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Vorwort
7
Inhaltsverzeichnis
9
1 Einführung in die Nachrichtentechnik
17
1.1 Was ist Nachrichtentechnik?
17
1.2 Hauptgebiete der Nachrichtentechnik
19
1.3 Geschichte der Nachrichtentechnik
20
2 Signale
23
2.1 Klassifikation von Signalen
23
2.2 Zeitliche und spektrale Darstellung von Signalen
26
2.2.1 Periodische Signale
26
2.2.2 Nichtperiodische, zweiseitig begrenzte Signale
28
2.2.3 Stochastische Signale
32
2.2.4 Abtasttheorem
38
2.2.5 Fehler bei Signalquantisierungen
40
3 Netzwerkbeschreibungen
44
3.1 Grundzüge der graphentheoretischenModellierung von Nachrichtennetzen
44
3.2 Charakteristische Netzstrukturen
47
4 Informationstheorie
49
4.1 Aspekte der Information
49
4.2 Statistische Informationstheorie
50
4.2.1 Shannon’sche Informationskette
51
4.2.2 Diskrete Informationsquelle
51
4.2.3 Eigenschaften diskreter Informationsquellen
52
4.3 Entropie und Redundanz
55
4.3.1 Eigenschaften der Entropie diskreter Informationsquellen
55
4.3.2 Entropie diskreter Verbundquellen
57
4.4 Informationsübertragung im diskretenÜbertragungskanal
59
4.5 Hauptsatz der Informationstheorie
62
5 Codierung
66
5.1 Quellencodierung
67
5.1.1 Shannon’sches Codierungstheorem
67
5.1.2 Huffman-Optimalcodierung
68
5.1.3 Arithmetische Codierung
69
5.1.4 Kontinuierliche Quellen
70
5.1.4.1 Korrelative Codierung (verlustfreie Codierung)
70
5.1.4.2 Irrelevanzcodierung (verlustbehaftete Codierung)
71
5.1.5 Codierung von Audiosignalen
71
5.1.6 Codierung von Bild- und Videosignalen
72
5.1.6.1 Diskrete Kosinustransformation
72
5.1.6.2 JPEG-Bildcodierung
73
5.1.6.3 MPEG Video
75
5.1.6.4 Standard H.261/263/264
76
5.1.6.5 Fraktale Bildkompression
77
5.1.6.6 Wavelet-Kompression (JPEG 2000)
79
5.2 Kanalcodierung
80
5.2.1 Blockcodes
80
5.2.2 Binäre Gruppencodes, Lineare Codes
81
5.2.3 Zyklische Codierung
82
5.2.4 Faltungscodes
84
5.3 Leitungscodierung
86
6 Nachrichtenverkehrstheorie
89
6.1 Klassifikation von Bedienungssystemen
89
6.2 Verkehrsgrößen
91
7 Der Kommunikationskanal
93
7.1 Modell eines Kommunikationssystems
93
7.1.1 Störungen im Kommunikationskanal
95
7.1.2 Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren
96
7.2 Kanaltypen der Nachrichtentechnik
98
7.2.1 Leitungsgebundene Kommunikations
98
7.2.2 Nichtleitungsgebundene Kommunikationskanäle
99
7.2.3 Entscheidungskriterien für die Auswahl von Kanaltypen
100
7.3 Richtungsbetrieb von Kommunikationskanälen
101
7.3.1 Simplex-Betrieb
101
7.3.2 Halbduplex-Betrieb
102
7.3.3 Duplex-Betrieb
102
7.3.3.1 Lösungen für einen Duplex-Betriebim leitungsgebundenen Kanal
103
7.3.3.2 Lösungen für einen Duplex-Betriebim nichtleitungsgebundenen Kanal
105
7.4 Elektromagnetische Verträglichkeit
107
8 Modulation
110
8.1 Analoge Modulationsverfahren
111
8.1.1 Amplitudenmodulation (AM)
112
8.1.2 Frequenzmodulation (FM) und Phasenmodulation (PM)
115
8.2 Digitale Modulationsverfahren
116
8.2.1 Modulation mit pulsförmigem Träger
117
8.2.2 Modulation mit sinusförmigem Träger
122
9 Multiplex
127
9.1 Raumteilung
128
9.2 Frequenzteilung
128
9.3 Zeitteilung
129
9.4 Spread-Spectrum-Verfahren
130
9.4.1 Frequency Hopped CDMA (FH-CDMA)
130
9.4.2 Direct Sequence CDMA (DS-CDMA)
131
9.5 Mehrträgerverfahren
132
10 LeitungsgebundeneKommunikationskanäle
134
10.1 Elektrische Telekommunikationskabel
134
10.1.1 Leitungstheorie
134
10.1.2 Eigenschaften der homogenen symmetrischen Leitungen
135
10.1.3 Eigenschaften der homogenen unsymmetrischenLeitungen
142
10.1.4 Spezielle Telekommunikationskabel
144
10.2 Lichtwellenleiter
144
10.2.1 Lichtwellenleitung in Glasfasern
146
10.2.1.1 Akzeptanzwinkel, numerische Apertur,normierte Brechzahl, Pegel
146
10.2.1.2 Stufenindex- und Gradientenindex-Fasern
147
10.2.2 Moden in optischen Fasern
147
10.2.2.1 Entstehung transversaler Moden, Faserparameter,longitudinale Moden
148
10.2.2.2 Multimode- und Singlemodefasern,Modenfelddurchmesser, Cut-Off-Wellenlänge
149
10.3 Dämpfung in Glasfasern
150
10.3.1 Mechanismen der Dämpfung
150
10.3.2 Dämpfungsverlauf in Glasfasern
151
10.3.3 Verluste durch Makro- und Mikrokrümmungen
152
10.4 Dispersion in Glasfasern
153
10.4.1 Dispersion und ihre Auswirkungen,Übertragungsbandbreite
153
10.4.2 Mechanismen der Dispersion
154
10.5 Nichtlinearitäten in Glasfasern
156
10.6 Passive optische Komponenten
158
10.6.1 Stecker und Spleiße
158
10.6.2 Koppler und Splitter
161
10.6.3 Optische Dämpfungsglieder
162
10.6.4 Optischer Isolator
162
11 NichtleitungsgebundeneKommunikationskanäle
164
11.1 Einführung
164
11.2 Physikalische Grundlagen
164
11.2.1 Die Wellengleichung
164
11.2.2 Polarisation
167
11.2.2.1 Lineare Polarisation
167
11.2.2.2 Zirkulare und elliptische Polarisationen
169
11.2.3 Magnetischer Anteil
170
11.2.4 Wellenwiderstand des Freiraums
171
11.2.5 Frequenz und Wellenlänge
171
11.2.6 Energie und Impuls
173
11.2.7 Leistung und Intensität
175
11.3 Wellenausbreitung
176
11.3.1 Längstwellen
176
11.3.2 Lang- und Mittelwellen
177
11.3.3 Kurzwelle
179
11.3.4 Ultrakurzwelle und darüber
180
11.3.5 Dämpfung
180
11.3.6 Regendämpfung
182
11.3.7 Brechung
183
11.3.8 Reflexion
185
11.3.9 Streuung
186
11.3.10 Beugung
188
11.3.11 Interferenz
188
11.4 Funkkanal
189
11.4.1 Der Gauß-Kanal
189
11.4.2 Rayleigh- und Rice-Kanal
191
11.5 Antennen
193
11.5.1 Nah- und Fernfeld einer Antenne
193
11.5.2 Ersatzschaltbild einer Antenne
194
11.5.3 Antennendiagramm
195
11.5.4 Antennenparameter
196
11.6 Ausbreitungsmodelle
199
11.6.1 Das Freiraummodell
199
11.6.2 Empirische Modelle
200
11.6.3 Ray-Tracing
201
11.7 Drahtlose Systeme
202
11.7.1 Broadcast
202
11.7.2 Basisstation, Access Point
203
11.7.3 Richtfunk, Punkt-zu-Punkt
204
11.7.4 Punkt-zu-Multipunkt
206
11.7.5 Ad-hoc, Peer-to-Peer
206
12 Telekommunikationstechnik
208
12.1 Telekommunikationsnetze
208
12.2 Schichtenmodelle
208
12.2.1 OSI-Referenzmodell
210
12.2.2 Andere Schichtenmodelle
211
12.3 Grundprinzipien der Nachrichtenübermittlung
212
12.3.1 Kanalvermittlung
213
12.3.2 Nachrichtenvermittlung (Paketvermittlung)
213
12.3.3 Virtuelle Verbindungen
214
12.4 Systeme der Nachrichtentechnik
214
13 Kanalorientierte ÜbertragungsundVermittlungstechnik
216
13.1 Synchrone digitale Hierarchie
216
13.1.1 Standards und Gründe der Einführung
216
13.1.2 Multiplexstrukturen und Rahmenaufbau
217
13.1.3 Signalverarbeitungsschritte eines 2,048-Mbit/s-Signalsin einen STM-1-Rahmen
221
13.1.4 Pointertechnik
221
13.1.5 Ethernet über SDH/SONET (EoS)
223
13.1.5.1 Link Access Protocol SDH (LAPS)
223
13.1.5.2 Generic Frame Procedure (GFP)
224
13.1.5.3 Containerverkettung
225
13.1.5.4 Multiplexvorgang Ethernet in STM-N
228
13.1.6 Netzelemente der SDH
229
13.1.7 Taktverteilung im SDH-Netz
230
13.1.8 Qualitätssicherung
231
13.2 Photonische Übertragungssysteme
232
13.2.1 Optische Mehrkanalsysteme
232
13.2.2 Optische Freiraumübertragung
234
13.2.3 Erhöhung der Übertragungskapazität optischer Fasern
235
13.2.4 Aufbau eines optischen Übertragungssystems
236
13.2.5 Multiplexsysteme
236
13.2.6 Wavelength-Division-Multiplex-Technologien (WDM)
239
13.2.7 Regeneratoren
240
13.2.8 Optische Filter für MUX und DEMUX
241
13.2.9 WDM-Systeme, bidirektionale Übertragung
242
13.2.10 ROADM
243
13.2.11 Übertragungskapazität von Single-Mode-Fasern
244
13.3 Kanalorientierte Vermittlungstechnik
245
13.3.1 Verbindungsauf- und -abbau
246
13.3.2 Vermittlungseinrichtung
246
13.3.3 Koppelnetze
247
13.3.4 Signalisierung
247
13.3.5 Fernsprechvermittlungstechnik
250
14 Paketorientierte ÜbertragungsundVermittlungstechnik
252
14.1 Übertragungstechnik: Ethernet
252
14.1.1 Physikalische Schicht
252
14.1.2 Link-Layer
253
14.1.2.1 Medium Access Control
253
14.1.2.2 Logical Link Control LLC (IEEE 802.2)
254
14.1.2.3 Bridges, Switches
255
14.1.2.4 Virtuelle LANs (VLAN), Quality of Service (QoS)
256
14.2 IP-Netze
257
14.2.1 Protokoll-Hierarchie und Vergleich mit dem OSI-Modell
259
14.2.2 Internet-Protokoll IP
260
14.2.2.1 IP-Header
260
14.2.2.2 Adressstrukturen
261
14.2.2.3 Internet Control Message Protocol ICMP
264
14.2.2.4 IPv6
264
14.2.3 Routing
265
14.2.3.1 Aufgaben, Arten
265
14.2.3.2 Shortest Path: Dijkstra-Algorithmus
267
14.2.3.3 Mobile IP
268
14.2.3.4 Routing-Standards
271
14.2.3.5 Multi Protocol Label Switching (MPLS)
271
14.2.4 Transport Control Protocol TCP
272
14.2.4.1 TCP-Header
273
14.2.4.2 Dienst und Protokoll
273
14.2.4.3 Überlaststeuerung
275
14.2.5 Real Time Protocol (RTP), Real Time Control Protcol (RTCP)
277
14.2.6 Real Time Streaming Protocol (RTSP)
278
14.2.7 Session Initiation Protocol (SIP)
279
14.2.8 Internet Performance Management
280
15 Asynchronous Transfer Mode (ATM)
286
15.1 ATM-Vermittlung
287
15.2 B-ISDN-Protokollreferenzmodell
289
15.3 ATM-Typen und Schnittstellen zu ATM-Netzen
292
15.4 Datenkommunikation über ATM
292
16 Zugangssysteme
295
16.1 Definitionen und Abgrenzung
295
16.2 Leitungsgebundene Zugangssysteme
298
16.2.1 Übertragungsmedium Kupferdoppelader
298
16.2.1.1 Kabelaufbau
298
16.2.1.2 Normung
301
16.2.2 Analoge leitungsgebundene Systeme
302
16.2.3 Digitale leitungsgebundene Systeme
303
16.2.3.1 Symmetrische xDSL-Systeme
304
16.2.3.2 Asymmetrische xDSL-Systeme
307
16.2.4 Übertragungsmedium Koaxialkabel
316
16.2.5 Übertragungsmedium Stromversorgungsleitungen(Powerline)
318
16.2.6 Übertragungsmedium Glasfasern
320
16.3 Drahtlose Zugangssysteme ohne Mobilität
321
17 Mobilkommunikation
323
17.1 Einleitung
323
17.2 GSM
324
17.2.1 Architektur des GMS-Netzes
325
17.2.2 Zellplanung
329
17.2.2.1 Festlegung der Anzahl benötigter Zellen
331
17.2.2.2 Frequenzplanung
331
17.2.3 Logische Kanäle
333
17.2.4 Beispielabläufe
337
17.2.4.1 Authentisierung
337
17.2.4.2 Ankommender Ruf
338
17.2.4.3 Intra BSC Handover
339
17.2.5 Datenübertragung im GSM-Netz
340
17.3 UMTS
341
17.3.1 Komponenten des UTRAN
342
17.3.2 Luftschnittstelle
342
17.3.2.1 Duplexverfahren
342
17.3.2.2 Mehrfachzugriff
343
17.4 Wireless Local Area Network
344
18 Rundfunk
347
18.1 Einführung
347
18.2 Analoger Rundfunk
347
18.2.1 Analoger Hörrundfunk
347
18.2.1.1 Lang-, Mittel- und Kurzwelle (LW, MW, KW)
348
18.2.1.2 Ultrakurzwelle (UKW)
349
18.2.1.3 Analoger Satellitenhörfunk
351
18.2.1.4 Analoger Kabelhörfunk
351
18.2.2 Analoges Fernsehen
351
18.2.2.1 Analoges terrestrisches Fernsehen
352
18.2.2.2 Analoges Satellitenfernsehen
352
18.2.2.3 Analoges Kabelfernsehen
353
18.3 Digitaler Rundfunk
353
18.3.1 Vorteile und technisches Prinzip des digitalen Rundfunks
353
18.3.1.1 Vorteile
353
18.3.1.2 Technisches Prinzip
354
18.3.2 Digitaler Hörrundfunk
355
18.3.2.1 Digital Radio Mondiale (DRM)
356
18.3.2.2 Digital Audio Broadcasting (DAB)
357
18.3.2.3 High Definition Radio (HD Radio)
359
18.3.2.4 Satelliten-Radio
360
18.3.2.5 Radio über digitales Fernsehen
360
18.3.2.6 UMTS-Radio
361
18.3.2.7 Internet Radio
362
18.3.3 Digitales Fernsehen
362
18.3.3.1 Digital Video Broadcasting – Satellite (DVB-S)
362
18.3.3.2 Digital Video Broadcasting – Cable (DVB-C)
364
18.3.3.3 Digital Video Broadcasting – Terrestrial (DVB-T)
365
18.3.3.4 Digital Video Broadcasting – Handheld (DVB-H)
366
18.3.3.5 Digital Multimedia Broadcasting (DMB)
366
18.3.3.6 Weitere Übertragungswege
367
19 Dienste und Anwendungen
368
19.1 Dienste
368
19.2 ISDN
369
19.2.1 Teilnehmerzugang
369
19.2.2 Dienste im ISDN
370
19.2.3 ISDN-Telekommunikationsanlagen
371
19.2.4 Centrex
372
19.2.5 Intelligentes Netz
373
19.2.5.1 Architektur des IN
373
19.2.5.2 Verbindungsaufbau im IN
374
19.2.5.3 Dienste im IN
375
19.3 Internet
376
19.3.1 Internet-Telefonie
376
19.3.2 World Wide Web (WWW)
377
19.3.3 Domain Name Service (DNS)
379
19.3.4 E-Mail
381
19.4 Next Generation Network (NGN)
381
19.4.1 Systemarchitektur
382
19.4.2 Protokolle
383
19.4.3 Anwendung
384
19.5 Multimedia-Dienste
385
19.5.1 Definition
385
19.5.2 Technik der Multimedia-Dienste
387
19.5.2.1 Dienste-Komponenten
387
19.5.2.2 Übergreifende Aspekte aus Dienstesicht
391
19.5.2.3 Protokolle zur Unterstützung von Multimedia-Diensten
393
19.5.3 Ausgewählte Multimedia-Dienste
398
19.5.4 Rechtliche Aspekte
403
19.5.5 Zukünftige Entwicklungen
404
Formelzeichenverzeichnis
405
Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen
407
Literaturverzeichnis
418
1 Einführung in die Nachrichtentechnik
418
2 Signale
418
3 Netzwerkbeschreibungen
419
4 Informationstheorie
420
5 Codierung
420
6 Nachrichtenverkehrstheorie
420
7 Der Kommunikationskanal
421
8 Modulation
421
9 Multiplex
422
10 Leitungsgebundene Kommunikationskanäle
422
11 Nichtleitungsgebundene Kommunikationskanäle
422
12 Telekommunikationstechnik
423
13 Kanalorientierte Übertragungs- und Vermittlungstechnik
423
14 Paketorientierte Übertragungs- und Vermittlungstechnik
424
15 Asynchronous Transfer Mode
425
16 Zugangssysteme
425
17 Mobilkommunikation
426
18 Rundfunk
427
19 Dienste und Anwendungen
427
Sachwortverzeichnis
429
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