Breitbandkabel und Zugangsnetze (eBook)

Dipl.-Elektroingenieur (FH) Andres Keller, geb. 1945, studierte an der Hochschule für Technik in Zürich. Nach dem Abschluss in Elektrotechnik arbeitete er als Entwicklungsingenieur für Breitbandkommunikation und war in verschiedenen Positionen des technischen Managements von Breitbandnetzen tätig. Im internationalen Projektmanagement begleitete er den Bau von Kabelnetzen im Ausland sowie den Aufbau eines Glasfaser-Backbones für die Verteilung von Daten, Radio- und Fernsehprogrammen in der Schweiz. Er arbeitet heute als selbstständiger Technologieberater. Andres Keller ist Mitglied beim IEEE und bei der SCTE.

Vorwort zur 2. Auflage 4
Inhalt 6
1 Basiswissen für Zugangsnetze 15
1.1 Rauschen 15
1.1.1 Thermisches Rauschen 15
1.1.2 Andere Arten von Rauschen 15
1.1.3 Wirkungen des Rauschens 16
1.2 Digitale Zahlendarstellung 17
1.3 Signale 18
1.3.1 Definition 18
1.3.2 Analoge Signale 20
1.3.3 Digitale Signale 20
1.3.4 Abtasttheorem 22
1.3.5 Quantisierungsfehler 22
1.4 Pegelrechnung 23
1.4.1 Definitionen 23
1.4.2 Absolute Pegel 24
1.4.3 Pegeltoleranz 24
1.4.4 Pegelunterschied 25
1.5 Bitstrom 25
1.5.1 Bitgruppen 25
1.5.2 Bitraten 26
1.6 Filter 26
1.6.1 Einführung 26
1.6.2 Analoge Filter 29
1.6.3 Digitale Filter 29
1.6.3.1 Einführung 29
1.6.3.2 Nichtrekursive Filter 29
1.6.3.3 Rekursive Filter 30
1.7 Einträgermodulation 31
1.7.1 Einführung 31
1.7.2 Analoge Modulation 32
1.7.2.1 Amplitudenmodulation 32
1.7.2.2 Spezielle Formen der Amplitudenmodulation 34
1.7.2.3 Restseitenband-Modulation (Vestigial Sideband) 34
1.7.3 Frequenzmodulation und Phasenmodulation 35
1.7.3.1 Einführung 35
1.7.3.2 Frequenzmodulierte Schwingung 36
1.7.4 Digitale Modulation 39
1.7.4.1 Datenrate 39
1.7.4.2 Geträgerte Modulation digitaler Signale 39
1.7.4.3 Konstellationsdiagramm 40
1.7.4.4 Digitales Übertragungssystem 42
1.7.4.5 Wirkung von Störungen auf QAM 44
1.8 Vielträgermodulationsverfahren 45
1.9 Störungen 46
1.9.1 Störabstand 46
1.9.1.1 Definitionen 46
1.9.1.2 Hochfrequenzrauschabstand 47
1.9.1.3 Signalrauschabstand 48
1.9.1.4 Rauschleistungsdichte 48
1.9.1.5 Spektrales Rauschleistungsdichte-Verhältnis 49
1.9.1.6 Modulationsfehlerverhältnis Definition 52
1.9.1.7 Fehlervektorbetrag 56
1.9.2 Bitfehlerrate 57
1.10 Zugriffsverfahren 58
1.10.1 Allgemeine Zugriffsverfahren 58
1.10.2 Zeitmultiplex 59
1.10.3 Frequenzmultiplex 59
1.10.4 Spread Spectrum 60
1.10.4.1 Direct-Sequence-Spread-Spectrum 60
1.10.4.2 Synchronized-Code-Division-Multiple-Access 61
1.10.4.3 Frequency-Hopping-Spread-Spectrum 62
1.10.4.4 Orthogonal Frequency Division Multiple Access 63
1.10.5 Spezielle Zugriffsverfahren 64
1.11 Informationstheorie 66
1.11.1 Einführung 66
1.11.2 Beispiele und Definitionen 67
1.11.3 Zum Informationsgehalt digitaler Signale 68
1.11.4 Informationsgehalt analoger Signale 69
Beispiel 69
1.11.5 Codierungstheorie 69
1.12 Modell der Nachrichtenübertragung 73
1.12.1 Modellierung 73
1.12.2 Quellencodierung 74
1.12.3 Scrambling / Randomizing 74
1.12.4 Kanalcodierung 75
1.12.5 Leitungscodierung 75
1.13 Fehlerschutz 76
1.13.1 Einführung 76
1.13.2 Fehlererkennung 76
1.13.3 Fehlerkorrektur 76
1.13.3.1 Prinzip 76
1.13.3.2 Hamming Code 77
1.13.3.3 Reed-Solomon Code 79
1.13.3.4 Interleaving 80
1.13.3.5 Faltungscodes 80
Literatur 85
2 Architektur Zugangsnetze 86
2.1 Begriffsbestimmung und Topologievarianten 86
2.1.1 Begriffsbestimmung 86
2.1.2 Topologie 87
2.2 Investitionsentscheide 88
2.3 Netzarchitekturen 89
2.4 Betrieb des Zugangsnetzes 90
2.5 Telefonnetz 91
2.5.1 Analoges Telefonnetz 91
2.5.2 Digitales Telefonnetz 91
2.5.2.1 ISDN-Netz 91
2.5.2.2 Breitband-ISDN-Netz (B-ISDN) 92
2.5.2.3 xDSL-Netz 92
2.6 Breitbandkabelnetz 93
2.6.1 Einführung 93
2.6.2 Reines Koaxialkabelnetz 93
2.6.3 Hybrid-Fiber-Coax Netz (HFC) 94
2.6.4 Fiber-to-the-Building / Fiber-to-the-Home 94
2.6.5 Evolutionsund Migrationshilfen 95
Voll-Spektrum Narrowcast 95
QAM Overlay 96
Zusammenschaltung von Rückwegen mit Mehrfach-Low-Noise-Fotodiode 96
Digitaler Rückweg 97
Hybrid-Fiber-Coax-Fiber (HFCF) 97
Mikro-Node: als Teilnehmerdose, RFoG-tauglich 97
ReDeSign 98
2.7 Passive optische Netze 98
2.7.1 Übersicht 98
2.7.2 APON / BPON 99
2.7.3 GPON 100
2.7.4 EPON (GEPON) 101
2.7.5 10GEPON 102
2.7.6 WDM-PON 102
2.7.7 RFoG 103
Optical Beat Interference 105
D-PON 105
Digitalisierter Rückweg (Aurora) 106
OBI-freie Zusammenschaltung von Rückwegen mit Mehrfach-Fotodiode 106
2.8 Funknetze 106
2.8.1 Satelliten 106
2.8.1.1 Umlaufbahnen 106
2.8.1.2 Telefonie über Satellit 107
2.8.1.3 Rundfunk über Satellit 108
2.8.1.4 Datenübertragung über Satellit 109
2.8.2 Mobilfunk 111
2.8.2.1 Generationenfolge 111
2.8.2.2 Netzarchitektur Referenzschema 112
2.8.2.3 Funk-Schnittstelle 115
2.8.3 Mobilfunk der 4. Generation 115
2.8.3.1 Entwicklungen für die 4. Generation Modulationsverfahren 115
2.8.3.2 Long Term Evolution (LTE) 117
2.8.3.3 Broadband Wireless Metropolitan Area Networks36 118
2.9 Optischer Richtfunk 118
2.10 Powerline Communications 119
2.11 Kabelbasierende Hausund Heimnetzwerke 120
2.12 Evolution, Migration und Next Generation Network 120
2.13 Besonderheiten beim Netzbau innerhalb von Häusern 122
Literatur 123
3 Kabelgebundene Übertragung 124
3.1 Theoretische Grundlagen der Leitung 124
3.1.1 Telegrafengleichung 124
3.1.2 Stationärer Fall 127
3.1.3 Leitungskenngrössen 129
3.1.4 Leitungstypen 132
3.1.4.1 Unterscheidungsmerkmale 132
3.1.4.2 Verlustfreie Leitung 132
3.1.4.3 Verlustarme Leitung 133
3.1.5 Phasenund Gruppengeschwindigkeit 134
3.2 Übertragung mit paarsymmetrischen Kabeln 135
3.2.1 Gestaltung der Kabeleigenschaften 135
3.2.2 Eigenschaften des Aderpaars 137
3.2.3 Übersprechen 139
3.2.4 Kabeltypen 139
3.2.5 Anwendungen mit Zweidrahtleitungen 140
3.3 Übertragung mit Koaxialkabel 141
3.3.1 Das Konzept des koaxialen Netzes 141
3.3.2 Koaxialkabel 141
3.3.2.1 Grundlagen 141
3.3.2.2 Ausbreitungsgeschwindigkeit c 144
3.3.2.3 Verkürzungsfaktor 144
3.3.2.4 Wellenwiderstand 145
3.3.2.5 Übertragungsbelag1, Dämpfung 147
3.3.2.6 Umrechnung der Kabeldämpfung auf eine andere Frequenz 148
3.3.2.7 Kabelgleichung 149
3.3.2.8 Anpassung 150
3.3.2.9 Temperaturabhängigkeit 151
3.3.2.10 Zusammenfassung 151
3.3.3 Kabelqualität 152
3.3.3.1 Echodämpfung 152
3.3.3.2 Rückflussdämpfung (Structural Return Loss) 152
3.3.3.3 Schirmdämpfung 152
3.3.4 Anwendungen mit Koaxialkabel 153
3.4 Lichtwellenleiternetze 154
3.4.1 Optische Faser 154
3.4.1.1 Einführung 154
3.4.1.2 Snelliussches Brechungsgesetz 155
3.4.1.3 Numerische Apertur 156
3.4.1.4 Glasfasertypen 157
3.4.1.5 Multimode Glasfasern 158
3.4.1.6 Single-Mode Glasfasern 159
3.4.1.7 Spezielle Fasern Dispersionskompensierende Faser 161
3.4.1.8 Geometrische Eigenschaften der Faser 162
3.4.1.9 Dämpfung 163
3.4.1.10 Modendispersion 164
3.4.1.11 Chromatische Dispersion 164
3.4.1.12 Polarisations-Modendispersion 168
3.4.2 Optische Steckerverbindungen 169
3.4.2.1 Steckeraufbau 169
3.4.2.2 Steckertypen 170
3.4.3 Optische Passivelemente 170
3.4.3.1 Optischer Isolator 170
3.4.3.2 Optische Koppler und Filter 172
3.4.3.3 Optischer Zirkulator 173
3.4.3.4 Fiber Bragg Grating 173
3.4.4 Optische Sender 175
3.4.5 Optische Empfänger 179
3.4.6 Optische Verstärker 180
3.4.6.1 EDFA Verstärker 182
3.4.6.2 Raman Verstärker 183
3.4.6.3 Halbleiterverstärker 184
3.4.6.4 Verstärkte Spontanemission 185
3.4.7 Lineare und nichtlineare Eigenschaften der Faser 186
3.4.7.1 Nichtlinearer Brechungsindex 186
3.4.7.2 Streuphänomene 187
3.4.7.3 Stimulated Brillouin Scattering 188
3.4.7.4 Stimulated Raman Scattering 189
3.4.7.5 Four-Wave-Mixing (FWM) 189
3.4.7.6 Self-phase Modulation 191
3.4.7.7 Cross-phase Modulation (CPM oder XPM) 192
3.4.7.8 Intermodulation 192
3.4.8 Verbindungsrelevante Eigenschaften 193
3.4.8.1 Kurze Verbindungen 193
3.4.8.2 Lange Verbindungen 193
3.4.8.3 Mehrfachreflexionen 193
3.4.8.4 Dispersionsinduzierte nichtlineare Verzerrungen 193
3.4.8.5 Interferometric Intensity Noise 193
3.4.9 Optische Verbindung 194
3.4.9.1 Zusammenhang optischer und elektrischer Pegel 194
3.4.9.2 Modulationsgrad 194
3.4.9.3 Rauschabstand 194
3.4.10 Wellenlängenmultiplex (WDM) 196
3.4.10.1 Arten des WDM 196
3.4.10.2 Faserabhängige Effekte 198
3.4.10.3 Zwischenverstärkerabhängige Effekte 199
3.4.10.4 Rauschen in WDM-Systemen 199
3.4.10.5 Weitere Störquellen in WDM-Systemen 200
3.4.10.6 Zusammenfassung 200
3.4.11 Spezielle Glasfaserübertragung 200
3.4.11.1 Seekabel 200
3.4.11.2 Solitonen-Übertragung 201
3.4.12 Anwendungen von LWL 201
Literatur 202
4 Drahtlose Übertragung 203
4.1 Einführung zur Wellenausbreitung 203
4.1.1 Geschichte 203
4.1.2 Reflexion 204
4.1.3 Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen 204
4.1.4 Brechung 204
4.1.5 Beugung 205
4.1.6 Polarisation 205
4.2 Einführung zu Antennen 206
4.2.1 Übersicht 206
4.2.2 Bezugsantennen 207
4.2.2.1 Kugelstrahler oder isotrope Antenne 207
4.2.2.2 Elementardipol oder Hertzscher Dipol 207
4.2.2.3 Halbwellendipol oder ../2-Dipol 207
4.3 Terrestrische Radioübertragung 208
4.3.1 Radiowellen unterhalb 30 MHz 208
4.3.1.1 Frequenzbänder unterhalb 30 MHz 208
4.3.1.2 Wellenausbreitung unterhalb 30 MHz 208
4.3.2 Radiowellen oberhalb 30 MHz 212
4.3.2.1 Frequenzbänder oberhalb 30 MHz 212
4.3.2.2 Wellenausbreitung oberhalb 30 MHz 212
4.4 Gesetzmässigkeiten der Wellenausbreitung 213
4.4.1 Feldstärke und Dipolpegel 213
4.4.2 Empfangspegel in Funktion der Entfernung zum Sender 216
4.4.3 Wellenausbreitung im freien Raum 216
4.4.4 Azimut und Distanz zwischen 2 Punkten auf der Erde 218
4.4.5 Wellenausbreitung mit Hindernissen 219
4.4.5.1 Radiohorizont 219
4.4.5.2 Fresnelzone 220
4.4.5.3 Feststellen von Geländehindernissen 220
4.4.5.4 Beugung an einem Hindernis 221
4.5 Satellitenempfang 223
4.5.1 Thermisches Rauschen 223
4.5.2 Abstand Signal zum Rauschen 224
4.5.3 Gütefaktor 224
4.5.4 Freiraumdämpfung 225
4.5.5 Gewinn einer Parabolantenne 225
4.5.6 Der geostationäre Orbit 226
4.6 Diversity 228
4.7 Elektrische Strahllenkung 231
5 Breitbandkabelnetz 233
5.1 Einführung zum HFC Netz 233
5.2 Bausteine des koaxialen Netzes 236
5.2.1 Das Konzept des koaxialen Netzes 236
5.2.2 Koaxialkabel 237
5.2.3 Verbindungsmaterial 238
5.2.4 Verteilelemente 238
5.2.5 Verstärker 240
5.2.6 Verstärkerstufen, Verstärkung und Entzerrung 244
5.2.7 Übertragungseigenschaften 246
5.2.8 Verstärkerzubehör 248
5.3 Bausteine des LWL-Netzes 249
5.3.1 Konzept des LWL-Netzes 249
5.3.2 LWL-Kabel 249
5.3.3 Verbindungsmaterial 250
5.3.4 Verteilelemente 250
5.3.5 Optische Sender 250
5.3.6 Optischer Empfänger 252
5.3.7 Optische Verstärker 253
5.4 Rauschen im Breitbandnetz 253
5.4.1 Rauschabstand 253
5.4.1.1 Analoge Übertragung 253
5.4.1.2 Digitale Übertragung 255
5.4.2 Rauschen in der analogen Fernsehübertragung 255
5.4.3 Rauschen in der digitalen Übertragung 256
5.5 Lineare Verzerrungen 257
5.5.1 Frequenzgang 257
5.5.2 Gruppenlaufzeit 257
5.5.3 Mikroreflexionen 258
5.5.4 Frequenzgang zufolge Anpassungsfehlern 259
5.6 Nichtlineare Verzerrungen 260
5.6.1 Intermodulation analoger Fernsehprogramme 260
5.6.1.1 Einführung 260
5.6.1.2 Sichtbarkeit der Störprodukte 261
5.6.1.3 Allgemeine Rechenregeln für die Intermodulation 264
5.6.1.4 CTB Messung und Umrechnungsregeln 266
5.6.1.5 Zusammenfassung Störabstandsverhalten bei analogem TV 269
5.6.2 Intermodulation zwischen digitalen Kanälen 270
5.6.3 CTB von gemischten analogen und digitalen Kanälen 271
5.6.4 Messverfahren 272
5.6.4.1 Rauschen 272
5.6.4.2 Intermodulation 272
5.7 Netzpegelung und Entzerrung 274
5.7.1 Aufgabe der Entzerrung 274
5.7.2 Prinzip der Entzerrung 275
5.8 Rückwärtsübertragung 277
5.9 Lichtwellenleiternetz14 281
5.9.1 Einleitung 281
5.9.2 LWL-Vorwärtsübertragung 281
5.9.2.1 Übertragungseigenschaften und Linkdimensionierung 281
5.9.2.2 Wellenlängenmultiplex im Vorwärtsweg 282
5.9.2.3 Schritte von HFC zu LWL 282
5.9.3 LWL-Rückwärtsübertragung 285
5.9.3.1 Übertragungseigenschaften und Linkdimensionierung 285
5.9.3.2 Wellenlängenmultiplex im Rückwärtsweg 285
5.10 Automatische Pegelregelung im Netz 286
5.10.1 Aufgabe der Pegelregelung 286
5.10.2 LWL-Netzabschnitt 286
5.10.3 Koaxialer Netzabschnitt 287
5.10.4 Einfluss der Kabeltemperatur 288
5.10.4.1 LWL-Kabel 288
5.10.4.2 Koaxialkabel 288
5.10.5 Einfluss aktiver Netzelemente 289
5.10.6 Möglichkeiten der Pegelregelung 289
5.11 Netzplanung 290
5.11.1 Die Kunst des Planens 290
5.11.2 Planen mit Freiheitsgrad 290
5.11.3 Hilfsmittel bei der Planung 291
5.11.4 Einfluss der Topologie 292
5.12 Fernspeisung 292
5.12.1 Einführung 292
5.12.2 Brumm 293
5.13 Besondere Störeffekte 294
5.13.1 Common Path Distortion 294
5.13.2 Laser Clipping 296
Literatur 300
6 OSI-Layer und Protokolle 301
6.1 Einführung 301
6.1.1 Zweck von Protokollen 301
6.1.2 OSI-Schichtenmodell 301
6.1.3 Protokollmerkmale 302
6.2 Ethernet Protokoll-Familie 303
6.2.1 Zur Geschichte 303
6.2.2 Die Vielfalt der Ethernet Protokolle 303
6.2.3 Identifizierung des Ethernet-Interfaces2 306
6.2.4 Protokolle und Varianten 306
6.3 Internet Protokoll (IP) 310
6.3.1 Internet Protokoll Version 4 (IPv4) 310
6.3.2 IPv4 Header 312
6.3.3 Internet Protokoll Suite 314
6.3.4 Internet Protokoll Version 6 315
6.3.5 IPv6-Header 317
6.3.6 Umstellen von IPv4 auf IPv6 318
6.3.6.1 Aufgabenstellung 318
6.3.6.2 Dual (IP) Stack 319
6.3.6.3 Tunnelverfahren 319
6.3.6.4 Übersetzung 321
6.4 Transmission Control Protocol (TCP) 322
6.4.1 Protokolleigenschaften 322
6.4.2 TCP Flusssteuerung 324
6.5 User Datagram Protocol 326
6.6 RTP, RTCP und RTSP 327
6.7 DOCSIS Protokoll30 328
6.7.1 Downstream-Teilschicht 328
6.7.2 Media Access Control 330
6.8 ATM Protokoll 332
6.9 ADSLund VDSL Protokoll 334
6.10 SLIP und PPP Protokolle 335
Literatur 338
7 DOCSIS 339
7.1. Einführung 339
7.1.1 DOCSIS eine Initiative der CableLabs 339
7.1.2 Die DOCSIS-Versionen 339
7.1.3 DOCSIS 1.0 341
7.1.4 DOCSIS 1.1 342
7.1.5 DOCSIS 2.0 342
7.1.6 DOCSIS 3.0 346
7.2 DOCSIS Spezifikationen (Auszug) 347
7.2.1 DOCSIS Downstream Spezifikationen physischer Layer 347
7.2.2 DOCSIS Upstream Spezifikationen physischer Layer 348
7.2.3 Übersicht DOCSIS Modulationsarten und Symbolraten 349
7.3 Der CMTS im Zentrum 351
7.3.1 DOCSIS-Referenzschema 351
7.3.2 Einbindung des CMTS im Hub 352
7.3.3 Übersicht DOCSIS im HFC-Netz 353
7.3.4 Aufbau und Varianten des CMTS 355
7.4 Verbindung zwischen Modem und CMTS 357
7.4.1 Übersicht 357
7.4.1.1 Verbindungsübersicht zwischen Modem und CMTS 357
7.4.1.2 Protokollstapel 359
7.4.2 Erstmalige Anmeldung eines Modems beim CMTS 360
7.4.2.1 Installation 360
7.4.2.2 Downstream Kanalsuche 360
7.4.2.3 Das Kabelmodem wartet auf SYNC Message 360
7.4.2.4 Das Kabelmodem beschafft die Upstream Parameter 360
7.4.2.5 Initial Ranging 360
7.4.2.6 Automatische Modemeinstellung 361
7.4.2.7 Zulassungsprozess 361
7.4.2.8 Bandbreitenanforderung 361
7.4.2.9 Bandbreiten-Zuweisungstabelle MAP 362
7.4.2.10 IP-Verbindungsfähigkeit 362
7.4.2.11 Time of Day 362
7.4.2.12 Übertragung der Betriebsparameter 362
7.4.2.13 Registrierung 363
7.4.2.14 Baseline Privacy 363
7.4.2.15 Ablauf der Initialisierung des Kabelmodems 363
7.4.2.16 Timeout Zähler 365
7.4.2.17 Zusammenfassung der Modem Zustände 365
7.4.3 Ranging 366
7.4.4 Einstellen der Sendeleistung am Kabelmodem 368
7.4.5 Contention Resolution 370
7.4.6 Aufbauen des IP-Layers 371
7.4.7 Registrierung 371
7.4.8 Data Link Encryption 371
7.4.9 Station-Maintenance 372
7.5 DOCSIS im Detail 372
7.5.1 Quality of Service 372
7.5.2 Class of Service) 374
7.5.3 Zugriffsverfahren im Downstream 375
7.5.4 Zugriffsverfahren im Rückweg 375
7.5.5 Datenstromstruktur im Downstream 377
7.5.6 Datenstromstruktur im Upstream 378
7.5.6.1 Ticks und Mini-Slots 378
7.5.6.2 Präambel 380
7.5.7 Forward Error Correction 381
7.5.7.1 Fehlerschutz im Downstream 381
7.5.7.2 Fehlerschutz im Upstream 381
7.5.8 Interleaving 382
7.5.8.1 Aufgabe des Interleavings 382
7.5.8.2 Interleaving im Downstream 382
7.5.8.3 Interleaving im Upstream 383
7.5.9 Scrambling 383
7.5.10 MAC Layer Fragmentation 384
7.5.11 MAC Layer Concatenation 384
7.5.12 Payload Header Suppression 384
7.5.13 Upstream DOCSIS 1.x und 2.0 im Vergleich 385
7.6 Konfiguration 386
7.6.1 Grenzen des Datendurchsatzes 386
7.6.1.1 Im Downstream 386
7.6.1.2 Im Upstream 386
7.6.2 Versorgung mit Contention Slots 387
7.7 Gestörte DOCSIS-Übertragung 388
7.7.1 Störabstand 388
7.7.1.1 Definition Rauschabstand für DOCSIS im Upstream 388
7.7.1.2 DOCSIS Betriebs-Geräuschabstand im Upstream 388
7.7.1.3 Bitfehlerrate 389
7.7.2 Zielkriterien für den logischen Layer 389
7.7.3 Pegelfehler im Vorwärtsweg 390
7.7.4 Pegelfehler im Rückweg 391
7.7.5 Schlechter Geräuschabstand im Vorwärtsweg 391
7.7.6 Schlechter Geräuschabstand im Rückweg 391
7.7.7 Headend Zusammenschaltung 393
7.7.8 Zuviele Nodes auf einem Upstream Port 393
7.7.9 Zuviele Kabelmodems an einem Upstream Port 394
7.7.10 Mikroreflexionen 394
7.7.11 Gruppenlaufzeit 394
7.8 Auswertungen aus CMTS und Kabelmodem 394
7.8.1 Rauschabstand 395
7.8.2 Ermittlung der Codeword Error Rate 398
7.8.3 Flap-List 399
Literatur 403
8 Digital Subscriber Line 404
8.1 Überblick 404
8.2 xDSL-Teilehmeranschluss 405
8.3 Teilnehmeranschlussleitung 407
8.3.1 Aufbau 407
8.3.2 Nebensprechen 408
8.4 ADSLund VDSLVarianten 408
8.5 Frequenzbereiche und Modulationsverfahren 410
8.5.1 Frequenzbelegung 410
8.5.1.1 ADSL 410
8.5.1.2 VDSL 411
8.5.2 Modulation 412
8.5.2.1 Carrierless Amplitude/Phase Modulation 412
8.5.2.2 Discrete Multi-Tone Modulation 412
8.6 Verbindung zwischen DSLAM und Modem 414
8.6.1 Verbindungsübersicht zwischen DSLAM und Modem 414
8.6.2 Betriebsarten der ADSL-Strecke 415
8.6.3 Subsystem Overhead am Beispiel ADSL 419
8.6.4 Kanalcodierung 420
8.6.5 Einstellung der Datenraten bei der Übertragung 420
8.6.6 Zyklisches Präfix 421
8.6.7 Dynamisches Spektrum-Management auf der Leitung 422
8.7 Verbindungsaufbau 422
8.8 Digital Subscriber Line Access Multiplexer 423
8.9 Broadband Remote Access Server 424
8.10 Verkapselung zwischen B-RAS und PC 425
Literatur 426
9 Telefonie 427
9.1 Verkehrstheorie 427
9.1.1 Definitionen 427
9.1.2 Verkehrsmodelle: 429
9.1.2.1 Erlang-B-Verkehrsmodell 429
9.1.2.2 Erweitertes Erlang-B-Verkehrsmodell 429
9.1.2.3 Erlang-C-Verkehrsmodell 430
9.2 Analoge Telefonie 430
9.2.1 Analoger Telefonapparat 430
9.2.2 Telefonvermittlung 431
9.3 Digitale Telefonie 431
9.3.1 Einführung 431
9.3.2 Codec 431
9.3.3 ISDN 434
9.3.4 VoIP 436
9.3.5 Verkapselung 440
9.3.6 Sprachqualität 441
9.4 Qualität 443
9.4.1 Aspekte der Qualität 443
9.4.2 Verfügbarkeit 444
9.4.3 Qualitätskriterien 446
9.4.3.1 Geräusche 446
9.4.3.2 Störungen 446
9.4.3.3 Echo 447
9.4.3.4 Delay, Latency 447
9.4.3.5 Jitter 447
9.4.3.6 Packet Loss 448
9.4.4 Qualitätsmessung 449
9.4.4.1 Einführung 449
9.4.4.2 Subjektive Qualitätsbeurteilung gemäss ITU Rec. P.800 449
9.4.4.3 E-Modell G.107 zur Bewertung der Übertragungsqualität 450
9.4.4.4 Psychoakustische Standards 451
Literatur 452
10 Netzwerktechnik 453
10.1 Einführung 453
10.2 Netzwerkelemente 455
10.2.1 Repeater 455
10.2.2 Hub 455
10.2.3 Medienkonverter 456
10.2.4 Bridge 456
10.2.5 Switch 457
10.2.6 Router 459
10.2.7 Gateway 461
10.3 Mitwirken der Protokolle bei der Verkehrsflusssteuerung 461
10.3.1 Einführung 461
10.3.2 IP 462
10.3.3 TCP 463
10.4 Traffic Management 464
10.4.1 Quality of Service 464
10.4.2 Beförderungsmechanismen 466
10.4.3 Werkzeuge und Methoden für das Traffic Management 467
10.4.3.1 Pakete verwerfen 467
Tail Drop 467
RED 468
RIO 468
WRED 468
10.4.3.2 Leaky-Bucket und Token-Bucket 469
10.4.3.3 Policing, Shaping und Marking 470
Single-Rate Three-Color Marker/Policer 472
Two-Rate Three-Color Marker/Policer 473
Marking 475
10.4.3.4 Classifier 478
10.4.3.5 Traffic Profile 478
10.4.3.6 Traffic Conditioner 479
10.5 Congestion (Datenstau) 479
10.5.1 Ursachen für den Datenstau 479
10.5.2 Congestion Management (Stauregulierung) 479
10.5.3 Congestion Avoidance (Stauvermeidung) 480
10.5.3.1 Verwerfen 480
10.5.3.2 TCP Durchsatzregelung 480
10.5.3.3 Explicit Congestion Notification 481
10.5.4 Link Effizienz steigern 482
10.6 Queuing und Scheduling 483
10.7 Bandwidth Reservation 484
10.8 Bandwidth Throttling 485
10.9 Tunneling 485
10.10 Firewall 486
10.11 Network Address Translation 486
10.12 Demilitarized Zone 488
10.13 Traversal durch NATs und Firewalls 488
Literatur 490
Sachverzeichnis 491