Multimedia- Handbuch Richtlinien und Hinweise für die Wohnungsinstallation und den Anschluss von Multimedia-Geräten 2. überarbeitete und aktualisierte Auflage Deutsches Institut für Breitbandkommunikation GmbH www.dibkom.org
2. überarbeitete und aktualisierte Auflage - Februar 2009 Bibliografische Information der Deutschen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Angaben sind im Internet über http://dnb.ddb.de abrufbar. ISBN 978-3-981-1630-4-9 2009 dibkom GmbH, 39418 Staßfurt Sämtliche Rechte insbesondere das Übersetzungsrecht an Text und Bildern vorbehalten. Fotomechanische und elektronische Vervielfältigungen nur mit Genehmigung des Herausgebers. Jeder Nachdruck, auch auszugsweise, und jede Wiedergabe der Abbildungen, auch in verändertem Zustand sind verboten. Warennamen werden in diesem Buch ohne Gewährleistung der freien Verwendbarkeit benutzt. Druck: Salzland Druck GmbH & Co. KG, 39418 Staßfurt Printed in Germany - Imprimé en Allemagne An der Erstellung dieses Buches haben mitgewirkt: Prof. Dr.-Ing. Claus Adams Adams Consult Wilhelmshaven Andreas Bürth Kerpen GmbH & Co. KG Kerpen Prof. Dr.-Ing. habil Ulrich Fischer-Hirchert Hochschule Harz Wernigerode Ulrich Freyer dibkom Köln Eberhard Gauger Gauger Consult Baltmannsweiler Peter Koppenhöfer Private Network s Staßfurt Peter Kruse Kabel Deutschland Breitband Services GmbH Mainz Karl-Heinz Kürbis dibkom Staßfurt Klaus Lohse dibkom Hildesheim Frank Müller rf-elektronik Augsburg Prof. Dr.-Ing. Dieter Schwarzenau Hochschule Magdeburg-Stendal (FH) Magdeburg Helmut Schweizer Cable Master Consulting Gilserberg Werner Stelter bfe-oldenburg Oldenburg Herausgeber: Deutsches Institut für Breitbandkommunikation GmbH Hohenerxlebener Straße 19 39418 Staßfurt Registergericht: Amtsgericht Magdeburg Registernummer: HRB 113509 Geschäftsführung: Telefax: (03925) 2886 28 Telefon: (03925) 2886 0 Dipl.-Ing. Karl-Heinz Kürbis Web: www.dibkom.org E-Mail: info@dibkom.org 2
Zur zweiten Auflage Nachdem die erste Auflage unerwartet schnell vergriffen war, stand die Entscheidung an, für die zweite Auflage einen unveränderten Nachdruck zu beauftragen oder die Erkenntnisse aus den Schulungen und den Diskussionen über die Lerninhalte zu nutzen und eine Überarbeitung des Buchs vorzunehmen. Herausgeber und Autoren haben sich für den zweiten Weg entschieden, um den aktuellen Stand der Technik zu berücksichtigen. In diesem Buch ist die Kapitel über die Dienste um der Audio-Anwendungen erweitert, die Beschreibungen der Schnittstellen sind aktualisiert und ergänzt worden. Unsere neuen Mitautoren Prof. Dr.-Ing. habil Ulrich H. P. Fischer von der Hochschule Harz in Wernigerode und Werner Stelter von dem bfe-oldenburg haben die neu hinzugekommenen Beiträge über die Technik der polymeren optischen Fasern (POF) verfasst. Da in den letzten Monaten wieder eine Anzahl von Normen neu herausgegeben worden sind, war es notwendig, die aktuelle Ausgabe des Buches an diesen Stand anzupassen. Ein besonderer Dank gilt der dibkom-mannschaft für die Umsetzung vom Manuskript zum Buch, Helmut Schweizer, der wieder mit einer Vielzahl von Hinweisen zur Verbesserung und Aktualisierung der vorliegenden Ausgabe beigetragen hat, Eberhard Gauger für die Aktualisierung des Normenverzeichnisses, Karl-Heinz Kürbis für die Überarbeitung des Schnittstellenkapitels und Ulrich Freyer für die Ergänzungen zu den Themen WiMAX und Set-Top-Boxen. Ein Dank gilt auch den Inserenten dieser Ausgabe, die mit ihren Anzeigen die Entstehung dieses Buches unterstützt haben. Klaus Lohse Hildesheim, im Februar 2009 4
Vorwort Nachdem die meisten Kabelnetze in den letzten Jahren im Frequenzbereich erweitert und rückwegfähig ausgebaut wurden, hat jetzt die zunehmende Nutzung dieser Netze für neue Dienste eingesetzt. Kabelnetze sind vollwertige Telekommunikationsnetze geworden. Neben den klassischen Diensten, der Verteilung von Ton- und Fernsehrundfunksignalen, werden zunehmend Datendienste auf diesen Netzen implementiert. Der inzwischen erreichte Stand der DOCSIS- Spezifikationen mit den Ergänzungen für Telefonie und mit immer höheren Datenraten ermöglicht Anwendungen, die für Kabelnetze vor einigen Jahren kaum vorstellbar waren. Das Internet und vor allem die mit diesem Dienst zusammenhängenden Protokolle gewinnen auch für die Anwendungen über Kabelnetze zunehmende Bedeutung. Schon heute wird die Nutzung von IPTV für bestimmte Applikationen über Kabelnetze ernsthaft diskutiert. Damit ist die Technik der Kabelnetze in der Welt der modernen Computertechnologie angekommen und erfordert von dem Service-Personal ein Fachwissen, das über die notwendigen Kenntnisse für die Errichtung der Netze weit hinausgeht. Da es nicht möglich ist, die sich ständig ändernden Techniken in einer Berufsgrundausbildung zukunftssicher zu lehren, musste nach anderen Lösungen gesucht werden, den mit diesen Arbeiten betrauten Personen die erforderlichen Kenntnisse zu vermitteln. Aus der Erkenntnis heraus gegründet, dass es für den Bereich der Breitbandkommunikation keine Berufsbilder gibt, die den heutigen Anforderungen gerecht werden, bietet sich die dibkom als Vermittler dazu an. Sie hat sich, seit Ihrer Gründung vor fünf Jahren, in vielfältiger Weise um die Ausbildung und die Schaffung von Transparenz bei den Kompetenzen von Fachpersonal und Fachbetrieben verdient gemacht. Mit dem dibkom- Zertifizierungssystem besteht nun eine Plattform, die es Arbeitgebern und Auftraggebern ermöglicht, geeignete Fachkräfte und Fachbetriebe für die an-spruchsvollen Arbeiten in modernen Kabelnetzen zu finden. Die dibkom-zertifikate sind in der Branche inzwischen als Ausweis für Qualitätsarbeit etabliert. ANGA, ZVEH und ZVEI begrüßen die Initiative der dibkom und unterstützen deren Arbeit. ANGA Verband Deutscher Kabelnetzbetreiber e.v. Zentralverband der Deutschen Elektro- und Informationstechnischen Handwerke (ZVEH) Fachverband Satellit & Kabel im ZVEI - Zentralverband Elektrotechnikund Elektronikindustrie e.v. Thomas Braun Präsident Walter Tschischka Präsident Herbert Strobel Vorsitzender 6
Für die Einführung von Triple Play über moderne TV-Kabelnetze wird durch die Kabelnetzbetreiber in Deutschland ein erheblicher Aufwand getrieben. Eine Investition, die dann ihre Früchte trägt, wenn die Endkunden von der hohen Dienste-Güte des Angebotes überzeugt werden. Neben inhaltlichen Gesichtspunkten ist dafür vor allem die Qualität der technischen Ausführung von Bedeutung. Kabelnetzbetreiber haben deshalb ein vitales Interesse, nur qualifizierte Fachfirmen zu beschäftigen. Das vorliegende Multimedia-Handbuch aus der dibkom-edition ergänzt das bereits erschienene Kabelnetz-Handbuch um die Techniken, die nach der Teilnehmeranschlussdose zum Einsatz kommen und deren zuverlässige Funktion äußerst wichtig für die Wirtschaftlichkeit der Netze ist. Das Buch soll zur Vorbereitung auf die Zertifizierungsprüfungen und -audits, als Quelle für das Selbststudium und ebenso als aktuelles Nachschlagewerk dienen. Das Anliegen der dibkom wird durch die Kabelnetzbetreiber unterstützt. Die Arbeitsergebnisse auf dem Gebiet der Kabelnetz-Installation sind mit Hilfe der dibkom-zertifizierung qualitativ deutlich besser geworden. Inzwischen wurden über zweitausend Personen- und mehr als hundertfünfzig Firmenzertifikate erteilt. Es spricht viel dafür, dass die dibkom mit entsprechenden Zertifizierungen auf dem Gebiet der Multimedia-Technik hier erfolgreich anknüpfen kann. Den Autoren danken wir für ihren engagierten und kompetenten Einsatz, der diese Dokumentation erst ermöglichte. Kabel Deutschland GmbH Kabel Baden-Württemberg GmbH & Co. KG Unity Media GmbH Lorenz Glatz Chief Technical Officer (CTO) Uwe Bärmann Chief Technical Officer (CTO) Colin Büchner Chief Technical Officer (CTO) 7
Inhalt 1 Einleitung...28 1.1 Ziele des Handbuchs...28 1.2 Hinweise zur Benutzung des Handbuchs...28 2 Physikalische Größen, Zahlensysteme und Begriffe...30 2.1 Physikalische Größen, ihre Einheiten und Formelzeichen...30 2.2 Gesetzliche physikalische Einheiten...30 2.3 Zahlensysteme der digitalen Übertragungstechnik...33 2.4 Rechnen mit dualen Zahlen...34 2.5 Logische Verknüpfungen in der Digitaltechnik...36 2.6 Einheiten und Vorsätze in der Digitaltechnik...37 2.7 Pegel und Dämpfung...38 2.8 Begriffe und Definitionen...40 3 Einführung in die Dienste...46 3.1 Fernsehdienste...46 3.2 Datendienste...63 3.3 Audio-Übertragungsverfahren...65 3.4 Multimedia-Kabelnetze...76 3.5 Strukturierte Verkabelung...81 3.6 Zukünftige Entwicklungen...83 4 Grundlagen der Übertragungstechnik...86 4.1 Das Kabel als elektrische Leitung...86 4.2 Funkübertragung...92 4.3 Die polymere optische Faser (POF) als optische Leitung...96 4.4 Darstellung von Daten...106 5 Grundlagen der Datenübertragung... 110 5.1 Grundlagen zu Protokollen... 110 5.2 Einrichtungen für die Datenübertragung... 112 5.3 Verfahren für die Datenübertragung... 115 5.4 Die Protokolle des Internet... 119 5.5 Voice-over-IP...129 6 Übertragungssysteme für Daten und Telefon...138 6.1 WLAN...138 6.2 WiMAX und UWB...142 6.3 Powerline-Communication...143 6.4 DECT...145 6.5 Bluetooth Wireless Technology...148 7 Datenübertragung in Kabelnetzen...156 7.1 Die DOCSIS- und EuroDOCSIS-Spezifikationen...156 7.2 PacketCable...162 8 Kabelnetz-Telefonie...166 8.1 Die Entwicklung der Kabelnetz-Telefonie...166 8.2 Allgemeine Funktionsweise und Grundlagen...166 8.3 Hardwarekomponenten im VoIP-Netz...168 8.4 Verwendete Spezifikationen und Protokolle...169 8.5 Szenarien des Netzaufbaus...169 9 Schnittstellen...172 9.1 Definition einer Schnittstelle... 172 9.2 Hardware-Schnittstellen und Software-Schnittstellen...172 9.3 Die Multimedia-Anschlussdose...173 9.4 Schnittstellen am Kabelmodem... 173 9.5 Weitere Computer-Schnittstellen...189 9.6 Multimedia-Schnittstellen...194 10 Installation von Multimedianetzen im Teilnehmerbereich...223 10.1 Vorbereitende Planung...223 10.2 Kabelinstallationen im Teilnehmerbereich...223 10.3 POF-Installation im Teilnehmerbereich...229 11 Anschluss und Inbetriebnahme von Kabelmodems...236 8
11.1 Anschluss von Kabelmodems...236 11.2 Anschluss eines Media-Terminal-Adapter (MTA)...237 11.3 Anschluss eines WLAN-Modems...239 11.4 Anschluss eines emta und eines WLAN-Modems... 241 11.5 Inbetriebnahme, Anmeldung und Provisionierung von emta und WLAN-Modem...242 11.6 Provisionierung...244 12 Anschluss und Konfiguration von Endgeräten... 247 12.1 Erläuterungen zum Kapitel... 247 12.2 Konfiguration und Einrichtung eines Internetzugangs auf dem PC... 247 12.3 Anschluss und Konfiguration eines Routers mit WLAN-Funktion...253 12.4 Hardware-Einrichtung eines Telefons...258 12.5 Set-Top-Box...259 13 Messtechnik für interaktive Dienste...265 13.1 Übersicht über Messverfahren...265 13.2 Einsatz von Messtechnik...266 13.3 Messung der Amplituden-Frequenz-Charakteristik in der HF-Lage...266 13.4 Ingress-Messungen...267 13.5 Konstellationsdiagramme...269 13.6 DOCSIS-Messungen...269 13.7 Ethernet-Messungen...270 13.8 Web-Verbindungstest... 271 13.9 Service-Software zur Analyse und Fehlersuche...272 13.10 Messungen für Voice-over-IP...278 13.11 Netzwerk-Kabeltester...281 14 Operative, gesetzliche und regulatorische Vorschriften...284 14.1 Übersicht...284 14.2 Rangfolge der Gesetze und Vorschriften...284 14.3 EU-Richtlinien...285 14.4 Nationale Gesetze und Verordnungen...285 14.5 Normen...285 15 Sicherheit...287 15.1 Abgrenzung des Begriffs Sicherheit...287 15.2 Hinweise zur elektrischen Sicherheit bei einer Verkopplung von Energieund Kommunikationsnetzen...287 15.3 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)...287 15.4 Datensicherheit bei WLAN-Übertragung...288 16 Störungen und deren Beseitigung...290 16.1 Klassifizierung von Störungen...290 16.2 Fehlererkennung und Beseitigung...290 17 Verhalten gegenüber dem Kunden...292 17.1 Einleitung...292 17.2 Spezielle Themen bei der Installation und Inbetriebnahme eines Multimediaanschlusses...292 17.3 Häufig gestellte Fragen zu Internet und Telefon...293 17.4 Tipps, wenn das Kabelmodem nicht wie erwartet arbeitet...300 18 Literaturhinweise...301 19 Web-Adressen...303 19.1 Organisationen und Verbände...303 19.2 Schulung und Weiterbildung...303 19.3 Zertifizierungsorganisation:...303 19.4 Behörden...303 20 Abkürzungen...304 20.1 Abkürzungen technischer Begriffe...304 20.2 Abkürzungen von Organisationen... 310 21 Stichwortverzeichnis... 313 22 Lösungen zu den Übungen...323 Anhang A: Verzeichnis der Normen, Spezifikationen und Vorschriften...339 Anhang B: Normung im Internet...348 Anhang C: Bezugsquellen und Bildnachweise...350 10