Für annähernd hundert Jahre war das gesamte Telefonnetz als analoges Telekommunikationsnetz ausgelegt. Seit etwa 1980 wurde das analoge Fernsprechnetz zu einem digitalen diensteintegrierenden Universalnetz (ISDN) ausgebaut, über das nicht nur Sprachdienste abgewickelt, sondern auch eine Vielzahl weiterer, digitaler Dienste integriert wurden. Die Teilnehmeranschlussleitung, die von der nächsten Weitverkehrsvermittlung direkt zum Endteilnehmer führt, wird auch als LocalLoop oder als letzte Meile (Last Mile) bezeichnet. Ist diese als analoge Übertragungsstrecke ausgelegt, müssen digitale Daten vor der Übertragung zunächst in analoge Signale umgewandelt werden, bevor sie über die Local Loop zur nächsten Weitverkehrsvermittlungsstelle gelangen, die die Daten für die Weiterübertragung wieder in Digitalsignale umsetzt.

Jeder Endteilnehmer, der über das analoge Telefonnetz eine Datenübertragung vornehmen will, benötigt dazu ein Modem. Der Name ”Modem“ setzt sich aus den beiden zu lösenden Aufgaben Modulation und Demodulation zusammen. Bei der Modulation wird das Frequenzspektrum des originalen Digitalsignals (Basisbandsignal) in den vom analogen Telefonnetz übertragbaren Frequenzbereich von 300 Hz bis 4000 Hz verschoben, während die Demodulation diese Verschiebung wieder rückgängig macht.

Analoge Signalübermittlung basiert auf der Übertragung von zeitlich variablen Spannungspegeln über elektrische Leitung. AnalogeÜbertragung können nicht perfekt ohne messbare Verluste stattfinden. Daher unterliegt die analoge Signalübertragung strengen Restriktionen, die durch drei verschiedenartige Störgrößen bestimmt werden:

• Signaldämpfung
  Mit zunehmender Signalausbreitung schwächt sich das Ausgangssignal zusehends ab (in elektrischen Kabeln etwa logarithmisch zur zurückgelegten Distanz). Die Signaldämpfung wird in Dezibel pro Kilometer angegeben und ist abhängig von der verwendeten Signalfrequenz.
• Signalverzerrung
  Betrachtet man das Signal als Funktion über der Zeit, die sich aus einzelnen festfrequenten Komponenten einer Fourier-Analyse zusammensetzt, stellt man fest, dass sich die einzelnen Signalkomponenten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit ausbreiten. Bei derÜbertragung ursprünglich digitaler Daten kann es daher vorkommen, dass schnelle Komponenten eines gesendeten Bits langsame Komponenten des zuvor gesendeten Bits ”überholen“ und es dadurch zuÜbertragungsfehlern kommt.
• Signalrauschen
  Rauschen kann entlang desÜbertragungsmediums auch durch andere Energiequellen als den Sender verursacht werden. Das sogenannteÜbersprechen bezeichnet eine Art der Störung, die auftritt, wenn sich Induktionseffekte zwischen zwei nahe aneinanderliegenden Kabeln einstellen.

Wie diese Probleme vermieden werden können und welche Standards zum Betrieb eines Modem genutzt werden, erfahren Sie im nächsten Post.