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Kelvin1995
Gast
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 Kelvin1995 Verfasst am: 06. Jan 2022 19:07 Titel: Leitungstheorie und LAN |
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Hallo ich möchte besser verstehen wie man über LAN-Kabel Bits überträgt.
Bei LAN verwendet man twisted pair Kabel. Soweit ich weiß sind es vier. Warum vier? Erfolgt die Übertragung parallel?
Könnte man bereits mit einem einfachen Kupferdraht eine Übertragung machen oder braucht man immer zwei Drähte wegen der Kapazitäts und Induktivitätsbeläge wie hier erklärt
de.wikipedia.org/wiki/Leitungstheorie
Aber wenn ich bei einem einzelnen Kupferdraht auf dem einen Ende eine Spannung anlege, dauert es ja ne endliche Zeit bist die Spannung am anderen Ende erreicht ist. Das muss man ja berechnen können.
Kann man das berechnen mit dem elektrischen Potential, welches der Wellengleichung genügt? Muss man dann noch das ohmsche Gesetz j=sigma*E brücksichtigen, was dann zur Telegraphengleichung führt.
Würde man dann mehrere Sinussignale überlagern um ein Rechtecksignal zu bekommen und ist die Bandbreite die Breite des Frequenzspektrum welches man bei der Aufsummation verwendet?
Ich würde auch noch gern wissen durch welche elektrischen Schaltungen am Ende der Leitung letztlich vom Computer die ankommenden Signale verarbeitet werden, aber das kann man erstmal auf später verschieben.
Vielen Dank |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 06. Jan 2022 19:31 Titel: Re: Leitungstheorie und LAN |
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| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | Bei LAN verwendet man twisted pair Kabel. Soweit ich weiß sind es vier. Warum vier? |
Plus/minus für senden, plus/minus für empfangen.
| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | Könnte man bereits mit einem einfachen Kupferdraht eine Übertragung machen |
Eine einzige Ader reicht natürlich nicht, aber falls Du ein Koaxkabel meinst, geht das.
| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | Aber wenn ich bei einem einzelnen Kupferdraht auf dem einen Ende eine Spannung anlege, dauert es ja ne endliche Zeit bist die Spannung am anderen Ende erreicht ist. Das muss man ja berechnen können. |
Klar: 
| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | Würde man dann mehrere Sinussignale überlagern um ein Rechtecksignal zu bekommen |
Nein, man nimmt direkt Rechtecksignale.
| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | und ist die Bandbreite die Breite des Frequenzspektrum welches man bei der Aufsummation verwendet? |
Wenn man aufsummieren würde, wäre das in der Tat so. Das bedeutet umgekehrt, dass das Rechtecksignal bei der maximalen Frequenz ein Sinus wird, der aber dieselbe Amplitude besitzt, also gerade noch nicht gedämpft wird.
| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | Ich würde auch noch gern wissen durch welche elektrischen Schaltungen am Ende der Leitung letztlich vom Computer die ankommenden Signale verarbeitet werden |
Das sind sogenannte Ethernet-Controller wie zum Beispiel der hier.
Viele Grüße
Steffen |
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Kelvin1995
Gast
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| Kelvin1995 Verfasst am: 06. Jan 2022 21:17 Titel: Re: Leitungstheorie und LAN |
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Danke für die Antwort.
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Plus/minus für senden, plus/minus für empfangen.
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Sorry hab mich ungenau ausgedrückt. Ich meinte heutzutage verwendet man vier verdrillte Paare, es sind also 8 Drähte. Wird da denn etwas parallel übertragen oder ist das auch sequentiell?
| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: |
Eine einzige Ader reicht natürlich nicht, aber falls Du ein Koaxkabel meinst, geht das.
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Ok nehmen wir mal zwei parallel aneinanderliegende Kabel. Das twisted vernachlässigen wir mal, was soweit ich weiß der Rauschunterdrückung dient.
Jetzt würde ich an dem einen Ende ein Spannungssignal für eine Zeiteinheit anlegen. Dies würde sich dann entlang des Kabels ausbreiten bis es am Zielort ankäme. Beschreiben kann man die Dynamik des Spannungsimpulses durch die Telegraphengleichung oder? Würde das Signal am anderen Draht wieder zurücklaufen nachdem es vom Ethernet-Controller ausgelesen wurde, oder verschwindet das Signal nach dem auslesen?
| Zitat: | | Wenn man aufsummieren würde, wäre das in der Tat so. Das bedeutet umgekehrt, dass das Rechtecksignal bei der maximalen Frequenz ein Sinus wird, der aber dieselbe Amplitude besitzt, also gerade noch nicht gedämpft wird. |
Was heißt das denn dann, wenn man in der Werbung von höheren Bandbreiten spricht? Höhere Bandbreite bedeutet höhere Geschwindigkeit. So wird jedenfalls geworben.
| Zitat: | | Das sind sogenannte Ethernet-Controller wie zum Beispiel |
Ok Danke. Dann habe ich wenigstens schonmal nen Begriff wonach ich googlen kann. |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 06. Jan 2022 21:51 Titel: Re: Leitungstheorie und LAN |
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| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | heutzutage verwendet man vier verdrillte Paare, es sind also 8 Drähte. |
Da werden dann offensichtlich Doppeladern verwendet, um Störspannungen zu vermeiden.
| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | Würde das Signal am anderen Draht wieder zurücklaufen nachdem es vom Ethernet-Controller ausgelesen wurde, oder verschwindet das Signal nach dem auslesen? |
Das ist ähnlich wie in der Akustik. Wenn das Ende einen korrekten Abschlusswiderstand hat, passiert nichts, ansonsten wird tatsächlich ein kleiner Teil auf dem Adernpaar reflektiert.
| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | Was heißt das denn dann, wenn man in der Werbung von höheren Bandbreiten spricht? Höhere Bandbreite bedeutet höhere Geschwindigkeit. |
Ja, die Information kommt schneller an. Wenn ich Dir ein Byte schicke, sind das im einfachsten Fall acht Spannungslevel, meinetwegen 0V für Null und 1V für Eins. Im schlimmsten Fall muss 10101010 korrekt übertragen werden können. Wenn das System zu langsam ist, kommt die Spannung nicht schnell genug runter bzw. hoch und Du liest z.B. lauter Nullen.
Bei einer Bandbreite von 1MBit/s kämen die Bits im 1-Mikrosekunden-Takt, nach 8 Mikrosekunden hättest Du also mein Byte. (Die zusätzliche Verzögerung durch die Kabellaufzeit von etwa 200000km/s kommt natürlich dazu, aber die gilt ja auch für das folgende Byte, verschiebt den Stream also nur insgesamt zeitlich.)
Wenn wir jetzt mit 10MBit/s kommunizieren, sind es nur noch 0,8 Mikrosekunden für mein Byte, die Geschwindigkeit hat sich also verzehnfacht. |
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Kelvin1995
Gast
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| Kelvin1995 Verfasst am: 06. Jan 2022 23:59 Titel: |
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Hast du Tipps wie man das am besten lernt?
Durch Bücher? Wenn ja, welche?
Durch das Anschaffen von entsprechender Technik und selber rumbasteln?
Ist es realistisch im Detail die Osi-Schichten zu verstehen? Damit mein ich, dass man von den physikalischen Signalen (wozu es auch gehört, dass man es quantitativ berechnen kann) bis hin zum http-protokoll nachvollziehen kann.
Wenn ich danach suche, dann finde ich immer nur Teilaspekte, aber nie das Gesamtbild. Ich finde es zum Beispiel nicht schwierig zu verstehen was Leitungscodes sind, wie der Manchester-Code, wobei ich es aber schwierig finde zu verstehen, wie die Signale letztlich physikalisch übertragen werden und wie ein Ethernet-Controller letztlich diese Signale weiterverarbeitet.
Ich habe nur privates Interesse daran.
Danke |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 07. Jan 2022 09:35 Titel: |
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Das sind alles Teilgebiete der Nachrichtentechnik aka Telekommunikation. Ein Studium vermittelt da jeweils schon mal die Grundlagen. Meins ist zwar schon etwas her, aber all das (ja, auch das Schichtenmodell) musste ich damals lernen. Ich hab mich dann beruflich aber mehr mit Signalverarbeitung beschäftigt, daher ist die Netzwerktechnik leicht eingerostet. Bücher kann ich somit keine empfehlen, vielleicht gibt es hier Experten dafür. Meine Hardwarekollegen (mit demselben Ingenieur-Abschluss) arbeiten jedenfalls zum Beispiel an einer Gigabit-Ethernet-Kamera, die sollten mit alledem besser zurechtkommen.
Kurz gesagt: sowas lernt man nicht so eben in ein paar Wochen und auch nicht nur aus Büchern. Du kannst ja mal über ein Studium, eventuell als Gasthörer, nachdenken. Begeistert genug scheinst Du ja zu sein. |
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Kelvin1995
Gast
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| Kelvin1995 Verfasst am: 07. Jan 2022 12:36 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | Das sind alles Teilgebiete der Nachrichtentechnik aka Telekommunikation. Ein Studium vermittelt da jeweils schon mal die Grundlagen. Meins ist zwar schon etwas her, aber all das (ja, auch das Schichtenmodell) musste ich damals lernen. Ich hab mich dann beruflich aber mehr mit Signalverarbeitung beschäftigt, daher ist die Netzwerktechnik leicht eingerostet. Bücher kann ich somit keine empfehlen, vielleicht gibt es hier Experten dafür. Meine Hardwarekollegen (mit demselben Ingenieur-Abschluss) arbeiten jedenfalls zum Beispiel an einer Gigabit-Ethernet-Kamera, die sollten mit alledem besser zurechtkommen.
Kurz gesagt: sowas lernt man nicht so eben in ein paar Wochen und auch nicht nur aus Büchern. Du kannst ja mal über ein Studium, eventuell als Gasthörer, nachdenken. Begeistert genug scheinst Du ja zu sein. |
Ich habe ja schon ein Studium hinter mir und arbeite in der Webentwicklung, genauer im Cloud-Computing, d.h. ich schreibe Cloud-Anwendungen. Meine Expertise liegt dabei auch in der Entwicklung von und mit Webframeworks wie React, Angular usw.
Ich finde die Technologien wahnsinnig interessant und ich finde es krass, dass Menschen sich sowas ausdenken konnten, aber leider ist es so, dass man letztlich doch nur innerhalb einer Abstraktionsschicht arbeitet und was weit drunter oder drüber passiert, ist dann nur ne Blackbox, was ich immer unbefriedigend finde und deshalb möchte ich mehr darüber lernen, auch wenns schwierig ist.
z.B. versteh ich nicht was alles passiert damit eine Konsolenausgabe letztlich auf dem Bildschirm erscheint. In einer Programmiersprache ruft man letztlich ne library Funktion auf und damit begnügt man sich meistens, aber im Hintergrund passiert ja sehr viel mehr bis der Text schließlich auf der Konsole erscheint. Bis zu dem Punkt wo ein Systemaufruf des Betriebssystem-Kernels erfolgt, kann ichs noch nachvollziehen, aber darunter hörts dann bei mir auf.
Da ich ohnehin beruflich mit dem Internet zu tun habe, dachte ich, dass ich mich erstmal darauf fokussiere wie die Vernetzung zwischen Computern mit dem Ethernet-Standard funktioniert. Das ist ja schon komplex genug.
Gibt es denn Menschen, die einen Computer in allen Abstraktionsschichten verstehen?
Bisher habe ich mich ausgiebig mit der Physik beschäftigt, d.h. ich weiß mittlerweile was die Maxwellgleichungen sind und wie man mit denen umgeht. Dabei habe ich den Jackson zum Teil gelesen, ein echt gutes Buch.
Zuletzt habe ich mich mit Differentialformen und de-rham Kohomologien beschäftigt und wie man die Maxwellgleichungen damit formuliert. Das ist zwar in der Technik erstmal nicht so wichtig, gibt aber ein tieferes Verständnis der physikalischen Gesetze.
Also von der Physik und der Mathematik her bin ich schonmal gewappnet, nur muss ich das jetzt irgendwie in die Computertechnik übertragen und bei komplexen elektronischen Schaltungen hörts bei mir irgendwie auf. Ich weiß aber auch nicht wo ich da anfangen soll.
Wenn ich den Schaltplan eines Ethernet-Controllers anschaue, versteh ich nur Bahnhof. |
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Steffen Bühler
Moderator
Anmeldungsdatum: 13.01.2012
Beiträge: 7246
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| Steffen Bühler Verfasst am: 07. Jan 2022 13:09 Titel: |
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| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | bei komplexen elektronischen Schaltungen hörts bei mir irgendwie auf. Ich weiß aber auch nicht wo ich da anfangen soll.
Wenn ich den Schaltplan eines Ethernet-Controllers anschaue, versteh ich nur Bahnhof. |
Die Bibel der Elektrotechniker ist nach wie vor der Tietze-Schenk. Vielleicht bringt der ja schon mal was. |
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Kelvin1995
Gast
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| Kelvin1995 Verfasst am: 07. Jan 2022 13:25 Titel: |
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| Steffen Bühler hat Folgendes geschrieben: | | Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | bei komplexen elektronischen Schaltungen hörts bei mir irgendwie auf. Ich weiß aber auch nicht wo ich da anfangen soll.
Wenn ich den Schaltplan eines Ethernet-Controllers anschaue, versteh ich nur Bahnhof. |
Die Bibel der Elektrotechniker ist nach wie vor der . Vielleicht bringt der ja schon mal was. |
Danke für den Tipp. Ich habs mir bestellt. |
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masterpie
Anmeldungsdatum: 13.11.2019
Beiträge: 408
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| masterpie Verfasst am: 07. Jan 2022 15:04 Titel: |
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@Kelvin1995
Tietze-Schenk ist die Bibel des Elektronikers - stimmt und wird bei jeder Auflage einige Euro teurer.  Aber irgendwann kauft man das Buch und nutzt es - so ist es bei mir - eher als Nachschlagewerk. Dennoch die richtige Empfehlung für Dein Thema ist es schon. Bauelemente, Grundschaltungen, Analogschaltungen, Stromversorgung, Nachrichtenelektronik, Digitaltechnik, Speicher und und und. Es dürfte kein Gebiet ausgelassen worden sein - daher ja auch die Bibel. Aber auch bei über 1700 Seiten kann niemals alles im Detail abgehandelt werden. Wenn Du nicht Elektronik studiert hast, dann dürfte es anfänglich nicht leicht sein.
Wenn man noch nicht mit Schaltungen in Berührung gekommen ist, würde ich doch eher ein Lehrbuch empfehlen. Insbesondere wenn es um Logikschaltungen und darauf aufbauenden komlexeren Teilen wie Zähler, Schieberegister etc. geht. Also was so die Grundbausteine des Computers sind.
In neuerer Zeit gefällt mir "Grundlagen der Technischen Informatik" von Prof. Dirk W. Hoffmann in der 6.AL recht gut. Der Autor lehrt dieses Fach und ist darüberhinaus recht vielseitig. Mathebücher und Bücher zur SRT kann man z.B. auch von ihm lesen.
Das Buch beginnt mit Halbleitern, IS, Chip-Fertigung über Zahlendarstellung und Code inkl. Boolescher Algebra, Netzteilen, Schaltungsoptimierungen und dann den Grundschaltungen bis zu Rechnerstrukturen. Wenn Du das alles "inhaliert" hast, wirst Du einen recht umfangreichen Einblick in die Computertechnologien haben.
Das das Thema sehr umfangreich ist und nicht in wenigen Tagen erlernbar, hat Steffen schon hervorgehoben. Ich sage mal, das reicht für ein ganzes Leben und selbst dann ist man nicht mit allen durch. Richtig tief rein geht es ohnehin erst, wenn Du praktisch tätig wirst. Seit gut 10 Jahren kann man mit dem RaspberryPi u.ä. und vielem drumherum da viel lernen. Vor 35 Jahren habe ich mir einen Z80-Homecomputer gebaut - für die Praxis. Praktische Tätigkeit hilft Dir zu viel Wissen und Erfahrung. Das ist in diesem Umfang in keinem Buch so darstellbar.
Das Wissen in der Elektronik soll sich angeblich aller Jahre verdoppeln. Wenn das auch nur anähernd zutrifft, ist die Auswahl des Teilthemas sehr wichtig. Aber gleich welches Teilthema - Wissen zu Bauelementen, Grundschaltungen etc. werden immer notwendig sein.
Dann viel Spaß und lasse Dich nicht entmutigen. Man lernt in der Elektronik am meisten aus seinen Fehlern. Eine Schaltung, die sofort nach Aufbau funktioniert, wirft man daher weg. 
Gruß, Masterpie
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Wir denken zu viel und fühlen zu wenig. (Charlie Chaplin) |
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Kelvin1995
Gast
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| Kelvin1995 Verfasst am: 07. Jan 2022 15:52 Titel: |
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Danke für deine Ausführungen. Ich werde es beherzigen.
| masterpie hat Folgendes geschrieben: |
Eine Schaltung, die sofort nach Aufbau funktioniert, wirft man daher weg. |
Das ist doch bei der Softwareentwicklung nicht anders.
Es ist doch eher selten, dass ich im Beruf etwas schreibe, das auf Anhieb funktioniert. |
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masterpie
Anmeldungsdatum: 13.11.2019
Beiträge: 408
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| masterpie Verfasst am: 07. Jan 2022 16:20 Titel: |
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| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | Das ist doch bei der Softwareentwicklung nicht anders.
Es ist doch eher selten, dass ich im Beruf etwas schreibe, das auf Anhieb funktioniert. |
Kann ich nur bestätigen. Es soll SW-Entwicklungsunternehmen geben, die bis zu 90% Entwicklungszeit für das Testen einplanen. Inwieweit das moderne Technologien verringern oder verhindern, kann ich nicht sagen - aber hoffen.
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Wir denken zu viel und fühlen zu wenig. (Charlie Chaplin) |
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Kelvin1995
Gast
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| Kelvin1995 Verfasst am: 08. Jan 2022 03:43 Titel: |
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| masterpie hat Folgendes geschrieben: |
Kann ich nur bestätigen. Es soll SW-Entwicklungsunternehmen geben, die bis zu 90% Entwicklungszeit für das Testen einplanen. Inwieweit das moderne Technologien verringern oder verhindern, kann ich nicht sagen - aber hoffen. |
Also ich für meinen Teil kann sagen, dass das Schreiben automatisierter Tests und das Warten dieser definitiv mehr Zeit beansprucht, als das Schreiben des Produktivcodes.
Ich sehe auch keine Technologien am Horizont, die daran etwas ändern. Natürlich verwendet man spezielle Test- und Mockframeworks, die das Schreiben der Tests unterstützen, aber trotzdem ist es sehr zeitaufwendig gute Tests zu schreiben, aber langfristig gesehen ist eine gute Testabdeckung notwendig, da bestehender Code in Unternehmen in der Regel sehr oft angepasst wird und um dann Regressionen frühzeitig abzufangen.
Ich hab aber auch schon erlebt, dass Alibitests geschrieben wurden, die gar nichts testen, sondern nur den Code durchlaufen, um die Testcoverage hochzutreiben und dann grünes Licht von der Pipeline zu bekommen. Es stand sogar ein Kommentar bei den Tests "The only purpose of these tests is to increase the test coverage", was ich ziemlich dreist fand
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masterpie
Anmeldungsdatum: 13.11.2019
Beiträge: 408
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| masterpie Verfasst am: 08. Jan 2022 16:03 Titel: |
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| Kelvin1995 hat Folgendes geschrieben: | | Also ich für meinen Teil kann sagen, dass das Schreiben automatisierter Tests und das Warten dieser definitiv mehr Zeit beansprucht, als das Schreiben des Produktivcodes. |
Vielen Dank - so wurde eine Vermutung zur Gewissheit.
Masterpie
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Wir denken zu viel und fühlen zu wenig. (Charlie Chaplin) |
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masterpie
Anmeldungsdatum: 13.11.2019
Beiträge: 408
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| masterpie Verfasst am: 09. Jan 2022 10:30 Titel: |
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@Kelvin1995
Bei Interesse vielleicht mal in "Elektronische Schaltungstechnik: Mit Beispielen in LTspice (ing elektrotechnik)" von 2019 schauen. Mit 768 Seiten auch Bibelcharakter und wenn man das Inhaltsverzeichnis liest, kann man denken, dass kein Thema ausgelassen werden sollte.
Kostet weniger als die Hälfte von Tietze-Schenk. Ich habe noch nicht damit gearbeitet, denke aber über Kauf nach. Will aber zuvor noch genauer prüfen, was von den Themen bereits Tietze-Schenk abdeckt.
Gruß, Masterpie
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