Telefonnetze: Analoge und digitale Übertragung

Analoge und digitale Telefonleitungen

Derzeit ist die grundlegende Telefonverbindung analog. Sobald das Signal jedoch den Betreiber erreicht, wird es digitalisiert und im Kern des Netzwerks zwischen verschiedenen Knoten digital übertragen. Nur Änderungen im analogen Signal zum Zeitpunkt der Übertragung werden vom Empfänger genutzt.

RTB (Basis-Telefonie-Netz) und ISDN

Heute besteht das RTB (Basis-Telefonie-Netz) aus Vermittlungsstellen und Verbindungen zu den Teilnehmenden. Das Integrated Services Digital Network (ISDN) begann als Versuch, Sprach- und Datenleitungen zu vereinheitlichen und leistungsfähige Anwender zu verbinden.

Teilnehmeranschlussleitung (Funktion)

Die Teilnehmeranschlussleitung stellt die Verbindung her, die unsere Telefonkommunikation mit dem Telefonnetz über die lokale Vermittlungsstelle ermöglicht. Üblicherweise handelt es sich dabei um eine 2-Draht-Twisted-Pair-Kupferleitung. Moderne Multi-Hybrid-Technologien sowie Koaxial- und Kupferkabel bieten zusätzlich Telefonie, Datenübertragung, TV-Signalverteilung, einen Rückkanal und Mehrwertdienste.

Übertragungsarten

Wireless (Funkübertragung)

Bei Wireless werden Telefonsignale aus unseren Häusern zu Basisstationen mittels Funkwellen übertragen.

• Eigenschaften: Die Reichweite zur Basisstation ist meist kurz und sollte frei von Hindernissen sein.
• Nachteile: Probleme treten auf, wenn Hindernisse zwischen Benutzerantenne und Basisstation bestehen; in dicht besiedelten städtischen Umgebungen ist die Abdeckung schwieriger.

Optische Übertragung (LWL)

Das Signal kann mittels optischer Lichtwellenleiter (LWL) an die Vermittlungsstelle übertragen werden. Jeder Benutzer des lokalen Netzes wird über die Netz-Infrastruktur mit der entsprechenden Basisstation abgedeckt.

• Vorteile: Hohe Übertragungskapazität, schneller Netzausbau, deutlich höhere Netzgeschwindigkeit und einfache Wartung sowie Bereitstellung.
• Nachteile: Höhere Installationskosten in bestimmten Bereichen und infrastruktureller Aufwand.

Netztopologien und Verbindungsanzahl

Vollständig (volles Netz): Die Anzahl direkter Verbindungslinien zwischen N Teilnehmern beträgt N(N-1)/2.

Sternnetz (Zentrale Vermittlung): Alle Telefone sind an eine Zentrale angeschlossen; die Zentrale stellt Verbindungen her, wenn Nutzer kommunizieren möchten. In dieser Topologie beträgt die Anzahl der notwendigen Leitungen N.

Vermittlungsknoten und Switching

Ein Vermittlungsknoten (Schaltkreis) ist dafür verantwortlich, Verbindungen herzustellen: Das Telefonsignal gelangt über eine Eingangsleitung in den Knoten, der es an eine Ausgangsleitung weiterleitet und so das Signal zum Empfänger überträgt.

• Räumliche (Space) Schaltung: Aufbau eines physischen Pfads zwischen Eingangs- und Ausgangsleitung; jede Verbindung erhält einen eigenen, einzigartigen Pfad.
• Zeitmultiplex (Time Division): Aufteilung in Zeitintervalle, wobei jedem Signal für die Dauer eines Zeitfensters ein Übertragungsplatz zugewiesen wird.

Telefon-Terminal und Anschluss

Das Telefon ist ein Wandler: Es wandelt akustische Sprachsignale in elektrische Signale (Mikrofon) und umgekehrt (Lautsprecher). Diese Signale werden über die Telefonleitung zum Empfänger übertragen und dort wieder zurückgewandelt.

Phasen eines Telefonanrufs

• Verbindungsaufbau
• Kommunikation / Informationstransfer
• Freigabe (Beendigung) des Anrufs

Sprachschaltung und Schutz

Eine Sprachschaltung besteht aus Mikrofon und Lautsprecher. Schutzbeschaltungen und ein lokaler Transformator verhindern unerwünschte Rückkopplungen und reduzieren das Hörbarwerden der eigenen Stimme (Seitenlautstärke).

Stromversorgung und Rufschaltung

Die Basisversorgung erfolgt über eine Gleichspannung von etwa 48 V, die von der lokalen Vermittlungsstelle über die Telefonleitung bereitgestellt wird. Die Klingelschaltung (Ruf) wird ebenfalls von der Vermittlungsstelle gespeist und aktiviert den Rufton beim Empfang eines Anrufs.

Wählsysteme

Es gibt verschiedene Wählsysteme, die die Teilnehmernummer codieren und über die Telefonleitung senden:

• Pulswahl (Wählscheibe): Erzeugt eine Folge elektrischer Impulse entsprechend der gewählten Ziffer.
• Tonwahl (DTMF): Heutzutage gängiges Verfahren, das Dual-Tone-Multi-Frequency-Töne verwendet.

Installation und Geräte

Basisteil (Gehäuse): Hier befinden sich die Tastatur und die Elektronik, die die Signale verarbeitet sowie die Lautsprecher- und Zuführsysteme.

Mobilteil / Handteil oder Headset: Enthält Lautsprecher und Mikrofon und ermöglicht die Sprachkommunikation. Das Spiralkabel verbindet das Mobilteil mit dem Basisteil.

Das Spiralkabel hat typischerweise 4 Drähte: 2 Leitungen für den Lautsprecher und 2 Leitungen für das Mikrofon.

Anschlussdose (Rosette): Der Anschluss des Telefons an die Anschlussdose verbindet das Endgerät mit der Teilnehmerleitung des Netzes.