Öffentliche Netze

Was ist das Kabelfernsehnetz?

• ermöglicht Fernsehen zu schauen, im Internet zu surfen oder zu telefonieren
• Meist aus Kupfer oder Glasfaserkabeln
• Glasfasernetz für lange Verbindungen oder in Ballungszentren verwendet
• Koaxialkabel überwiegend für Hauseinführungen und hausinterne Verkabelung
• Dabei verbindet das Kabelfernsehnetz Privathaushalte und Unternehmen mit Dienstanbietern.
• Die Signale werden dabei so umgewandelt, dass sie in Ton und Bild sichtbar sind
• Verstärker ermöglichen hier die gewollte Signalstärke
• Kabelnetz besteht aus verschiedenen Ebenen

Baumstruktur: Leitung im Keller und danach von einer Wohnung in die andere Wohnung 

Nachteil: mehrere Wohnungen teilen sich eine Leitung und dies kann zu schwächerem Signal führen.


Sternförmige Verlegung: Kabel wird im Keller verlegt und von dort aus gibt es je Wohnung eine Leitung.

In der Regel befinden sich dabei im Keller auch Kabelverstärker, um das Signal zu verstärken

Übertragungsverfahren der Zukunft

6G-Mobilfunk

• neue Übertragungstechniken werden erforscht, bis zu 400Gbit/s sollen ermöglicht werden
• setzt Ausbau der Glasfaser Infrastruktur und verbesserte Aufbereitung der Signale voraus

Starlink

• bis zu 30.000 Satelliten
• Datenübertragung per Laser

Geschichte

• Früher: Signale terrestrisch durch die Luft und durch Antennen empfangen  jedoch konnten im niedrigen Frequenzbereich keine Daten übertragen werden und der Empfang wurde durch terrestrische Störungen beeinflusst.
• 1950: entstand Kabelfernsehnetz in den USA  wurden an die Antennen Kabel verlegt
• 1970er: erste Testgebiete in Deutschland
• 1980er: Vermarktung und Verlegung der Leistungsnetze. Deutsche Bundespost hatte Monopolstellung
• 1990er: Aus der Deutschen Bundespost wurde Deutsche Telekom AG herausgelöst. Diese übernahm Monopolstellung des Kabelnetztes.
• 1999: Kabelnetz wurde mit Gründung der Kabel Deutschland GmbH privatisiert  diese verkauften Kabelnetze an internationale Investoren.
• 2003: Ausbau der multimedialen Dienste  schnellste Internetverbindungen bis zu 1 Gbit/s.
• Juli 2019: Gesamtdeutsches Netz wieder in einer Hand.

Fernsehnetz

• Zugfunk ab 1926
• öffentlicher beweglicher Landfunkdienst / Autotelefon / A-Netz
• ab 1950 bis 1977
• ca. 10.500 Teilnehmer
• Selbstwählnetz / B-Netz
• 1972-95
• ca 27.000 Teilnehmer
• C-Netz
• 1986-2000
• 850.000 Teilnehmer

• CB-Funk
• Reichweite 10-15km
• seit 1975 genehmigungs- und gebührenfrei

Netzebenen

Verkabelung in Gebäuden

Ebene 1: TV- und Hörfunkstudios und der Weg bis zur Sendestation

Ebene 2: Verteilerwege über Rundfunksender, Satelliten und Richtfunk.

Ebene 3: Das eigentliche Breitbandverteilernetz mit aktiven und passiven Komponenten  Den Abschluss bildet der Hausübergabepunkt.

Ebene 4: Das hinter dem Hausübergabepunkt liegende, private Hausverteilernetz und Hausverteileranlagen

Ebene 5: Antennenkabel zum Fernseher

Mobilfunk

Universal Mobile Telecommunications System

Global System for Mobile Communications

Die 5. Generation

• dritte Generation (3G)
• Lizenzversteigerung brachte hohe Summen ein (98,8 Milliarden DM), führte jedoch zur verzögerten Einführung
• höhere Geschwindigkeiten ermöglichten Neuerungen in Kommunikation, mobilen Diensten und Apps

• 2019 in Deutschland Lizenzen versteigert
• Neuerung bei der Nutzung von Frequenzen über 6GHz -> potentielles Gesundheitsrisiko?
• Funkzellen in Städten engmaschiger

• seit Anfang 90er Jahre in Betrieb
• "2G" - Nachfolger der analogen Systeme der "ersten Generation"
• digitale Übertragung von Sprache und Daten
• Basisstationen mit zellularer Topologie aufgebaut

High Speed Packet Access (2010)

• sehr geringe Latenzzeiten -> wichtig für IoT und autonomes Fahren
• Datenraten bis zu 10 Gbit/s (bis zu 100x schneller als LTE)

GPRS

LTE

2004

2011

1990

2019

2001

UMTS

5G

GSM

General Packet Radio Service

• Anfangs noch basierend auf UMTS standard, also eher 3.9G, jedoch dabei schon als 4G vermarktet
• ermöglicht Vielfaches bisheriger Datenraten
• LTE-Advanced (2014) -> LTE-Advanced Pro (4.5G)

• Paketorientierte Datenübertragung
• Kanäle nur dann belegt wenn Daten übertragen werden
• Abrechnung nach Volumen statt Dauer der Verbindung

Long Term Evolution

EDGE - Enhanced Data Rates for GSM Evolution

• Rüstet bestehende Infrastruktur mit verbessertem Modulationsverfahren auf
• Zwischenschritt zu UMTS

Ladezeiten für verschiedene alltägliche Verwendungszwecke

Activity 4G 3G 2G

Aufruf einer typischen 0.5 Sekunden 4 Sekunden 3 Minuten

Webseite

E-mail ohne Anhang <0.1 Sekunden <1 Sekunde 1 Sekunde

versenden

Hochaufgelöstes Foto 0.5 Sekunden 4 Sekunden 3 Minuten

runterladen

Ein Lied als MP3 laden 3 Sekunden 10 Sekunden 7 Minuten

Eine App herunterladen 1 Sekunde 1 minute 40 Minuten

Generation Typische Latenz

2G 500ms (0.5 Sekunden)

3G 100ms (0.1 Sekunden)

4G 50ms (0.05 Sekunden)

5G 1ms (0.001 Sekunden)

Quellen

Allgemeines

Netze bilden die Infrastrukturgrundlage für die Übertragung beliebiger Informationen

Festnetz

Bundesnetzagentur vergibt Frequenzen und Genehmigt Funklizenzen

Nicht-öffentlich

• Flugfunk
• Betriebsfunk (Polizei, Feuerwehr, Hilfsorganisationen, Verkehrsbetriebe, Taxi, private Unternehmen)
• Telefonnetze der DB oder der Bundeswehr

Bundesnetzagentur:

https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/OeffentlicheNetze/oeffentlichenetze-node.html

Festnetz:

https://de.wikipedia.org/wiki/Festnetz

Mobilfunk:

http://www.it-infothek.de/it-system-kaufmann/systemtechnik-3.html#st301

https://www.sueddeutsche.de/digital/funkstandards-beim-smartphone-was-bedeuten-nfc-umts-hspa-3g-oder-lte-4g-1.1650022

https://www.4g.de/service/lexikon/hspa/

https://www.sparhandy.de/mobiles-internet/info/mobilfunkstandards/

Wikipedia: UMTS, LTE, 5G

Kabelnetz:

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/1510061.html

https://de.wikipedia.org/wiki/Kabelfernsehnetz

Zukunft:

https://www.all-electronics.de/fraunhofer-gesellschaft-forscht-zu-mobilfunkstandard-6g/

https://de.wikipedia.org/wiki/Starlink

POTS

PSTN

Geschichte

• Plain Old Telephone Service
• Durchwahl zu Beginn nur mithilfe von Vermittlungsdienst und Schaltung elektrischer Leitungen
• Verbindung zwischen Endpunkten exklusiv

• Morsetelegraph 1837
• Telephon 1861 von Johann Phillip Reis
• Telefon 1876 von Alexander Graham Bell
• Anfang 1880er erste öffentliche Telefonnetze

• Public Switched Telephone Network

• streng hierarchisch und sternförmig aufgebaut
• einzelne Teilnehmerleitungen über Ortsvermittlung mit Fern-, Haupt- und Zentralvermittlung verbunden
• Anschlüsse im Ortsbereich i.d.R mit gemeinsamer Ortsvorwahl (bspw. 0611)

Öffentliche Netze

ISDN

Kern- und Zugangsnetz

Leroy Wilhemi, Dennis Muensterer und David Sevin

• Integrated Services Digital Network

• digitale Datenübertragung für verschiedene Dienste (Fernschreiben/Telex, Teletex, Datex-L, Datex-P, Telefonie)
• vorher einzelne Netze je Dienst
• Verbindung zu anderen Netzen nur an speziellen Übergängen (Gateways)

• Fernnetze bestehen aus Kernnetz (auch Backbonenetwork) und zahlreichen Zugangsnetzwerken

• Kernnetz
• Flächendeckung, Bandbreite, Überbrückung großer Entfernungen
• Datenvermittlung innerhalb und zu anderen Netzen
• auch im Mobilfunk mit Glasfaserverbindung
• Zugangsnetz
• Abdeckung der "letzten Meile"
• Anbindung an Core-Network

VoIP

• Voice over IP

• Ablösung des PSTN
• Sprachdaten werden via Internet übertragen

Bilder

• https://de.pngtree.com/freepng/blue-satellite_3494933.html
• https://pngio.com/images/png-23580.html
• https://www.pngfly.com/png-c4lzzz/
• https://de.wikipedia.org/wiki/5G#/media/Datei:5G_Standort_Deutsche_Telekom.jpg
• https://de.wikipedia.org/wiki/Universal_Mobile_Telecommunications_System#/media/Datei:MobileBitRate-logScale.svg
• https://qz.com/689703/this-is-what-it-sounds-like-when-you-turn-antique-telephone-switchboards-into-musical-instruments/