Foundations of Telecommunications Technology Flashcards
Definition Telekommunikation
Telekommunikation ist die Übertragung von Informationen (communications) von einem Überträger oder Sender an einen Empfänger über eine Distanz (tele).
Eigenschaften bei Telekommunikation
- elektromagnetische Energie wird zur Datenverbreitung benötigt (physisches oder kabelloses Medium)
- zwischengeschaltete Geräte normalerweise involviert
- der Informationsfluss muss akzeptable Schwellen von Schlüsselkriterien erfüllen (Speed of Connection, Speed of Response, Free from Error, Cost)
Gängige Anpassungen der Daten im Übertragungsprozess
- Analoge Voice -> Digital Data Bit Stream -> Analog am receiving end
- Informationen können komprimiert werden (Effizienzsteigerung bei Übertragung)
- Informationen können aus Sicherheitsgründen verschlüsselt werden
Arten verwendeter Elektromagnetischer Energie
- elektrische Impulse
- Strahlungsenergie (Radiowellen, Lichtstrahlen)
Circuit
Communications path, logical connection over a physical line
Link
Two-point segment of an end-to-end circuit
Line
Local loop: bi-directional connection from the end-user home to the telephone company
Trunk
Communications circuit, shared among multiple users (pooled)
Was umfasst ein Netzwerk?
Ein Netzwerk umfasst alles vom Transmitter zum Receiver, einschließlich aller Links, Switches, etc.
Arten von Netzwerken
- Local Area Network (limited-distance packet network)
- Wide Area Network (covering states, countries)
Ursprünge der Sprachkommunikation
- Telegraphen und Telefonkabel waren ursprünglich metallisch und one-wired
- nach Erfindung des Telefons wurden two-wired circuits eingeführt (weniger Interferenzen) -> twisted pairs für local loop
Analoge Kommunikation
Kontinuierliches Signal auf einem Medium, modifiziert durch Transmitter: Amplitude und Frequenz
- > Bandbreitenmessung durch Hertz (Hz): Unit of Frequency, Cycles per Second
- > Abschwächung durch physische Charakteristika
Digitale Kommunikation
Baud/Symbol/Modulation Rate: Anzahl an Signalevents pro Sekunde (kann nicht höher als Bandbreite sein)
Verhältnis Baud Rate und Bit Rate
Abhängig von Modulation:
Baud Rate x Bits per Signal = max. Bit Rate
8 bit = 1 byte
byte = Unit to measure storage
bit = Unit to measure bandwidth
Qualität der Sprachübertragung
Bemisst sich an dem Bestandteil eines Circuits mit der geringsten Qualität der Links (Mikrofon, Amplifier, Bandbreite)
Menschliche Sprach- und Hörfrequenzen
Sprachfrequenzen: zwischen 80 - 14000 Hz (meist 100-8000 Hz)
Hörfrequenzen: 30 - 20000 Hz (3 kHz sind jedoch gewöhnlich ausreichend zur Sprachkommunikation)
Digitalübertragung
- verschiedene Protokolle nutzen unterschiedliche physical signal states (z.B. Voltage Level, Voltage Transition)
- Optisches Netzwerk: pulsierende Lichtquelle oder geänderte Lichtintensität
- Radio Netzwerk: diskretes Variieren der Amplitude, Frequenz oder Signalphase
Signalkonversion
- Digital -> Analog: mithilfe eines Modems/(De-)Modulators
- Analog -> Digital: mithilfe eines Codecs
-> Modernes Zubehör benötigt -> zusätzliche Kosten, anfällig für Versagen, fehleranfällig
Arten der Modulation
- Amplitudenmodulation
- Frequenzenmodulation
- Phasenmodulation
Vorteile digitaler Übertragungssysteme
- Komprimierung
- Sicherheit
- Fehler (error performance)
- Kosten
- Upgrademöglichkeit
- Management
- Störungen (Attenuation)
- Rauschen (Noise)
Komprimierung
Digitale Daten können einfacher komprimiert werden (höhere Effizienz)
Sicherheit
Informationen können mit einem einzigartigen Bitstream verschlüsselt werden
Analog: Scrambling, intertwining frequencies -> einfach zu knacken
Fehler (error performance)
Höhere Datenintegrität als analoge Technologie
Kosten
Kontinuierlich sinkende Kosten für Umwandlung und Übertragung
Upgrademöglichkeit
- einfach zu upgraden
- Upgrades können Bandbreite erhöhen
- verbesserte Error Performance
- verbessern Funktionalität
- Upgrades durch Downloads über’s Netzwerk
Management
- Digitale Systeme einfacher und effektiver zu managen, sie umfassen computerisierte Network Elements
- Statusübermittlung, Fehleridentifizierung
- Meldungen an höhere Management-Systeme
- Fernwartung
Störungen (Attenuation)
- Elektromagnetische Signale schwächen sich ab
- Twisted-pair Kupferkabel: höheres Level of Resistance
- Sensitiv für Carrier Frequenz (höhere Frequenzen attenuate mehr als niedrige Frequenzen)
Rauschen (Noise)
Aufnehmen des Rauschens von Elektromagnetischen Interferenzen (EMI) oder Radiofrequenzinterferenzen (RFI)
Umgang mit Attenuation (Analog)
Trade-off: Signal-boosting mit analogen Relais oder Beschränken der Länge des Local Loops (ca. 5,5km)
Maßnahmen:
- Loading/Induction Coils
- Amplifiers
Loading/Induction Coils
- passive Geräte, nicht elektrisch betrieben
- Attentuation-Reduktion von bis zu 80%
- alle 1km platziert
- Loss oberhalb der Cutoff-Frequenzen
- > mittlerweile unüblich
Amplifiers
- aktive Geräte, elektrisch betrieben
- einfache Verstärker -> Signal-to-Noise Ratio wird reduziert
Umgang mit Attenuation (Digital)
Nutzung von Repeatern: regelmäßige Erneuerung des Signals (ohne Noise dann)
-> Im Vergleich zu Amplifiern ca. 1 Mrd mal geringere Fehlerquote
Richtige Auswahl des Transportmediums
- Anforderungen an Verbindung (Bandbreite, Error Performance, etc.)
- Lokale Gegebenheiten
- Kosten
