Rechnernetze

Übertragungsmedien

Die Übertragungsmedien hängen zum einen von der physikalischen Übertragungstechnik ab: In den meisten Fällen werden heute elektrische Signale verwendet, die je nach Technik frequenz-, amplituden- oder phasenmoduliert sind. Da Information nur bei einem sich ändernden Signal übertragen werden kann, spielt die Änderungsgeschwindigkeit elektrischer Felder bzw. Ladungen und auch deren Ausbreitungsgeschwindigkeit (von der Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit im leeren Raum, d.h. ca. 300.000 km/s) eine wichtige Rolle. Andere Techniken verwenden Laserlicht (Lichtwellenleiter oder Glasfaserkabel) und in besonderen Anwendungen Ultraschall oder Infrarotlicht.

Die preiswerteste Technologie verwendet verdrillte Kupferkabel (Telefondraht twisted pair) für niedrige Frequenzen; diese ist jedoch sehr störungsempfindlich, da elektromagnetische Einstrahlungen (Motoren, Spulen, Höhenstrahlung) nahezu ungedämpft die Signale beeinflussen können. Da solche Kabel jedoch sehr kostengünstig, einfach zu verlegen, weitverbreitet und gut genormt sind, sollten sie bei entsprechenden geringen Qualtitätsanforderungen auch verwendet werden.

Neuere Entwicklungen gestatten es, auch über solche verdrillten Kupferkabel hohe Übertragungsraten (über 100 MBit/sec) zu erzielen. Dieses ist zwar nur für kurze Entfernungen (ca. 100 m) möglich, aber für die Verkabelung in einem Gebäude häufig ausreichend. Man spricht hier von geschirmten und nicht geschirmten verdrillten Kabeln (STP=shielded twisted pair; UTP=unshielded twisted pair), welche in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Die Kategorie 5 garantiert gegenwärtig ca. 100 MBits/sec über ca. 100 m Entfernung, die Kategorie 7 soll auch für Gigabit-Ethernet geeignet sein.

Koaxialkabel (coaxial cable) werden für hohe bis sehr hohe Frequenzen eingesetzt. Technisch bestehen sie aus einem zentralen Leiter, der von einem peripheren Leiter ummantelt wird. Elektromagnetische Einstrahlungen wirken daher auf beide Leiter in beide Richtungen gleichermaßen und heben sich daher nahezu auf. Aufgrund der Bauform strahlen sie auch bei hohen Frequenzen nahezu keine eigene Energie ab, so dass die Dämpfung entsprechend gering bleibt. Sie sind jedoch teurer in der Anschaffung und Verlegung, da die Anschlusstechnik nicht unkompliziert ist. Es gibt heute verschiedene Ausführungen, die größtenteils genormt sind (z.B. für das klassische Ethernet das "Yellow cable". Heute wird für Ethernet meistens UTP verwendet).

Lichtwellenleiter (LWL; fibre optics) (populär auch Glasfaser) sind für höchste Frequenzen geeignet. Während der erste Lichtwellenleiter das Licht nur über wenige Meter mit ausreichender Intensität weiterleiten konnte, können moderne Monomodefasern Licht über nahezu 80 Kilometer ohne Zwischenverstärkung übertragen; sie übertreffen damit auch Koaxialkabel in Leistungsfähigkeit und Kosten.

In einem Lichtwellenleiter (LWL) wird ein (monochromatischer) Laserlichtstrahl mittels totaler Reflektion im inneren des LWL entlanggeführt und kann an dessen Ende wieder empfangen werden. Die Grenzen der Übertragung vor allem in der Modulierung des Lichts durch den Sender bzw. der Demodulierung durch den Empfänger.

Über kurze Entfernungen existiert mit IrDA ein Standard für die Infrarotübertragung. Obgleich die Einsatzmöglichkeiten vielfältig sind, hat sich dieses Konzept in den letzten Jahren nicht durchsetzen können.

Richtfunk benutzt eine elektromagnetische Welle als Träger und moduliert dieser das zu übertragende Signal auf. Eingesetzt wird dieses vor allem in unwegsamen, dünn besiedelten Gebieten oder über sehr weite Entfernungen. Da zwischen Sender und Empfänger Sichtverbindung herrschen muss, sind die Einsatzmöglichkeiten beschränkt.

Im lokalen Bereich wird die Funktechnik heute beispielsweise bei der Mobilkommunikation (GSM über einige Kilometer, DECT über einige Hundert Meter) verwendet. Auch speziell für die Rechnervernetzung existieren mit WLAN für einige Kilometer oder Bluetooth für einige zig Meter heute Standards, die kostengünstig eingesetzt werden können.

Satelliten werden eingesetzt, wenn interkontinentale Kommunikationsverbindungen aufgebaut, oder ein Rundsendesystem eingerichtet werden soll. Man beachte bei Satelliten jedoch die sehr großen Entfernungen zwischen Sender und Empfänger, die eine Sendelaufzeit (Sender-Empfänger-Sender) von ca. einer Fünftel Sekunde bedeuten. Aus diesem Grund treten merkbare Übertragungszeitverzögerungen auf, während jedoch die Übertragungsleistung jener von Richtfunkstrecken entspricht.