Übertragungstechnik (Grundbegriffe)

Analog und Digital

Ein analoges Signal ist eine physikalische Größe, die im Verlauf der Größe (Amplitude) als auch im zeitlichen Verlauf kontinuierliche Werte annehmen kann.
Ein digitales Signal (digitus: Finger, lat.) ist eine physikalische Größe, die nur bestimmte diskrete Werte annehmen kann. Die Werte entsprechen der Anzahl der vereinbarten Zustände. Werden zwei Zustände vereinbart, dann handelt es sich um binäre (digitale) Signale.

Downlink/Downstream und Uplink/Upstream

Mit Downstream bzw. Upstream wird die jeweilige Datenübertragung bezeichnet. Der Downlink ist die Übertragungsrichtung vom Provider oder Netzbetreiber zum Kunden bzw. Client gemeint. Uplink bezeichnet die Übertragungsrichtung vom Kunden bzw. Client zum Provider.

Kanal

Von Kanal spricht man in der Kommunikationstechnik immer dann, wenn das Frequenzspektrum aufgeteilt ist. Der Kanal ist ein kleiner Teil im Frequenzspektrum. Für einen einzelnen Kanal ist auch eine Bandbreite definiert, innerhalb der dieser Kanal genutzt werden darf. Zum vorhergehenden und nachfolgenden Kanal ist im Frequenzspektrum ein Frequenzabstand definiert, der verhindern soll, dass sich die Übertragungen stören können.

Asymmetrische Übertragung

Asymmetrische Übertragung bedeutet, dass der Datenverkehr bzw. die Bandbreite zwischen Sender und Empfänger nicht gleich groß ist. Meist ist der Datenverkehr von der Netzseite zum Teilnehmer größer, als umgekehrt. Typische asymmetrische Übertragungen sind Internet-Zugänge. Der Teilnehmer lädt sehr viele Dateien herunter, verschickt aber relative wenig.

Symmetrische Übertragung

Bei der symmetrischen Übertragung ist der Datenverkehr bzw. die Bandbreite zwischen Sender und Empfänger gleich groß. Typischen Anwendungen sind Sprachübertragung oder Videokonferenz.

Duplexabstand

Es gibt Übertragungstechniken, die für die Übertragung gepaarte Frequenzblöcke benutzten. Das bedeutet, es gibt einen Hinkanal (Uplink) und einen Rückkanal (Downlink). Der Abstand zwischen Hin- und Rückkanal wird als Duplexabstand bezeichnet.

Echokompensation / Echo Cancellation

Das Echokompensationsverfahren wird auch Zeitgleichlageverfahren genannt. Dabei wird in Sende- und Empfangsrichtung auf der gleichen Frequenz übertragen und das eigene Signal als erwartetes Echo möglichst genau nachgebildet, um es dann vom empfangenen Signal abzuziehen. Weil das Echo von den Eigenschaften des Übertragungsmediums abhängig ist, muss das Echo ständig daran angepasst werden.
Bei der Echokompensation besteht immer die Gefahr des Übersprechens. Die Übertragungsstrecke, sowie der Frequenzbereich wird ständig mit zwei Signalen belastet.

Fehlerkorrektur / Error Control

Bei der Übertragung von Daten kommt es immer zu Störungen und dadurch zu Fehlern. Die meisten Fehler treten auf der Übertragungsstrecke auf. Zum Beispiel dann, wenn das eigentliche Signal im Rauschen oder in Störgeräuschen untergeht. Vor allem Kupferkabel sind anfällig gegen elektromagnetische Einstreuungen. Glasfaserkabel dagegen unterliegen diesen Störungen nicht.
Übertragungsfehler können auch dann auftreten, wenn in einem überlasteten Netzwerk Datenpakete verloren gehen.
Wie wichtig eine Fehlerkorrektur ist, hängt von der Anwendung ab. So gibt es bei der Übertragung von Audio- und Video-Daten keinen Grund die Daten im Fehlerfall nochmal zu übertragen. Ein kleiner Aussetzer in Bild und Ton ist im Regelfall tolerierbar. Eine erneute Übertragung der Daten käme in jedem Fall zu spät. Dagegen darf im Fall der Übertragung von Zahlungsinformationen kein Fehler auftreten.
Typische Möglichkeiten der Fehlerkorrektur sind das Paritätsbit und die Prüfsumme. Wobei beide Verfahren den Datenumfang um ca. 15 Prozent aufblähen.

Scrambling-Verfahren

In einem Datenstrom treten normalerweise eine Vielfalt unterschiedlicher Folgen von Nullen und Einsen auf. Insbesondere bei einer Vielzahl von hintereinanderfolgenden Nullen und Einsen ist es schwer, den Takt aus dem Signal zu gewinnen. Scrambling-Verfahren verwürfeln den Datenstrom so, dass nur eine bestimmte Anzahl von Nullen und Einsen hintereinander folgen. Der Vorteil dabei ist, dass sich die elektromagnetische Abstrahlung reduziert.

Breitband

Breitband bezeichnet eine Bandbreite oder einen Frequenzbereich, der sehr groß, besser gesagt sehr 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 von Daten oder Datenpaketen innerhalb eines Netzwerks. Während die Bandbreite angibt, wie viel Bit pro Sekunde durch die Leitung gehen, sagt die Latenz, wie lange Daten oder Datenpakete unterwegs sind (z. B. in Millisekunden).
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 von Daten hängen auch vom Datenverkehr ab und ist deshalb weder konstant noch kann sie vorhergesagt werden. Das Übertragungssystem entscheidet welche Daten zuerst bearbeitet und übertragen werden. Außerdem steht es jedem Netzbetreiber frei, welche Daten er mit welcher Priorität transportiert.

Für die gesamte Latenz ist weniger die räumliche Entfernung verantwortlich, als vielmehr die Struktur zwischen den Stationen. Das bedeutet, für eine geringe Latenz sollten sich möglichst wenig Zwischenstationen zwischen Sender und Empfänger befinden. Ideal ist es, wenn sich Sender und Empfänger im selben Netz befinden. Je geringer die Anzahl der durchquerten Netzwerke ist, desto geringer ist die Latenz.

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