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ISO/OSI Referenzmodell
Physical Layer
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ISO / OSI Referenzmodell – TCP/IP
Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer
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Aufgaben des Physical Layer
Erzeugung von Signalen Elektrische Signale Optisch Elektromagnetische Wellen Terrestrisch (Richtfunk, Funkwellen, …) Nicht Terrestrisch Anschluss an das Übertragungs-Medium Anschlussarten Stecker etc. Pinbelegungen
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Physikalische Grundlagen, Elektrische Signale
Elektromagnetische Wellen Spannung, Strom Frequenz in Hertz (1 Hz = 1 Schwingung / sek), kHz, MHz Wellenlänge (m, entspricht der Länge einer Schwingung) Fourier Analyse – Abbildung von Signalen über Addition von Sinus- und Cosinus-Schwingungen g(t) = 1/2c + Σ an sin(2лnft) + Σ bn cos (2 лnft), Summe von n= 1 bis ∞ f = 1/T Grundfrequenz C = Konstante t = Zeit f = Frequenz an und bn Amplituden Anzahl Harmonische bestimmen die Genauigkeit Harmonische sind ganzzahlige Vielfache der Grundschwingung
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Anzahl der Harmonischen bestimmen die Genauigkeit der Abbildung
Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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Frequenz (f) = 1 / Wellenlänge (λ) Phase Anfangs- und Endzeitpunkt
Weitere Grundlagen Ausbreitungsgeschwindigkeit von Wellen im gleichen Medium ist konstant (z.B. Vakuum, Lichtgeschwindigkeit) Frequenz (f) = 1 / Wellenlänge (λ) Phase Anfangs- und Endzeitpunkt Amplitude = „Ausschlag, Höhe“ einer Schwingung Bandbreite = Differenz zwischen der höchsten und der niedrigsten Schwingung (Analoge Signale) Bandbreite = Übertragungskapazität (Digitale Signale)
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Weitere Begriffe zu Übertragungsverfahren
Latenz (Hansen 534) Übertragungsverzögerung Differenz zwischen senden und empfangen des ersten Bits Angabe in ms Transferzeit Beginn des Versendens des ersten Datenpakets Bis zum Versenden des letzten Datenpakets Analoge, digitale Signale Analog/Digital Wandler
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Modulationsverfahren
Quelle: Hansen Neumann, S. 537
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Weitere Modulationsverfahren
Trellis Code Modulation (TCM) Kombination aus Amplituden und Phasenmodulation Quadratamplitudenmodulation
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Logische + physische Kanäle, Multiplexing (Hansen Neumann 541)
Multiplexing, Übertragung mehrer getrennter Verbindungen (logischer Kanäle) auf einem Übertragungsmedium Frequenzmultiplexverfahren (FDM) Verschiedene Frequenzbänder Wellenlängenmultiplexverfahren (WDM) Form des Frequenzmultiplexverfahrens Mehrfachnutzung Zeitmultiplexverfahren (TDM – Time Division) Zeitscheiben (time slots)
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Logische und physische Kanäle
Quelle: Hansen Neumann, S. 541
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Frequenzmultiplexverfahren
Quelle: Hansen Neumann, S. 542
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Frequenz- und Zeitmultiplexverfahren (Hansen Neumann 543)
Quelle: Hansen Neumann, S. 543
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Übertragungsmedien Quelle: Hansen Neumann, S. 545
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Medien: Twisted Pair Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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Kategorien für Twisted Pair Kabel (Hansen Neumann S. 550)
Quelle: Hansen Neumann, S. 550
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Medien: Koaxial Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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Medien Glasfaser Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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Querschnitt durch ein Glasfaserkabel (Hansen Neumann 556)
Quelle: Hansen Neumann, S. 556
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Glasfaserleiter (Lichtwellenleiter, LWL) Typen, Hansen Neumann S. 553
Lichtimpulse im Nanosekundenbereich Bis hin zu 1 THz Übertragungskapazität Drei Typen Multimodefasern Gradientenfasern Monomodefasern
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Brechungswinkel bei Glasfasern
Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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Reflexionen in Glasfaser Kabeln (Hansen Neumann, S. 553)
Quelle: Hansen Neumann, S. 553
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Multimode-, Gradienten- und Monomodefasern
Quelle: Hansen Neumann, S. 553
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Dämpfung (Hansen Neumann S. 545)
Verhältnis der Eingangsleistung zur Eingangsleistung Gemessen in Dezibel (db) Dämpfungswert oder Dämpfungskoeffizient gibt die Abhängigkeit der Dämpfung von der Entfernung von einem Sender zu einem Empfänger Einheit ist db/km L = 10 lg (P0/P1) in dB P0, P1 Eingangs, Ausgangspegel db, Dezibel
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Dämpfung in Lichtwellenleitern
Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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Wellenlänge und Dämpfung in Lichtwellenleitern
Quelle: Hansen Neumann, S. 555
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Vergleich LED und Halbleiterlaser
Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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Kopplung von Glasfasernetzen
Passiv über zwei Ankopplungspunkte Senden Empfangen Vorteil: keine Unterbrechung bei Ausfall eines Lasers
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Glasfaserring mit aktiven Repeatern
Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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Drahtlose Übertragung - Frequenzspektren
Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage
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