Vermittlungstechniken, Hauptverteiler und Glasfaser

Grundlagen der Netzwerktechnik

In der modernen Telekommunikation spielen verschiedene Vermittlungstechniken, physische Verteilerstrukturen und die Eigenschaften des Übertragungsmediums eine entscheidende Rolle für die Qualität und Effizienz der Datenübertragung.

Vermittlungstechniken im Vergleich

Leitungsvermittlung (Circuit Switching)

Bei der Leitungsvermittlung (Circuit Switching) wird für die Dauer der Kommunikation eine exklusive physikalische Verbindung zwischen zwei Endgeräten (Terminals) reserviert. Nach dem erfolgreichen Aufbau steht diese Strecke exklusiv und kostenfrei zur Nutzung zur Verfügung.

• Vorteile:
  • Echtzeit-Übertragung ohne Verzögerungen während der Sitzung.
  • Exklusive Nutzung der Leitung durch die Kommunikationspartner (keine gegenseitige Beeinflussung oder Engpässe).
  • Keine Zeitverluste durch die Neuberechnung von Routen während der Übertragung.
  • Hohe Einfachheit in der Verwaltung der bestehenden Verbindung.
• Nachteile:
  • Anfängliche Verzögerung durch den langwierigen Verbindungsaufbau.
  • Ineffizienz, da Kapazitäten auch bei Inaktivität (Leerlauf) blockiert und somit Zeit und Ressourcen verschwendet werden.
  • Keine automatische Neuberechnung der Route bei Ausfällen (geringe Fehlertoleranz).

Speichervermittlung (Message Switching)

Bei der Speichervermittlung (Message Switching) wird die Nachricht als Ganzes an den nächsten Netzknoten gesendet, dort vollständig zwischengespeichert und anschließend an den folgenden Knoten weitergeleitet, bis sie ihr Ziel erreicht.

• Vorteile:
  • Der Übertragungskanal wird nach der Weiterleitung sofort wieder freigegeben.
  • Es gibt keine ungenutzten, blockierten Leitungen bei Inaktivität der Endgeräte.
• Nachteile (Contra):
  • Erfordert zusätzliche Routing-Informationen im Header der Nachricht.
  • Erhöht die technische Komplexität in den einzelnen Netzknoten.
  • Keine direkte Echtzeit-Kommunikation zwischen den Endgeräten möglich.

Paketvermittlung (Packet Switching)

Bei der Paketvermittlung (Packet Switching) werden die Daten in kleine Pakete aufgeteilt. Jedes Paket erhält einen Header mit Angaben zu Quelle und Ziel und wird eigenständig durch das Netz geroutet.

• Vorteile:
  • Bei Übertragungsfehlern muss nur eine sehr kleine Datenmenge erneut gesendet werden.
  • Unterstützt interaktive Echtzeit-Kommunikation.
  • Höhere Auslastung und bessere Wirtschaftlichkeit (Return-on-Investment) des Netzwerks.
• Nachteile:
  • Hohe Komplexität in den Zwischenzielen und Vermittlungseinrichtungen.

Der Hauptverteiler und seine Komponenten

Der Hauptverteiler (Teilnehmerverteiler / MDF) ist ein zentrales Verbindungselement, meist ein Metallrahmen, der die verschiedenen Komponenten für die Zusammenschaltung der Leitungen trägt.

• Komponenten (Components):
  • Gestell (Frame): Eine robuste Stahlkonstruktion als Basis.
  • Horizontale Verteilerstreifen: Hier befinden sich die Vermittlungseinrichtungen (Rangierstreifen).
  • Vertikale Verteilerstreifen: Hier werden die Leitungen des externen Netzwerks aufgelegt.
  • Drahtbrücken (Rangierdrähte): Dienen zur Zusammenschaltung (Interkonnektion) jedes Adernpaars des externen Netzwerks mit den internen Anschlüssen.
• Verteilungspunkt (Distribution Point): Der Ort, an dem die Leitungen (Doppeladern) vom Hauptverteiler in Richtung der Teilnehmeradressen verzweigt werden.
• Anschlussleitung (Long Line): Das physische Verbindungskabel zwischen dem Hauptverteiler und dem Verteilungspunkt.
• Netzabschlusspunkt (Point of Interconnection Network): Bekannt als PTR oder PCR. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass bei älteren PCR-Modellen Probleme mit ADSL auftreten können und keine Ferndiagnose möglich ist.
  • Funktionen:
    • Manuelle Trennung des Telefonsignals bei der Installation durch den Benutzer.
    • Prüfmöglichkeit (Testbuchse / Klinkenbuchse) zur Überprüfung des bereitgestellten Dienstes.
    • Für Mehrleitungs-Installationen (Multi-line) existiert die Variante MPCR.

Übertragungsmedien: Glasfaser im Fokus

Glasfaserleitungen bieten modernste Übertragungseigenschaften, bringen jedoch spezifische Anforderungen mit sich.

• Vorteile von Glasfaser:
  • Vollständige elektromagnetische Störfestigkeit.
  • Geringere Signaldämpfung auf langen Strecken.
  • Wesentlich größere Bandbreite für hohe Datenraten.
• Nachteile und Kosten von Glasfaser:
  • Hohe Kosten für die fachgerechte Installation und Wartung.
  • Mechanische Empfindlichkeit (Verletzlichkeit der Glasfasern bei Biegung oder Zug).

Signalstörungen und physikalische Effekte

Bei der Signalübertragung über verschiedene Medien können diverse Störeffekte auftreten:

• Klirrfaktor (Verzerrung): Eine unerwünschte Veränderung in der Form des Ausgangssignals im Vergleich zum Eingangssignal.
• Intermodulation: Tritt auf, wenn sich zwei nahe beieinander liegende Frequenzen überlagern und unerwünschte Mischfrequenzen bilden.
• Übersprechen (Crosstalk): Störende Signalübertragung zwischen Leitungen, die meist durch elektromagnetische Kopplung benachbarter Elemente entsteht.
• Elektrisches Rauschen (Noise): Störsignale am Empfänger, die keine nützlichen Informationen enthalten.
• Dämpfungsverlauf (Slope): Der frequenzabhängige Basis-Widerstand des Übertragungsmediums.
• Impedanzfehlanpassung (Impedance Mismatch): Führt zu Signalreflexionen an den Verbindungsstellen und beeinträchtigt die Signalqualität.