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ISO/OSI ReferenzmodellPhysical 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

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– Kombination aus Amplituden und Phasenmodulation

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

Frequenzmultiplexverfahren

Frequenz- und Zeitmultiplexverfahren (Hansen Neumann 543)

Übertragungsmedien

Medien: Twisted Pair

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

Medien: Koaxial

Medien Glasfaser

Querschnitt durch ein Glasfaserkabel (Hansen Neumann 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

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

Multimode-, Gradienten- und Monomodefasern

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

Wellenlänge und Dämpfung in Lichtwellenleitern

Vergleich LED und Halbleiterlaser

Kopplung von Glasfasernetzen

Passiv über zwei Ankopplungspunkte– Senden– Empfangen– Vorteil: keine Unterbrechung bei Ausfall eines Lasers

Glasfaserring mit aktiven Repeatern

Drahtlose Übertragung - Frequenzspektren

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