ISO/OSI Referenzmodell Physical Layer

ISO / OSI Referenzmodell – TCP/IP Application Layer Presentation Layer Session Layer Transport Layer Network Layer Data Link Layer Physical Layer

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

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

Anzahl der Harmonischen bestimmen die Genauigkeit der Abbildung Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage

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)

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

Modulationsverfahren Quelle: Hansen Neumann, S. 537

Weitere Modulationsverfahren Trellis Code Modulation (TCM) Kombination aus Amplituden und Phasenmodulation Quadratamplitudenmodulation

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)

Logische und physische Kanäle Quelle: Hansen Neumann, S. 541

Frequenzmultiplexverfahren Quelle: Hansen Neumann, S. 542

Frequenz- und Zeitmultiplexverfahren (Hansen Neumann 543) Quelle: Hansen Neumann, S. 543

Übertragungsmedien Quelle: Hansen Neumann, S. 545

Medien: Twisted Pair Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage

Kategorien für Twisted Pair Kabel (Hansen Neumann S. 550) Quelle: Hansen Neumann, S. 550

Medien: Koaxial Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage

Medien Glasfaser Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage

Querschnitt durch ein Glasfaserkabel (Hansen Neumann 556) Quelle: Hansen Neumann, S. 556

Glasfaserleiter (Lichtwellenleiter, LWL) Typen, Hansen Neumann S. 553 Lichtimpulse im Nanosekundenbereich Bis hin zu 1 THz Übertragungskapazität Drei Typen Multimodefasern Gradientenfasern Monomodefasern

Brechungswinkel bei Glasfasern Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage

Reflexionen in Glasfaser Kabeln (Hansen Neumann, S. 553) Quelle: Hansen Neumann, S. 553

Multimode-, Gradienten- und Monomodefasern Quelle: Hansen Neumann, S. 553

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

Dämpfung in Lichtwellenleitern Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage

Wellenlänge und Dämpfung in Lichtwellenleitern Quelle: Hansen Neumann, S. 555

Vergleich LED und Halbleiterlaser Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage

Kopplung von Glasfasernetzen Passiv über zwei Ankopplungspunkte Senden Empfangen Vorteil: keine Unterbrechung bei Ausfall eines Lasers

Glasfaserring mit aktiven Repeatern Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage

Drahtlose Übertragung - Frequenzspektren Quelle: Tanenbaum, A. S., Computernetzwerke, 4. Auflage