Foundations of Telecommunications Technology

Question 1

Definition Telekommunikation

Answer 1

Telekommunikation ist die Übertragung von Informationen (communications) von einem Überträger oder Sender an einen Empfänger über eine Distanz (tele).

Question 2

Eigenschaften bei Telekommunikation

Answer 2

• 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)

Question 3

Gängige Anpassungen der Daten im Übertragungsprozess

Answer 3

• Analoge Voice -> Digital Data Bit Stream -> Analog am receiving end
• Informationen können komprimiert werden (Effizienzsteigerung bei Übertragung)
• Informationen können aus Sicherheitsgründen verschlüsselt werden

Question 4

Arten verwendeter Elektromagnetischer Energie

Answer 4

• elektrische Impulse

- Strahlungsenergie (Radiowellen, Lichtstrahlen)

Question 5

Circuit

Answer 5

Communications path, logical connection over a physical line

Question 6

Link

Answer 6

Two-point segment of an end-to-end circuit

Question 7

Line

Answer 7

Local loop: bi-directional connection from the end-user home to the telephone company

Question 8

Trunk

Answer 8

Communications circuit, shared among multiple users (pooled)

Question 9

Was umfasst ein Netzwerk?

Answer 9

Ein Netzwerk umfasst alles vom Transmitter zum Receiver, einschließlich aller Links, Switches, etc.

Question 10

Arten von Netzwerken

Answer 10

• Local Area Network (limited-distance packet network)

- Wide Area Network (covering states, countries)

Question 11

Ursprünge der Sprachkommunikation

Answer 11

• 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

Question 12

Analoge Kommunikation

Answer 12

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

Question 13

Digitale Kommunikation

Answer 13

Baud/Symbol/Modulation Rate: Anzahl an Signalevents pro Sekunde (kann nicht höher als Bandbreite sein)

Question 14

Verhältnis Baud Rate und Bit Rate

Answer 14

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

Question 15

Qualität der Sprachübertragung

Answer 15

Bemisst sich an dem Bestandteil eines Circuits mit der geringsten Qualität der Links (Mikrofon, Amplifier, Bandbreite)

Question 16

Menschliche Sprach- und Hörfrequenzen

Answer 16

Sprachfrequenzen: zwischen 80 - 14000 Hz (meist 100-8000 Hz)

Hörfrequenzen: 30 - 20000 Hz (3 kHz sind jedoch gewöhnlich ausreichend zur Sprachkommunikation)

Question 17

Digitalübertragung

Answer 17

• 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

Question 18

Signalkonversion

Answer 18

• Digital -> Analog: mithilfe eines Modems/(De-)Modulators
• Analog -> Digital: mithilfe eines Codecs

-> Modernes Zubehör benötigt -> zusätzliche Kosten, anfällig für Versagen, fehleranfällig

Question 19

Arten der Modulation

Answer 19

• Amplitudenmodulation
• Frequenzenmodulation
• Phasenmodulation

Question 20

Vorteile digitaler Übertragungssysteme

Answer 20

1. Komprimierung
2. Sicherheit
3. Fehler (error performance)
4. Kosten
5. Upgrademöglichkeit
6. Management
7. Störungen (Attenuation)
8. Rauschen (Noise)

Question 21

Komprimierung

Answer 21

Digitale Daten können einfacher komprimiert werden (höhere Effizienz)

Question 22

Sicherheit

Answer 22

Informationen können mit einem einzigartigen Bitstream verschlüsselt werden

Analog: Scrambling, intertwining frequencies -> einfach zu knacken

Question 23

Fehler (error performance)

Answer 23

Höhere Datenintegrität als analoge Technologie

Question 24

Kosten

Answer 24

Kontinuierlich sinkende Kosten für Umwandlung und Übertragung

Question 25

Upgrademöglichkeit

Answer 25

• einfach zu upgraden
• Upgrades können Bandbreite erhöhen
• verbesserte Error Performance
• verbessern Funktionalität
• Upgrades durch Downloads über’s Netzwerk

Question 26

Management

Answer 26

• Digitale Systeme einfacher und effektiver zu managen, sie umfassen computerisierte Network Elements
• Statusübermittlung, Fehleridentifizierung
• Meldungen an höhere Management-Systeme
• Fernwartung

Question 27

Störungen (Attenuation)

Answer 27

• Elektromagnetische Signale schwächen sich ab
• Twisted-pair Kupferkabel: höheres Level of Resistance
• Sensitiv für Carrier Frequenz (höhere Frequenzen attenuate mehr als niedrige Frequenzen)

Question 28

Rauschen (Noise)

Answer 28

Aufnehmen des Rauschens von Elektromagnetischen Interferenzen (EMI) oder Radiofrequenzinterferenzen (RFI)

Question 29

Umgang mit Attenuation (Analog)

Answer 29

Trade-off: Signal-boosting mit analogen Relais oder Beschränken der Länge des Local Loops (ca. 5,5km)

Maßnahmen:

• Loading/Induction Coils
• Amplifiers

Question 30

Loading/Induction Coils

Answer 30

• passive Geräte, nicht elektrisch betrieben
• Attentuation-Reduktion von bis zu 80%
• alle 1km platziert
• Loss oberhalb der Cutoff-Frequenzen
• > mittlerweile unüblich

Question 31

Amplifiers

Answer 31

• aktive Geräte, elektrisch betrieben

- einfache Verstärker -> Signal-to-Noise Ratio wird reduziert

Question 32

Umgang mit Attenuation (Digital)

Answer 32

Nutzung von Repeatern: regelmäßige Erneuerung des Signals (ohne Noise dann)
-> Im Vergleich zu Amplifiern ca. 1 Mrd mal geringere Fehlerquote

Question 33

Richtige Auswahl des Transportmediums

Answer 33

• Anforderungen an Verbindung (Bandbreite, Error Performance, etc.)
• Lokale Gegebenheiten
• Kosten