Grundbegriffe des Datentransports und der Bitübertragung

Anbieter zum Thema

ALE Deutschland GmbH

Vitel GmbH

wachsende Herausforderungen

Bei höheren Übertragungsraten sind jedoch weitere Gesichtspunkte zu beachten. Ein Beispiel soll dies verdeutlichen. Wenn man auf einem Klavier einen Ton anschlägt, schwingen nicht nur die betreffenden (getroffenen) Saiten, sondern auch bestimmte andere. Dieses Zusammenspiel ist letztlich für das ausgewogene Klangbild verantwortlich, das man nicht erreicht, wenn alle anderen, nicht direkt angeschlagenen Saiten bedämpft werden. Je weniger Saiten mitspielen dürfen, desto dumpfer wird der Ton.

Doch was hat dies mit der Übertragung von Bits zu tun? Nun, die elektrischen Darstellungen von Bits in Rechnern sind Rechteckschwingungen. Jede Schwingung, die nicht sinusförmig ist, kann man mit einer Summe geeigneter Sinusschwingungen darstellen (Fourier-Analyse). Tut man das bei einer Rechteckschwingung, so wird man feststellen, dass die Ecken umso schärfer werden, je höhere Schwingungen man verwendet.

Dieser Effekt lässt sich mit dem genannten Klavier-Beispiel gut nachvollziehen: der Ton wird hier umso klarer und transparenter, je mehr Saiten für höhere Töne mitschwingen.

Die zu einer Grundschwingung passenden Schwingungen höherer Frequenz nennt man auch Harmonische oder, je nach Zusammenhang, Oberwellen. Ein Übertragungssystem ist also umso besser, je mehr Harmonische mit übertragen werden können. Will man also digitale Signale mit einer Grundschwingung von 10 MHz übertragen, muss man auch die Harmonischen 20, 40 und 80 MHz in gewisser Weise mit übertragen, da sonst kein Rechtecksignal mehr entsteht. Damit wird für eine ordentliche Übertragung digitaler Signale in der Regel eine wesentlich höhere Bandbreite benötigt, als man vielleicht zunächst glaubt.

Codierung

Die Codierung des digitalen Informationsstromes auf eine geeignete Leitungsdarstellung spielt also eine sehr große Rolle. Man verwendet heute sogar oft Codierungen, die mehr aussagen als die einzelnen Bits. Die gerne verwendete Manchester-Codierung überträgt z.B. auch gleich den Takt mit. Ein Bit wird dabei durch einen Wechsel der Signalspannung zu einem bestimmten Zeitpunkt dargestellt, z.B. eine Eins durch einen Wechsel von Minus nach Plus und eine Null umgekehrt. Man kann so die Bits gut auseinander halten, denn eine Folge von Einsen ergibt doppelt so viele Potentialwechsel wie Einsen, denn nach dem Wechsel muss das Signal nach einer kurzen Zeit wieder seinen ursprünglichen Zustand einnehmen, sonst kann ja der Potentialwechsel für die nächste Eins nicht stattfinden.

Wenn man es richtig anstellt, kann man mit diesem Verfahren auch beurteilen, ob die Leitung noch funktioniert, indem man z.B. den Ruhezustand nicht auf 0 Volt, sondern z.B. auf 1,5 Volt legt. Fällt die Spannung am Eingang des Empfängers dann doch irgendwann einmal für längere Zeit auf 0 Volt ab, hat jemand das Übertragungskabel durchgeschnitten.

Wie bereits angedeutet, misst man die Leistung eines Netzes aus der Perspektive des Benutzers meist mit der rohen Anzahl der Bits pro Sekunde, die man auf den Anschluss bringen kann. Wir verwenden dafür die Bezeichnung Bit/s oder auch bps (bits per second). Grob gesagt, lässt sich umso mehr mit einem Anschluss anfangen, je mehr bps dieser hergibt.

Leider fressen jedoch die Übertragungsprotokolle sehr viel von der Brutto-Übertragungsleistung auf, und wesentlich ist ja, was am Ende für die Nutzdaten übrig bleibt. Für die Bewertung der Qualität eines Dienstes ist des zudem – wie bei Anwendungen auf größeren Rechnern – das Antwortzeitverhalten von Interesse. Dies hängt aber aus der Perspektive des Netzes ursächlich mit der Übertragungsleistung zusammen, denn der flinkeste Dienst kann nicht schnell antworten, wenn die Leistung des Netzes zu gering ist. Erst wenn viele Benutzer gleichzeitig auf einen Dienst zugreifen, sollte es darüber hinaus zu weiteren Änderungen im Antwortzeitverhalten kommen.

Allerdings kann das Antwortzeitverhalten auch von völlig anderen Dingen abhängen, und man muss immer sehr vorsichtig mit einer vorschnellen Beurteilung sein. Sogar Profis können dabei manchmal reinfallen.