Grundlagen Datenübertragung

[questo1997]

Guten Abend,

seit kurzem interessiere ich mich genauer dafür, wie eigentlich heutzutage Informationen über ein Kupferkabel übertragen werden. Konkret geht es um DSL. Die Telefondose ist mit zwei dünnen Kupferkabeln verbunden. Wofür sind die da? Würde nicht nur ein Kabel reichen?
Und wie überträgt man nun digitale Daten über so ein Kupferkabel? Ich habe da etwas von Frequenzspektrum gehört. Die Geräte einigen sich darauf, über welche Frequenzen kommuniziert wird. Und dann? Was genau fließt denn nun für ein Strom im Kabel zwischen meinem Router und der Telefondose? Es kann doch durch so ein Kabel nicht gleichzeitig mehrere Frequenzen "geschickt" werden. Das muss doch immer stets hintereinander in einer gewissen Zeiteinheit.

Wie man merkt, bin absoluter Anfänger in diesem Thema. Gibt es eine gescheite Internetseite, die dieses Thema von Grund auf (mit an die Hand nehmen) erklärt? Bei meinen Google-Suchen bin ich bisher zu blöd zum suchen gewesen oder es gibt wirklich keine Seite, die das sehr gut und für Anfänger verständlich erklärt.

Ich hoffe, jemand von euch kann mir bei diesem interessanten Thema weiterhelfen.

Grüße,
Michael

 

[AI-Nadja]

Wie die Übertragung über (auch Kupfer) Glasfaser funktioniert, kannst du bspw. hier nachlesen:
https://www.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Lichtwellenleiter

Ergänzend dazu: https://www.cosmos-indirekt.de/Physik-Schule/Glasfaser

Dadurch solltest du einen guten Einblick in die Übertragungstechnik gewinnen und deine Suche nach mehr Details mit den korrekten Termini erweitern können.

 

[sNo0k]

Es kann doch durch so ein Kabel nicht gleichzeitig mehrere Frequenzen "geschickt" werden.

Doch. Genau das passiert zB beim Schall ja auch, du hörst nicht immer nur einen Ton, sondern die Frequenzen überlagern sich. https://de.wikipedia.org/wiki/Schall#Einteilung_nach_der_Wellenform

 

[K3ks]

Vlt. ist hier ja was für dich bei.

https://de.wikipedia.org/wiki/Telekommunikations-Anschluss-Einheit
https://de.wikipedia.org/wiki/Anschlussdose_(Telefon)

https://de.wikipedia.org/wiki/Carrier_Sense_Multiple_Access/Collision_Detection
https://de.wikipedia.org/wiki/OSI-Modell#Schicht_1_–_Bitübertragungsschicht_(Physical_Layer)
https://de.wikipedia.org/wiki/Ethernet
https://de.wikipedia.org/wiki/Glasfasernetz
https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtwellenleiter

https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier-sense_multiple_access_with_collision_detection
https://en.wikipedia.org/wiki/OSI_model
https://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet
https://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet_over_twisted_pair
https://en.wikipedia.org/wiki/Fiber-optic_communication

https://www.elektronik-kompendium.de/sites/kom/0302271.htm
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/0310201.htm
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/net/1403201.htm

 

[questo1997]

Erstmal vielen Dank, das ist eine Menge zu lesen.

Allerdings habe ich jetzt eine Sache erst mal grundsätzlich verstehen müssen. So ein Kupferkabel kann gleich mehrere Ströme gleichzeitig übertragen? Also könnte ich ein und das selbe Kupferkabel nehmen, da einen Wechselstrom von 12 V und 50 Hz sowie zusätzlich und vor allem gleichzeitig auch noch einen Gleichstrom von 24 V drauf geben?

Wie das physikalisch funktioniert, will mir gerade nicht so in den Kopf. Ich stelle mir jetzt die Atome im Kupferkabel vor, die doch vorne alle (?) gleichzeitig durch den Wechselstrom angestoßen werden und dann auch noch den Gleichstrom "aufnehmen" müssen? Wie geht das denn? Oder ist ein Teil der Atome für das Weiterleiten des Wechselstroms und ein anderer Teil für das Weiterleiten des Gleichstroms "zuständig"? Gibt es hier Grenzen?

 

[Archon2k5]

Guten Abend,

seit kurzem interessiere ich mich genauer dafür, wie eigentlich heutzutage Informationen über ein Kupferkabel übertragen werden. Konkret geht es um DSL. Die Telefondose ist mit zwei dünnen Kupferkabeln verbunden. Wofür sind die da? Würde nicht nur ein Kabel reichen?
Und wie überträgt man nun digitale Daten über so ein Kupferkabel? Ich habe da etwas von Frequenzspektrum gehört. Die Geräte einigen sich darauf, über welche Frequenzen kommuniziert wird. Und dann? Was genau fließt denn nun für ein Strom im Kabel zwischen meinem Router und der Telefondose? Es kann doch durch so ein Kabel nicht gleichzeitig mehrere Frequenzen "geschickt" werden. Das muss doch immer stets hintereinander in einer gewissen Zeiteinheit.

Wie man merkt, bin absoluter Anfänger in diesem Thema. Gibt es eine gescheite Internetseite, die dieses Thema von Grund auf (mit an die Hand nehmen) erklärt? Bei meinen Google-Suchen bin ich bisher zu blöd zum suchen gewesen oder es gibt wirklich keine Seite, die das sehr gut und für Anfänger verständlich erklärt.

Ich hoffe, jemand von euch kann mir bei diesem interessanten Thema weiterhelfen.

Grüße,
Michael

Du solltest erst mal die Grundlagen der Elektrotechnik studieren, um überhaupt mal in die Materie einsteigen zu können.
So mit ein paar einfachen Worten ist das nicht erklärbar...

 

[sNo0k]

Bevor es an die (Grundlagen der) Elektrotechnik geht, sollten die physikalischen Grundlagen bekannt sein.

 

[questo1997]

Ja, da bestehen einige Lücken bei mir. Ich ärgere mich so sehr, dass ich jetzt keinen Physiklehrer mehr auf die Schnelle fragen kann. Ich weiß gar nicht, wo ich bei den Grundlagen anfangen soll. 😉

Die eine Frage, warum es zwei Aderpaare gibt, konnte ich mir selbst beantworten. Irgendwie schäme ich mich gerade für eben diese Frage. Das sind wirklich Physik-Grundlagen ...

 

[ropf]

Also könnte ich ein und das selbe Kupferkabel nehmen, da einen Wechselstrom von 12 V und 50 Hz sowie zusätzlich und vor allem gleichzeitig auch noch einen Gleichstrom von 24 V drauf geben?

Nein - durch das Kabel fliesst immer nur EIN Strom, der allerdings zeitlichen Schwankungen unterliegen kann.

Diesen Strom kannst du beschreiben durch eine Gleichstromkomponente, und mehrere Wechselstromkomponenten, die sich in ihrer Frequenz unterscheiden.

Umgekehrt kannst du Gleich- und (mehrere) Wechselstom-Komponenten seperat erzeugen, und gemeinsam auf das Kabel geben. Um Informationen zu übertragen, prägt man den Wechselstromkomponenten noch kleine Änderungungen in Amplitude, Frequenz und/oder Phase auf (Modulation) - die am anderen Ende ausgewertet werden können (Demodulation).

Aber die anderen haben recht - ohne wengistens ein paar Grundlagen der Elektrotechnik wird das mit einem tieferen Verständnis nichts.

 

[rezzler]

Die Telefondose ist mit zwei dünnen Kupferkabeln verbunden. Wofür sind die da?

Datenübertragung

Würde nicht nur ein Kabel reichen?

Eine Ader reicht in der Tat auch, allerdings bricht dann die Reichweite von DSL enorm ein.

Was genau fließt denn nun für ein Strom im Kabel zwischen meinem Router und der Telefondose?

Gar keiner.

Es kann doch durch so ein Kabel nicht gleichzeitig mehrere Frequenzen "geschickt" werden.

Doch, das geht auch gleichzeitig. Genauso wie bei Kabel-Internet, Glasfaser oder auch durch die Luft.

Also könnte ich ein und das selbe Kupferkabel nehmen, da einen Wechselstrom von 12 V und 50 Hz sowie zusätzlich und vor allem gleichzeitig auch noch einen Gleichstrom von 24 V drauf geben?

Das könnte sogar funktionieren. Die Kabel-TV-Netze mit ihren Koax-Kabeln haben nutzen ja auch eine Fernspeisung.

Ergänzung (1. September 2024)

Die eine Frage, warum es zwei Aderpaare gibt, konnte ich mir selbst beantworten.

2 Adernpaare/Doppeladern = 4 Einzeladern. Für einen DSL-Anschluss reicht eine Doppelader.

 

[sNo0k]

Zum Thema Strom-und Datenübertragung reiche ich an den TE auch mal das Stichwort Powerline, um sich damit zu beschäftigen

 

[norKoeri]

wie eigentlich heutzutage Informationen über ein Kupferkabel übertragen werden

Aus reiner Neugierde: Kam die Neugierde einfach so oder gibt es einen konkreten Grund bzw. Gründe? Bzw. erhoffst Du Dir mit dem Wissen irgendwas dann anfangen zu können?

Vielleicht hilft Dir auch der Ansatz aus einer anderen Denkrichtung, also

• Du nimmst Dir ein gängiges Verfahren wie G.fast und versuchst das (im Kontrast) zu anderen Verfahren zu verstehen, z. B. ADSL oder G.hn. Oder
• Du schaust Dir den Markt an, also welche Verfahren sich um Dich herum durchgesetzt haben. So ist die Telekom Deutschland dermaßen wild auf Vectoring, dass sie VDSL2 und (wenn möglich) sogar ADSL dadurch ersetzen, sträubt sich aber noch gegen G.fast. Das führt sogar zu Grotesken, dass Kunden (oft um Bahnanlagen herum) ihr VDSL2 weggenommen und auf einmal nur noch ADSL bekommen, weil Vectroing bei Ihnen technisch nicht möglich ist.

 

[rezzler]

Du schaust Dir den Markt an, also welche Verfahren sich um Dich herum durchgesetzt haben. So ist die Telekom Deutschland dermaßen wild auf Vectoring, dass sie VDSL2 (...) ersetzen, sträubt sich aber noch gegen G.fast.

Gibt/gab ja auch Gründe dafür.

Das führt sogar zu Grotesken, dass Kunden (oft um Bahnanlagen herum) ihr VDSL2 weggenommen und auf einmal nur noch ADSL bekommen, weil Vectroing bei Ihnen technisch nicht möglich ist.

Hast du hier nähere Infos? Weil wenn VDSL2 möglich ist kann man (nach Tausch der Linecard) auch Vectoring nutzen. Diese Umstellung sollte aber bei der Telekom schon seit Ewigkeiten durch sein.

 

[wuselsurfer]

Es kann doch durch so ein Kabel nicht gleichzeitig mehrere Frequenzen "geschickt" werden.

Doch, das geht.
Man sieht das ganz deutlich im DSL-Ferquenzspektrum, daß da mehrere Frequenzen gleichzeitig gesendet werden:

.

Das ist das Frequenzspektrum eines Routers für DSL.
Man sieht ganz deutlich die übertragenen Frequenzen (steht unten dran).

Auch Gleichspannung kann man gleichzeitig übertragen.

Beim reinen Luft-TV gehen die Frequenzen von 48,25 MHz (Kanal 2) bis 854MHz (Kanal 68).

Die TV-Kabel werden meist genau so betrieben.

Beim Sat-TV wird die Sendefrequenz des Satteliten (10 ... 12 GHz) in eine Zwischenfrequenz von 950–2150 MHz umgesetzt im Empfänger der Antenne (LNB) und legt die dann auf das Antennenkabel zum TV.
Auch da wird eine Gleichspannung mit übertragen um den Empfangsverstärker (LNA) und -umsetzer (LNB) zu betreiben mit Transistoren (aktiv) und anderem elektrischen Bauteilen (passiv).

Die Gleichspannung wird auch zum Umschalten der Polarisationsebene genutzt.
Unter 15V werden die vertikal polarisierten Signale zum TV geleitet, darüber die Horizontal polarisierten.

Das muss doch immer stets hintereinander in einer gewissen Zeiteinheit.

Nein, das ist echter Parallelbetrieb wie bei den alten IDE-Kabeln.

.
Jeder Draht steht für einen Frequenzbereich (Kanal).

Gibt es eine gescheite Internetseite, die dieses Thema von Grund auf (mit an die Hand nehmen) erklärt?

Das erklärt den Sat-Empfang seht gut:
https://de.wikipedia.org/wiki/Rauscharmer_Signalumsetzer

So muß man das sich auch auf dem DSL-Kabel vorstellen nur mit niedrigeren Frequenzen.

Zwei Drähte werden verwendet, damit man das Differenzsignalverfahren anwenden kann.
Auf den einen Draht kommt die Hälfte vom Signal mit positivem Vorzeichen, auf den anderen die andere Hälfte mit negativem Vorzeichen.
Nimmt man nun das Gesamtsignal ab, so wirken sich Störungen einmal negativ und einmal positiv aus und kompensieren sich beim Zusammenfügen.

 

[norKoeri]

Gibt/gab ja auch Gründe dafür.

Klar, aber was ich meinte, dass genau die Gründe für den Thread-Ersteller interassent(er) sein könnte. Man kann jetzt massenweise Verfahren studieren, wie man Daten auf einer Kupferleitung transportiert – oder man schaut sich an, welche Protokolle verwendet werden oder man schaut sich an, warum manche Protokolle verwendet werden.

Weil wenn VDSL2 möglich ist kann man (nach Tausch der Linecard) auch Vectoring nutzen.

Hier im Gebäude eines Bahnhofs hatten mehrere Kunden DSL50. Mehr gab es nicht, weil Vectoring mit den Bahnanlage(n) nicht kompatibel sei. Das wurde dann abgebaut. Übrig blieb ADSL. Habe Dir eine Direktnachricht mit dem Zeitungsartikel geschickt.

 

[questo1997]

Also das will mir noch nicht ganz so in den Kopf. Ja, dafür fehlt mir wohl das Grundverständnis.

Nehmen wir mal eine Kupferader. Ganz grundlegend ist so ein Signal ja ein Wechselstrom mit geringer Spannung und variabler (hoher) Frequenz. Kann ich nun auf diese Kupferader ein Wechselstrom mit 100 kHz und gleichzeitig ein Wechselstrom mit 200 kHz geben? Auf dem Oszilloskop würde man dann zwei unterschiedliche Sinusschwingungen (vielleicht auch phasenverschoben) ablesen können? Geht sowas physikalisch? Dass mir das nicht in den Kopf will liegt einfach daran, dass ich mir nicht vorstellen kann, wie solche zwei Ströme parallel in einem Kabel fließen können.
Aber wenn man sich mal rein vom Nachdenken her mit Powerline befasst, muss man ja auch zu dem Schluss kommen, dass hier zwei Ströme gleichzeitig auf einer Ader existieren. Einmal 230 V mit 50 Hz und dann irgendein hochfrequenter Wechselstrom.

Beim DSL-Kabel macht man das aber nicht so?

Beim Koaxialkabel ja das selbe. Da kommen die Fernsehsender über verschiedene Frequenzen gleichzeitig über ein Kabel.

Oder ich bin gerade auf der falschen Fährte und diese eigentlichen überlagerten Frequenzen werden im Kabel letzten Endes nur als Summe übertragen und dann am anderen Ende mittels Demodulator wieder herausgerechnet?

 

[AI-Nadja]

Es ist zwar nicht die feine Art, aber du könntest auch ein Studium beginnen und im ersten Monat zurücktreten.
Im ersten Monat wirst du Zugang zu vielen Unterlagen erhalten und bekommst die Gelegenheit, mit Lehrern darüber zu reden. Ob eine Person mehr oder weniger zu der Abbrecherquote hinzukommt, spielt auch keine Rolle.

Du wirst zwar ein paar hundert Euro für den ersten Monat zahlen müssen, allerdings haben die Unterlagen auch einen sehr hohen Wert. Anstatt mehrere Bücher für ~50 € zu kaufen, bekommst du aufbereitete Unterlagen auf Niveau des ersten Semesters.

Das Beste daran: Vielleicht wird es dir so sehr gefallen, dass du das Studium fortsetzt. 😉

 

[wuselsurfer]

Auf dem Oszilloskop würde man dann zwei unterschiedliche Sinusschwingungen (vielleicht auch phasenverschoben) ablesen können? Geht sowas physikalisch?

Da wird man wohl die Summenspannung sehen.
Im Empfänger wird dann wieder durch Filter die Einzelspannung wieder hergestellt.

Dei Gleichspannung sitzt drunter und drückt die Wechselspannung um deren Wert nach oben.
Eine reine Wechselspannung geht durch den Nullpunkt, eine mit Gleichspannung verschobene meist nicht.

Beim Einspeisen werden bei der TV-Kopfanlage bei uns Bereichsverstärker mit 5 oder 10 TV-Kanälen als einzelne Pakte auf das Kabel gelegt.
Alle Bereichsverstärker zusammen ergeben dann die gesamte Übertragungsbreite.

Im Abgleichgerät sieht man dann die einzelnen Kanäle nebeneinander auf dem Bildschirm:

,

https://www.fuba.de/produkte/antenn.../fuba-dam-106-ud-antennen-messempfaenger.html

hier bei einem Sat-Tester.

Beim DSL-Kabel macht man das aber nicht so?

Ich denke doch.

Oder ich bin gerade auf der falschen Fährte und diese eigentlichen überlagerten Frequenzen werden im Kabel letzten Endes nur als Summe übertragen und dann am anderen Ende mittels Demodulator wieder herausgerechnet?

So wird es sein.

 

[sNo0k]

https://physikbuch.schule/simple-superposition.html

 

[rezzler]

dass ich mir nicht vorstellen kann, wie solche zwei Ströme parallel in einem Kabel fließen können.

"Ströme" ist hier vielleicht auch das falsche Wort.

Beim DSL-Kabel macht man das aber nicht so?

Bei der Telefonleitung/CuDA (Kupfer-Doppelader) macht man das recht ähnlich. Als es noch kein VoIP gab liefen Telefonie (analoger Anschluss oder ISDN) und DSL sogar parallel auf der gleichen Doppelader und man hat diese beiden Signale am Anfang und Ende der Leitung mittels passiven Splittern getrennt. Das ging, weil die Frequenzbereiche unterschiedlich waren.