Signalübertragungs-Standards Von analogen Signalen bis in den Gigabitbereich

Der Beitrag zeigt die Entwicklung der Signalübertragungs-Standards von den Anfängen bis heute. Diskutiert werden die physikalischen Grundlagen zur Bandbreite, Kabeldämpfung und Stör-Nutzsignalabstand. Besonderes Augenmerk gilt den Problemstellungen bei der Steckverbinderauslegung und der Kabelauswahl.

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Eigentlich begann die Kommunikation über weitere Strecken digital. Nach den Rauchzeichen der Indianer und den Sonnenspiegeln im Mittelalter entwickelte sich das Morse-Alphabet, mit dem relativ schnell Informationen übertragen werden konnten. Das waren die ersten Formen der Digitaltechnik.

Graham Bell und seine Miterfinder setzten dann auf die Analogtechnik, da so auch ungelerntes Personal über weite Entfernungen kommunizieren (sprechen) konnte (Bild 1).

Die Einführung der Digitaltechnik

Nach der Einführung von Pupinspulen und analogen Leitungsverstärkern hatte man eingesehen, dass Störeinflüsse und Rauschen sich im Leitungszug immer aufaddieren, weshalb ein Übergang auf die Digitaltechnik nicht nur aus Gründen der Signaldichte, sondern auch aufgrund der Servicequalität notwendig wurde.

Ab 1960 wurde sukzessiv auf PCM, PDH, ISDN, SONET und SDH umgebaut. Die Weitverkehrstechnik wurde digital. Da diese Entwicklung auf den Kontinenten in unterschiedlichen Bahnen verlief, und die Welt noch nicht global aufgestellt war, entstanden unterschiedliche Standards. Teilweise wurden diese sogar durch die unterschiedlichen Netzfrequenzen (50 Hz/60 Hz) beeinflusst, die in unterschiedlichen Freizeichen zum Ausdruck kamen. Eine digitale Hierarchie konnte erst ab Datenraten von 155 MBit/s beginnen, da unterhalb dieses Wertes alles unterschiedlich und bereits installiert war (Bild 2).

Die Netzwerktechnik und das Internet

Im Jahr 1984 etablierte sich der Personal Computer. Die bis dahin dürftig an das Weitverkehrsnetz angekoppelten Großrechner wurden durch den Vernetzungsbedarf der Personal Computer in der Wertigkeit abgelöst. Diese trieben eine Netzwerktechnik voran, die im Internet endete und dadurch wiederum die Entwicklung von leistungsfähigen Rechnern (heute Server genannt) initiierte. Aus dieser Netzwerktechnik bildeten sich das Ethernet und die heute dominierenden Datenübertragungsschnittstellen heraus: von IEEE802.3 über PCI Express bis zu Infiniband.

Dabei wurden Lichtwellenleiter und Kupferkabel (als twinaxiale Leitung) entsprechend der geforderten Übertragungslängen gleichwertig entwickelt und genutzt. Das synchrone digitale Netz wird nach wie vor von diesen Diensten verwendet, im Metrobereich ist aber die Trennung zwischen den Netzen vollzogen und große Diensteanbieter bauen Internet-Protokoll-Netze (IP-Netze) auf, die langfristig durchaus das synchrone Netz ablösen können. Zusätzlich hat sich auch die Telefonie als „Voice over IP“ (VoIP) in diesen Netzen etabliert.

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