1. Übertragungsmedien und Leitungen (Übung)
Kapitel 3.2
Netze und Protokolle
Dipl.-Wirtsch.-Ing. Henrik Schumacher
Institut für Kommunikationstechnik
www.ikt.uni-hannover.de
2. Übertragungsmedien in Rechnernetzen
Aufgabe: Beförderung „roher“ Bitströme zwischen den
Systemen
Nach welchen Kriterien können Übertragungsmedien
unter Berücksichtigung dieser Aufgabe unterschieden
werden?
Bandbreite
Verzögerungen
Kosten (was immer das bedeutet)
Aufwand bezüglich der Installation
Aufwand bezüglich der Wartung
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3. Magnetische Medien (1)
Welche der heute zur Verfügung stehenden
Übertragungsmedien erreicht die höchste Datenrate?
Antwort: Magnetische Medien
Beispiel (aus Tanenbaum):
Magnetband im LTO-Industriestandard fasst ca. 200 GByte
ein Karton mit 60 cm x 60 cm x 60 cm fasst 1.000 Bänder, dies
entspricht 200 TByte
Zustellung innerhalb von 24h, Datenrate = 19 GBit/s
Zustellung innerhalb von 1h, Datenrate = 400 GBit/s
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4. Magnetische Medien (2)
Obwohl die zuvor vorgestellte Methode der
Bitübertragung sehr leistungsfähig und kostengünstig ist,
wird ihre massenhafte Anwendung durch einen
entscheidenden Nachteil gehemmt.
Um welchen Nachteil handelt es sich dabei und wann wird
dieser besonders spürbar?
Hohe Verzögerungszeiten bei kleinen Datenmengen bzw. kleinen
Dateneinheiten (Stunden bzw. Minuten)
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5. Verdrilltes Kabelpaar (1)
Ältestes und gebräuchlichstes Übertragungsmedium ist
das verdrillte Kabelpaar
Unterteilung in Kategorien:
Kategorie 3 (Cat3): Verwendung bei Telefonanschlüssen,
einfacher Aufbau, sehr billig, extrem hoher Verbreitungsgrad
Kategorie 5 (Cat5): Einführung ab 1988, höhere Symmetrie,
bessere Störeigenschaften, in verschiedenen Schirmungsgraden,
Rechnernetze
Kategorie 5E: für GBit/s-Ethernet (1999: IEEE-Standard 802.3ab
– vier Adernpaare, je 250 MBit/s)
Kategorie 7: Geeignet für 10 GBit/s-Ethernet
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6. Verdrilltes Kabelpaar (2)
Anwendung bei analogen und digitalen Übertragungen
erzielbare Bandbreite abhängig vom Durchmesser der Cu-
Adern sowie von der Länge des Kabels (einige MBit/s bis
zu einer Entfernung von einigen Kilometern)
hohe Leistungsfähigkeit bei (relativ) geringen Kosten
praktikabelste Lösung für „die letzten Meter“ zum
Endgeräte-Anschluss (LWL hat sich hier nicht bewährt!)
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7. xDSL-Technologien
(Digital Subscriber Line)
HDSL - High Data Rate Digital Subscriber Line
2 oder 3 Kupfer-Doppeladern
bidirektional auf jedem Adernpaar
1.5 oder 2 Mbit/s
SDSL - Symmetric Digital Subscriber Line
1 Adernpaar
ADSL - Asymmetric Digital Subscriber Line
Up-/Downstream mit unterschiedlichen Datenraten (z.B. 640
kBit/s und 8 MBit/s)
quasi-unidirectionaler Betrieb möglich
Frequenzbänder können außerhalb des Basisbandes liegen
(Telefonie)
VDSL - Very High Speed Digital Subscriber Line
Bis zu 200 Mbit/s in Summe bei VDSL2
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8. ADSL - Aufteilung der Frequenzbereiche
(ANSI)
POTS
Upstream Downstream
4 26 138 1100
Frequenz in kHz
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9. ADSL - Aufteilung der Frequenzbereiche
Ist ADSL nach ANSI geeignet für den Einsatz in
Deutschland? Begründen Sie Ihre Antwort!
Antwort: Nein
ISDN ist im Gegensatz zu (beispielsweise) den USA in D weit
verbreitet, der Einsatz von ADSL darf daher den Einsatz von
ISDN nicht ausschließen
Benötigte Bandbreite für ISDN:
130 kHz in D (Kodierung 4B3T)
80 kHz in Europa (Kodierung 2B1Q)
ADSL nach ANSI lässt maximal 26 kHz im Basisband zu
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10. ADSL - Aufteilung der Frequenzbereiche
(ISDN)
ISDN
Upstream Downstream
130
Frequenz in kHz
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11. Basisband-Koaxialkabel (Coax)
geeignet für hohe Datenraten (bis in den GBit/s-Bereich)
und große Entfernungen
historisch bedingte Unterscheidung in Kabel mit 50 Ohm
Wellenwiderstand für digitale Übertragung (Rechnernetze)
und 75 Ohm für analoge Übertragung (Rundfunk)
heute auf Langstrecken durch Lichtwellenleiter verdrängt,
Bedeutung noch für ältere LANs und den
Rundfunkbereich (Breitband-Koaxialkabel)
zukünftig für die Überbrückung der „letzten Meile“
interessant
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12. Lichtwellenleiter – LWL (1)
theoretische Datenrate der verwendeten Materialien zur
Zeit ca. 50 TBit/s
Probleme bei der Umschaltung von elektrischen auf
optische Signale führen zu einer Begrenzung der
Datenrate auf ca. 10 GBit/s (100 GBit/s im Laborversuch)
Unterscheidung zwischen Monomode-Fasern und
Multimode-Fasern
Multimode-Fasern haben schlechtere Eigenschaften bezüglich
der Lichtbrechung, sind aber deutlich billiger als Monomode-
Fasern
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14. Vergleich Lichtwellenleiter – Verdrilltes
Kabelpaar (1)
Nennen Sie Vorteile von Lichtwellenleitern gegenüber
Kupferleitungen!
höhere Bandbreite
niedrigere Signaldämpfung (nur ca. alle 30 km ist ein Repeater
notwendig, bei Kupferleitungen hingegen ca. alle 5 km)
Kosteneinsparung!
unempfindlich gegen elektromagnetische Störungen
Störungen durch Lichtwellenleiter sind praktisch nicht vorhanden
unempfindlich gegen viele – auch ätzende – Chemikalien
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15. Vergleich Lichtwellenleiter – Verdrilltes
Kabelpaar (2)
Welcher Grund könnte – unabhängig von den zuvor
genannten Vorteilen – Telefongesellschaften und große
Unternehmen dazu bewegen, Lichtwellenleiter statt
Kupferkabel einzusetzen?
Lichtwellenleiter sind sehr schmal und leicht, darum schafft der
Austausch der Kupferverkabelung mit Lichtwellenleitern Platz in
den vorhandenen – und oft überfüllten – Kabelkanälen
Kupfer lässt sich gut wiederverkaufen
Beispiel (Tanenbaum):
1000 verdrillte Kabelpaare, Länge 1 km = 8000 kg
2 Glasfasern, Länge 1 km = 100 kg (zusätzlich bieten die
Glasfasern eine höhere Übertragungskapazität!)
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16. Vergleich Lichtwellenleiter – Verdrilltes
Kabelpaar (3)
Nennen Sie Nachteile von Lichtwellenleitern gegenüber
Kupferleitungen!
relativ neue Technik deren Beherrschung nicht vielen Technikern
geläufig ist
die optische Übertragung ist unidirektional, daher sind immer
zwei Fasern notwendig (bei bidirektionaler Übertragung –
alternativ zwei Frequenzbänder was zu erheblich teurerer
Anschlusstechnik führt)
die verwendete Anschlusstechnik ist komplizierter als bei
Kupferleitungen und nicht verwechslungssicher
die verwendete Anschlusstechnik benötigt mehr Platz als bei
Kupferleitungen
keine Speisung des Endgerätes möglich
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17. Optische Nachrichtenübertragung (1)
Erläutern Sie das Prinzip der optischen
Nachrichtenübertragung anhand eines Blockschaltbildes.
Gehen Sie davon aus, dass das Signal sowohl am Eingang
als auch am Ausgang als elektrische Größe vorliegt!
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19. Kostenaspekte bei Übertragungsmedien
Nennen Sie Faktoren, die die Optimierung der Kosten bei
der Planung von Netzen wesentlich beeinflussen und
begründen Sie deren Einfluss.
Leitungslänge (Zahl und Größe der Netzknoten, Investitionen)
Leitungstyp (Cu, LWL) (Bandbreite, Investitionen)
Multiplexbildung, Hierarchie (Betriebskosten)
Konzentration (geringere Kosten im Netz)
Flächendeckung (Investitionen)
Art, Ort, Größe der Kommunikationseinrichtungen (Netzstruktur,
Investitionen)
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