ElektronischeMedien/ DigitalerRundfunk...Organisatorisches Schlagworte und Beispiele...

TU Dresden / IfN / Lehrstuhl TNT 1 Elektronische Medien/Digitaler Rundfunk / H. Hiller u. A. Finger

Elektronische Medien / Digitaler Rundfunk

http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_elektrotechnik_und_informationstechnik/ifn/tnt/lehre/vl/elmed

Medieninformatiker (Fakultät Informatik)

Kommunikationswissenschaftler

Studenten im Studium Generale

Interessenten ET, Maschinenwesen u.a.

Dr.-Ing. habil. H. Hiller / Prof. Dr.-Ing. habil. A. Finger

Institut für Nachrichtentechnik

Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik

[email protected]


Gliederung

Organisatorisches Schlagworte und Beispiele Systemkomponenten Nachrichtenübertragungsmodell OSI-Schichtenmodell Frequenzbänder Themenüberblick

1. Einführung

2. Digitalisierung

3. Quellen und Datenkompression

4. Audiokompression

5. Bildkompression

6. Videokompression

7. Kanalcodierung

8. Modulation und Multiplex

9. Audio Broadcast

10. Video Broadcast I

11. Video Broadcast II

12. Multimedia Broadcast

13. IPTV

14. Messung von Einschaltquoten

• Organisatorisches

• Schlagworte und Beispiele

• Systemkomponenten

• Nachrichtenübertragungsmodell

• OSI-Schichtenmodell

• Frequenzbänder

• Themenüberblick, Überblick, Fragen und Literatur


Organisatorisches

Ort und Zeit:

• Barkhausenbau BAR/205/H

• Montag, 4. Doppelstunde (13:00-14:30)

Termine:

• Vorlesungen 2014: Okt 13/20/27, Nov 3/10/17/24,

Dez 1/8/15

• Vorlesungen 2014: Jan 5/12/19/26

• Klausur: Feb 2, BAR/205/H; 4DS, ohne Hilfsmittel

Zielgruppen:

• Medieninformatiker

• Kommunikationswissenschaftler

• Studium generale

• u.a.

Studienhilfe:

• PDF-Foliensammlung

• Literaturhinweis am Ende eines jeden Themas

• Fragen zum Selbststudium und zur Prüfungsvorbereitung


• http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/fakultaeten/fakultaet_elektrotechnik_und_informationstechnik/ifn/tnt/lehre/vl/elmed

Abschluss:

• Teilnahmebestätigung (Sitzschein):

- Prüfungsteilnahme nicht erforderlich

- Teilnahme an mindestens 12 der 14 DS

• Leistungsschein mit Note:

- Teilnahme schriftl. Prüfung (Note 4 u. besser)

• Nichtbestehen:

- bei ausreichender Teilnahme (12/14) kann auf Wunsch auch ein Sitzschein erteilt werden

• Im Zweifelsfall klärt der Student in Absprache mit dem für ihn zuständigen Prüfungsamt, ob für ihn eine Teilnahme-bescheinigung oder ein Leistungsnachweis mit Note ausreichend ist.

Ausgabe der Scheine und Nachweise:

- Leistungs- bzw. Sitzscheine können voraussichtlich spätestens ab 9.2.15 im IfN abgeholt werden.


Bspl.-Begriffe


Abtast-

theorem

QAM

ADPCMAudio-

codierung

BCH-Code

Bewegungs-

schätzung

CELP

CRC

DAB

DCT

DVB

Entropie

Entropie-

codierung

Fax

Graphik-

kompression

H.261

Hamming

IrrelevanzJPEG

JPEG-2000

Lauflängen-

codierung

MP3

MPEG

MPEG-2

MPEG-4

OFDM

parametrische

Codierung

PCM

Perceptual

Coding

Prädiktion

PSK

Quantisierung

Quellen-

codierungRealAudio

Redundanz

Settop-

Box

Shannon

Signalform-

codierung

Sprach-

codierung Sprechen

Hören

Sehen

RGB

YUV

Streaming

verlustfrei verlustbehaftet

Video-

kompression

Zip

ADR

DRM

AAC

ARIB

WorldSpace

Sirius

XM

IBOC

FM

AM


Entwicklung der Systeme

Die digitale Verarbeitung von Informationen in der Rechentechnik hatte bereits seit Jahrzehnten Einzug gehalten.

Die digitale Verarbeitung und Übertragung von Informationen in der Rundfunktechnik begann erst in den 80-er Jahre.

DRM

DVB-T

1990 2000 2010

DSR

ADR

DMB

DVB-H

DRM-120

DVB-C

DVB-S

Fernsehen

Radio

Multimedia

=

Audio

+ Video

+ Daten

HDTV

DMB

Internet

Radio

IP

TV

DAB



DVB: Übersicht Technische Grundlagen


Analog/Digital Wandlung

– Abtastung– Codierung

Datenreduktion

– Redundanz– Irrelevanz

Verschlüsselung

– Zugangskontrolle– Bezahlung

Fehlerschutz

– Redundanz hinzu– Verwürfelung

Modulation

– Satellitempfang– Kabelnetz– terr. Empfang

Multiplexer

– Zusammenführung ccvon Datenströme

A/D

011001011000101110010100100101100100101011001101101010100101001011010101010101110100011010101100011100100100100101001001

011001011000101110010101100101100010111001010110010110001011100101

011001011000101110010100

MPEG 011001011000101110010100

A/D

011001011000101110010100100101100100101011001101101010100101001011010101010101110100011010101100011100100100100101001001

MPEG 011001011000101110010100

011001011000101110010101100101100010111001010110010110001011100101

ModFECRahmen


Systemkomponenten

• Darstellung der Wandlung der Repräsentation der Nachricht

ADU DAUBinärwortex(t) x‘(t)

x(t) y(t)y = f(x) x = f -1(y) x(t)

• Darstellung der Beeinflussung des Signals durch ein nichtlineares Übertragungsglied

x(t) ●—○ X(j) Y(j) ○—● y(t)G(j)

• Darstellung der Beeinflussung des Spektrums des Signals durch ein lineares Übertragungsglied

FT, DFT, FFT FT-1, DFT -1, FFT -1



Systemkomponenten

Coder DecoderNachrichtensymbole Codeworte Nachrichtensymbole

• Zuordnung von Codeworten zu Nachrichtensymbolen (Codeworten zu Codeworten) und umgekehrt durch einen Coder/Decoder


Sender EmpfängerNachrichtensymbole ... Empf.signal Nachrichtensymbole

• Rekonstruktion der im Sender benutzten Generatortakte durch Nutzung der im Empfangssignal vorhandenen Taktinformation zur Synchronisation des Generators auf der Empfängerseite

• zeitlicher (verzögerter) Gleichlauf von Sende- und Empfangsvorgang

Generator

Takte

synchronisierterGenerator

regenerierte Takte


Fourierreihe: Rechteckfunktion aus Sinusschwingungen

...

9

9sin

7

7sin

5

5sin

3

3sinsin

4)(

xxxxxxy

1

-1

3

3sin4 x

5

5sin4 x

7

7sin4 x

9

9sin4 x

9

9sin

7

7sin

5

5sin

3

3sinsin

4)(

xxxxxty

5

5sin

3

3sinsin

4)(

xxxty

3

3sinsin

4)(

xxty

xty sin4

)(

xsin4

• Die rechteckförmige Funktion y(x) kann als Fourierreiheunendlich vieler sinusförmiger Schwingungen zunehmender Frequenz und abnehmender Amplitude dargestellt werden (von allen Schwingungen wurde immer nur eine Periode dargestellt !).

• Abhängig davon, wie viele Terme der Funktion y(x) in der Darstellung Berücksichtigung finden, wird die Rechteckfunktion beliebig genau beschrieben.



Spektrale Darstellung: Rechteckfunktion, Zeitbereich, Frequenzbereich

...

9

9sin

7

7sin

5

5sin

3

3sinsin

4)()( 0000

000

tttttUxyUts

tx o

Frequenz Periode Amplitude

0 0 4 U0/

0 0 4U0/3

5 0 0 4U0/5

7 0 0 4U0/7

9 0 0 4U0/9

Abszisse: Zeit tOrdinate: Amplitude

0

00 22T

tfttx

s(t)

t

T0

Darstellung im Zeitbereich

0 0 0 0 0

Amplitudedichtespektrum ()

Darstellung im Frequenzbereich

Zeichen: Veranda

• Ein Signal kann in seine Frequenzkomponenten zerlegt werden (Frequenzspektrum).

• Signale können durch Frequenzen und deren Amplituden repräsentiert werden.

• Das Spektrum X(f) eines allg. Signals x(t) wird aus der Fouriertransformation X(f) = -∞∫

∞x(t)·e-j 2 f t dt erhalten.

Schematisch: X(f) ●—○ x(t)

• Das Spektrum K(f) eines zufälligen Signals z(t) wird aus der Fouriertransformation K(f) = -∞∫

∞k()·e-j 2 f dt erhalten.

• Die Autokorrelationsfunktion k() wird aus z(t) durch k() = (1/2T) · -T∫

Tz(t)·z(t- dt erhalten.

Schematisch: AKF{z(t)} = k( und K(f) ●—○ k(t)



Spektrale Darstellung: Signalfilterung, G(j) → idealer Tiefpass


sE(t)

t

T0

0 0 0 0 0

AmplitudendichtespektrumE ()

0 0 0 0 0

AmplitudendichtespektrumA ()

Idealer Tiefpass

G = 6O

1

Tiefpass ()

0

Darstellung im Frequenzbereich

• Ein Signal kann in seine Frequenzkomponenten zerlegt werden (Frequenzspektrum).

• Signale können durch Frequenzen und deren Amplituden repräsentiert werden.

• Z. B. idealer Tiefpass der Grenzfrequenz G = 6O:

Durchlassbereich: alle Amplituden bis zur Frequenz 6O passieren den Tiefpass

Sperrbereich: alle Frequenzen darüber werden unterdrückt

Das Ausgangssignal des Tiefpasses ist ein bandbegrenztes Signal und besitzt oberhalb der Grenzfrequenz fG keine Spektralanteile

sA(t)

t


Spektrale Darstellung: Signalfilterung, G(jw) → idealer TP, HP, BP, BS


Ohne Berücksichtigung der Phasendrehung Ausgang – Eingang zwischen Ausgangs- und Eingangssignal!

Eingang

Ausgang

U

U

1

Grenz

Tiefpass

Eingang

Ausgang

U

U

1

Grenz

Hochpass

Eingang

Ausgang

U

U

1

Grenz, unter Grenz, ober

Bandpass

Eingang

Ausgang

U

U

1

Grenz, unter Grenz, ober

Bandsperre

Ideales Filter EingangEingangEingang tsinUtU AusgangAusgangAusgang tsinUtU

Begriffe: Grenzfrequenz, untere und obere Grenzfrequenz, Mittenfrequenz, Bandbreite


Modell einer Nachrichtenübertragung

Nachrichtenübertragung

• Transport von Nachrichten (Information + Redundanz) von einer Nachrichtenquelle zu einer Nachrichtensenke

• Transport von Nachrichten von einer Nachrichtenquelle zu mehreren Nachrichtensenken (z.B. via Luftschnittstelle)

• Nachrichten werden mit Hilfe von physikalischen Signalen bzw. elektromagnetischen Wellen übertragen

• Nachrichtenübertragung in „eine Richtung“


• Das Quellensignal XQ wird mit Hilfe des Senders an die Eigenschaften des Kanals angepasst.

• Das Sendesignal XS wird im Kanal durch verschiedene Störeinflüsse zum Empfangssignal XE.

• Im Empfänger wird die Kanalanpassung umgekehrt und das Senkensignal XS erhalten.

• Quellen- und Senkensignale XQ, XS können analog oder diskret strukturiert sein.

• Ebenso kann das Sendesignal XS analog oder diskret strukturiert sein.

Quelle Sender Empfänger SenkeKanal

XQ XS XS

Nachrichtenübertragungsmodell

XE


Blockschaltung des drahtlosen digitalen Übertragungsmodells


digitale

Quelle

Daten-

KompressionKanalcoder

Modulator

Mu

ltip

lexe

r

PA

Quelle

Sender

Sender-Synchronisation

Quellinformation:

• Audiodaten

• Videodaten

• Servicedaten

Reduktion von:

• Irrelevanz

• Redundanz

Fehlerschutz:

• Scrambler / De~

• Interleaver / De~

• Coder / De~

Mehrfach-

Nutzung

des

Ü-Kanals

Signal von:

• TP- in BP-Lage

• BP- in TP-Lage

Power Amplifier:

• BP

• Leistung

digitale

Senke

Daten-De-kompression

Kanaldecoder

Demodulator LNA

De-

Mu

ltip

lexe

rSenke Empfänger

Empfänger-Synchronisation

Low Noise Amplifier:

• BP

• Signalverstärkung

Kanal

• Meteor. Einflüsse

• Mehrwege-Ü.

• Signaldämpfung

• Rauschen

• Fremdstörer u.a.m.


Quellen und Senken

Organisatorisches Schlagworte und Beispiele Systemkomponenten Nachrichtenübertragungsmodell OSI-Schichtenmodell Frequenzbänder Zusammenfassung

Werte auf der Zeitachse des zugehörigen zeitabhängigen physikalischen Signals

Werte auf der Signalgrößenachse des zugehörigen zeitabhängigen physikalischen Signals

analog • kontinuierlich – zeitkontinuierlich

• einmalig

• kontinuierlich wertkontinuierlich

digital • zu äquidistanten Zeitpunkten zeitdiskret • endlicher Wertevorrat wertdiskret

Analoge Informationsquellen

• Hörbare Sprache bzw. Musik

• Analog aufgezeichnete Tonsignale

• Sichtbare Bildszenen u. bildhaftes Geschehen

• analog aufgezeichnete Einzel- und Bewegtbilder(analoges Kino, Analogphoto, Analogvideokamera, Analog-TV)

• Gemälde, Graphiken, Skizzen

• Meßsignal von Sensoren (Medizin, Seismographie, etc.)

Digitale Informationsquellen

• Schriftsprache (diskrete Zeichen)

• Notendarstellung eines Musikstückes (diskr. Zeichen)

• digital aufgezeichnete Tonsignale

• digital aufgezeichnete Einzel- und Bewegtbilder(digitales Kino, Digitalphoto, Digitalvideokamera, Digital-TV)

• digitalisierte Gemälde, Graphiken, Skizzen

• digitalisierte Sensorsignale

• Datenbanken, Dateisysteme, Electronic Mail, Client-Server-Rechnerkommunikation

Informations-

Quelle

Informations-

Senke


Datenkompression und Dekompression

Redundanz und Relevanz einer Nachricht ? - Kann man Information quantifizieren?


Nachricht redundantnicht

redundant

irrelevant

Quelle und Senke verwenden unterschiedliche Zeichenvorräte; die Senke „versteht“ die Quelle nicht

relevant

Nachricht ist vorhersagbar; die Senke erfährt nichts Neues

Information

Irrelevanz und Redundanz einer Nachricht

Daten-

Kompression

Daten-De-kompression

Informationsgehalt einer Nachricht

)x(P

1log)x(I

i

2i

Claude Shannon 1948

Nachrichtensymbole xi einer Quelle als Zufallsgrößen auffassen

Wahrscheinlichkeit P(xi) für ein Nachrichtensymbol der Quelle

Zusammenhang zwischen

– Informationsgehalt I(xi) und

– Wahrscheinlichkeit P(xi)

–


Kanalcodierung und -decodierung


Leitungscodierung für die Gestaltung der Datensignale im Basisband (TP- Bereich)

• gleichspannungsfreie Signale

• Möglichkeit der Taktrückgewinnung

• kompaktes Signalspektrum durch höherwertige Symbole

• Leitungscodes: RZ, NRZ, Bi-Phase, AMI, HDB3

• Pulsformung als Schutz gegen Kanalverzerrungen (Nyquistfilter, Augendiagramme)

Kanalcoder und Kanaldecoder zur Fehlererkennung / Fehlerkorrektur

• Energieverwischung (Scrambler und Descrambler)

• Bit/Byte-Verwürflung zur Auflösung von Bündelfehlern (Interleaver und Deinterleaver)

• gezieltes Hinzufügen von Redundanz zur Erkennung/Korrektur von Bit/Byte-Fehlern (verursacht durch Kanalstörungen)

Blockcodes: Parity, CRC, Reed-Solomon, BCH

Faltungscodes, Viterbi-Decoder

verkettete Codierung (z.B. Turbo-Codes)

Kanalcoder Kanaldecoder


Multiplex und Demultiplex

• Mehrfachnutzung eines gemeinsamen Übertragungskanals (Medienmehrfachnutzung)

Datenstrom Nutzer 1

Übertragungskanal


Mu

ltip

lexe

r

De-

Mu

ltip

lexe

r

Datenstrom Nutzer 2

Datenstrom Nutzer n

Datenstrom Nutzer 1‘

Datenstrom Nutzer 2‘

Datenstrom Nutzer n‘

Multiplexsysteme

• Frequenzmultiplex (Frequency Division Multiple Access)

• Zeitmultiplex (TimeDMA)

• Raummultiplex (SpaceDMA)

• Codemultiplex (CodeDMA, Spread-Spectrum)


Modulation und Demodulation

Organisatorisches Schlagworte und Beispiele Systemkomponenten Nachrichtenübertragungsmodell OSI-Schichtenmodell Frequenzbänder ZusammenfassungModulator Demodulator

Modulation

• Aufprägung des Nutzsignals auf die Eigenschaft(en) eines Trägersignals

• Umsetzung vom Basisband (TP) in den Bandpassbereich (BP, Trägerlage)

Modulationsarten

• Amplitudenmodulation

• Frequenzmodulation

• Phasenmodulation

Trägernutzung

• Einträgermodulation (Single Carrier Modulation)

• Hilfsträgermodulation, Unterträgermodulation

• Mehrträgermodulation (Multi Carrier Modulation)

Trägerfrequenznutzung

• Einfrequenz-Netzwerk (Single Frequency Network)

• Multifrequenz-Netzwerk (Multi Frequency Network)


Kanal und Übertragungsmedium

drahtlose Kommunikation

• terrestrischer Rundfunk (Radio, TV)

• Richtfunk

• Mobilfunk

• Satellitenfunk

Die Wahl des Übertragungsmediums hängt von den Eigenschaften des Übertragungskanals ab, z.B.:

• verfügbarer Frequenzbereich oder Signalbandbreite

• Anzahl gleichzeitiger Nutzer

• zu realisierender Diensteusw.

leitungsgebundene Kommunikation

• Kupferdraht: z.B. Telefonkabel („Twisted Pair“)

• Koaxialkabel: z.B. Kabelfernsehen

• Hohlleiter: z.B. Antennenspeisung (GHz-Bereich)

• Energieleitungen: z.B. „Power-Line“

• Lichtwellenleiter: z.B. Überseekabel (Glasfaser)

Anwendung

• Indoor: Versorgung aller Räume eines Bürogebäudes, z.B. mit WLAN (wireless local area network) .

• Outdoor: Zellularen Mobilfunknetze, z.B. GSM-900, DCS-1800 und auch UMTS.


Kanal


Kanaleigenschaften

Störungen des Sendesignals durch

• Rauschen (thermisch, meteorologisch, urban)

• Amplitudenschwankungen (fading durch Mehrwegeausbreitung)

• Signalverlust (Abschattung bei Bewegung)

• Interferenzen (eigene und fremde Dienste)

• Zeitdispersion (delay spread, infolge Mehrwegeausbreitung)

• Frequenzdispersion (doppler spread, infolge Bewegung zwischen Sender und Empfänger)


Kanal

Empfangsanforderung

• Dachantenne

• portabel

• mobil

Bandbegrenzung

• Der verfügbare Kanal ist immer in der Bandbreite (Übertragungsgeschwindigkeit) begrenzt (s.a. BP).

Frequenz- bzw. Wellenlängenbereich

• LW … MW … KW … UKW … VHF … UHF … Millimeterwellen-Bereich … Infrarot … Licht


Kanal und Datenkommunikation


Quelle

Senke

Sender

Empfänger

Empfänger

Sender

Senke

QuelleKanal

Telekommunikationsmodell

• Datenaustausch zwischen zwei Kommunikationsteilnehmern (erste Nachrichtenquelle/Senke, zweite

Nachrichtensenke/Quelle)

• Nachrichtenübertragung in „zwei Richtungen“

• von einer Nachrichtenquelle zu einer Vielzahl von Nachrichtensenken

• zwischen einer Quelle/Senke und einer Senke/Quelle

Teilnehmer

A

Kanal

Netzwerk 1

Kanal

Netzwerk

Teilnehmer

B

Kanal

Netzwerk 2

• Datenaustausch zwischen zwei Kommunikationsteilnehmern kann über die Kanäle mehrerer

Übertragungsnetzwerke erfolgen

• Die Kanäle der Übertragungsnetzwerke sind zumeist leitungsgebunden

• Die Zugriffspunkte können auch drahtlos sein


Paketierung von Datenströmen

Daten Daten DDatenDaten DatenDaten

• Dateien bzw. Datenströme werden in kleinere Einheiten, sogenannte Pakete aufgeteilt.

• Jedes Paket erhält einen Header vorangestellt.

• Der Header enthält die Informationen, welche Pakete zur einer Datei oder einem Datenstrom gehören (sowie optional weitere spezifische Informationen).

• Daneben enthält der Header Informationen zur betreffenden Übertragungsschicht (nächste Folie).

Datei

H HH H

Datei

H H HDatenDaten Daten Daten Daten DDaten

Quelleninformation

Paketierung / Senden

Empfang



OSI-Schichtenmodell – Pakete und Header

DatenB S V T K D A

DatenS V T K D A

DatenV T K D A

DatenT K D A

DatenK D A

DatenD A

DatenA

Sender Empfänger

Anwendung

Darstellung

Kommunikation

Transport

Vermittlung

Sicherung

Bitübertragung

Protokollschicht

• Empfangsseitig werden die Schichten umgekehrt durchlaufen, bis alle Header ausgewertet und beseitigt sind, s.d. nur die Daten übrig bleiben.

x Header der Schicht x

• Die Daten werden beim Sender in kleine Pakete aufgeteilt.

• Senden und Empfangen kann jeder Kommunikationspartner

• Jede Schicht hat ein eigenes Protokoll Kommunikation so, als würde in den Schichten direkt kommuniziert (<- - - - ->).

• Jede Schicht gibt beim Versenden die Daten zusammen mit eigener Protokollinformation (Header) an die darunterliegende Schicht weiter.

• Der Header enthält Informationen darüber, wer sendet, wer empfängt, welchen Weg nehmen die Informationen, wie werden sie verarbeitet u.s.w.

• Die einzelnen Pakete können mit Hilfe der Protokollinformationen wieder korrekt zusammengesetzt werden.

Daten Daten


DatenB S V T K D A

DatenS V T K D A

DatenV T K D A

DatenT K D A

DatenK D A

DatenD A

DatenA

Daten Daten


OSI-Schichtenmodell (Open System Interconnection)

Anwendung

Darstellung

Kommunikation, Sitzung

Transport

Vermittlung

Sicherung

Bitübertragung

presentation layer

session layer

transport layer

network layer

data link layer

physical layer

application layerAnwendungsprotokoll

Darstellungsprotokoll

Kommunikations-

steuerungssprotokoll

Transportprotokoll

Vermittlungsprotokoll

Sicherungsprotokoll

Bitübertragungsprotokoll

• Weiterleitung des Datenpakets über mehrere Zwischenstationen zum Empfänger, weil:

• Protokolle der B- und S-Schicht sind nur mit der Datenübertragung zwischen zwei direkt benachbarten Systemen beschäftigt.

• Sog. Ende-zu-Ende-Verbindung: zwei Systeme können auch über mehrere Zwischenstationen so miteinander kommunizieren, als wären sie direkt verbunden.

• Hierfür: Aufbau einen virtuellen Verbindung zwischen den zwei Systemen. Diese Verbindung wird als Sitzung bezeichnet. Darüber liegende Protokolle können nun mit einem kontinuierlichen Datenstrom arbeiten.

• Meist laufen auf einem System mehrere Dienste parallel. Die Protokolle dieser Ebene definieren virtuelle Kanäle, sog. Ports, so dass verschiedene Datenpakete den entsprechenden Protokollen der darüber liegenden Schicht zugeordnet werden können.

• Bei Bedarf bieten Protokolle dieser Schicht, ähnlich wie auf der S-Schicht, zusätzliche Flusskontrolle, Paketbestätigung und Fehlerüberprüfung.

• Die Protokolle dieser Schicht regeln die physikalische Übertragung zwischen zwei direkt benachbarten Systemen und spezifizieren die dafür notwendigen Medien (Kabel, Antennen, Stecker u.a.).

• Eindeutige Adresse zu jedem angeschlossenen System

• Empfangsbestätigung für erhaltene Pakete: Sicherung der Übertragung fehlerfreier Datenpakete

• Flusskontrolle: Verhinderung der Überflutung des Empfängers mit Datenpaketen (Steuerung der Übertragungsrate des Senders)

• Steuerung des Aufbaus, der Durchführung und des Beendens einer Sitzung.

• Bei Zusammenbruch einer Sitzung wird diese wieder aufgenommen.

• Vorbereitung der Daten für die Anwendung ( u. a. Ermöglichung eine einheitliche Codierung und Kompression)

• Auf die Protokolle dieser letzten Schicht setzen schließlich die Anwendungen auf.

• Die Protokolle sind auf den direkten Austausch mit der Anwendung spezialisiert und stellen ihr Funktionalitäten zur Verfügung.

• 1982 aus Arbeiten der ISO, ursprünglich Kommunikation zweier Computer, Kommunikation in 7 Schichten unterteilt, jede Schicht eine Aufgabe u. eigenes Protokoll

• Aufgaben der Protokolle dieser Schicht :



Einteilung der Frequenzbänder


30Hz

300Hz

3kHz

30kHz

300kHz

3MHz

30MHz

300MHz

1GHz

2GHz

3GHz

4GHz

8GHz

12,5GHz

18GHz

26,5GHz

30GHz

40GHz

300GHz

3THz

400THz

1PHz

3PHz

3EHz

100EHz

>100EHz

ELFVF

VLFLF

MFHF

VHFUHF

L-BandS-Band

SHFC-Band

X-BandKU

KKa

EHFInfrarot

LichtUV

Röntgen-Strahlung

Gamma-Strahlung

HF = High Frequency

VHF = Very High Frequency

UHF = Ultra High Frequency

SHF = Super High Frequency

EHF = Extremely High Frequency

Quelle: Prof. Dr. H. Eul (Uni Hannover)

Tera (1012), Peta(1015), Exa(1018)

ELF = Extremely Low Frequency

VF = Voice Frequency

VLF = Very Low Frequency

LF = Low Frequency

MF = Medium Frequency


Nutzung der Frequenzbänder

VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF

3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz

Quellen:Prof. Dr. H. Eul (Uni Hannover)

www.bwspeakers.com; www.conrad.de; www.naturfoto-online.de; www.marklevinson.com; www.radarfalle.de



Zusammenfassender Themenüberblick

• Abtastung, Abtasttheorem, Quantisierung

• Irrelevanz, Redundanz, Entropie, Shannon, Huffman, Lauflängen-, arithm. u. LZW-Codierung

• Hören, Maskierung/Verdeckung, verlustlose u. verlustbehaftet, MPEG, Sprachkompression

• Sehen, Farben, Quantisierung, JPEG

• MPEG, Hybride Videocodierung, MPEG-1, MPEG-2, H264

• Information, Kanal, Kanalkapazität, Block-, Faltungs- und verkettete Codierung, ARQ

• Analoge und digitale Modulation, Ein- und Mehrträgerverfahren, Multiplexverfahren

• Satellitenbasierte Systeme – DSR, ADR, WorldSpace, ARIB, XM, Sirius, S-DAB

• Terrestrische Systeme – analoger Hörfunk, T-DAB, IBOC

• Geschichte

• S/W- und Farb-TV, Videotext, Modulation

• Transportstrom, Fehlerschutz, Datenübertragung im DVB, DVB-S,C,T,H; ATSC; ISDB-T

• HDTV

• TCP/IP, Routing, Adressierung, Streaming

• DSL, Entwicklungsstand

• Systemkomponenten, Nachrichtenübertragungsmodell, OSI-Schichtenmodell, Frequenzbänder1. Einführung

2. Digitalisierung

3. Quellen und Datenkompression

4. Audiokompression

5. Bildkompression

6. Videokompression

7. Kanalcodierung

8. Modulation und Multiplex

9. Audio Broadcast

10. Video Broadcast - I

11. Video Broadcast - II

13. IP TV

12. Multimedia Broadcast • S- und T-Digital Multimedia Broadcast (Europa, Korea, China, u. a.)

• MediaFlow (USA)

14. Messung von Einschaltquoten


• Ermittlung von TV-Einschaltquoten

TU Dresden / IfN / Lehrstuhl TNT 29

Fragen zum Selbststudium

1. Welche Systemkomponenten kann ein Übertragungssystem u.a. enthalten?

2. Verdeutlichen Sie sich die Zusammenhänge der Darstellung eines Signals im Zeitbereich und im Frequenzbereich am Beispiel eines Tiefpass-Filters mit Hilfe der Folien „Fourierreihe: ...“ und „Spektrale Darstellung“!

3. Welche elementaren Filterfunktionen finden in der Nachrichtentechnik Anwendung?

4. Beschreiben Sie das Nachrichtenübertragungsmodell und dessen Ausführung für eine drahtlose digitale Nachrichtenübertragung!

5. Warum sind zwischen den Teilen dieses Nachrichtenübertragungsmodell Anpassungen erforderlich?

6. Benennen Sie analoge und digitale Nachrichtenquellen sowie deren Unterschiede?

7. Welche Anteile besitzt die Nachricht einer Informationsquelle?

8. Welche Aufgabe erfüllen Quellencodierung, Kanalcodierung und Leitungscodierung bei einer Übertragung?

9. Durch welchen Teil des Übertragungssystems gelangt man vom Basisband in den Bandpassbereich und umgekehrt?

10. Welche Funktion hat ein Multiplexsystem?

11. Welche Übertragungskanäle unterscheidet man?

12. Welche Eigenschaften besitzt ein Übertragungskanal?

13. Durch welche Störungen können gesendete Informationen verzerrt werden?

14. Welcher Unterschied besteht zwischen Nachrichtenübertragungsmodell und Telekommunikationsmodell?

15. Was versteht man unter Paketierung? Wie wirkt sich die Paketierung auf die Übertragungsgeschwindigkeit aus?

16. Verdeutlichen Sie sich mit Hilfe der Folie „OSI-Schichtenmodell (Op... Sy... In...)“ die Abläufe in den verschiedenen Übertragungsschichten?

17. Verdeutlichen Sie sich mit Hilfe der Folien „Nutzung der Frequenzbänder“ die für den analogen und digitalen Hör- und Fernsehrundfunk genutzten Frequenzbereiche!


Elektronische Medien/Digitaler Rundfunk / H. Hiller u. A. Finger


Literatur

• Dambacher, P: Digitale Technik für Hörfunk und Fernsehtechnik. R. v. Deckers Verlag, G. Schenk. Heidelberg 1995.

• Hunt, G.: TCP/IP Netzwerk-Administration. O´Reilly 1998.

• Proakis, J.G.; Salehi, M.: Grundlagen der Kommunikationstechnik. Pearson Studium 2004.

• Proakis, J.G.: Digital Communications. McGraw-Hill 1995.

• Ohm, J.-R.; Lüke, H. D.: Signalübertragung. Springer 2002.

• Read, R.: Nachrichten- und Informationstechnik. Pearson Studium 2004.

• -: Diverse www-Quellen entsprechend Fußnoten.

• -: Frequenznutzungsplan der REG TP 9kHz bis 250GHz

REG TP Regulierungsbehörde für Telekommunikation und Post (www.bundesnetzagentur.de)


ElektronischeMedien/ DigitalerRundfunk...Organisatorisches Schlagworte und Beispiele...

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