Grundlagen der Telekommunikation und Richtfunktechnik

Definition der Telekommunikation

Telekommunikation ist verantwortlich für den Transport von Informationen über weite Strecken mittels eines Kommunikationsmediums oder Kanals unter Verwendung von Signalen. Die moderne Telekommunikation begann im Jahr 1844 mit der Geburt des Telegraphen, der ersten Form der elektrischen Kommunikation, erfunden von Samuel Morse.

Elemente einer TK-Anlage

• Sender: Leitet die Nachricht an den Kanal weiter.
• Signalübertragungskanal: Das Medium oder die elektrische Verbindung zwischen Sender und Empfänger.
• Empfänger: Extrahiert das gewünschte Signal aus dem Kanal.
• Ausgangswandler: Wandelt das Signal in die Zielform um.

Was ist Modulation?

Modulation ist die systematische Veränderung einer Trägerwelle basierend auf dem Nachrichtensignal (Modulationssignal), was auch als Codierung bezeichnet werden kann.

Vorteile der Modulation

• Erleichtert die Verbreitung von Informationen über Kabel oder Luft.
• Ermöglicht die Zuweisung von Funkfrequenzen zur Verteilung verschiedener Informationskanäle.
• Vermeidung von Co-Channel-Interferenzen.
• Schutz der Informationen vor Rauschen und Verschlechterungen.
• Sicherung der Qualität der übertragenen Informationen.

Vorteile der digitalen Kommunikation

• Störfestigkeit: Impulse werden während einer Abtastzeit ausgewertet, um zu bestimmen, ob der Puls einen Schwellenwert überschreitet (1) oder unterschreitet (0).
• Lagerung und Verarbeitung: Digitale Signale können einfacher gespeichert und verarbeitet werden als analoge Signale.

Terrestrische Richtfunkstrecken

Der terrestrische Richtfunk (Mikrowelle) ermöglicht eine Konnektivität zwischen zwei Bodenstationen in Sichtlinie (Line-of-Sight, LOS). Die Funkanlagen nutzen Trägerfrequenzen oberhalb von 1 GHz und übertragen Signale analog (FM) oder digital.

Anwendungen von Mikrowellensystemen

• Kommunikation über lange Distanzen (Alternative zu Glasfaser und Koaxialkabel).
• Telefonie, Video, Datenübertragung, Telex und Fax.
• Mobilfunk-Backhaul (Verbindung zwischen Basisstationen).

Wichtige Frequenzen und Reichweiten

• 12 bis 23 GHz: Verbindung zwischen Standorten in 1 bis 15 Meilen Entfernung.
• 2 bis 6 GHz: Übertragung über Entfernungen zwischen 20 und 30 Meilen.

Mikrowellenantennen

Parabolantennen (Durchmesser ca. 3 Meter) bündeln einen schmalen Strahl direkt auf die Empfangsantenne. Diese müssen in beträchtlicher Höhe installiert werden, um eine größere Reichweite zu erzielen.

Vor- und Nachteile von Richtfunkstrecken

Vorteile: Kostengünstig, einfache Installation, schnelle Inbetriebnahme und Überwindung von unwegsamem Gelände.
Nachteile: Sichtverbindung (Line-of-Sight) erforderlich, eingeschränkte Nutzung auf bestimmte Abschnitte und Notwendigkeit von Repeaterstationen.

Eigenschaften von HF-Radiowellen

Es gibt zwei Wege für die Ausbreitung von HF-Radiowellen:

• Bodenwelle: Folgt der Erdoberfläche.
• Himmelwelle: Reflektiert zwischen der Erdoberfläche und den Schichten der Ionosphäre.

Infrarot- und Laserübertragung

Diese nutzen Techniken der Glasfaserübertragung in einem offenen Medium. Die Reichweite beträgt bis zu 10 Meilen, wobei die meisten Anwendungen heute unter einer Meile liegen. Sie werden eingesetzt, wenn eine Kabelinstallation nicht möglich ist.

Erdnahe Umlaufbahnen (LEO)

Satelliten in LEO-Umlaufbahnen befinden sich in weniger als 36.000 km Höhe mit einer Umlaufzeit, die kürzer als die der Erde ist, wodurch sich ihre relative Position am Himmel ständig ändert.