Datenübertragung: Medien, Netzwerke und Satellitentechnik

Rundfunk und Verteilnetze

Rundfunknetze (Broadcast) empfangen Benutzerinformationen und senden sie über Terminals zum Zugriff auf das Netz, ohne die Bildung von Teilnetzen (z. B. Radio, TV, Telefon).

Switched-Netze: Die Anschlüsse der Benutzer werden über einen Knoten miteinander verbunden, der Teil des Netzes ist.

Dies gilt für lokale Netze (LAN) sowie für Extranet und Intranet.

Leitergebundene Übertragungsmedien

Elektrische Leiter: Sie werden in Telekommunikationsnetzen verwendet und übertragen Informationen in Form elektrischer Signale. Sie bestehen aus zwei metallischen Kabeln:

• Verdrillte Kabel: Sie bestehen aus paarweise verdrillten Adern. Sie sind weit verbreitet und werden in Telefonnetzen eingesetzt.
• Koaxialkabel: Sie bestehen aus einem zentralen elektrischen Leiter (Grundleiter), der von einer Isolierung umgeben ist und so viele Telefonverbindungen aufnehmen kann.
• Glasfaserkabel (Fiber Optic): Sie übertragen Informationen mithilfe von Licht. Der Aufbau entspricht dem eines Kabels mit metallischem Kern, wobei der Kern aus Glasfaser besteht.

Für große Datenmengen werden Mehrfaserkabel verwendet. Die einzelnen Fasern sind durch Kunststoff geschützt und zusätzlich durch eine metallische Verstärkung (z. B. Kevlar) gesichert.

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen bestehen aus einem elektrischen und einem magnetischen Feld, die senkrecht zueinander stehen und sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten.

Vorteile: Es werden keine physischen Medien zur Verbreitung benötigt, die Ausbreitung ist weitreichend und die Wellen können undurchsichtige Hindernisse durchdringen.

Nachteile: Die Signale werden mit zunehmender Entfernung abgeschwächt, und es gibt keine Möglichkeit, dies vollständig zu verhindern.

Funkübertragung in der Telekommunikation

In der Telekommunikation werden elektromagnetische Wellen vor allem im Bereich der Radiowellen und Mikrowellen genutzt.

Radiowellen: Ihre Signale breiten sich über große Entfernungen aus. Die Wellenlänge ist umgekehrt proportional zur Frequenz (Anzahl der Zyklen pro Sekunde).

• AM (Amplitudenmodulation): Die Information wird durch Veränderung der Amplitude übertragen. Die Signale erreichen große Entfernungen, sind aber störanfällig.
• FM (Frequenzmodulation): Die Information wird durch Veränderung der Frequenz übertragen. Die Trägeramplitude bleibt konstant.
• Phasenmodulation: Die Information wird durch Veränderung der Phase übertragen. Sie wird häufig in Einsteigergeräten eingesetzt.

Bei der Steuerung des Signals wird die Phase so gewählt, dass die Information zuverlässig weitergegeben werden kann.

Drahtlose Kommunikationstechnologien

Bluetooth: Ein System für drahtlose Kommunikation über Radiowellen, das eine schnelle und zuverlässige Verbindung über kurze Distanzen (10 bis 100 m) ermöglicht.

Merkmale: Integration von Diensten, omnidirektionale Übertragung, Sicherheit und Herstellung von Verbindungen.

WLAN (Wireless Fidelity): Ein Protokoll zur Kommunikation per Funkfrequenz, das drahtlose Kommunikation ohne Kabel mit einem Router ermöglicht.

Infrarot: Ein System zur drahtlosen Kommunikation über Infrarotlicht. Die Reichweite beträgt etwa 1 m bei einem Winkel von maximal 30°.

Mikrowellen (MW)

Mikrowellen sind elektromagnetische Wellen, die in Richtfunk und Satellitenkommunikation eingesetzt werden. Sie werden über Parabolantennen gebündelt übertragen und erreichen so eine höhere Konzentration der Strahlung.

Satellitenkommunikation

• Geostationäre Satelliten: Sie befinden sich in einer äquatorialen Umlaufbahn.
• Satelliten auf mittleren Bahnen: Wenige Satelliten decken die gesamte Erde ab.
• Satelliten auf niedrigen Bahnen: Etwa 40 Satelliten sind für eine vollständige Abdeckung der Erdoberfläche erforderlich.

UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ist ein 3G-Funksystem für mobile Kommunikation, das den schnellen mobilen Zugang zum Internet ermöglicht.

Globale Navigationssatellitensysteme (GNSS)

• GPS (Global Positioning System): Ein globales Positionierungssystem mit einer Konstellation von 24 NAVSTAR-Satelliten. GPS-Empfänger empfangen Signale der Satelliten und berechnen daraus die Position des Benutzers.
• GLONASS: Ein globales Navigationssystem mit 24 Satelliten, das ein anderes Referenzsystem als GPS verwendet.
• Galileo: Ein globales Navigationssystem mit 30 Satelliten. Vorteile: höhere Genauigkeit als GPS, größere Reichweite und Verfügbarkeit sowie Unabhängigkeit von GPS.

Netzwerkprotokolle

Protokoll: Ein Satz von Regeln, wie Aufgaben auszuführen sind.

TCP/IP ermöglicht es Computern und Netzwerken, miteinander zu kommunizieren.

• TCP (Transmission Control Protocol): Steuert die zuverlässige Übertragung von Daten.
• IP (Internet Protocol): Regelt die Adressierung und Weiterleitung der Datenpakete.

Breitband und DSL

Modem: Das Modem arbeitet mit analogen Signalen. Wenn beide Seiten digital arbeiten, muss ein Modem (Modulator-Demodulator) verwendet werden. Vorteil: günstige Verbindung. Nachteil: langsame Übertragung.

Breitband: Die maximale Datenmenge, die über einen Kommunikationsweg übertragen werden kann (kBit/s, MBit/s).

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line): Eine asymmetrische digitale Anschlussleitung mit hoher Downloadgeschwindigkeit. Die Leitung bleibt zusätzlich für normale Sprachkommunikation nutzbar.

Kabel: Rückkanal und Hybrid Fiber Coax (HFC) übertragen Dienste über dasselbe Netz.