1 Einführung 21

1.1 Nachrichtentechnik - von den Anfängen bis zum heutigen Stand 21

1.2 Was bringt das 21. Jahrhundert? 24
1.2.1 Einführung 24
1.2.2 Technologische Überraschungen 24
1.2.3 Technischer Fortschritt kostet Arbeitsplätze 25
1.2.3.1 Warum brauchen wir Arbeitsplätze? 25
1.2.3.2 Fax ersetzt Briefzustellung 25
1.2.3.3 Universelles Wohn-, Verkehrs- und Kommunikationssystem 26
1.2.4 Konjunktur und Ingenieurnachwuchs 27
1.2.5 Zukunft der Nachrichtentechnik 27
1.2.5.1 Aufgaben und Lösungswege 27
1.2.5.2 Computer - Diener oder Herr? 28
1.2.5.3 Vom Fernsprechen zum Ferndenken 30

1.3 Konsequenzen für die Ausbildung 32

1.4 Konzeption des vorliegenden Buches 33


2 Signale und Systeme 35

2.1 Einführung 35
2.1.1 Aufgaben der Systemtheorie 35
2.1.2 Einteilung der Signale 35
2.1.3 Einteilung der Netzwerke 36

2.2 Wiederholung einiger Grundlagen 38
2.2.1 Logarithmische Verhältnisgrößen: Pegel und Dämpfung 38
2.2.2 Grundbegriffe der Wahrscheinlichkeitsrechnung 40
2.2.3 Grundbegriffe der Informationstheorie 43
2.2.3.1 Informationsgehalt 43
2.2.3.2 Entropie 44
2.2.3.3 Redundanz 45
2.2.3.4 Informationsfluss 45
2.2.3.5 Kanalkapazität 46
2.2.3.6 Nachrichtenquader 46
8 Inhaltsverzeichnis

2.3 Signalbeschreibung 47
2.3.1 Übersicht 47
2.3.2 Sinusförmige Signale 47
2.3.2.1 Komplexe Kreisfrequenz 47
2.3.2.2 Einführung negativer Frequenzen 49
2.3.3 Beschreibung beliebiger periodischer Signale 50
2.3.3.1 Fourier-Reihe 50
2.3.3.2 Klirrfaktor 51
2.3.3.3 Komplexe Fourier-Reihe 51
2.3.4 Beschreibung nichtperiodischer Signale 53
2.3.4.1 Fourier-Transformation 53
2.3.4.2 Einheitsimpuls, Dirac-Impuls 54
2.3.4.3 Einheitssprung 55
2.3.4.4 Aussagen und Gebrauch der Fourier-Transformation 56
2.3.4.5 Laplace-Transformation 58
2.3.5 Zeitfunktion und Spektrum 60

2.4 Abtastsysteme 62
2.4.1 Einführung 62
2.4.2 Abtasttheorem 63
2.4.3 z-Transformation 65
2.4.4 Diskrete Fourier-Transformation (DFT) und schnelle Fourier-Transformation (FFT) 65

2.5 Theorie der Netzwerke 66
2.5.1 Einführung 66
2.5.1.1 Ursache und Wirkung 66
2.5.1.2 LTI-Typ oder nicht? 66
2.5.1.3 Einige praktisch verwendete Mehrtore 67
2.5.1.4 Weiteres Vorgehen 68
2.5.2 Komplexe Frequenz und Eigenschwingungen 68
2.5.3 Zweipole 70
2.5.3.1 Zweipolfunktion 70
2.5.3.2 Reaktanzzweipolfunktion 72
2.5.4 Vierpole 74
2.5.4.1 Einführung 74
2.5.4.2 Grundgleichungen linearer Vierpole 74
2.5.4.3 Vierpolparameter 75
2.5.4.4 Zusammenschaltung von Vierpolen 77
2.5.4.5 Betriebsverhalten des Vierpols 78
2.5.4.6 Ersatzschaltungen und Vierpolklassen 81
2.5.4.7 Spezielle Vierpole 83
2.5.5 Grundbegriffe der Siebschaltungen 83
2.5.5.1 Einführung 83
2.5.5.2 Darstellung der Übertragungsfunktion 84
2.5.5.3 PN-Diagramm und Eigenschaften der Übertragungsfunktion 85
2.5.5.4 Bode-Diagramm 85
2.5.5.5 Wellenparameterfilter 87
2.5.5.6 Übergang zur Betriebsparametertheorie 90
2.5.6 Grundlagen der Verstärkung 91
2.5.6.1 Einführung 91
2.5.6.2 Grundlagen der Rückkopplung 91
2.5.6.3 Auswirkungen der Gegenkopplung 92
2.5.6.4 Stabilität 93
2.5.6.5 Ein Versuch: Verstärkung durch Relais 94
2.5.6.6 Verstärkervierpole 95
2.5.6.7 Kennlinienfelder und Aussteuerung 96
2.5.6.8 Operationsverstärker 98
2.5.6.9 Netzwerkanalyseprogramm SPICE 99
2.5.7 Grundlagen der Schwingungserzeugung 100
2.5.7.1 Einführung 100
2.5.7.2 Einige Oszillatorschaltungen 102
2.5.7.3 Phasenregelkreis (Phase-Locked Loop, PLL) 102
2.5.8 Verstärkung und Schwingungserzeugung bei hohen Frequenzen 106

2.6 Übertragung durch lineare Systeme 106
2.6.1 Einführung 106
2.6.1.1 Lineare Systeme und Übertragungsfunktion 106
2.6.1.2 Impulsantwort und Sprungantwort 106
2.6.1.3 Berechnungsmethoden für das Übertragungsverhalten linearer Netzwerke 107
2.6.1.4 Weiteres Vorgehen 108
2.6.2 Übertragungsverhalten spezieller linearer Systeme 108
2.6.2.1 Ideale Übertragung 108
2.6.2.2 Tiefpass 109
2.6.2.3 Hochpass 110
2.6.2.4 Bandpass 111
2.6.3 Systemanalyse im Zeitbereich 112
2.6.4 Berechnung von Einschwingvorgängen mit der Laplace-Transformation 112
2.6.5 Gruppenlaufzeit und verzerrungsfreie Übertragung 115
2.6.6 Einfluss von Verzerrungen auf die Übertragung 117

2.7 Zufällige Signale 117
2.7.1 Einführung 117
2.7.2 Zeitmittelwerte 117
2.7.3 Korrelationsfunktionen 118
2.7.4 Leistungsdichtespektrum, Wiener-Khintchine-Theorem 120
2.7.5 Rauschen 121

2.8 Übertragungskanäle mit Störungen durch Rauschen 123
2.8.1 Einführung 123
2.8.2 Bitfehlerwahrscheinlichkeit eines Binärkanals 123
2.8.3 Prinzipien des Signalempfangs bei starken Störungen 124
2.8.3.1 Übersicht 124
2.8.3.2 Herleitung des signalangepassten Filters (Matched Filter) 125
2.8.3.3 Korrelationsempfang 126
2.8.3.4 Radar-Zielextraktoren 127

2.9 Hinweise für die Weiterarbeit 128
2.9.1 Vorbemerkung 128
2.9.2 Digitale Signalverarbeitung (DSV) 128
2.9.3 Netzwerkanalyse 128


3 Wellenausbreitung 129

3.1 Beispiele für die Wellenausbreitung 129
3.1.1 Einführende Überlegungen 129
3.1.2 Weiteres Vorgehen 130

3.2 Einführung in die Maxwell'schen Gleichungen 130
3.2.1 Erinnerung an einige Grundlagen der Elektrotechnik und mathematische Hilfsmittel 130
3.2.2 Formen der Maxwell'schen Gleichungen 133

3.3 Leitungsgleichungen für TEM-Leitungen 134
3.3.1 Einführung 134
3.3.2 Differenzialgleichungen der Leitung 136
3.3.3 Leitungsgleichungen bei sinusförmiger Erregung 137

3.4 Ausbreitungsvorgänge bei TEM-Leitungen 139
3.4.1 Anschauliche Beschreibung 139
3.4.2 Rechnerischer Beweis der Wellenausbreitung auf einer verlustlosen Leitung 140
3.4.3 Ausbreitung bei Sinuserregung 141
3.4.4 Vorgänge an einer Stoßstelle des Wellenwiderstandes 143
3.4.5 Gleichspannungsschaltvorgänge bei Stoßstellen an beiden Leitungsenden 144

3.5 TEM-Leitung mit Sinuserregung 147
3.5.1 Einführung 147
3.5.2 Vorüberlegungen 147
3.5.2.1 Leitung als Vierpol 147
3.5.2.2 Eingangswiderstand 148
3.5.2.3 Leitungsgleichungen für verlustfreie Leitungen 148
3.5.3 Transformationseigenschaften verlustfreier Leitungen bei sinusförmiger Erregung 149
3.5.3.1 Einführung 149
3.5.3.2 Eingangswiderstand der verlustfreien Leitung 149
3.5.3.3 Reflexionsfaktor und Strom-/Spannungsverteilung 150
3.5.3.4 Reflexionsfaktorkarte und Smith-Diagramm 153
3.5.3.5 Messleitung 155
3.5.4 Übertragung auf verlustbehafteten Leitungen 155
3.5.4.1 Einführung 155
3.5.4.2 Kenngrößen der Leitung bei verschiedener Frequenz 156
3.5.4.3 Leitungen der Übertragungstechnik 158
3.5.4.4 Supraleitende Koaxialkabel 158

3.6 Gekoppelte Leitungen 159
3.6.1 Kopplungen zwischen Nachrichtenleitungen 159
3.6.1.1 Nebensprechen 159
3.6.1.2 Richtkoppler 161
3.6.2 Beeinflussung von Nachrichtenleitungen durch energiereiche Systeme 161
3.6.2.1 Verursacher der Störungen und Gegenmaßnahmen 161
3.6.2.2 Ersatzschaltbild einer induktiv beeinflussten Fernmeldeleitung 163

3.7 Leitungen, die nicht vom TEM-Typ sind 164
3.7.1 Einführung 164
3.7.2 Hohlleiter 165
3.7.3 Lichtwellenleiter 166
3.7.4 Streifenleiter 168

3.8 Ausbreitung im freien Raum 169
3.8.1 Einführung 169
3.8.2 Strahlung 169
3.8.3 Funkfeld mit ungestörter Ausbreitung 171
3.8.4 Einflüsse auf die Ausbreitung in verschiedenen Wellenbereichen 172
3.8.5 Funktion der Antenne 173
3.8.5.1 Nahfeld 173
3.8.5.2 Doppelkegelleitung 174
3.8.5.3 Hertz'scher Dipol 175
3.8.6 Glossar: Antennenbegriffe 176

3.9 Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) 177
3.9.1 Einführung 177
3.9.2 Einige Begriffsbestimmungen 178
3.9.3 Beispiele für EMV-Probleme 179
3.9.4 Hinweise für die Weiterarbeit 180


4 Nachrichtenverarbeitung 181

4.1 Einführung 181
4.1.1 Bedeutung nachrichtenverarbeitender Systeme 181
4.1.2 Beispiel zur Nachrichtenverarbeitung: Taschenrechner 183
4.1.2.1 Bedienungselemente des Taschenrechners 183
4.1.2.2 Anforderungen an einen Taschenrechner 184
4.1.2.3 Blockschaltbild des Taschenrechners 185
4.1.2.4 Ablauf einer Multiplikation 185
4.1.2.5 Weitere Verarbeitungsabläufe 186
4.1.2.6 Erkenntnisse aus dem Beispiel 187
4.1.3 Entwicklungslinien 187
4.1.4 Überblick 187

4.2 Codierung 187
4.2.1 Einführung 187
4.2.2 Beispiele technisch wichtiger Codes 188
4.2.2.1 Dualcode 188
4.2.2.2 Gray-Code 189
4.2.2.3 Fehlersicherung durch Paritätsbit 189
4.2.2.4 Codes mit konstantem Gewicht ("w-aus-n"-Codes) 191
4.2.2.5 Codes zur Darstellung von Dezimalziffern (BCD-Codes) 191
4.2.2.6 Alphanumerische Codes 192
4.2.3 Analog/Digital- und Digital/Analog-Umsetzer 192

4.3 Digitaltechnik 195
4.3.1 Algebra der Logik 195
4.3.1.1 Grundoperationen 195
4.3.1.2 Rechenregeln 196
4.3.1.3 Funktionen zweier Veränderlicher 196
4.3.1.4 Funktionen von drei und mehr Veränderlichen 198
4.3.2 Schaltnetze 199
4.3.2.1 Allgemeines 199
4.3.2.2 Disjunktive und konjunktive Normalform 200
4.3.2.3 Vereinfachung von Schaltfunktionen 201
4.3.2.4 Schaltnetze mit mehreren Ausgängen 204
4.3.2.5 Programmierbare Logikbausteine 205
4.3.3 Schaltkreistechnologien 207
4.3.3.1 Diodenschaltkreise 208
4.3.3.2 TTL-(Transistor-Transistor-Logik-)Schaltkreise 208
4.3.3.3 CMOS-Schaltkreise 210
4.3.3.4 Kenndaten der Schaltkreisfamilien 211
4.3.3.5 Logische - reale Schaltung 212
4.3.4 Kippschaltungen und Flipflops 213
4.3.4.1 Einspeicher-RS-Kippglied 213
4.3.4.2 Mehrspeicher-RS-Kippglieder 216
4.3.4.3 Flipflop-Typen 217
4.3.5 Schaltwerke 219
4.3.5.1 Grundbegriffe der Automatentheorie 219
4.3.5.2 Mealy-Automat 220
4.3.5.3 Moore-Automat 222
4.3.5.4 Schaltwerk-Synthese 222
4.3.6 Zähler 225
4.3.6.1 Synchrone Zähler 225
4.3.6.2 Asynchrone Zähler 227
4.3.7 Registerblock 228
4.3.8 Prüfen und Testen digitaler Schaltungen 229

4.4 Elemente eines Rechners 232
4.4.1 Hardware-Baugruppen 232
4.4.2 Informationsdarstellung 234
4.4.2.1 Daten 235
4.4.2.2 Befehle 237

4.5 Prozessor 240
4.5.1 Arithmetische und logische Verknüpfungen 240
4.5.1.1 Addition und Addierwerk 240
4.5.1.2 Rechenwerk für Addition und Subtraktion 243
4.5.1.3 Logische Verknüpfungseinheit 245
4.5.1.4 Arithmetisch-logische Verknüpfungseinheit 245
4.5.1.5 Schiebeoperationen 246
4.5.1.6 Vergleichsoperationen 247
4.5.2 Zusammenschalten von Registerblock und ALU 247
4.5.3 Rechenwerke 248
4.5.3.1 Statusregister 248
4.5.3.2 Multiplikation 249
4.5.3.3 Division 251
4.5.3.4 Weitere Operationen des Rechenwerks 252
4.5.3.5 Gleitpunkt-Rechenwerk 252
4.5.4 Leitwerk 253
4.5.4.1 CISC (Complex Instruction Set Computer) 254
4.5.4.2 RISC (Reduced Instruction Set Computer) 254
4.5.4.3 Der Ablauf von Befehlen 255
4.5.4.4 Mikroprogramm-Steuerung 256
4.5.4.5 Befehlsablauf mit Mikroprogramm-Steuerung 258
4.5.4.6 Adressierung 260
4.5.4.7 Fliessbandverarbeitung 261
4.5.5 Verbindungsnetz 263
4.5.5.1 Allgemeines 263
4.5.5.2 Bus-Systeme 263
4.5.6 Unterbrechung, Unterbrechungswerk 266
4.5.6.1 Anwendungen 266
4.5.6.2 Unterbrechung 267
4.5.6.3 Unterbrechungswerk 267
4.5.7 Weiterentwicklungen 268
4.5.7.1 Methoden 268
4.5.7.2 Beispiele 270
4.5.7.3 Klassifizierung 271

4.6 Speicher 273
4.6.1 Einleitung 273
4.6.2 Selektion 274
4.6.3 Schreib-Lese-Speicher 276
4.6.3.1 Speicherelement 277
4.6.3.2 Speicherbaustein 277
4.6.3.3 Aufbau des Speichers 278
4.6.4 Festwertspeicher 278
4.6.5 Sonderformen 279

4.7 Programmierung 281
4.7.1 Sprachebenen 281
4.7.1.1 Maschinensprache 281
4.7.1.2 Assemblersprache 282
4.7.1.3 Problemorientierte Sprachen 282
4.7.1.4 Maschinenunabhängige Zwischensprachen 284
4.7.2 Programmiermethoden 285
4.7.2.1 Strukturierte Programmierung 285
4.7.2.2 Modulare Programmierung 287
4.7.2.3 Objektorientierte Programmierung 287
4.7.3 Datenstrukturen 288
4.7.3.1 Statische Strukturen 288
4.7.3.2 Dynamische Strukturen 289
4.7.3.3 Implementierungen 289
4.7.4 Softwaretechnik 291

4.8 Betrieb von Rechnern 293
4.8.1 Betriebssysteme 293
4.8.2 Betriebsarten 294
4.8.3 Aufgaben eines Betriebssystems 296
4.8.3.1 Betriebsmittelverwaltung 296
4.8.3.2 Speicherverwaltung 296
4.8.3.3 Prozessorvergabe 299
4.8.3.4 Ein-/Ausgabe 299
4.8.3.5 Dateisystem 300
4.8.3.6 Schutz, Schutzkonzepte, Störer 300
4.8.3.7 Bedienerschnittstelle 302
4.8.3.8 Beispiel für Weiterentwicklung 303
4.8.4 Systemprogramme 303
4.8.4.1 Editor 303
4.8.4.2 Übersetzer 304
4.8.4.3 Binder und Lader 307
4.8.4.4 Interpreter 307
4.8.4.5 Debugger 308
4.8.4.6 Browser 308
4.8.5 Datenbanken 308

4.9 Echtzeitverarbeitung 310
4.9.1 Echtzeitverarbeitungssystem 310
4.9.1.1 Beispiele 310
4.9.1.2 Sicherheitskritische Anwendungen 311
4.9.2 Rechner in Echtzeitverarbeitungssystemen 311
4.9.2.1 Architektur 311
4.9.2.2 Bussysteme 312
4.9.2.3 Multitasking 312
4.9.2.4 Echtzeit-Betriebssysteme 313
4.9.2.5 Prozessperipherie 313
4.9.3 Einchip-Mikrocontroller 314

4.10 Anwendungen 315
4.10.1 Grafische Datenverarbeitung 315
4.10.2 Künstliche Intelligenz 315
4.10.3 Multimedia 315
4.10.4 Virtuelle Realität 316

4.11 Eigenschaften nachrichtenverarbeitender Systeme 317
4.11.1 Leistung 317
4.11.2 Sicherheit 318
4.11.3 Zuverlässigkeit 319

4.12 Flexible Vernetzung 319


5 Nachrichtenübertragung 321

5.1 Einführung 321

5.2 Modulation 321
5.2.1 Einführung 321
5.2.1.1 Grundbegriffe der Modulation 321
5.2.1.2 Einführendes Beispiel: lineare Modulation 321
5.2.2 Übersicht über die Modulationsverfahren 325
5.2.3 Amplitudenmodulation (AM) 325
5.2.4 Einseitenband-Verfahren 329
5.2.4.1 Einseitenbandmodulation ohne Träger 329
5.2.4.2 Restseitenbandmodulation 331
5.2.5 Winkelmodulation 331
5.2.5.1 Grundlagen der Frequenz- und Phasenmodulation 331
5.2.5.2 Schaltungsbeispiele zur Winkelmodulation 334
5.2.6 Modulation eines Sinusträgers durch digitale modulierende Signale (ASK, FSK, PSK) 338
5.2.6.1 Grundlagen der PSK-Verfahren 338
5.2.6.2 Realisierung von PSK-Modems 339
5.2.7 Wertkontinuierliche Pulsmodulationsverfahren 342
5.2.7.1 Übersicht 342
5.2.7.2 Pulsamplitudenmodulation (PAM) 342
5.2.8 Wertdiskrete Pulsmodulationsverfahren 342
5.2.8.1 Pulscodemodulation (PCM) 342
5.2.8.2 DPCM, Deltamodulation und verwandte Verfahren 343
5.2.8.3 Vergleich der verschiedenen Verfahren 345

5.3 Übertragungsstrecke 345
5.3.1 Einführung 345
5.3.1.1 Was ist "gute Übertragungsqualität"? 345
5.3.1.2 Allgemeine Definitionen zur Nachrichtenübertragung 346
5.3.2 Richtungstrennung 348
5.3.2.1 Aufgaben und Lösungswege 348
5.3.2.2 Echos und deren Bekämpfung 349
5.3.3 Analoge Übertragung 351
5.3.3.1 Übertragungsstrecken mit Verstärkern 351
5.3.3.2 Einfluss von Verzerrungen und Störungen 352
5.3.3.3 Störabstandsgewinn durch Modulation 353
5.3.4 Digitale Übertragung 355
5.3.4.1 Digitale Übertragungsstrecke 355
5.3.4.2 Spektrum des Digitalsignals und benötigte Kanalbandbreite 356
5.3.4.3 Störeinflüsse 357
5.3.4.4 Empfang und Regenerierung 358
5.3.4.5 Jitterprobleme 359
5.3.4.6 Adaptive Systeme 360
5.3.5 Verzerrungen durch Mehrwegeausbreitung 360

5.4 Nachrichten- und Signalaufbereitung 361
5.4.1 Einführung 361
5.4.2 Quellencodierung 363
5.4.3 Kanalcodierung 365
5.4.3.1 Einführung 365
5.4.3.2 Grundideen der Kanalcodierung anhand einfacher Beispiele 366
5.4.3.3 Moderne Kanalcodierungsverfahren 368
5.4.4 Kryptologie 369

5.5 Multiplexbildung 369
5.5.1 Einführung 369
5.5.2 Trägerfrequenztechnik (TF-Technik) 369
5.5.3 PCM-Grundsystem 370
5.5.4 Plesiochrone digitale Hierarchie (PDH) 371
5.5.5 Synchrone digitale Hierarchie (SDH) 373
5.5.6 Asynchronous Transfer Mode (ATM) 374
5.5.6.1 Grundprinzip 374
5.5.6.2 ATM als Grundlage des B-ISDN 375
5.5.6.3 ATM-Vermittlung 376

5.6 Übertragung auf Kupferleitungen 377
5.6.1 Einführung 377
5.6.2 PCM-Übertragungsstrecke 377
5.6.3 Power Line Carrier (PLC) 377
5.6.4 ADSL und HDSL 378

5.7 Übertragung auf Funkwegen 378
5.7.1 Einführung 378
5.7.2 Richtfunk 378
5.7.2.1 Einfluss der Ausbreitungsbedingungen auf die Systemkonzeption 378
5.7.2.2 Richtfunksysteme 381
5.7.3 Scattersysteme 382
5.7.4 Nachrichtensatelliten 382
5.7.4.1 Grundlagen 382
5.7.4.2 Entwicklungstendenzen 385

5.8 Optische Nachrichtenübertragung 385
5.8.1 Einführung 385
5.8.2 Von der elektrischen zur optoelektrischen Übertragung 385
5.8.3 Optische Freiraumübertragung 389
5.8.4 Bausteine der Lichtwellenleiterübertragung 389
5.8.4.1 Einführung 389
5.8.4.2 Fasereigenschaften 389
5.8.4.3 Sender 391
5.8.4.4 Empfänger (optoelektrische Wandler) 394
5.8.4.5 Verbindungstechniken 397
5.8.4.6 Einige spezielle Komponenten 399
5.8.5 Lichtwellenleiter-Übertragungssysteme 400
5.8.5.1 Einführung 400
5.8.5.2 Systemeigenschaften 401
5.8.5.3 Messtechnik 403
5.8.5.4 Optische Multiplexbildung und Richtungstrennung 406
5.8.5.5 Solitonen 406
5.8.6 Kohärente Systeme 407
5.8.6.1 Einführung 407
5.8.6.2 Begriffsbestimmungen anhand ,,elektrischer" Übertragungsverfahren 407
5.8.6.3 Probleme und Lösungswege bei kohärenten optischen Übertragungsverfahren 409
5.8.6.4 Systembeispiele 411
5.8.7 Optische Verstärker 411
5.8.7.1 Einführung 411
5.8.7.2 Halbleiterverstärker 412
5.8.7.3 Faserverstärker 413
5.8.7.4 Vergleich: Halbleiter- und Faserverstärker 414
5.8.8 Optoelektronische Integration (OEIC) 415
5.8.8.1 Ein einführendes Beispiel 415
5.8.8.2 Motivationen für OEIC 415


6 Nachrichtenvermittlung 417

6.1 Einführung 417

6.2 Entwicklung der Durchschaltevermittlung 417
6.2.1 Direktwahlsysteme im Ortsnetz 417
6.2.2 Klassische Ortsvermittlungssysteme mit indirekter Steuerung 420
6.2.3 Klassisches Landesfernwahlnetz 420
6.2.4 Zeichengabe 422
6.2.5 Rechnergesteuerte digitale Vermittlung 424

6.3 Nachrichtenverkehrstheorie 425
6.3.1 Einführung 425
6.3.2 Eigenschaften des Fernsprechverkehrs 426
6.3.3 Verlustsysteme 428
6.3.3.1 Charakteristische Verkehrsgrößen 428
6.3.3.2 Herleitung der Erlang'schen Verlustformel 429
6.6.3.3 BerechnungvonVerlustsystemen 431
6.3.4 Wartesysteme 434
6.3.4.1 Beschreibung und charakteristische Größen 434
6.3.4.2 Komplexere Wartesysteme 437
6.3.5 Simulation von Nachrichtensystemen 438

6.4 Einführung in die Paketvermittlung 438
6.4.1 Vermittlungsprinzipien für Rechnerkommunikation 438
6.4.2 Kommunikationsbeziehungen 439

6.5 Das ISO-Referenzmodell 440
6.5.1 Grundgedanken 440
6.5.2 7-Schichten-Modell 442

6.6 Verteilte Systeme 443
6.6.1 Einführung 443
6.6.2 Vielfachzugriff 443
6.6.2.1 Verteilte Vermittlung beim Satelliten-Vielfachzugriff 443
6.6.2.2 Beispiel CDMA: SSMA-System 445
6.6.3 Lokale Netze 445
6.6.3.1 Zugriffsverfahren 445
6.6.3.2 FDDI 448
6.6.3.3 DQDB 450

6.7 ISDN 451
6.7.1 Einführung 451
6.7.2 ISDN-Basisanschluss 451
6.7.3 Zeichengabe 453

6.8 Internet 453
6.8.1 Einführung 453
6.8.2 Zugang zum Internet 455
6.8.3 Internet-Dienste 455
6.8.4 World Wide Web (WWW) 455
6.8.5 Entwicklungstendenzen 456

6.9 Netzmanagement 457
6.9.1 Einführung 457
6.9.2 Einführung in die ASN.1 - Kommunikationsplattform 457
6.9.3 Netzstruktur 458
6.9.4 Entwicklungstendenzen 458


7 Teilnehmeranschluss 459

7.1 Einführung 459

7.2 Klassischer Fernsprechanschluss 459
7.2.1 Leitungen im Teilnehmeranschlussbereich 459
7.2.2 Datenübertragung im Sprachkanal 460
7.2.3 Möglichkeiten zur Mehrfachnutzung 460
7.2.4 Alternativen zur klassischen Fernsprechleitung 462

7.3 ISDN (Integrated Services Digital Network) 462

7.4 Mobilkommunikation 463
7.4.1 Einführung 463
7.4.2 Probleme und Lösungswege 463
7.4.2.1 Zellulare Strukturen 463
7.4.2.2 Basisstationen: terrestrisch oder Satellit? 464
7.4.2.3 Mehrwegeausbreitung 465
7.4.2.4 Modulation und Codierung 465
7.4.2.5 Multiplexbildung und Vielfachzugriff 466
7.4.2.6 Weitere Probleme und Lösungswege 467
7.4.3 Mobilfunkstandard GSM 467
7.4.3.1 Einführung 467
7.4.3.2 Kanäle für Zeichengabe und Steuerung 468
7.4.3.3 Verbindungsaufbau 468
7.4.3.4 Betrieb der Mobilstation 470

7.5 Persönliche Kommunikation 471

7.6 Universalnetz für Kommunikation, Ortung und Navigation 472
7.6.1 Neue Ära im Anschlussnetz 472
7.6.2 Neue Technologien revolutionieren den Teilnehmeranschluss 472
7.6.2.1 Ausgangssituation 472
7.6.2.2 Line Radio Converter (LRC) 472
7.6.2.3 Flexible Anschlussleitung (FAL) 474
7.6.3 Ein neuartiges Anschlussnetz 474
7.6.4 Kurzfristiger Nutzen der flexiblen Anschlussleitung (FAL) 474
7.6.4.1 Mobilnetzbetreiber 474
7.6.4.2 Straßenverkehr 475
7.6.4.3 Telekommunikation 475
7.6.4.4 Öffentliche Dienste 475
7.6.4.5 Private Dienstleistungen 475
7.6.4.6 Multi-User-Service 475
7.6.5 Universelles Anschlussnetz 476
7.6.5.1 Einführung 476
7.6.5.2 Frequenzzuteilung 476
7.6.5.3 Vermittlungstechnik 477
7.6.5.4 Erstzugriff 478
7.6.5.5 Laufende Ortung 478
7.6.6 Vorteile des Universalnetzes 479
7.6.7 Zukünftiger Endzustand des Universalnetzes 479


8 Ortung und Navigation 481

8.1 Einführung 481

8.2 Radar 482

8.3 Global Positioning System (GPS) 483
8.3.1 Aufgaben und Lösungswege 483
8.3.2 Wesentliche Systemeigenschaften 484
8.3.3 Ergänzungen und Anwendungen 485
8.3.3.1 Differenzial-GPS 485
8.3.3.2 Pseudolit 485
8.3.3.3 Integritätsprüfung 485
8.3.3.4 Synchronisation weltweiter Nachrichtennetze 486


9 Nachrichtentechnik im Menschen 487

9.1 Einführung 487

9.2 Nervenzelle 487

9.3 Vermutungen zur Arbeitsweise des Gehirns 491


Literatur 493


Sachwortverzeichnis 519