Multiplexing

Basisband und Breitbandübertragung

Bei der bisherigen Diskussion von Modulationsverfahren sind wir implizit von einer Basisbandübertragung ausgegangen, die bei Weitverkehrsverbindungen allerdings kaum genutzt wird. . Man spricht von:

  • Basisbandübertragung wenn die volle Bandbreite eines Kanals zur Übertragung genutzt wird, also z.B. die 20 MHz eines UTP-Kabels der Kategorie 3 für Ethernet.

  • Breitbandübertragung wenn ein Übertragungsmedium in mehre Kanäle aufgeteilt wird, wie z.B. die verschiedenen Frequenzbänder des Fernsehens.

Multiplexing

Die logische Aufteilung eines Kanals in mehre logisch unabhängige Kanäle nennt man Multiplexing.  Es gibt  zwei Verfahren dafür:

  • Das Frequenzmultiplexing (FDM- Frequency-Division-Multiplexing) , bei dem ein Frequenzbereich in mehre Kanäle aufgeteilt wird, wie z.B. das UKW-Band beim Hörfunk und das

  • Zeitmultiplexing (TDM - Time-Division-Multiplexing) bei dem jeder Benutzer reihum für einen bestimmten Zeitabschnitt die volle Bandbreite erhält.

Frequenzmultiplexing wird auch bei der gewohnten analogen Telephonie ( aka POTS ( Plain Old Telephone Service ) verwendet. Dabei werden Kanäle von je 4000 Hz Breite ( 3000 Hz pro Sprachkanal  + 2 Sperrbänder von je 500 Hz) auf verschiedene Frequenzen angehoben und gemischt. Da sich die einzelnen Kanäle jetzt nicht mehr überlappen, können sie problemlos zusammen übertragen werden.

Modulationsverfahren

Frequenzmultiplexing ist allerdings eine analoge Technik, und leidet unter anderem unter mangelnder Trennschärfe. Zeitmultiplexing kann dagegen ausschließlich von digitaler Technik erledigt werden.

Im Gegensatz zur analogen Technik, bei der ein Signal jeden beliebigen Wert annehmen kann ( kontinuierlicher Werteverlauf ), haben wir es hier mit einem diskreten Werteverlauf zu tun.

In der Vermittlungsstelle nimmt ein Gerät namens CoDec (ja, das heißt Codierer/Decodierer) das Analogsignal eines Kanals ab und wandelt es in eine 8-Bit-Zahl um. Um das zu tun tastet er die Amplitude des Signals 8000 mal pro Sekunde (nach Nyquist reicht das ja aus) ab, und ordnet jedem Amplitudenwert eine Zahl aus einem Bereich von 0 - 255 zu. Dieses Verfahren nennt man Pulscodemodulation (PCM) und es bildet die Grundlage der modernen Telephonie.

Im Anschluss werden die so ermittelten Werte der verschiedenen Kanäle auf dem umgekehrten Wert wieder kodiert und reihum in die Backboneleitung eingespeist, die natürlich eine wesentlich höhere Bandbreite hat, als unsere Ortszuleitungen.