03_Weitverkehrsnetzwerke (WAN)

Question 1

Begriffe

ISP

Answer 1

• Internet Service Provider
• Anbieter von internetbasierten Diensten
• Aufgabe: Bereitstellung einer Verbindung mit dem Internet in den Räumen des Kunden
• z.B. Bereitstellung der Technik am Kundenstandort auf Mietbasis, Bereitstellung von Telefoniefunktionen (VoIP) und Mailkonten, Virtuelle Netzwerke zwischen Kundenstandorten

Question 2

Begriffe

SLA

Answer 2

• Service Level Agreement
• zwischen ISP und Kunde vertraglich vereinbarte Güte der zu erbringenden Dienste anhand eindeutig messbarer Kennzahlen
• z.B. Reaktions- oder Fehlerbehebungszeit bei technischen Ausfällen, Verfügbarkeit einer Verbindung, zugesicherte Übertragungskapazität

Question 3

Basisband und Breitband

Basisband

Answer 3

• zu übertragende Bitfolge wird in Spannungspegel übersetzt
• Symbolrate festgelegt
• Bits entsprechend der Rate nacheinander über die Leitung geschickt

Einfachster Fall: Eine zu übertragende „1“ wird in eine Spannung von z.B. 5 Volt umgesetzt, eine „0“ in 0 Volt. Bei einer Übertragungsrate von z.B. 10 Mbit/s wird alle 0,0000001 Sekunden ein neuer Spannungswert am Übertragungsmedium angelegt.

Question 4

Basisband und Breitband

Breitband

Answer 4

• Häufig erlauben Übertragungsmedien wesentlich höhere Übertragungsfrequenzen als die zu übertragenden Bitraten erfordern
• -> Möglichkeit, das Medium für mehrere Übertragungen gleichzeitig zu nutzen = Breitband-Übertragung
• multiplexen: gleichzeitige Übertragung mehrere Datenströme über ein Medium

Question 5

Basisband und Breitband

Breitband - Variante 1

Frequenzmultiplex

Answer 5

• multiplexen auf Basis verschiedener Frequenzen
• Trägersignal: Sender erzeugt Schwingung, die er über den Übertragungskanal sendet
• Modulation: zu übertragende Daten verändern das Trägersignal auf bestimmte Art und Weise
• mehrere Datenströmen gleichzeitig übertragen durch Trägersignale verschiedener Frequenzen
• Demodulation: Empfänger wird auf Trägersignal eingestellt und kann aus dessen Veränderungen die ursprünglichen Daten wieder ermitteln

Question 6

Basisband und Breitband

Breitband - Variante 2

Zeitmultiplex

Answer 6

• maximale Geschwindigkeit
• auf Medium wird Trägersignal mit sehr hoher Bitrate übertragen -> zusammengesetzt aus mehreren Signalen niedrigerer Bitrate
• einzelne Signale nach bestimmter Vorschrift miteinander verwoben
• viele Datenströme, die weniger Übertragungsgeschwindigkeit brauchen
• zwischen Datenströmen wechseln bis Medium ausgelastet/voll ist
• Beispiel Telefon: 9500 Gespräche so übertragen, dass pro Sekunde 8000 Pakete von je 9500 Byte gesendet werden -> in jedem Paket gehört das n. Byte zum n. übertragenen Gespräch -> nach 1s von jedem Gespräch 8000 Byte übertragen

Question 7

Basisband und Breitband

Begriffsabgrenzung Breitband

Answer 7

• Breitband wird auch als Bezeichnung für eine Datenübertragung mit mehr als 128 kBit/s verwendet. In diesem Sinne werden DSL-Anschlüsse häufig als „Breitbandzugänge“ bezeichnet.
• Eine langsamere Übertragung als 128 kBit/s wird als Schmalband bezeichnet
• > nicht Übertragungsart gemeint

Question 8

WAN - Grundlagen

Verlegung von Kabeln

Answer 8

• jeder Internetprovider hat für eigene Daten eigenes Netzwerk
• bei Telefonie zu anderen Providern -> Wechsel in Knotenpunkt
• alle Provider müssen an deutschlandweites Glasfasernetz kommen
• bei Bauprojekten werden Glasfasern mit verlegt und später vermietet -> vergleichsweise billig, während Bauprojekte teuer sind
  
  • entlang von Bahngleisen (DB)
  • entlang von Autobahnen/Fernstraßen (Bund/Länder)
  • entlang von Stromnetzen (Energieversorger)
• Internet-Provider können nationales Kernnetz durch Ankauf oder Anmietung fremder Glasfaserstrecken zusammenstellen
• Problem: „letzte Meile“ zum Hausanschluss -> meist von Telekom

Question 9

DSL

Grundidee

Answer 9

• Digital Suscriber Line
• im Haus: Kupferkabel, eigentlich für Telefonsignale - nur kleiner Bereich von 300 – 3400 Hz
• mit ISDN Frequenzspektrum erweitert bis 120 kHz
• Bandbreite des Telefonkabels wird nur zum Teil genutzt
• Kabel unterstützt auch höhere Frequenzen -> für DSL nutzen
• durch Multiplexverfahren Kabel für zwei Übertragungen (Telefon und DSL) gleichzeitig nutzbar

Question 10

DSL

Verbindung Telefonanschluss - Ortsvermittlungsstelle

Answer 10

• eine durchgängige 2-adrige Verbindung
• mit DSL: Splitter an Telefondose anschließen, auch mit Telefonanschluss und RJ-45-Anschluss für DSL-Modem - per Ethernet zum PC
• bei Ortsvermittlungsstelle Splitter - niedrige Frequenzen zum Telefonnetz, hohe Frequenzen zum DSLAM
• DSLAM = Digital Subscriber Line Access Multiplexer

Question 11

DSL

DSL-Splitter

Answer 11

• Teilt Signal auf in Frequenzanteile für Telefon/IDSN und DSL
• Technisch: simpler analoger Filter wie Frequenzweiche in Mehrwege-Lautsprechern
• heutzutage telefonieren die meisten über Internet
  
  • Splitter nicht gebraucht
  • Router direkt an TAE-Dose anschließen -> gesamtes Frequenzspektrum für DSL nutzbar

Question 12

DSL

Varianten

Answer 12

• Übertragungsraten abhängig von Entfernung zur Ortsvermittlungsstelle (höhere Frequenzen bei großen Entfernungen mehr gedämpft)
• bei ADSL2+: doppelte Maximalfrequenz schränkt Distanz zur Ortsvermittlungsstelle weiter ein
• asymmetrisch = unterschiedlich große Frequenzbereiche für Upstream und Downstream

Question 13

DSL

DSL-Modem

Answer 13

• DSL-Frequenzband wird in kleine Frequenzteile eingeteilt
• Empfangsrichtung: Demoduliert Empfangssignal und extrahiert die digitalen Daten
• Senderichtung: Erzeugt aus digitalen Daten durch Modulation das Sendesignal
• ein bestimmter Frequenzbereich zum Senden (138 kHz) und einer zum Empfangen genutzt (824 kHz) -> Download-Geschwindigkeit höher als Upload-Geschwindigkeit
• gleich große Frequenzbereiche: SDSL (Symmetrisches DSL)

Question 14

DSL

VDSL

Answer 14

• Very High Datarate Digital Subscriber Line
• Ausbau seit 2006
• Maximale Übertragungskapazität 26 – 52 MBit/s
• Maximale Entfernung zum Kunden geringer als bei ADSL
• -> DSLAM in Nähe der Telefonanschlüsse bringen -> Idee: Kupferleitungen zum Kunden verkürzen
• DSLAM nicht an Ortsvermittlungsstellen, sondern schon an Kabelverzweiger aufgebaut = Outdoor DSLAMs
• DSLAM per Glasfaser mit 2 GBit/s mit Ortsvermittlungsstelle verbunden

Question 15

Internet per TV-Kabel

Answer 15

• Koaxialkabel, dessen Signal in jedem Gebäude von einer Hausverteilanlage verstärkt und an die angeschlossenen Haushalte weitergereicht wird
• Kabelanschluss ersetzt herkömmlichen Antennenanschluss für TV und Radio
• Nutzung der bisherigen Empfangsgeräte für TV und Radio -> bisherige Frequenzen mussten beibehalten werden
• Einteilung des Frequenzspektrums wie beim analogen Fernsehen üblich in Kanäle -> Jeder Kanal transportiert ein analoges TV-Programm und hat eine Bandbreite von ca. 7 – 8 MHz.

Question 16

Internet per TV-Kabel

Digitalisierung der TV-Kabel

Answer 16

• aus einem analogen TV-Programm wird 50 Mbit/s-Datenübertragung -> für analoges Fernsehen nicht mehr nutzbar
  1. Anwendung:
• digital braucht TV nur 5Mbit/s -> Datenstrom von 50 Mbit/s wird auf zehn digitale TV-Kanäle à ca. 5 Mbit/s aufgeteilt
• „digitale Dividende“ -> Kapazität für TV-Übertragung wächst auf das 10fache

2. Anwendung:

• Nutzung für Internetverbindungen (asymmetrisch)
• Signale müssen auch in Gegenrichtung übertragen werden („Rückkanal“) -> Hausverteiler und Verteiltechnik entsprechend aufrüsten

Question 17

Internet per TV-Kabel

Erhöhung der Kapazität

Answer 17

• TV-Kabel = „Shared Medium“ -> gleiche Signal führt zu sehr vielen Haushalten eines „Clusters“
• Kabelmodem extrahiert das Signal für einen Internet-Anschluss (Kennung, die dafür sorgt, dass nur Daten zu einem weitergereicht werden, die für einen relevant sind)
• Teilweise mehrere Nutzer pro Kanal, die sich die Bandbreite teilen
• Aufsplittung der Cluster -> mehr Bandbreite