Grundlagen der Datenübertragung und Fehlererkennung

Datentransfer- und Release-Phase virtueller Verbindungen

Datentransfer-Phase

Um einen Rahmen von einer Quelle zu seinem Bestimmungsort zu übertragen, müssen alle Switches einen Tabelleneintrag für diese virtuelle Verbindung haben. Die Tabelle speichert Informationen für jede etablierte virtuelle Verbindung.

Release-Phase

In dieser Phase sendet die Quelle, nachdem sie alle Frames gesendet hat, einen speziellen Rahmen zur Beendigung der Verbindung. Das Ziel antwortet mit einem Bestätigungsrahmen. Alle Switches löschen den entsprechenden Eintrag in ihren Tabellen.

V.90-Modem

V.90-Modems erreichen eine Höchstgeschwindigkeit von 56.000 Bit pro Sekunde (56 kbit/s), obwohl die Shannon-Kapazität für analoge Telefonleitungen typischerweise auf 33,6 kbit/s begrenzt ist. Die 56 kbit/s werden erreicht, indem die Telefonzentrale das Signal digitalisiert (8000 Mal pro Sekunde mit 8 Bit pro Sample, wobei 7 Bit für Daten verwendet werden: 8000 * 7 = 56.000 bps).

V.92-Modem

V.92-Modems können ihre Upload-Geschwindigkeit an die Leitungsqualität anpassen und erreichen bis zu 48 kbit/s. Die Download-Geschwindigkeit beträgt weiterhin 56 kbit/s. Diese Modems bieten zusätzliche Funktionen, wie z. B. die Unterbrechung der Internetverbindung bei einem eingehenden Anruf, wenn die Leitung Anklopfen unterstützt.

DSL und ADSL

DSL steht für Digital Subscriber Line. ADSL steht für Asymmetric Digital Subscriber Line. ADSL ist eine asymmetrische Kommunikationstechnologie, die hauptsächlich für private Nutzer konzipiert ist und sich weniger für Unternehmen eignet. Ein Vorteil ist die Nutzung bestehender Teilnehmeranschlussleitungen (Kupferkabel). Diese lokalen Schleifen können Bandbreiten von bis zu 1,1 MHz unterstützen.

Faktoren wie die Entfernung zur Vermittlungsstelle, die Kabelqualität und die Signalverarbeitung beeinflussen die tatsächlich erreichbare Bandbreite.

Was ist DMT?

DMT (Discrete Multitone) ist das Standard-Modulationsverfahren für ADSL. Es kombiniert Techniken wie QAM und FDM, um die verfügbare Bandbreite effizient aufzuteilen. Typischerweise wird die Bandbreite von 1,104 MHz in 256 Kanäle unterteilt, wobei jeder Kanal eine Bandbreite von 4,312 kHz hat.

HFC-Netz

Ein HFC-Netz (Hybrid Fiber Coaxial) ist ein hybrides Netzwerk, das Glasfaser und Koaxialkabel kombiniert. Es verwendet ein Glasfaser-Backbone und Koaxialkabel für die Verbindung zum Endnutzer. Daten-Downloads werden oft mit 64-QAM moduliert. Die theoretische Download-Geschwindigkeit beträgt bis zu 30 Mbit/s, die theoretische Upload-Geschwindigkeit bis zu 12 Mbit/s.

Komponenten eines Kabelnetzes

Für die Datenübertragung über ein Kabelnetz sind zwei Hauptkomponenten erforderlich:

• Kabelmodem (CM): Wird beim Teilnehmer installiert und ähnelt einem ADSL-Modem.
• Cable Modem Termination System (CMTS): Befindet sich in der Verteilzentrale des Kabelnetzbetreibers. Es empfängt Daten aus dem Internet und leitet sie über einen Combiner an die Teilnehmer weiter. Ebenso empfängt es Daten von den Teilnehmern und leitet sie ins Internet.

Hamming-Distanz

Die Hamming-Distanz zwischen zwei Wörtern ist die Anzahl der Positionen, an denen sich die entsprechenden Bits unterscheiden. Die minimale Hamming-Distanz eines Codes ist die kleinste Hamming-Distanz zwischen allen möglichen Paaren von Codewörtern.

• Zur Erkennung von bis zu s Fehlern muss die minimale Hamming-Distanz dmin mindestens s + 1 betragen (dmin ≥ s + 1).
• Zur Korrektur von bis zu t Fehlern muss die minimale Hamming-Distanz dmin mindestens 2t + 1 betragen (dmin ≥ 2t + 1).

Lineare Parität und Blockparität

Bei der linearen Parität wird jedem Codewort ein Paritätsbit hinzugefügt, sodass die Gesamtzahl der Einsen im Wort gerade oder ungerade ist.

Die Blockparität erweitert dieses Konzept, indem sie mehrere Codeblöcke zusammenfasst und zusätzlich zur linearen Parität ein separates Paritätswort für den gesamten Block hinzufügt.

Cyclic Redundancy Check (CRC)

CRC behandelt die Daten als ein Polynom und führt eine Modulo-2-Division durch ein Generatorpolynom durch. Der resultierende Rest, der als Frame Check Sequence (FCS) bezeichnet wird, wird zusammen mit den Daten übertragen. Der Empfänger führt die gleiche Division durch. Wenn der berechnete Rest mit dem empfangenen FCS übereinstimmt, sind wahrscheinlich keine Übertragungsfehler aufgetreten.

Prüfsummen zur Fehlererkennung

Prüfsummen dienen der Fehlererkennung, indem sie eine Art Summe oder Hash über die zu übertragenden Daten bilden und diese Summe zusammen mit den Daten senden. Der Empfänger berechnet die Prüfsumme der empfangenen Daten erneut und vergleicht sie mit der übertragenen Prüfsumme. Stimmen sie nicht überein, wird ein Fehler erkannt. Das Beispiel (A089, B8AF, 3219) deutet auf eine Anwendung hin, bei der Datenblöcke (möglicherweise als Hexadezimalzahlen dargestellt) summiert werden könnten, um eine Prüfsumme zu bilden.