücksichtigung der Bitrate des zu übertragenden Signals sowie einer Robustheit gegen Störungen auf dem Übertragungsweg.

5 Das Prinzip der Leitungscodierung

6 Je nach Bitrate des Digitalsignals, dem Medium des Übertragungskanals und der Übertragungsart (simplex, halbduplex, duplex) kommen für die Signalübertragung verschiedene Leitungscodes zum Einsatz, z.b.: AMI (Alternate Mark Inversion), logische 1 abwechselnd Plus/Minusspannung Einsatz z.b. als modifizierter AMI-Code (logische 0 ) beim ISDN-S0-Bus HDB3 (High Density Bipolar of order 3), ein Leitungscode mit max. 3 Nullen Einsatz z.b. in PCM-30-Systemen MMS43 (Modified-Monitoring-State-Code according 4B/3T) Einsatz als nationaler ISDN-Leitungscode für die Uk0-Schnittstelle 2B/1Q (2 Bit binär, 1 Schritt quaternär), ein vierstufiger Leitungscode Einsatz als internationaler ISDN-Leitungscode für die Uk0-Schnittstelle FSK (Frequency Shift Keying), Frequenzumtastung Einsatz in Modems gemäß ITU-T-Empfehlungen V.21, V.23 PSK (Phase Shift Keying), komplexe Phasenumtastung Einsatz in Modems gemäß ITU-T-Empfehlungen V.22, V.26, V.27 QAM (Quadratur-Amplituden-Modulation), Trägermodulation in Phase+Amplitude Einsatz in Modems gemäß ITU-T-Empfehlungen V.29, V.32, V.34 CAP (Carrierless AM/PM), trägerlose Amplituden-Phasen-Modulation Einsatz in ADSL-Modems (ADSL = Asymmetrical Digital Subscriber Line)

7 Echos und technische Möglichkeiten ihrer Eliminierung (1 von 2) Ein Echo ist ein Signal, das nach Reflexion zur Signalquelle zurückkommt, nachdem es ein einmal (mehrmals) den Weg von der Quelle zur Senke durchlaufen hat. Ein Echo-Effekt tritt in allen Bereichen akustischer und elektromagnetischer Schwingungen auf. Ob und wie stark ein Echo als störend empfunden wird, hängt ab von der Echodämpfung und Echolaufzeit. Die Echodämpfung ist die Summe aus den Betriebsdämpfungen der Übertragungswege von einer Quelle zum Reflexionspunkt und zurück der Reflexionsdämpfung am Ort einer Fehlanpassung bzw. Nachbildungsfehlerdämpfung einer Gabelschaltung, die einen 4Dr-Übertragungsweg abschließt. Die Echolaufzeit ist die Dauer der Verzögerung des Echos bei einer Sprechverbindung; diese entspricht der doppelten Signallaufzeit (Einweg-Laufzeit). Je geringer die Echodämpfung und je größer die Echolaufzeit, desto störender ist das Echo! Echolaufzeiten von ca. 100 ms sind tolerierbar, > 300 ms störend!

8 Echos und technische Möglichkeiten ihrer Eliminierung (2 von 2) Da Echos bei langen Fernverbindungen extrem störend wirken können (worst case: Satellitenverbindung!), müssen sie technisch gedämpft bzw. unterdrückt werden. Dazu gibt es Echosperren und Echokompensatoren (engl. Echocanceller ): Die Echosperren fügen in die im Moment nicht belastete Übertragungsrichtung einer Sprechverbindung eine Zusatzdämpfung ein. Es gibt - je nach Steuerungsund Schaltprinzip für die Zusatzdämpfung - verschiedene Arten von Echosperren, die aber alle nur für analoge Verbindungen einsetzbar sind. Unter Echokompensation versteht man ein aktives Verfahren, das sowohl für analoge als auch digitale Signalformen anwendbar ist. Dem abgehenden Signalfluß werden laufend Proben (Abtastwerte) entnommen und einem Schieberegister zugeführt. Die Länge des Schieberegisters richtet sich nach dem zu erwartenden Echoabstand (der Echolaufzeit). Die Proben werden bewertet und nach einem vorgegebenen Algorithmus mit der ankommenden Nutzinformation (die ja auch rücklaufende Echos enthalten kann) verknüpft. Signalanteile daraus, die dem Inhalt des Schieberegisters entsprechen - also Echos sind -, werden eliminiert.

Teilnehmer sind über ihre Anschlußleitung (TAL) entweder direkt an der VSt, oder über eine teilnehmernahe Vorfeldeinrichtung (APE 1 ) angeschlossen.

9 Teilnehmer sind über ihre Anschlußleitung (TAL) entweder direkt an der VSt, oder über eine teilnehmernahe Vorfeldeinrichtung (APE 1 ) angeschlossen. Eine APE ist ein Konzentrator, der von der digitalen VSt gesteuert wird, an die er angeschlossen ist. Konzentratoren sparen Leitungskapazität (engl. pair-gain system ). Darüber hinaus ermöglichen sie, größere Entfernungen zwischen VSt und den Teilnehmern überbrücken zu können. 1 Abgesetze Periphere Einheit

10 Noch dringender als im Teilnehmer-Anschlußbereich ist die Forderung nach bestmöglicher Ausnutzung von Leitungskapazitäten in den höheren Netzebenen, wo der Verkehr bereits konzentriert ist. Dies gilt im Ortsnetz zwischen den OVSt n und - noch wichtiger - im Fernnetz, also zwischen den FVSt n. In den höheren Netzebenen werden die Übertragungswege durch Multiplex- Systeme besser ausgenutzt. Multiplex-Systeme wenden das Multiplexverfahren an. Das Multiplexenverfahren - kurz multiplexen - ist der Vorgang der Zusammenfassung von n Nutzsignalen (Nutzkanälen) zu einem Signal zum Zwecke der Übertragung auf einem Übertragungsweg. Auf der Gegenseite findet der inverse Vorgang statt, das Demultiplexen. Multiplex-Systeme beinhalten also immer Multiplexer und Demultiplexer.

11 Das Prinzip des Multiplex-Verfahrens

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Dazu werden so genannte Modulationstechniken verschiedenster Art angewandt. 5. Modulation Für die Uebertragung eines Nutzsignals über Leitungen oder durch die Luft muss das informationstragende Signal, das Nutzsignal, an die Eigenschaften des Uebertragungswegs angepasst werden.