Lösungen Kommunikationstechnik (Juni 2017)

Unser Aufgabenautor Pascal Canova bietet sein neues Praxishandbuch Starkstrominstallationen an. Gerne weisen wir an dieser Stelle darauf hin:

Aufgabe 1

  • Hörschall: Wir Menschen sind nur bedingt in der Lage, unterschiedliche Schallwellen wahrzunehmen. Sie liegen ungefähr zwischen 20 Hz und 16 kHz, wobei die Wahrnehmung von hohen Frequenzen i.d.R. mit zunehmendem Alter abnimmt.
  • Infraschall: Frequenzen unter etwa 20 Hz können wir nicht mehr hören. Sie liegen unterhalb der menschlichen Hörschwelle.
  • Ultraschall: Frequenzen über etwa 16 kHz können wir ebenfalls nicht mehr hören. Sie liegen über der menschlichen Hörschwelle, können aber bei intensiver Einwirkung unser Nervensystem beeinflussen.

Aufgabe 2

Inband - Signalisierung

Die Signalisierungsinformationen werden gemeinsam mit den Nutzinformationen über denselben Kanal übertragen. Dabei nutzen die übertragenen Informationen die gleichen Eigenschaften der verwendeten Übertragungsmedien. Bei der analogenTelefonie lässt sich dies bei der Nummerwahl (MFV =  Mehrfrequenzwahlverfahren) beobachten. Pro gewählte Ziffer werden jeweils zwei unterschiedliche Frequenzen übertragen, die innerhalbdes Sprachbandes liegen und repräsentativ für die betätigte Ziffer sind.

Outband - Signalisierung

Für die Signalisierungsinformationen steht ein gesonderter Kanal zur Verfügung. Durch die Trennung der Nutz- und Signalisierungsinformationenauf verschiedenen Kanälen sind die Übermittlungskapazitäten nicht zwingend gleich. Zudem kann es sein, dass der eine Signalisierungskanal für mehrere Nutzkanäle benötigt wird. Die Outband-Signalisierung wird für einen Grossteil der heutigen Kommunikation über lange Distanzen eingesetzt.

Aufgabe 3

  • Simplexbetrieb
    Das zu übertragende Signal wird vom Endgerät des einen Teilnehmers (z.B. A) via Übertragungssystem zum Endgerät des anderen Teilnehmers (z.B. B) übertragen. Die Übertragung kann nur in eine Richtung erfolgen und wird deshalb auch«unidirektionaler Betrieb» genannt. Typisches Beispiel für die Nutzung dieser Betriebsart ist die Radiotechnik.
  • Halbduplexbetrieb
    Das zu übertragende Signal wird vom Endgerät des einen Teilnehmers (z.B. A) via Übertragungssystem zum Endgerät des anderen Teilnehmers (z.B. B) übertragen. Eine Änderung der Übertragungsrichtung von z.B. Teilnehmer B zu Teilnehmer A ist möglich. Die Übertragung in beide Richtungen ist aber nur abwechslungsweise möglich. Typisches Beispiel für die Nutzung dieser Betriebsart ist die Sprechfunktechnik.
  • Vollduplexbetrieb
    Das zu übertragende Signal wird vom Endgerät des einen Teilnehmers (z.B. A) via Übertragungssystem zum Endgerät des anderen Teilnehmers (z.B. B) übertragen. Eine Änderung der Übertragungsrichtung von z.B. Teilnehmer B zu Teilnehmer A ist ebenfalls möglich und zwar gleichzeitig. Diese Betriebsart ist auch bekannt unter der Bezeichnung «bidirektionaler Betrieb» und wird bei der Telefonie verwendet.

Aufgabe 4

Aufgabe 5

Auf der Mikrofonseite fliesst ein konstanter Gleichstrom im mA Bereich. Die auf das Kohlemikrofon auftreffenden Schallwellen verursachen im Mikrofon eine Widerstandsveränderung. Aus dem Speisegleichstrom (auch Ruhestrom genannt) wird ein pulsierender Gleichstrom, dessen Rhythmus jenem der Schallwellen entspricht. Da der Übertrager nur die Stromänderungen passieren lässt, fliesst auf der Lautsprecherseite (Hörerseite) ein Wechselstrom (auch Sprechwechselstrom genannt). Dieser Wechselstrom entspricht den zu übertragenden Informationen und wird schliesslich vom Lautsprecher wieder in Schallwellen zurückverwandelt.

Aufgabe 6

Es handelt sich um ein elektrodynamisches Mikrofon. Kennzeichnend ist eine bewegliche Spule, die sogenannte Tauchspule. Sie ist an der Membrane befestigt und befindet sich im Luftspalt eines Permanentmagneten (Dauermagneten). Durch den Schalldruck bewegt sich die Spule im Luftspalt, wodurch in ihr eine Spannung in Abhängigkeit der Bewegung induziert wird. Die induzierte Spannung ist sehr klein und wird durch eine integrierte Verstärkerschaltung verstärkt (bildlich nicht dargestellt). Eine Hilfsspannung ist nicht nötig.

Aufgabe 7

Wie aus dem Bild A zu erkennen ist, handelt es sich um eine Parallelschaltung aus einer Induktivität und einer Kapazität. Die Bauteile sind so aufeinander abgestimmt, dass sie bei entsprechender Frequenz in Resonanz sind. Durch die Anordnung sind das elektrische Feld im Kondensator und das magnetische Feld in der Induktivität konzentriert. Etwas distanziert von den Bauteilen sind keine Felder mehr feststellbar. Man spricht von einem geschlossenen Schwingkreis.

Verändert man den Aufbau des Schwingkreises indem man die Platten des Kondensators aufbiegt und entsprechend streckt, erhält man einen offenen Schwingkreis. Es findet nach wie vor ein Wechsel zwischen den beiden Feldern statt. Wegen der Anordnung der Bauteile können sich aber abwechselnd die Energieanteile aus dem elektrischen und magnetischen Feld lösen und in den Raum abstrahlen. Die abgestrahlten elektromagnetischen Wellen entstehen sodann aus einer Verkettung zwischen dem elektrischen und dem magnetischen Feld mit Hilfe eines offenen Schwingkreises.

Aufgabe 8

  • Bandbreite = 138 kHz - 0.3 kHz = 137.7 kHz
  • Bandbreite = 1'104 kHz - 138 kHz = 966 kHz

Aufgabe 9

  • ADSL = Asymmetrical Digital Subscriber Line
  • ISP = Internet Service Provider
  • PCM = Puls Code Modulation
  • FDM = Frequency Division Multiplexing
  • VDSL = Very High Data Rate Digital Subscriber Line
  • NTP = Netzabschluss
  • DTE = Data Terminal Equipment (DEE = Datenendeinrichtung)

Aufgabe 10

Aufgabe 11

  1. SV (Standortverteiler)
  2. GV (Gebäudeverteiler)
  3. EV (Etagenverteiler)
  4. KA (Kommunikations-Anschlussdose)
  5. DTE (Data Terminal Equipment)
  6. Primärverkabelung / Arealverkabelung
  7. Sekundärverkabelung / Steigzonenverkabelung
  8. Tertiärverkabelung / Horizontalverkabelung
  9. Geräteanschlussverkabelung
  10. Backbone-Verkabelung

Aufgabe 12

  • Aktivkomponenten: Repeater, Router, Switch
  • Passivkomponenten: Installationskabel / Patchkabel, Anschlussdosen, Stecker

Aufgabe 13

  • Arbeitsplätze
    pro 10m2 jeweils ein Arbeitsplatz (APL) ⇒ 180 APL
  • Netzwerkanschlüsse
    pro Arbeitsplätz 3 Netzwerkanschlüsse ⇒ 540 Stk.
  • Etagenverteiler
    pro 1000m2 Bürofläche mindestens 1 Etagenverteiler ⇒ 2 Stk

Aufgabe 14

Duplex = Senden und Empfangen gleichzeitig

Die DECT-Technik nutzt in Europa den Frequenzbereich zwischen 1'880 MHz und 1'900 MHz (Bandbreite 20 MHz). Diese Bandbreite wird in 10 Trägerfrequenzen aufgeteilt welche je aus 24 Kanälen bestehen. Die ersten 12 Kanäle dienen für den Downlink (Empfangen von der Basisstation) und die verbleibenden 12 Kanäle für den Uplink (Senden zur Basisstation). Pro Trägerfrequenz stehen 12 Duplexkanäle zur Verfügung, somit gesamthaft 120. Die Kanäle werden mittels TDMA (Time Division Multiple Access) Verfahren verarbeitet. Die Zuordnung der Kanäle erfolgt demnach automatisch respektive dynamisch.

Aufgabe 15

Die Klasse definiert die maximal nutzbare Bandbreite für die gesamte passive Übertragungsstrecke. Sie beschreibt somit die Leistungsfähigkeit einer End-zu-End-Verbindung.

Aufgabe 16

Die D- und E-Netze basieren auf dem europäischen GSM (Global System for Mobile Communications) Standard. Das D-Netz war das erste zellulare Mobilfunknetz, bei dem alle Signale digital übertragen wurden. Der Betrieb erfolgt im 900 MHz-Bereich. Aufgrund der zunehmenden Bedürfnisse stieg der Bedarf an eine höhere  Übertragungskapazität. Es wurde ein weiteres zellulares Mobilfunksystem auf Basis des Standards DSC (Digital Cellular System) eingeführt. Der Betrieb erfolgt im 1‘800 MHz-Bereich. Dabei handelt es sich um das E-Netz.