Übertragungsmedien im Vergleich: Kupfer, Glasfaser und Funktechnik

ja wir uns jetzt beschäftigen mit verschiedenen übertragungsmedien und weil übertragungsmedien wir zunächst

einmal unterschieden zwischen leitungsgebundenen und nicht leitungsgebundenen also sprich

drahtlosen bei den leitungsgebundenen müssen noch zwei dinge unterscheiden nämlich zum einen den eigentlichen

stromleiter und den wellenleiter für den stromleiter haben wir typischerweise zum beispiel die verdrillt kupferdoppelader

mit der werden wir uns auch in folge weiter viel befassen twisted pair ist eigentlich das medium was ein großteil

der verkabelung eingesetzt wird darüber hinaus und hängte so ein bisschen mit den distanzen zusammen das werden wir

sehen wenn man aber auch einen wellenleiter kennen lernen nämlich den

lichtwellenleiter wer spielt letztlich auch noch eine wichtige rolle im zusammenhang mit netzwerken ja und durch

dieses thema der mobilität mobile endgeräte usw da kommt natürlich auch das thema der drahtlosen netze immer

mehr in den fokus und dabei werden wir uns also auch über funktechnologien unterhalten

ja wir können uns jetzt nach dieser kurzen klassifikation auch einfach mal ansehen wenn wir einsteigen in die

eigenschaften verschiedener medien wenn wir feststellen dass verdrehte adern andere eigenschaften haben als zum

beispiel lichtwellenleiter wir sehen also hier mal ein solches elektromagnetische spektrum und sie

sehen auf der linken seite eben die verdrehte oder die kupfer ader dazwischen das koaxialkabel dann kommt

eine hohe leiter und ganz rechts bei den ganz hohen frequenzen sehen sie die optische faser den lichtwellenleiter und

das beschreibt auch schon ein ganz klein wenig verschiedene einsatzbereiche und darüber hinaus auch eine wichtige

eigenschaft nämlich die eigenschaft der bandbreite wir haben am ersten absatz schon im ersten teil schon über dieses

thema bandbreite gesprochen hier sehen wir also die optische faser spricht der lichtwellenleiter wird also

mit der höchsten bandbreite dort eingesetzt ja wie ist nun unsere kupferdoppelader die wir ja vor allem im

land sehr häufig an treffen eigentlich aufgebaut haben das jemals beispielhaft dargestellt das ist also eine 1 adam

parr was ebenso verdrillt ist darum wird jetzt normalerweise noch ein mantel sein und bei unseren heute eingesetzten

twisted pair kabeln hätten wir eben auch noch mehr von diesem doppel adern nämlich insgesamt vier also acht adern

in unserer in unserem kabel nun jetzt haben die natürlich verschiedene eigenschaften wir sehen dass dort schon

wie werden eingesetzt sowohl den telefon als auch in datennetzwerken der leiter durchmesser ist so irgendwo knapp

unterhalb von einem millimeter und die bandbreite bewegt sich so zwischen 100 kilohertz bis circa 600 megahertz die

fachbezeichnung dafür da kommt so ein bisschen das englische ins spiel also vertreter dann twisted pair und in

diesem fall sind die einfach so in einem recht dünnen plastik kunststoffmantel also nicht weiter abgeschirmt also an

schilde twisted pair in diesem fall und es gibt da verschiedene kategorisierungen das hat so ein

bisschen was mit der qualität auch zu tun mit der abstimmung zu tun da kommen aber später noch mal im detail

drauf die grundsätzliche frage ich mich natürlich stellt ist warum sind diese adern eigentlich miteinander verdrillt

und ja die antwort darauf kann man auch so ein bisschen aus der historie noch ableiten mann kennen das vielleicht

schon früher aus dem telefonnetz dass man teilweise auch andere stimmen die gar nicht zum eigentlichen gespräch

geführt gehört haben noch auf der leitung hatte das sogenannte übersprechen und genau dem

wenn man eben entgegenwirken durch diese verdrängung dass man eben die elektrischen induktion innerhalb von

unserem kabel ganz einfach kompensiert ja und gabel ist ein wichtiges stichwort natürlich werden diese aber nicht lose

verlegt sondern im endeffekt in kabeln und da gibt es verschiedene bauformen hier gibt's auch wieder insgesamt vier

kategorien die wir zu unterscheiden haben die einfachste hat der kollege gerade schon erwähnt an schilde twisted

pair das heißt also wenn wir einfach die kabel so in ihrer kunststoff isolierung mit einem weiteren wandel versehen dann

wäre das eine gute pekabe wenn wir hingehen und sukzessive das ganze abschirmen also zunächst einmal den

kabel mantel dann hätten wir ein svp kabel screens an schiede twisted pair dann die zweite kategorie wäre

ein test ob er mit einem mit einer inneren abschirmung beispielsweise über eine metallfolie oder über ein

metallgeflecht die dritte wäre eben wenn wir so die vierte wäre eben wenn wir sozusagen alles ab schieren innen und

außen abschirmen nun stellt sich natürlich auch hier die frage warum eigentlich abschirmung gut

man kann sagen die mechanische festigkeit nimmt zu das ist das eine ganz klar aber zum anderen und das ist

ganz wichtig haben wir natürlich auch von außen elektromagnetische störung einflüsse als elektrische impuls oder

ähnliche dinge die werden dadurch eben auch außen gehalten bzw auch abgeleitet und wir können auf dem nächsten bild mal

ein solches typisches cut sieben screens volk listet per los die abkürzung dort anschauen wir sehen dass diese vier

aland paare sind eben einzelne adern paare mit einem metall schirm abgeschirmt und das gesamte kabel noch

mal mit einem metallgeflecht ja das waren also mal ein kurzer blick auf die kupferkabel

gehen wir mal jetzt zu einem wellenleiter über nämlich zu unserem lichtwellenleiter lichtwellenleiter

besteht typischerweise ausdünnen quarzglas fiebern oder fasern und kabel können dann ziemlich umfangreich wären

die können bis zu 2000 solcher fasern haben und typischerweise übertragen wir dort in einem licht bereich das ist

nicht sichtbares licht im infrarotbereich 850 nanometer 1300 1500 nanometer und der diese vorteile werden

das schon gesehen ist einmal die hohe bandbreite im spektrum was aber noch dazu kommt und das hängt eben mit einer

wichtigen eigenschaft dieser phase zusammen ist die große reichweite hier ist mal ein repeater abstand

angegeben von 10 bis 100 km also es hat schon was damit zu tun dass die verluste dort relativ gering sind

wenn man jetzt mal anschauen wie eigentlich das licht über unsere lichtwellenleiter eigentlich zu

übertragen wird man das vergleichen mit einem kupfer medium da geht einfach ein signal auf unserer kupfer ader aufgelegt

wenn wir jetzt dann nicht impulsen in ein kabel dann hängt es natürlich auch ein bisschen von der art des kabels ab

das licht kann unterschiedliche wege nehmen und zwar wird es dann immer am jeweiligen rand also an der ummantelung

des kabels entsprechend reflektiert das ist jedenfalls die grundsätzliche idee dass wir also eine komplette reflexion

von unserem lichtimpuls haben damit dieser dann eben in diesem fall dargestellt so eine art zick zack weg

durch unser medium nimmt also an der stelle wäre das immer in abhängigkeit auch der physikalischen dämpfen so gut

wie verlustfrei genau das heißt also wenn wir an der grenzfläche wirklich innerhalb eines bestimmten winkel sind

der akzeptanz winkel dann ist es verlustfrei wenn wir unter einem steileren winkel ein koppeln würden dann

haben wir automatisch brechung nun hängt das nicht ausschließlich von dem ein koppeln ab sondern es hängt natürlich

auch davon ab wie das kabel nachher verlegt ist und wenn halt der biegeradius sagen wir mal zu eng gezogen

wird dann habe ich natürlich an der stelle eben genau dieses thema der brechung und würde dann eben

entsprechende verluste haben das verlustfreie übertragung habe ich immer nur wenn der strahlengang innerhalb des

lichtwellenleiter es tatsächlich innerhalb dieses akzeptanz winkels bleibt uns abspielt also das ankoppeln

eine wichtige rolle aber auch beim verlegen müssen darauf achten dass er eben keine zu starken biegeradien haben

genau ein weiterer vorteil natürlich von lichtwellenleitern an der stelle gerade auch wenn es später um das thema der

netzwerkplanung geht die sind natürlich unempfindlich gegenüber elektromagnetischen einflüssen

von außen das wichtige dabei ist natürlich dass der mantel nach möglichkeit intakt bleibt das also kein

licht von außen in unser medium eindringen kann elektromagnetische einflüsse wie bei

kupferkabeln können wir aber bei glasfaser eben ausschließen umgekehrt haben wir da natürlich das

thema schon auch leitung durch den leiter selbst und auch da gibt es natürlich so etwas wie

optische dispersion und wir sehen hier mal drei unterschiedliche leiter typen der erste dimona mode faser ganz oben

die hat eine sehr geringe puls verformung zu sehen dass wenn wir ein rechteck ein ideal puls in den eingang

schicken dann ist am ausgang noch ein sehr schön geformter schmaler puls zu erwarten und das über relativ große

entfernung das heißt die mono mode faser wird eben für das überbrücken großer entfernungen eingesetzt wenn wir eine

multi mode phase haben dann sieht es schon etwas anders aus da sieht der eingangs puls auch wieder genauso aus

ausgangspunkt wird relativ verbreitet nun was heißt eigentlich multi mode mode mode multi mode das heißt dass in einer

multi mode faser der faser querschnitt einfach etwas größer ist und sich deshalb verschiedene wellen züge

verschiedene strahlen gänge dort auch ausbreiten können innerhalb dieses leiters und das bedeutet im endeffekt

dass wir ja eine verbreiterung dadurch haben dass wir eine form der laufzeit schwankung wir haben dieses thema schon

mal gehabt gitter laufzeit schwankungen haben durch die laufzeit schwankungen die hier durch optische bereicherung

zustande kommen ist es eben optische dispersion und bei dieser multi mode fahrer ist es so wir haben hier zum

beispiel den stufen index das heißt also die grenzfläche zwischen dem innen leiter und dem mantel läuft in einer

absoluten stufe es ist einfach ein anderes material und wenn man das ganze etwas modifiziert indem man den übergang

dieser grenzfläche sozusagen optisch an passt dann kriegen wir so genannte gradienten index faser das ist auch eine

multi mode phase die aber von den eigenschaften sie sehen das eingangs ausgangs puls weniger optische

dispersion hat ja in der praxis verwenden wir dann beispielsweise solche stecker typen das ist ja ganz wichtig

insofern als regal gerade haben die ein kopplung des lichtes die spielt eine große rolle

die muss eben unter diesen akzeptanz winkeln laufen deshalb gibt es da morgens stecker typen wir sehen das in

ste connector oder den lc und die sind eben schon auch entscheidend dafür dass wirklich eine möglichst dämpfungs freie

ein kopplung stattfindet das letzte medien dass wir uns jetzt noch kümmern wollen es eben entsprechend die

drahtlose übertragung also über funk und da werden auch mal zwei unterarten unterschieden

wenn wir mal anfangen bei unserem klassischen wlan dann kennt man das vielleicht auch aus dem heim bereich da

hat man eben einen wlan-router das sind eigentlich zwei geräte in einem und aus diesem wlan router oder einem wlan

access point wird eben ja quasi konzentrisch je nachdem was man da noch so für bauliche gegebenheiten hat ein

signal ausgesendet werden und alles alle geräte die sich innerhalb dieses ausbreitung raumes befinden

die können eben auf dieses signal zu greifen und können dieses signal ganz einfach nutzen

dann bewegt man sich ja in bestimmten frequenzbereichen man hat eine eingeschränkte reichweite natürlich

einmal durch die reichweite von unserem access point unserer ausbreitung was wie gesagt noch eingeschränkt wird unter

anderem auch durch bauliche maßnahmen und die andere variante wäre daneben eingerichteter vor

das sehen wir auf der rechten seite ja so was wie die satellitenfunk beispielsweise um tatsächlich in

regionen auf dem planeten zu kommen wo man vielleicht mit kabeln so oft nicht hinkommt und da auch entsprechende

bandbreiten zu haben sie sehen dass die bandbreiten hier auch mit entsprechenden durchsetzen und das hat letztlich den

vorteil dass man wirklich mobil überall auf der erde auch erreichbar sein kann dazwischen zwischen diesen beiden netzen

die ja mehr oder weniger stationär auch sind haben wir letztlich natürlich noch die mobilfunknetze