Übertragungstechnik
Der Begriff Übertragungstechnik ist ein sehr umfassender Begriff. Es geht im Prinzip darum, wie Informationen über ein definiertes Übertragungsmedium von A nach B übermittelt werden. Dahinter stehen verschiedene Verfahren, die verschiedene Aufgaben übernehmen.
In der Übertragungstechnik unterscheidet man zwischen der Information und dem Signal. Die Information bezeichnet das, was übertragen wird. Das Signal definiert, wie es übertragen wird. Sowohl Information als auch das Signal können analog oder digital sein.
Datenübertragung
Die Datenübertragung umfasst verschiedene Verfahren zur Übertragung von Informationen und Nachrichten, die man als Daten bezeichnet.
Während es am Anfang der Übertragungstechnik darum ging Sprache zu übertragen, wurde seit Beginn des Computerzeitalters neben der Sprachübertragung auch die Datenübertragung weiterentwickelt. Da die Übertragung von Daten ganz andere Bedingungen erfordert, haben sich auf der technischen Seite der Vermittlungstechnik oder des Routings, also der Wegfindung von einem zum anderen Teilnehmer, sehr unterschiedliche Prinzipien entwickelt.
Unterscheidung Analog und Digital
Analoge Signale bestehen aus einem kontinuierlichen Signal- bzw. Datenstrom. Den gibt es bei digitalen Signalen nicht. Wenn digitale Daten anfallen, dann entstehen sie meist explosionsartig. Das Datenaufkommen überschreitet dann häufig ein Maß, das nicht mehr verarbeitet werden kann. Die Daten müssen dann zwischengespeichert werden, damit sie nicht verloren gehen.
| Signal/Übertragung/Netz | |||
|---|---|---|---|
| Analog | Digital | ||
| Information | Analog | Direkt | Codec |
| Digital | Modem | Interface | |
Man unterscheidet zwischen analogen und digitalen Signalen bzw. analogen und digitalen Informationen. Insgesamt gibt es 4 verschiedene Signal- und Informations-Kombinationen.
Analoge Information - Analoges Signal
Soll eine analoge Information analog übertragen werden, dann ist das relativ einfach. Es ist kein spezielles Interface notwendig. Zwar gibt es auch hier bestimmte Schnittstellen und Verarbeitungselemente, doch deren Funktion ist relativ einfach. Im Prinzip ist das so, wie wenn man einen Lautsprecher an einen Verstärker anschließt. Das Signal wird über ein Kabel vom Verstärker zum Lautsprecher geführt.
Digitale Information - Analoges Signal
Schwieriger wird es, wenn eine digitale Information analog übertragen werden soll. Typischer Fall ist der Einsatz eines Modems, dass die digitalen Daten aus dem Computer in analoge Signale umwandelt, um sie über das Telefonnetz zu übertragen.
Modem ist ein Kunstwort. Es besteht aus den Begriffen Modulator und Demodulator.
Digitale Information - Digitales Signal
Leicht anzunehmen wäre es, dass sich digitale Informationen ohne Probleme digital übertragen lassen würden. Doch weit gefehlt. Digitale Signale haben den Nachteil, dass sie sehr störanfällig sind. Vor der Übertragung müssen digitale Signale erst aufbereitet werden.
Analoge Informationen digital übertragen
Wenn analoge Informationen in digitale Signale umgewandelt werden müssen, dann kommt man auf den Vorgang der Quantisierung. Für die Umwandlung von analoge Signale in digitale Signale ist ein Codec verantwortlich. Es handelt sich um ein Kunstwort, bestehend aus Coder und Decoder. Das analoge Signal wird in ein digitales Signal kodiert und umgekehrt decodiert. Bei der Codierung bekommt ein analoger Wert einen digitalen Wert, der dann übertragen wird. Beim Empfänger wird der digitale Wert in einen analogen Wert decodiert.
Bandbreite
Im Bereich der Übertragungstechnik fällt häufig der Begriff "Bandbreite". In der analogen Welt bezieht sich die Bandbreite auf den Frequenzbereich, der von einem analogen Signal beansprucht wird. Deshalb wird die Bandbreite auch als Frequenzbereich bezeichnet. Wobei der Frequenzbereich klar definiert, von wo bis wo die Bandbreite im Frequenzspektrum verläuft.
Beispiel: Das Telefonnetz stellt eine Bandbreite von 3,1 kHz für die Sprachübertragung zur Verfügung (Fernsprechkanal). Der Frequenzbereich verläuft von 300 bis 3400 Hz. Innerhalb dieses Frequenzbereichs kann ein analoges Informationssignal mit einer Bandbreite von 3,1 kHz übertragen werden. Hat das Informationssignal eine höhere Bandbreite ist das ein Problem. Dann muss das Informationssignal abgeschnitten werden. Diese Informationen fallen dann einfach weg.
In der digitalen Welt hat die Bandbreite eine etwas andere Bedeutung. Hier wird die Bandbreite nicht in kHz (Frequenz), sondern zum Beispiel in Bit pro Sekunde (Bit/s) angegeben.
Beispiel: Im digitalen Telefonnetz hat ein Sprach- bzw. ein Datenkanal eine Bandbreite von 64 kBit/s.
Manchmal spricht man nicht von Bandbreite, sondern von Übertragungsgeschwindigkeit. In der digitalen Welt ist das im Prinzip das gleiche.
An dieser Stelle kommen die Vorteile der digitalen Datenverarbeitung und Datenübertragung zum Vorschein. Benötigt eine Informationen mehr Bandbreite als zur Verfügung steht, dann wird die Information nicht einfach abgeschnitten, sondern zwischengespeichert und nacheinander übertragen. Das geht bei analogen Signalen nicht.
Breitband
Neben dem Begriff Bandbreite gibt es auch das sehr ähnlich klingende Wort Breitband. Breitband bezeichnet eine Bandbreite oder einen Frequenzbereich, der sehr groß, besser gesagt breit ist. Im Gegensatz zu Schmalband, das sehr klein bzw. schmal ist.
Der Begriff Breitband fällt in der Regel immer im Zusammenhang mit digitalen Übertragungsverfahren und hohen Übertragungsgeschwindigkeiten.
Latenz
Die Latenz, oder auch Latenzzeit genannt, ist die Verweildauer eines Pakets innerhalb eines Netzes. Während die Bandbreite angibt, wie viel Bit pro Sekunde durch die Leitung gehen, sagt die Latenz, wie lange die einzelnen Pakete unterwegs sind.
Zur Latenz tragen alle Leitungen, Funkstrecken und alle Zwischenstationen (Switch, Router, Hub, Modem, Access Point) bei. Zusätzlich tragen Verwaltungsdaten, Kodierung und die Bearbeitungszeit zur Latenz bei.
Die Verweildauer eines Pakets in einem Router hängt vom sonstigen Datenverkehr ab und ist deshalb weder konstant noch kann sie vorhergesagt werden. Ein Router entscheidet anhand der Paketeigenschaften, welches Paket zuerst bearbeitet und welches noch warten muss. Außerdem steht es jedem Netzbetreiber frei, welche Daten er mit welcher Priorität transportiert. Wobei kleinere Pakete oft mit einer geringeren Latenz befördert werden.
Für die gesamte Latenz ist weniger die räumliche Entfernung verantwortlich, als vielmehr die Struktur zwischen den Stationen. Das heißt, für eine geringe Latenz sollten möglichst wenig Zwischenstationen zwischen Sender und Empfänger sein. Ideal ist es, wenn Sender und Empfänger im selben Netz sind. Dann ist es einfach, die Anzahl der durchquerten Netzwerke so gering wie möglich zu halten und so die Latenz zu verringern oder klein zu halten.
Mit dem Programm tracert bzw. traceroute kann man sich die Anzahl der Hops anzeigen lassen.