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Signal Übertragung
        Die Charakteristiken eines Videosignals
Möglichkeiten Signale über lange Strecken zu Übertragen


            Hartmut Tribensky
            Extron Electronics
Agenda




 Bandbreite
 Koaxial
 Twisted Pair
 Glasfaserübertragung
Video Bandbreite

  Eine Übersicht
Was ist Bandbreite?



 Der Frequenzbereich den ein Produkt ohne
 sichtliche Verschlechterung des Signals
 Verarbeitet
 Jedes Gerät im Signalweg hat eine begrenzte
 Bandbreite
Bandbreiten Spezifikation…




 Wie sieht eine Spezifikation der Bandbreite aus?
Bandbreite             425 MHz (-3dB), voll Belastet


Wie viel geht Durch?


         Wie gut geht es Durch?
Wichtige Frequenzen


Niedrige Frequenzen:    Vertikal Sync.        60 - 120 Hz
Mittlere Frequenzen :   Horizontal Sync       15 - 130 kHz
Hohe Frequenzen :       Video Informationen   15kHz - 130 MHz



                                                 Bei Video
                                                 Produkten wird
                                                 nur die oberste,
                                                 kritische Frequenz
                                                 angegeben!
Verluste in der Bandbreite




 Effekte
  • Auflösung
  • Helligkeit
  • Schärfe
Was Verursacht diese Probleme?
Signal Verluste



 Wie viel Verlust kann toleriert werden?
  • @-3 dB ist der Punkt halber Leistung
Fragen zum Thema Bandbreite ?
Koaxial-Kabel
Video




                Kapazität




   Widerstand
Koaxial




Größere Distanz = längere Kabel
 • Mehr Widerstand
 • Mehr Kapazität
Video


 Level / Peaking Regelung
  • Level ist die Pegel Kompensation für lange
    Übertragungsstrecken
     • Kabel Widerstand
  • Peaking ist die Frequenzkompensation für mehrere
    Komponenten
     • Kapazität
Pegel Einstellung (Level)




  Original
  Signal

                 Nach der
                 “LEVEL”
                 65m Kabel
                 Korrektur
Peaking Einstellung




Original
Signal



                Nach der
                “Peaking”
                65m Kabel
                Korrektur
Level und Peaking (Wiederholung)
Fragen zum Thema Koaxialkabel ?
Der Gebrauch von Twisted Pair (TP) Kabeln in
              AV Systemem

          Eine andere Lösung
Was können Sie mit TP Kabeln übertragen ?




   Audio
   Steuerung
   Netzwerk
   Video
Drei Dinge die man für die Video TP
     Anwendung wissen sollte
1. Verwenden sie Video TP Produkte nie in IT
     Netzwerken




  Video TP Produkte arbeiten mit anderen Spannungen
  und Signalen (analog)
  Router & Switcher benötigen digitale Daten Signale
  Ein sehr einfacher Weg einen 25.000€ Router zu
  zerstören
2. Verdrahtung



  Sind alle Pins korrekt
  angeschlossen?
3. Delay Skew




 Laufzeitunterschiede in den einzelnen Paaren
 Zeitunterschiede zwischen dem kürzesten und
 dem längsten Paar
3. Delay Skew



Diese Unterschiede müssen Ausgeglichen werden
Andernfalls kommt es zu Misskonvergenzen auf dem Schirm
Für die Korrektur gibt es
drei Möglichkeiten:
• Verwendung eins Kabels
  ohne Delay Skew
• Ausgleich der Laufzeit durch
  das hinzufügen von Coax Kabeln
• Verwendung eines elektronischen
  Skew Kompensators
Skew Kompensation #1:




  Skew-Free AV UTP Kabel :
  • Vier verdrallte AWG 23 Adernpaare
  • Ohne Skew
  • T568A empfohlen
  Alle Signale kommen zur gleichen Zeit an.
  • Keine Skew Kompensation erforderlich

Nicht für Daten-Netzwerke geeignet !
3. Skew Kompensation #2:




 Fügen Sie nun die notwendigen Kabel zur Korrektur hinzu.
 Wo müssen die Kabel eingefügt werden?
  • Wo immer sie wollen und können
  • Oftmals am Projektor
Skew Kompenation #3:




  SEQ 100
  Zeitverzögerung für jeden Farb-Kanal
Fragen?
Lichtwellenleiter
Übersicht



 •   Vor- und Nachteile
 •   Was sind Lichtwellenleiter (LWL)
 •   Licht
 •   Kabel
 •   Anschlüsse
 •   Lichtquellen
 •   Übersicht
Vorteile von LWL

  Sehr hohe Bandbreite
   • 5 Tbps erreichbar, 500 Tbps theoretisch
   • 400,000 times more than RG6!
  Kaum Verlust, sehr weite Strecken
   • 30 Kilometer ohne Repeater
  Hohe Sicherheit
   • Keine Abstrahlung.
   • Ideal für militärische und andere
     Hochsicherheitsanwendungen
Vorteile von LWL
  Kleine Abmessungen
  Leicht
  Immun gegen elektromagnetische Sörungen
  Keine Masseprobleme
  Keine Kurzschlüße möglich
  Keine Feuergefahr wg. Überhitzung
  Hohe Zuverlässigkeit
  Leichte Fehlererkennung, - behebung
Vorteile von LWL
  Geringe Kabelkosten
   • Etwa wie CAT 5 Kabel, Preise fallend
  Verbesserter Abschluß
   • Immer noch komplexer als bei Koax, aber technisch kein
     Problem
  Zukunftssicher
   • Elektronische Signalformen mögen sich in Zukunft ändern,
     Licht bleibt Licht
  Standardisierung
   • In der Telekom Branche
Nachteile von LWL

  Hohe Kosten für die Konvertierung von elektrischen
  Signalen in Lichtsignale
   • Diese Kosten werden mit steigender Anwenderzahl fallen
  Zurückhaltung bei neuen Technologien
  Schulungen für Anwender / Integratoren
  Keine Spannungsversorgung über die Signalstrecke
  Keine Standardisierung in A/V Industrie
Was ist LWL ?

  Lichtwellenleiter sind ein Medium, um
  Informationen wie Video, Sprache oder Daten
  mit Hilfe von Licht von einem Ort zu einem
  anderen Ort zu übertragen.
Lichtspektrum

Licht ist Teil des Strahlungsspektrums, mit viel höherer Frequenz als Funk / Radio
 • f = c / λ (c ist die Lichtgeschwindigkeit, λ ist die Wellenlänge)
Dadurch kann über Glasfaser weit mehr Information übertragen werden
Bei der Übertragung über LWL werden Lichtwellen verwendet, die für das
menschliche Auge nicht sichtbar sind
 • Sichtbares Licht zwischen 400 und 700 nm
Wellenlängen die bei Glasfaserübertragung verwendet werden
 • Multimode – 850 oder 1300 nm
 • Single mode – 1310 oder 1550 nm
Gesamtsystem einer Übertragung
 Bestehend aus:
  • Transmitter
      • Generiert ein Lichtsignal
  • Physikalisches Material
      •   Kabel
      •   Anschlüsse
      •   Spleiss
      •   Anschlussfelder und Verschlüsse
      •   Splitter / Repeater / Regeneratoren
  • Receiver
      • Empfänger des übertragenen Signals
Lichtwellenleiter


Glasfaser
 • Dünne Leitung aus Glas oder Plastik zur
   Lichtübertragung
Drei Hauptkomponenten:
 • Kernglas (Core)
     • Bereich zur Wellenführung des Lichts
     • 8 - 62.5 Micrometer
 • Mantelglas (Cladding)
     • Dieses Material reflektiert Licht zurück ins Kernglas
       (niedrigerer Brechungsindex)
     • 125 Micrometer
 • Aussenmantel / Beschichtung (Buffer/Coating)
     • Zum Schutz vor Beschädigung und Feuchtigkeit
     • 250 micrometers
Lichtreflektion
  Totale interne Reflexion
   • Innerhalb des Kernglases wird das Licht hin und her reflektiert
LWL Typen
 Zwei Typen von LWL
 • Single mode
    •   Erlaubt nur eine Transportrichtung des Lichts
    •   Stärke des Kernglases: 8 bis 9 Micrometer
    •   Übertragung 1310 nm, 1550 nm
    •   Niedriger Verlust ca. 0.2 bis 0.4 dB/Km
 • Multimode
    •   Transport des Lichts in beide Richtungen
    •   Stärke des Kernglases: 50 oder 62.5 Micrometer
    •   Übertragung 850 nm, 1300 nm
    •   Verlust ca. 1 to 6 dB/Km
Lichtquellen


Transmitters – konvertieren elektrische Signale in optische
Signale
dBm – Dezibel bezogen auf ein Milliwatt Leistung

Zwei Lichtquelltypen
 • LED (Light Emitting Diode)
     • LED Modulation Limit – 622Mbps
 • LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
     • Laser Speed Record – 350GHz
     • Lightwave Transmission Speed Record – 5Tbps
     • VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser )
Licht Detektoren
 Receiver – konvertieren Optische in elektrische Signale

 Licht Detektoren
  • Photodioden
  • Materialien
     • Silicon
     • Germanium
     • Indium Gallium Arsenid Phosphid (InGaAsP)
Kabel
 Anwendung Innen
 • Distribution
 • Breakout style
 Anwendung Aussen
 • Loose Buffer
 Plenum and Riser cables
 Simplex oder Duplex
Anschlüsse

 Verschiedene Typen:
 • ST
    • Ähnlich wie BNC
    • 2.5 mm Durchmesser des    LWL
      Endstücks
 • SC
    • Stecker
    • 2.5 mm Durchmesser des    LWL
      Endstücks
 • LC
    • Kleiner Stecker
    • 1.25 mm Durchmesser des   LWL
      Endstücks
Adapter

 Zur Verbindung verschiedener
 Anschlusstypen

 • Weiblich / weiblich
 • Männlich / weiblich
Abschluss
  Crimp Werkzeuge
  Schneidwerkzeuge
  • Werkzeuge, die den Leiter abschneiden ohne großen
    Schaden am Material anzurichten
     • Handschneider
     • Präzisionsschneider mit Diamantbesatz
  Polieren
  • Polierpapier – 6 bis 0.3 micron
  • Um den Abschluss zu polieren
Spleissen
  Spleissen – zwei Leiter werden miteinander
  verbunden
  Fusion
  • Ein Lichtbogen wird verwendet, um zwei Leiter zu
    verschmelzen
  • Teures Equipment
  • Verlust ca. 0.1 dB
Übersicht
  Was ist Übertragung über Lichtwellenleiter
   • es werden Lichtimpulse für die Übertragung von
     Informationen über Glasfaser verwendet
  Sehr hohe Bandbreite, kaum Verlust, keine Störungen
  durch äussere elektrische Einflüsse
  System besteht aus 3 Teilen:
   • Transmitter
   • Kabel / Anschlüsse / Verbindungen
   • Receiver
Übersicht
  Zwei Typen von LWL
   • Singlemode
      • 8 micron
   • Multimode
      • 50 – 62.5 micron
  Lichtquellen – LEDs oder LASER
  Wellenlängen
   • 850 oder 1300 für Multimode
   • 1310 oder 1550 für Singlemode
Sender
Sync                       Clock
         PLL




         A
 R                    8 Bit - Red
            D

         A                                                      Optical
 G                   8 Bit - Green      Multiplexer
            D                                                  Converter


         A
 B                   8 Bit - Blue
            D

         A
                      2 x18 Bit Audio
Audio
            D

          Level
                       serial RS232
RS232   Translator
Empfänger
                                                                                   Sync
                                                  Clock
                                                                      PLL



                                                                      D
                                                   8 Bit - Red                     R
                                                                          A

                                                                      D
                                      De-        8 Bit - Green
  Optical                                                                          G
                                                                         A
                                   Multiplexer
 Converter


                                                                      D
                                                   8 Bit - Blue                    B
                                                                         A

                                                                      D
               CPU
                                                   2 x18 Bit Audio                Audio
                                                                          A
                     Transmitter
                       Control
                                                                                  RS232
                                            serial RS232
                                                                       Level
                                                                     Translator
 2nd Optical                       RS232                                          RS232
 Converter
Welche Technologie
  braucht man?
Technologie Vergleich
                               Koax                Twisted Pair            Glasfaser
Typische Distanzen          1m ~150m               20m – 300m              20m - 30km
max. Distanzen            Bis 300m mit DA      300m mit CAT5 Kabel     > 30km Single Mode
                       (PA300) und RG6 Kabel                                Glasfaser
(RGB HV Signals)
Buchsen                 BNC oder 15 Pin HD            RJ45                 LC Buchse
Übertragung                   Analog                 Analog                  Digital
System                        passiv                  aktiv                  aktiv
Beeinflusst durch               Ja                     Ja                     Nein
Elektromagnetischen-
Strahlung
Strahlung                  Ja / unsicher           Ja /unsicher           Nein/Sicher
Fernstromversorgung        Nicht benötigt            möglich             Nicht möglich
Kosten                     Abhängig von           Feste Kosten für       Feste Kosten für
                            Kabellänge         Sender und Empfänger   Sender und Empfänger
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Signalübertragung - Übersicht über die verschiedenen Übertragungsarten

  • 1. Signal Übertragung Die Charakteristiken eines Videosignals Möglichkeiten Signale über lange Strecken zu Übertragen Hartmut Tribensky Extron Electronics
  • 2. Agenda Bandbreite Koaxial Twisted Pair Glasfaserübertragung
  • 3. Video Bandbreite Eine Übersicht
  • 4. Was ist Bandbreite? Der Frequenzbereich den ein Produkt ohne sichtliche Verschlechterung des Signals Verarbeitet Jedes Gerät im Signalweg hat eine begrenzte Bandbreite
  • 5. Bandbreiten Spezifikation… Wie sieht eine Spezifikation der Bandbreite aus? Bandbreite 425 MHz (-3dB), voll Belastet Wie viel geht Durch? Wie gut geht es Durch?
  • 6. Wichtige Frequenzen Niedrige Frequenzen: Vertikal Sync. 60 - 120 Hz Mittlere Frequenzen : Horizontal Sync 15 - 130 kHz Hohe Frequenzen : Video Informationen 15kHz - 130 MHz Bei Video Produkten wird nur die oberste, kritische Frequenz angegeben!
  • 7. Verluste in der Bandbreite Effekte • Auflösung • Helligkeit • Schärfe
  • 9. Signal Verluste Wie viel Verlust kann toleriert werden? • @-3 dB ist der Punkt halber Leistung
  • 10. Fragen zum Thema Bandbreite ?
  • 12. Video Kapazität Widerstand
  • 13. Koaxial Größere Distanz = längere Kabel • Mehr Widerstand • Mehr Kapazität
  • 14. Video Level / Peaking Regelung • Level ist die Pegel Kompensation für lange Übertragungsstrecken • Kabel Widerstand • Peaking ist die Frequenzkompensation für mehrere Komponenten • Kapazität
  • 15. Pegel Einstellung (Level) Original Signal Nach der “LEVEL” 65m Kabel Korrektur
  • 16. Peaking Einstellung Original Signal Nach der “Peaking” 65m Kabel Korrektur
  • 17. Level und Peaking (Wiederholung)
  • 18. Fragen zum Thema Koaxialkabel ?
  • 19. Der Gebrauch von Twisted Pair (TP) Kabeln in AV Systemem Eine andere Lösung
  • 20. Was können Sie mit TP Kabeln übertragen ? Audio Steuerung Netzwerk Video
  • 21. Drei Dinge die man für die Video TP Anwendung wissen sollte
  • 22. 1. Verwenden sie Video TP Produkte nie in IT Netzwerken Video TP Produkte arbeiten mit anderen Spannungen und Signalen (analog) Router & Switcher benötigen digitale Daten Signale Ein sehr einfacher Weg einen 25.000€ Router zu zerstören
  • 23. 2. Verdrahtung Sind alle Pins korrekt angeschlossen?
  • 24. 3. Delay Skew Laufzeitunterschiede in den einzelnen Paaren Zeitunterschiede zwischen dem kürzesten und dem längsten Paar
  • 25. 3. Delay Skew Diese Unterschiede müssen Ausgeglichen werden Andernfalls kommt es zu Misskonvergenzen auf dem Schirm Für die Korrektur gibt es drei Möglichkeiten: • Verwendung eins Kabels ohne Delay Skew • Ausgleich der Laufzeit durch das hinzufügen von Coax Kabeln • Verwendung eines elektronischen Skew Kompensators
  • 26. Skew Kompensation #1: Skew-Free AV UTP Kabel : • Vier verdrallte AWG 23 Adernpaare • Ohne Skew • T568A empfohlen Alle Signale kommen zur gleichen Zeit an. • Keine Skew Kompensation erforderlich Nicht für Daten-Netzwerke geeignet !
  • 27. 3. Skew Kompensation #2: Fügen Sie nun die notwendigen Kabel zur Korrektur hinzu. Wo müssen die Kabel eingefügt werden? • Wo immer sie wollen und können • Oftmals am Projektor
  • 28. Skew Kompenation #3: SEQ 100 Zeitverzögerung für jeden Farb-Kanal
  • 31. Übersicht • Vor- und Nachteile • Was sind Lichtwellenleiter (LWL) • Licht • Kabel • Anschlüsse • Lichtquellen • Übersicht
  • 32. Vorteile von LWL Sehr hohe Bandbreite • 5 Tbps erreichbar, 500 Tbps theoretisch • 400,000 times more than RG6! Kaum Verlust, sehr weite Strecken • 30 Kilometer ohne Repeater Hohe Sicherheit • Keine Abstrahlung. • Ideal für militärische und andere Hochsicherheitsanwendungen
  • 33. Vorteile von LWL Kleine Abmessungen Leicht Immun gegen elektromagnetische Sörungen Keine Masseprobleme Keine Kurzschlüße möglich Keine Feuergefahr wg. Überhitzung Hohe Zuverlässigkeit Leichte Fehlererkennung, - behebung
  • 34. Vorteile von LWL Geringe Kabelkosten • Etwa wie CAT 5 Kabel, Preise fallend Verbesserter Abschluß • Immer noch komplexer als bei Koax, aber technisch kein Problem Zukunftssicher • Elektronische Signalformen mögen sich in Zukunft ändern, Licht bleibt Licht Standardisierung • In der Telekom Branche
  • 35. Nachteile von LWL Hohe Kosten für die Konvertierung von elektrischen Signalen in Lichtsignale • Diese Kosten werden mit steigender Anwenderzahl fallen Zurückhaltung bei neuen Technologien Schulungen für Anwender / Integratoren Keine Spannungsversorgung über die Signalstrecke Keine Standardisierung in A/V Industrie
  • 36. Was ist LWL ? Lichtwellenleiter sind ein Medium, um Informationen wie Video, Sprache oder Daten mit Hilfe von Licht von einem Ort zu einem anderen Ort zu übertragen.
  • 37. Lichtspektrum Licht ist Teil des Strahlungsspektrums, mit viel höherer Frequenz als Funk / Radio • f = c / λ (c ist die Lichtgeschwindigkeit, λ ist die Wellenlänge) Dadurch kann über Glasfaser weit mehr Information übertragen werden Bei der Übertragung über LWL werden Lichtwellen verwendet, die für das menschliche Auge nicht sichtbar sind • Sichtbares Licht zwischen 400 und 700 nm Wellenlängen die bei Glasfaserübertragung verwendet werden • Multimode – 850 oder 1300 nm • Single mode – 1310 oder 1550 nm
  • 38. Gesamtsystem einer Übertragung Bestehend aus: • Transmitter • Generiert ein Lichtsignal • Physikalisches Material • Kabel • Anschlüsse • Spleiss • Anschlussfelder und Verschlüsse • Splitter / Repeater / Regeneratoren • Receiver • Empfänger des übertragenen Signals
  • 39. Lichtwellenleiter Glasfaser • Dünne Leitung aus Glas oder Plastik zur Lichtübertragung Drei Hauptkomponenten: • Kernglas (Core) • Bereich zur Wellenführung des Lichts • 8 - 62.5 Micrometer • Mantelglas (Cladding) • Dieses Material reflektiert Licht zurück ins Kernglas (niedrigerer Brechungsindex) • 125 Micrometer • Aussenmantel / Beschichtung (Buffer/Coating) • Zum Schutz vor Beschädigung und Feuchtigkeit • 250 micrometers
  • 40. Lichtreflektion Totale interne Reflexion • Innerhalb des Kernglases wird das Licht hin und her reflektiert
  • 41. LWL Typen Zwei Typen von LWL • Single mode • Erlaubt nur eine Transportrichtung des Lichts • Stärke des Kernglases: 8 bis 9 Micrometer • Übertragung 1310 nm, 1550 nm • Niedriger Verlust ca. 0.2 bis 0.4 dB/Km • Multimode • Transport des Lichts in beide Richtungen • Stärke des Kernglases: 50 oder 62.5 Micrometer • Übertragung 850 nm, 1300 nm • Verlust ca. 1 to 6 dB/Km
  • 42. Lichtquellen Transmitters – konvertieren elektrische Signale in optische Signale dBm – Dezibel bezogen auf ein Milliwatt Leistung Zwei Lichtquelltypen • LED (Light Emitting Diode) • LED Modulation Limit – 622Mbps • LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) • Laser Speed Record – 350GHz • Lightwave Transmission Speed Record – 5Tbps • VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Laser )
  • 43. Licht Detektoren Receiver – konvertieren Optische in elektrische Signale Licht Detektoren • Photodioden • Materialien • Silicon • Germanium • Indium Gallium Arsenid Phosphid (InGaAsP)
  • 44. Kabel Anwendung Innen • Distribution • Breakout style Anwendung Aussen • Loose Buffer Plenum and Riser cables Simplex oder Duplex
  • 45. Anschlüsse Verschiedene Typen: • ST • Ähnlich wie BNC • 2.5 mm Durchmesser des LWL Endstücks • SC • Stecker • 2.5 mm Durchmesser des LWL Endstücks • LC • Kleiner Stecker • 1.25 mm Durchmesser des LWL Endstücks
  • 46. Adapter Zur Verbindung verschiedener Anschlusstypen • Weiblich / weiblich • Männlich / weiblich
  • 47. Abschluss Crimp Werkzeuge Schneidwerkzeuge • Werkzeuge, die den Leiter abschneiden ohne großen Schaden am Material anzurichten • Handschneider • Präzisionsschneider mit Diamantbesatz Polieren • Polierpapier – 6 bis 0.3 micron • Um den Abschluss zu polieren
  • 48. Spleissen Spleissen – zwei Leiter werden miteinander verbunden Fusion • Ein Lichtbogen wird verwendet, um zwei Leiter zu verschmelzen • Teures Equipment • Verlust ca. 0.1 dB
  • 49. Übersicht Was ist Übertragung über Lichtwellenleiter • es werden Lichtimpulse für die Übertragung von Informationen über Glasfaser verwendet Sehr hohe Bandbreite, kaum Verlust, keine Störungen durch äussere elektrische Einflüsse System besteht aus 3 Teilen: • Transmitter • Kabel / Anschlüsse / Verbindungen • Receiver
  • 50. Übersicht Zwei Typen von LWL • Singlemode • 8 micron • Multimode • 50 – 62.5 micron Lichtquellen – LEDs oder LASER Wellenlängen • 850 oder 1300 für Multimode • 1310 oder 1550 für Singlemode
  • 51. Sender Sync Clock PLL A R 8 Bit - Red D A Optical G 8 Bit - Green Multiplexer D Converter A B 8 Bit - Blue D A 2 x18 Bit Audio Audio D Level serial RS232 RS232 Translator
  • 52. Empfänger Sync Clock PLL D 8 Bit - Red R A D De- 8 Bit - Green Optical G A Multiplexer Converter D 8 Bit - Blue B A D CPU 2 x18 Bit Audio Audio A Transmitter Control RS232 serial RS232 Level Translator 2nd Optical RS232 RS232 Converter
  • 53. Welche Technologie braucht man?
  • 54. Technologie Vergleich Koax Twisted Pair Glasfaser Typische Distanzen 1m ~150m 20m – 300m 20m - 30km max. Distanzen Bis 300m mit DA 300m mit CAT5 Kabel > 30km Single Mode (PA300) und RG6 Kabel Glasfaser (RGB HV Signals) Buchsen BNC oder 15 Pin HD RJ45 LC Buchse Übertragung Analog Analog Digital System passiv aktiv aktiv Beeinflusst durch Ja Ja Nein Elektromagnetischen- Strahlung Strahlung Ja / unsicher Ja /unsicher Nein/Sicher Fernstromversorgung Nicht benötigt möglich Nicht möglich Kosten Abhängig von Feste Kosten für Feste Kosten für Kabellänge Sender und Empfänger Sender und Empfänger