Grundlagen der Datenübertragung
Wie funktioniert Datenübertragung?
Übertragung von Bits über verschiedene Medien
Bits werden über verschiedene Wege übertragen, ähnlich wie Menschen auf unterschiedliche Art kommunizieren können. Bei Kupferkabeln fließt entweder Strom (1) oder nicht (0) – wie bei einem Lichtschalter. In Glasfaserkabeln werden Lichtblitze verwendet – vergleichbar mit Morsezeichen per Taschenlampe. Bei WLAN werden Funkwellen genutzt, ähnlich wie beim Radio. Ein praktisches Beispiel: Wenn du eine Serie streamst, reisen die Daten oft über alle drei Wege: Vom Streaming-Dienst durch Glasfaserkabel zum lokalen Verteiler, über Kupferkabel zu deinem Router und schließlich per WLAN zu deinem Smartphone.
Datenübertragungsrate und Übertragungszeit
Stell dir die Datenübertragungsrate wie eine Straße vor: Eine 1 Gbit/s-Verbindung ist wie eine sechsspurige Autobahn, auf der pro Sekunde eine Milliarde Bits (also "Autos") fahren können. Eine 10 Mbit/s-Verbindung gleicht einer schmalen Landstraße, auf der nur 10 Millionen Bits pro Sekunde Platz haben. Dabei gilt: 1 Kilobit (Kbit) sind 1.000 Bits, 1 Megabit (Mbit) sind 1.000 Kilobits und 1 Gigabit (Gbit) sind 1.000 Megabits. Die Übertragungszeit zeigt dann, wie lange die konkrete Fahrt dauert. Beispiel: Ein 4-GB-Film braucht bei 1 Gbit/s etwa 32 Sekunden zum Download, bei 10 Mbit/s über 50 Minuten. Das merkst du beim täglichen Surfen: Mit schneller Verbindung laden Webseiten sofort, mit langsamer musst du warten.
Welche Kommunikationsrichtungen gibt es?
Simplex und Duplex
Die Kommunikationsrichtungen bestimmen, wie Daten fließen können. Simplex ist wie eine Einbahnstraße: Ein klassisches Radio sendet nur in eine Richtung – du kannst nur empfangen, nicht zurücksenden. Duplex erlaubt Verkehr in beide Richtungen: Bei Halbduplex wie beim Walkie-Talkie kannst du sprechen ODER hören, bei Vollduplex wie beim Telefon beides gleichzeitig. Ein modernes Beispiel: Bei einem Video-Chat (Vollduplex) können alle Teilnehmenden gleichzeitig sprechen und hören, während bei einer Liveübertragung (Simplex) das Publikum nur zusehen kann.
Multiplex
Multiplexing kannst du dir wie eine Person vorstellen, die mehrere Bälle gleichzeitig jongliert. Dein Smartphone nutzt diese Technik ständig: Es empfängt gleichzeitig WLAN-Daten für dein Video, GPS-Signale für die Navigation und sendet Musik via Bluetooth an deine Kopfhörer. Bei einer Videokonferenz werden Bild, Ton und Chat parallel über dieselbe Internetverbindung übertragen – jeder Datenstrom hat seinen eigenen "Ball" in der Jonglage.
Lernziele
- die Konzepte von Simplex, Duplex, Multiplex, Halbduplex und Vollduplex erklären, wobei die Unterschiede in der Kommunikationsrichtung und den Anwendungsfällen anhand von Beispielen aus der Praxis, wie Walkie-Talkies (Halbduplex) und Telefonate (Vollduplex), erläutert werden müssen.
- den Unterschied zwischen Datenübertragungsrate (Durchsatz) und Übertragungszeit (Geschwindigkeit) erklären, wobei die Begriffe klar definiert und anhand von Beispielen aus der Praxis, wie dem Herunterladen einer Datei, die Auswirkungen auf die Benutzererfahrung dargestellt werden müssen.
- wie Bits über verschiedene Medien übertragen werden zusammenzufassen, wobei die physikalischen Prinzipien der Übertragung, wie elektrische Signale über Kupferkabel, Lichtsignale über Glasfaserkabel und Funkwellen für drahtlose Kommunikation, anhand von Beispielen benannt werden müssen.