Dämpfung
Was ist Dämpfung?
Dämpfung ist ein allgemeiner Begriff, der sich auf jede Verringerung der Stärke (Amplitude) eines Signals bezieht. Dämpfung tritt bei allen Arten von Signalen auf, sowohl bei der digitalen als auch bei der analogen Übertragung. Auch als Verlust bezeichnet, ist die Dämpfung eine natürliche physikalische Folge der Signalübertragung über große Entfernungen.
Bei Kupfer- und Glasfaserkabeln wird die Dämpfung in Dezibel pro Meter, Kilometer, Fuß, 1.000 Fuß oder Meile angegeben. Je geringer die Dämpfung pro Entfernungseinheit ist, desto effizienter ist das Kabel.
Wenn es notwendig ist, Signale über große Entfernungen per Kabel zu übertragen, können ein oder mehrere Repeater entlang der Kabellänge eingesetzt werden. Die Repeater verstärken das abgeschwächte Signal wieder, um die Dämpfung zu kompensieren. Dadurch wird die maximal erreichbare Kommunikationsreichweite erheblich vergrößert.
Was ist Dämpfung in Netzwerken?
Dämpfung in Computernetzwerken ist der Verlust an Kommunikationssignalstärke, der in Dezibel (dB) gemessen wird. Mit zunehmender Dämpfung wird die Übertragung stärker beeinträchtigt.
Die Dämpfung tritt in Computernetzwerken aus folgenden Gründen auf:
- Reichweite: Über größere Entfernungen verlieren sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Übertragungen allmählich an Stärke, die da die Signalamplitude kleiner wird.
- Interferenzen: Funkstörungen oder physische Hindernisse, wie zum Beispiel Wände, dämpfen die Kommunikationssignale in drahtlosen Netzwerken.
- Leitungsdicke: Dünnere Leitungen werden stärker gedämpft als dickere Leitungen in verkabelten Netzwerken.
Die Leitungsdämpfung in einem DSL-Netzwerk (Digital Subscriber Line) misst den Signalverlust zwischen dem Zugangspunkt eines DSL-Anbieters und einem Hausanschluss. Die Dämpfung ist in DSL-Netzwerken von entscheidender Bedeutung, denn wenn die Leitungsdämpfungswerte zu groß sind, schränkt dies die Datenraten ein, die ein Haushalt erreichen kann. Die Werte für die Leitungsdämpfung bei einer DSL-Verbindung liegen in der Regel zwischen 5 dB und 50 dB – je niedriger die Werte, desto besser.
Wi-Fi unterstützt die sogenannte dynamische Ratenskalierung (Dynamic Rate Scaling), mit der die Entfernung erhöht wird, über die sich drahtlose Geräte miteinander verbinden können, um die Leistung des Netzwerks bei größeren Entfernungen zu verringern. Abhängig von der Übertragungsqualität der Leitung wird die maximale Datenrate der Verbindung durch die dynamische Ratenanpassung automatisch in festen Schritten nach oben oder unten geregelt.
Die Minimierung des Dämpfungsverlusts ist auch bei Glasfaseranwendungen wichtig, da die korrekte Funktion einer optischen Datenverbindung davon abhängt, dass das modulierte Licht den Empfänger mit genügend Leistung erreicht, um korrekt demoduliert zu werden. Diese Leistung wird durch Dämpfung verringert, was zu einem Verlust des übertragenen Lichtsignals führt.
Wie misst man die Dämpfung?
Das Maß der Dämpfung wird in der Regel in der Einheit Dezibel (dB) angegeben.
Wenn Ps die Signal-Leistung auf der Senderseite (Quelle) einer Kommunikations-Schaltung ist und Pd die auf der Empfängerseite (Ziel), dann gilt Ps > Pd. Die Dämpfung Ap in Dezibel ergibt sich aus folgender Formel:
Ap = 10 log10(Ps/Pd)
Dämpfung kann auch als Spannung ausgedrückt werden. Wenn Av die Spannungs-Dämpfung in Dezibel ist, Vs die Quellen-Signalspannung und Vd die Ziel-Signalspannung, dann gilt:
Av = 20 log10(Vs/Vd)
Wie kann man Dämpfung verhindern?
Eine der Techniken, die zur Erhöhung der Signalstärke eingesetzt werden kann, um eine Dämpfung zu verhindern, ist die Verstärkung.
Bei der Signalverstärkung wird die Stärke eines Signals durch eine von mehreren technischen Methoden elektrisch erhöht. In Computernetzwerken umfasst die Verstärkung in der Regel eine Logik zur Rauschunterdrückung, um zu verhindern, dass die zugrunde liegenden Nachrichtendaten während des Prozesses verfälscht werden.
Ein Netzwerk-Repeater integriert einen Signalverstärker in seine Schaltung und fungiert als Vermittler zwischen zwei Nachrichtenendpunkten. Der Repeater empfängt die Daten vom ursprünglichen Absender (oder einem anderen vorgeschalteten Repeater), verarbeitet sie durch den Verstärker und sendet dann das stärkere Signal weiter an das Ziel. Neben Repeatern eignen sich auch Richtantennen und andere Antennenaufrüstungen zur Signalverstärkung.
