Grundlagen der Kommunikationstechnik

Grundlagen der Kommunikation

Ein Kommunikationskanal dient dazu, Nachrichten vom Absender zum Empfänger zu übermitteln. Das physikalische Medium, auf dem ein oder mehrere Kanäle geschaffen werden, unterscheidet sich in:

• Geleitete Medien: Kupferkabel oder Glasfaser.
• Nicht geleitete Medien: Luft oder Vakuum (drahtlos).

Verbindungsarten

• Dedizierte Verbindungen: Exklusiver Kanal zwischen zwei Interlocutoren.
• Punkt-zu-Punkt: Ein Sender und ein Empfänger.
• Multipoint: Viele Teilnehmer an einem der Endpunkte.
• Dynamische Netzwerke: Jeder Teilnehmer ist mit einem Netzknoten gekoppelt, der den Kontakt zu anderen ermöglicht.

Übertragungsmodi

• Verbreitung: Sender überträgt Daten an Empfänger (z. B. TV).
• Vermittlung: Legt die Dauer des Kanals fest:
  • Leitungsvermittlung: Fester Pfad (z. B. Telefon).
  • Paketvermittlung: Nachrichten werden in Stücke zerlegt und über das Netz geschickt (z. B. Internet).

Signalarten

Informationen müssen in elektrische Signale umgewandelt werden:

• Sinusförmige Signale: Periodisch, definiert durch Amplitude, Frequenz (Hz) und Phase.
• Zufallssignale (Random): Amplitude ändert sich zeitlich (z. B. Sprache).

Modulation

Bei der Übertragung im Basisband ohne Frequenzänderung spricht man von Basisbandübertragung. Bei der Modulation wird ein modulierendes Signal (Information) auf einen Träger (hohe Frequenz) aufgesetzt:

• AM (Amplitudenmodulation): Änderung der Trägeramplitude.
• FM (Frequenzmodulation): Änderung der Trägerfrequenz.
• Digitale Modulation: Analogsignale werden abgetastet (Sampling) und in Binärwerte quantisiert.

Übertragungsmedien

Kupferkabel

• Koaxialkabel: Zentraler Leiter mit Isolierung und schützendem Geflecht.
• Verdrillte Paare (Twisted Pair): Gruppierte Kabelpaare.

Glasfaser

Bietet hohe Bandbreite, geringe Dämpfung und Störfestigkeit:

• Singlemode: Kleiner Kerndurchmesser, kaum Signalverzerrung.
• Multimode: Höhere Verzerrung, Reichweite bis ca. 2 km.

Elektromagnetische Wellen

Eine elektromagnetische Welle besteht aus gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit entspricht der Lichtgeschwindigkeit.

Drahtlose Kommunikation

• Nahbereich: Kurze Distanzen (z. B. WLAN, Fernbedienungen).
• Terrestrisch: Stationen kommunizieren miteinander (z. B. TV, Radar).
• Weltraum: Satellitenkommunikation über Millionen Kilometer.

Satelliten und Umlaufbahnen

• LEO: Low Earth Orbit.
• MEO: Mittlere Umlaufbahn (ca. 10.000 km).
• HEO: Stark elliptische Bahnen.
• GEO: Geostationär (36.000 km, synchrone Erdrotation).

Anwendungen

Telekommunikation, Navigation, Ortung, Meteorologie, Kartografie und Forschung.