Wie sich verschiedene Rauscharten auf das Netzwerk auswirken

Elektronisches Rauschen

IT-Mitarbeiter haben vor allem mit elektronischem Rauschen zu tun, das in den Funk- oder Netzwerksystemen, die Daten übertragen, oder im Medium – zum Beispiel Kabel und Luft – entsteht, durch das die Signale übertragen werden.

Thermisches Rauschen

Thermisches Rauschen tritt in allen Übertragungsmedien und Kommunikationsgeräten auf, auch in passiven Geräten. Es entsteht durch die zufällige Bewegung von Elektronen und ist durch eine gleichmäßige Energieverteilung über das Frequenzspektrum mit einer Gauß'schen Verteilung der Pegel gekennzeichnet;. Je höher die Temperatur der Komponenten oder des Mediums, desto stärker ist das thermische Rauschen.

Intermodulationsrauschen

Intermodulationseffekte (IM) entstehen, wenn zwei oder mehr Signale ein nicht lineares Gerät oder Medium durchlaufen und miteinander in einer Weise interagieren, die zusätzliche Signale erzeugt. Beispiele dafür sind Oberwellen und Subharmonische der Eingangssignalfrequenzen. Diese resultierenden IM-Komponenten können innerhalb oder außerhalb des Frequenzbandes liegen, das für ein bestimmtes Gerät von Interesse ist. Nur wenn sie innerhalb des interessierenden Bandes liegen, werden IM-Effekte zu IM-Rauschen.

IM-Rauschen ist ein wichtiges Problem in der Funkkommunikation, einschließlich der Mobiltelefonie und Datennetze. Die Hersteller von Komponenten führen Tests durch, um dieses Rauschen zu ermitteln, das entweder aus den Entwurfseigenschaften eines Systems oder aus Herstellungsfehlern resultieren kann. Es kann aber auch erst nach der Herstellung zu einem Problem werden, wenn eine Komponente beschädigt wird, so dass Ingenieure vor Ort ebenfalls darauf achten müssen.

Übersprechen

Unter Übersprechen oder Crosstalk versteht man die gegenseitige elektromagnetische Beeinflussung von Signalen. Es gibt im Wesentlichen drei Ursachen für Übersprechen:

• Elektrische Kopplung zwischen Übertragungsmedien, wie benachbarte Kabel in einer mehrspurigen seriellen Schnittstellenverbindung, zum Beispiel bei Ethernet oder Fibre Channel.
• Schlechte Kontrolle des Frequenzgangs, das heißt, defekte Filter oder schlechtes Filterdesign.
• Nichtlineare Leistung in analogen Multiplexsystemen. Ein hohes Maß an Übersprechen erhöht die Bitfehlerrate und verschlechtert die Leistung eines digitalen Pfads.

Impulsrauschen

Impulsrauschen ist eine nicht kontinuierliche Folge von unregelmäßigen Impulsen oder Rauschspitzen von kurzer Dauer, breiter Spektraldichte und relativ hoher Amplitude. Impulsrauschen kann durch die Positionierung eines Kommunikationskabels in der Nähe einer Quelle intermittierender, aber starker elektromagnetischer Impulse, zum Beispiel eines Aufzugmotors, verursacht werden. Es beeinträchtigt die Telefonie, wenn überhaupt, nur geringfügig, kann aber Datenübertragungen ernsthaft stören.

Schrotrauschen

Schrotrauschen, auch Quantenrauschen genannt, ist die Veränderung eines Signals, die durch die quantisierte Natur des Lichts und der Elektrizität, aus denen das Signal besteht, verursacht wird. Wir neigen dazu, uns ein Signal, sei es ein Lichtstrahl oder ein Elektronenstrom, als gleichförmig vorzustellen: ein stetiger Strom von Teilchen, die einen Weg zurücklegen. Die physikalische Realität besteht jedoch nicht aus einer gleichmäßigen und konstanten Bewegung, sondern aus einer klumpigen Bewegung, die nur im Durchschnitt über lange, große Licht- oder Stromflüsse gleichmäßig aussieht – gemessen als Lichtintensität oder elektrische Stromdichte.

Schrotrauschen ist zu einem großen Problem geworden, da die Schaltkreise immer kleiner und schneller werden, wodurch sich die Zeit, über die Ströme gemittelt werden können, bis hinunter zur Nanosekunden-Ebene und kleiner verringert, und Stromflüsse bis hinunter zu einem Nanoampere oder weniger. Bei der Entwicklung von Chips und Systemen muss das Schrotrauschen zunehmend berücksichtigt werden, da die Komponenten immer kleiner und schneller werden sollen.

Laufzeitrauschen

Das Laufzeitrauschen ist ein ähnliches Phänomen wie das Schrotrauschen, da es aufgrund der quantisierten Natur der Elektrizität Systeme stärker beeinträchtigt, je kleiner sie werden. Laufzeitrauschen entsteht, wenn die Periode einer Signalfrequenz mit der Zeit übereinstimmt, die ein Elektron für den Weg vom Sender zum Empfänger benötigt. Das Rauschen resultiert aus den statistischen Schwankungen des tatsächlichen Elektronenflusses.

Akustisches Rauschen

Alle oben beschriebenen Arten von elektronischem Rauschen unterscheiden sich von akustischem Rauschen, zu dem Geräusche in einer bestimmten Umgebung gehören, beispielsweise:

• Dauerrauschen, dessen Klang und Lautstärke konstant bleibt, etwa Geräusche durch maschinelle Anlagen in industriellen Umgebungen, wie Fließbänder oder Schneckenantriebe, die Materialien entlang einer Fertigungsstrecke transportieren. Beobachten lässt sich das Phänomen auch in Einzelhandelsumgebungen, zum Beispiel in Form der Entlüftung in einer Restaurantküche. Es tritt außerdem bei Dingen wie fluoreszierender Beleuchtung auf – das bekannte 50-Hertz-Brummen – sowie bei Klimaanlagen in allen möglichen Umgebungen.
• Niederfrequentes Rauschen, auch als Infraschall bezeichnet, das in einem Frequenzbereich auftritt, den Menschen normalerweise nicht wahrnehmen können, also alles unterhalb von zirka 20 Hertz. Trotzdem können sich davon viele Menschen stark gestört fühlen. Infraschall kann durch Maschinen und sogar durch die Vibration von Gebäuden als Reaktion auf Wind oder andere Einflüsse erzeugt werden.
• Geräusche am Arbeitsplatz, die in Lautstärke und Klang schwanken. Dazu zählt zum Beispiel das, was man typischerweise im Hintergrund von Callcentern und Großraumbüros hört oder was Arbeiter in Fabriken, Küchen und anderen Umgebungen wahrnehmen – häufig zusätzlich zum Dauerrauschen.

Soweit es um Netzwerke geht, sind diese Rauscharten Teil des Signals – des übertragenen Tons –, da sie keine Artefakte der Technologie sind, die zur Übertragung des Tons verwendet wird.

Akustisches Rauschen lässt sich durch eine Kombination verschiedener Prinzipien bei der Arbeitsplatzgestaltung verringern, zum Beispiel durch:

• Die Unterteilung von großen, offenen Büros.
• Einrichtungsgegenstände wie geräuschdämpfende Wandverkleidungen und Bepflanzen bestimmter Bereiche.
• Arbeitsmaßnahmen wie gestaffelte Pausenzeiten in Callcentern.
• Technische Hilfsmittel wie geräuschunterdrückende Kopfhörer, die dazu beitragen, dass die Mitarbeiter leiser sprechen, und Mikrofone mit Richtwirkung, die weniger Hintergrundgeräusche einfangen.